Avaliação por microdiálise da penetração pulmonar da tobramicina em modelo de pneumonia por microrganismo formador de biofilme

Abstract

Objetivo: Avaliar a influência da infecção por Pseudomonas aeruginosa formadora de biofilme na penetração pulmonar da tobramicina através da modelagem populacional dos dados de plasma e microdialisado em animais sadios e infectados. Metodologia: A pneumonia foi desenvolvida através de inoculação de P. aeruginosa (cepa PA14) pela via intratraqueal (109 UFC/mL) a ratos Wistar. Sete dias após a inoculação os animais infectados (n = 5) receberam tobramicina 10 mg/kg i.v. bolus. Animais saudáveis (n = 6) foram utilizados como controle. As concentrações livres pulmonares foram coletadas por microdiálise (sonda CMA/20). As sondas de microdiálise foram calibradas in vitro através de diálise e retrodiálise e in vivo utilizando retrodiálise. A ligação da tobramicina às proteínas plasmáticas foi determinada por microdiálise. As concentrações do fármaco nas amostras foram determinadas por cromatografia líquida em tandem com espectrometria de massas (CLAE-EM/EM) utilizando metodologia validada. Os parâmetros farmacocinéticos foram determinados por abordagem não-compartimental (Phoenix®) e modelagem populacional (popPK) (Monolix®). Resultados e Discussão: A recuperação relativa (RR) das sondas foi independente da concentração de tobramicina e inversamente proporcional ao fluxo de perfusão. A RR determinada in vivo foi de 27,64 % ± 7,70 para animais sadios e 24,47 % ± 1,66 para animais infectados. A ligação às proteínas plasmáticas foi de 11,3 ± 1,9%. A infecção com formação de biofilme não alterou a farmacocinética plasmática da tobramicina, entretanto reduziu em cerca de 70% a penetração pulmonar do fármaco. As concentrações plasmáticas e teciduais foram simultaneamente descritas por um modelo farmacocinético populacional de dois compartimentos, tanto em animais sadios como infectados. A infecção, utilizada como covariável categórica, permitiu descrever as alterações no volume do compartimento periférico e na constante de eliminação do compartimento central devido à infecção. Conclusões: As concentrações plasmáticas da tobramicina, utilizadas para ajuste posológico, superestimam as concentrações ativas no pulmão infectado. O modelo popPK descrito permite a previsão das concentrações livres pulmonares da tobramicina em pulmão infectado, podendo auxiliar na otimização da terapia de pneumonias com P. aeruginosa formadora de biofilme.

Objective: To evaluate the influence of biofilm-forming Pseudomonas aeruginosa infection on tobramycin lung penetration by population pharmacokinetic modeling of plasma and microdialysate data in healthy and infected rats. Methodology: The infection was developed by intratracheal inoculation (109 CFU/mL) of P. aeruginosa (PA14 strain) to Wistar rats. In order to determine plasma and tissue concentrations, seven days after the inoculation the infected animals (n = 5) received tobramycin 10 mg/kg i.v. bolus dose via femoral vein. A healthy group (n = 6) was used as control. Free lung concentrations were determined in microdialysate samples obtained using CMA/20 probes. Microdialysis probes were calibrated in vitro by dialysis and retrodialysis and in vivo by retrodialysis. Tobramycin plasma protein binding was determined by microdialysis. Plasma and tissue concentrations were quantified by a developed and validated liquid chromatography in tandem with mass spectrometry (LC-MS/MS) method. Compartmental and non-compartmental analyses were carried out by Monolix™ and Phoenix™ software, respectively. Results and Discussion: Microdialysis probes relative recovery was independent of the tobramycin concentration and is inversely proportional to the perfusion flow rate investigated. The in vivo probe recovery was 27.64 % ± 7.70 (healthy rats) and 24.47 % ± 1.66 (infected rats). The plasma protein binding was 11.3 ± 1.9%. The biofilm-forming lung infection did not alter tobramycin plasma pharmacokinetics, however, reduced lung penetration in about 70%. The plasma and tissue concentrations-time profiles were simultaneously described by a two compartment popPK model in healthy and infected animals. The infection process, used as categorical covariate allowed describing the changes observed in the volume of the peripheral compartment and in constant rate of elimination from the central compartment. Conclusions: Tobramycin plasma concentrations, used for dosing adjustments, overestimate active concentrations in infected lung. The described popPK model allows predicting free tobramycin lung concentrations in infected lung and could be useful to optimize the treatment of pneumonia caused by biofilm-forming P. aeruginosa with this drug.