Автореферат и диссертация по медицине (14.00.25) на тему:Взаимодействие антибиотиков группы аминогликозидов с антибиотиками группы бета-лактамов (пенициллины, цефалоспорин) при хронической почечной недостаточности

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ПО БЕЗОПАСНОСТИ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Р Г 5 ОД

1 О ДПР ш

На правах рукописи

СЕДЫХ Наталия Павловна

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АНТИБИОТИКОВ ГРУППЫ АМИНОГАИКОЗИДОВ С АНТИБИОТИКАМИ ГРУППЫ БЕТА-ААКТАМОВ (ПЕНИЦИААИНЫ, ЦЕФААОСПОРИНЫ) ПРИ ХРОНИЧЕСКОЙ ПОЧЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ

14.00.25 - фармакология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук

Купавна 1995 г.

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте уроло™ МЗиМП (г.Москва)

Научные руководители: академик АЕНР, ЗДНР,

доктор медицинских наук, профессор КУДРИН А.Н.

доктор медицинских наук СИНЮХИН В.Н.

Научный консультант: член-корреспондент РАМН,

доктор медицинских наук, профессор

ДАРЕНКОВ А.0>,

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

СКАЧИЛОВА С. Я. , кандидат медицинских наук ДЕРЕВЯНКО И.И.

Ведущая организация: Российский Государственный медицински

университет

Защита диссертации состоится " " _1995 г. в _

на заседании диссертационного совета Д.098.01.02 ВНЦ БАВ (142440, Московская область, пос. Старая Купавна, ул.Кирова,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНЦ БАВ. Автореферат разослан "_" _1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат биологических наук Т.Н.Робакид

Актуальность mem

В настоящее время антибактериальная терапия занимает важное место в лечении гнойно-воспалительных заболеваний, причем увеличение резистентности возбудителей к антибиотикам заставляет использовать даже те антибактериальные препараты, которые обладают нефротоксич-ностью. Такими препаратами являются антибиотики-аминогликозиды. Как правило, в урологической клинике их предпочитают назначать в комбинации с бета-лактамными антибиотиками. Комбинированная антибактериальная терапия позволяет снизить дозировки используемых препаратов вследствие явлений синергизма, в результате чего происходит уменьшение их нефротоксичности, позволяет предотвратить появление резистентности патогенной бактериальной флоры, расширить спектр антимикробной терапии на основе данных о синергизме In vitro; обеспечить, в конечном счете, более быстрое подавление размножения патогенных микроорганизмов у больного.

Комбинированное применение лекарственных препаратов претерпевает значительное изменение при хронической почечной недостаточности (ХПН). При почечной недостаточности изменяется не только выведение лекарственных средств с мочой, но фармакокинетика препаратов нарушается в связи с замедлением абсорбции в кишечнике (Fabre J., Balant L., 1976), нарушением связывания с альбуминами плазмы (Bachman К. et al., 1980), изменением трансформации препаратов в печени (Кудрин А.Н.. 1980), увеличением объема распределения из-за гипергидратации (Letterl G. et al.. 1971). а также накоплением целого ряда эндогенных и экзогенных продуктов метаболизма.

Известно, что комбинация аминогликозидных и бета-лактамных антибиотиков с одной стороны, обеспечивает усиление химиотерапевтичес-кого эффекта (NeuH.C., Fu K.P., 1978; GlewR.H., PavukR.A., 1983; Bayer A.S. et al, 1985). а с другой стороны, при определенных условиях, может происходить химическая инактивация антибиотиков с образованием микробиологически неактивного продукта реакции (Pickering L.К., Gearhart Р.. 1979; Bryant R.E. etal.. 1992; Ichlmora F. et al.. 1982). Неизвестно, каким образом при почечной недостаточности происходит реакция аминогликозидной инактивации при различном состоянии pH мочи больных ХПН, как взаимодействуют аминог-ликозидные и бета-лактамные антибиотики в крови больных ХПН. Особенности реакции аминогликозидной инактивации в моче и крови больных ХПН имеют важное значение для прогнозирования эффективности лечения комбинацией препаратов группы бета-лактамов с аминогликозидами раз-

- г -

личных уронефрологических заболеваний.

При совместном назначении аминогликозидов с бета-пактам больным с ненарушенной функцией почек (без ХПН) реакция аминогли зидной инактивации не является клинически значимой. У больных с X в зависимости от тяжести заболевания, период полувыведения лека твенных препаратов удлиняется в 10-30 раз. В этой ситуации реакц взаимодействия между бета-лактамами и аминогликозидами нельзя п небречь, т.к. вследствие этого при комбинированном их введении, сравнению с монотерапией, изменяются фармакокинетические параме препаратов. Несмотря на то, что многие авторы проводили изуче взаимодействия in vitro аминогликозидных и цефалоспориновых антиб тиков (Tell S.M. et al.. 1982; Giamarellou H. et al., 19 Waltersplol Y.M. et al.. 1991). очень мало исследований этих анти отиков было проведено непосредственно на больных с ХПН (Aronoff G et al.. 1990). В настоящее время в урологической клинике наибо широко применяется аминогликозид широкого спектра действия, с от сительно низкой по сравнению с другими антибиотиками этого ряда т сичностью - тобрашщин (Reiner R.. 1982; Навашин С.М., Фомина И. 1982). Неизвестно, каким образом происходит взаимодействие тобра цина с цефотаксимом в организме больных с ХПН.

В связи с этим, актуальным является изучение особенностей вз модействия антибиотиков группы бета-лактамов с антибиотиками гру аминогликозидов в различных условиях и модельных системах in vit а также в организме больных с ХПН in vivo. Цель работы

Оптимизировать комбинированное использование аминогликозидны бета-лактамных антибиотиков на основе их специфического химическ взаимодействия в различных условиях и жидкостях организма. ■ Задачи работы

1. Исследовать характер взаимодействия карбенициллина с амин ликозидами в условиях модельной системы содержащей гидроксид аммо

2. Изучить особенности взаимодействия между наиболее ча употребляемыми у уронефрологических больных лекарственными средст ми группы аминогликозидов (амикацин, тобрамицин, гентамицин, кана цин) и бета-лактамов подгруппы-пенициллинов - карбенициллино подгруппы-цефалоспоринов - цефотаксимом в буферных растворах, пла донорской крови и плазме крови больных с ХПН, моче больных с ХПН.

3. Изучить фармакокинетику тобрамицина при совместном приме нии с цефотаксимом у больных с ХПН.

4. Разработать схему применения и критерии оптимального режима дозирования при комбинированном применении аминогликозидов с бе-та-лактамами у больных с ХПН.

Научная новизна

На примере антибиотиков группы аминогликозидов и антибиотиков группы бета-лактамов впервые изучено их взаимодействие в плазме крови и в моче больных с ХПН при различных значениях рН.

Впервые показано, что при комбинированной терапии больных с ХПН тобрамицином с цефотаксимом происходит изменение фармакокинетических параметров тобрамицина.

Установлены критерии оптимального дозирования комбинации тобрамицина с цефотаксимом.

Практическая значимость состоит во внедрении в клиническую практику рекомендаций по использованию параметров индивидуальной фармакокинетики, позволяющих оптимизировать схему совместного дозирования аминогликозидных и бета-лактамных антибиотиков при ХПН.

Наичные положения, выносите на защит

1. Реакция аминогликозидной инактивации между антибиотиками группы бета-лактамов(пенициллины, ' цефалоспорины) й антибиотиками группы аминогликозидов в различных условиях и жидкостях организма.

2. Реакция разложения карбенициллина с образованием амида а-карбоксипенициллоиновой кислоты в модельной системе раствора гид-роксида аммония.

3. Влияние реакции аминогликозидной инактивации в организме больных с хронической почечной недостаточностью на изменение фармакокинетических параметров тобрамицина при совместном назначении его с цефотаксимом. по сравнению с монотерапией этим препаратом.

Внедрение

Результаты работы внедрены в практическую деятельность 47-ой городской клинической больницы г.Москвы.

Апуобаиия работы

Материалы работы доложены на:

1. Всесоюзном семинаре, посвященном 90-летию со дня рождения основателя науки об антибиотиках в СССР З.В.Ермольевой, Москва, 1988 г.

2. 2-ой конференции нефрологов Северо-Запада РСФСР, Новгород, 1991 г.

3. 4-ой Всероссийской научной конференции "Фармакология водно-солевого обмена". Чебоксары, 1993 г.

4 - 4 -

Публикации

По теме диссертации опубликовано 7 научных работ.

Связь с планом наичнш работ

Диссертационная работа является фрагментом темы 40.01 Научнс Совета по уронефрологии АМН РФ и выполнена в соответствии с ruiat научных работ НИИ урологии МЗ РФ, номер государственной регистра! 01.89.0082757.

Объем и струщууа диссеташи

Диссертация изложена на 121 странице машинописного текста. Состоит из введения. 3-х глав, заключения, выводов, практических р комендаций и списка литературы. Работа содержит 19 рисунков, 11 тг лиц. Указатель литературы включает 11 отечественных и 110 иностра ных авторов.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Данные для решения поставленных задач были получены при исс; дованиях со следующими реагентами: карбенициллина динатриеЕ соль(ПО"Мосмедпрепараты" им.Л.Я.Карпова), гентамицина сульЗ ШО"Мосмедпрепараты" им.Л.Я.Карпова), канамицина сульфат (Кургане? комбинат "Синтез"), тобрамицин(бруламицин)("Биогал", Венгрия), ai. кацин ("Галеника". Югославия), цефотаксим(клафоран) ("Серво Михель Югославия). Для проведения эксперимента In vitro кровь собирали больных с ХПН непосредственно перед анализом, при сравнении ncnoj зовали донорскую кровь. Исследования проводили со свежесобранной ь чой больных. рН которой при необходимости доводилась до требуек величины 0,1Н НС1 или 0,1Н NaOH.

При работе использовали буферные растворы с различными рН:

- рН=3,6 - цитратный буфер с ионной силой 0,6;

- рН=7,4 - фосфатный буфер с ионной силой 0,5;

- рН=9,2 - карбонатный буфер с ионной силой 0,06.

Изучение итктвати антибиотков-амшогликозидов

антибиотиками бета-латамам in vitro

Изучение инактивации аминогликозидов проводили на 1.0 мл сос ветствующего материала (плазма крови, моча, буфер), содержащего £ тибиотик-аминогликозид, к которому добавляли раствор карбеницилл!-так, чтобы его конечная концентрация в смеси составляла 600 мкг/ (концентрация цефотаксима в смеси 500 мкг/мл). Концентрации амине ликозидов находились в терапевтическом диапазоне. Затем получен*

смесь помещали в термостат при температуре 37°С. В связи с тем, что кровь обладает высокими буферными свойствами, величина рН крови считалась постоянной.

Определение концентрации амикацина, тобрамицина, гентамицина, канамицина осуществляли методом иммунофлуоресцентного поляризационного спектрофотометрического анализа (JolleyM. Е., 1981) с помощью китов на приборе TDX фирмы "Abbott Laboratories", USA. Определение концентрации карбенициллина и цефотаксима проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии(ВЭЖХ). методика микроколоночного ВЭЖХ анализа карбенициллина была разработана нами (см.ниже), методика ВЭЖХ определения цефотаксима была воспроизведена (FIlias ter J.P. et al., 1980). ВЭЖХ цефотаксима проводилась на приборе "Хроматограф портативный ионный серии Цвет-400 модель 402" (Россия). В качестве неподвижной фазы использовалась колонка КРС-811 (Россия) с обращенной фазой С18; подвижная фаза - ацетатный буфер (рН=4,8) : метанол (85:15). Вещество анализировалось с помощью УФ-детектора при длине волны 254 нм.

Процент инактивации антибиотиков-аминогликозидов рассчитывали на основе данных об изменении их концентрации в смеси антибиотиков во времени. Константы инактивации рассчитывали с использованием компьютерной модели по методу Wallace S.M., 1985.

Пуоведение модельной уеакши карбетиилпина с гидроксидом аммония

С целью моделирования процесса инактивации антибиотиков аминог-ликозидов антибиотиками бета-лактамами в щелочной моче больных с ХПН (рН=8,4), мы провели исследование взаимодействия карбенициллина с простейшим амином - гидроксидом аммония (аммиаком). Раствор карбенициллина в водном растворе аммиака выдерживали 72 ч в защищенном от света месте, затем проводили ТСХ смеси на пластинках кизельгель 60F 254 ("Merck") в системе растворителей: хлороформ-этанол 96% - 17% водный аммиак - 2:1:1 (Whagman G.H., 1984) с последующим накоплением •продукта реакции в системе растворителей хлороформ-этанол 96% - аммиак концентрированный - 2:1:1 на Силуфоле и элюированием этанолом 96%. Полученный спиртовой раствор высушивали на воздухе. В качестве свидетелей использовали водные растворы карбенициллина. хранящиеся в условиях эксперимента. Затем полученное соединение анализировали разработанным нами методом микроколоночной ВЭЖХ на приборе Миллихром 1А (Россия). В качестве неподвижной фазы использовали колонку КАХ-2 (Россия) с обращенной фазой С18, подвижная фаза состояла из смеси: ацетонитрил-О,06 M однозамещенный фосфат калия - 1:2. Для исследова-

ния использовали 5 мкл водного раствора элюированного этанолом щества. УФ-спектры снимали на спектрофотометре "ВесКгоап DU-8B" (С в диапазоне 200-400 т.' Анализировали водные растворы вещее ИК-спектры снимали на спектрофотометре "Jasko" IR-810 (Япония), щество вносили в виде таблетки с бромидом калия. Масс-спектры пс жительных ионов снимали на приборе MS-50 ТС (Kratos. Англия) с ( бардировкой ускоренными атомами (FAB) ксенона с энергией 7-8 кэВ. качестве матрицы использовали глицерин. Вещество вносили в матрш виде метанольного раствора.

Изучение инахшваши анлибиотков-ашногликозидов антибиот

т-бета-латамами у больных с ХПН in vivo

Исследование фармакокинетики тобрамицина при индивидуальном комбинированном его применении с цефотаксимом проводили на 10 б< ных со средним возрастом 36 лет, из них были 4 женщины и 6 муж' находившихся в НИИ урологии МЗ РФ и m кафедре урологии Российа Государственного медицинского университета. Из них 5 человек < больные с ХПН (клиренс креатинина менее 30 мл/мин), а другая пол< на обладала нормальной функцией почек (клиренс креатинина 80-мл/мин). Исследование клинической фармакорнетики цефотаксима и г рамицина проводили на 9 больных с ХПН (клиренс креатинина менее мл/мин) со средним возрастом 42 года, находившихся на лечении в же стационарах.

Цефотаксим вводили в дозе 1 г внутривенно, тобрамицин внутрг шечно в дозе 80 мг. Пробы крови забирали сразу же после введи через 5, 10, 30 минут, 1, 2, 4. 8. 12, 48 часов после начала вв< ния. Кровь собирали в пробирки с гепарином, центрифугировали; ni ченную плазму замораживали и хранили при температуре -70°С до moi та анализа.

Фармакокинетические параметры вычисляли по безмодельному ме' (Пиотровский В.К., 1986) по программе "Moments" на компью' IBM-PC.

Статистическую обработку данных проводили методом вариацио: статистики с вычислением коэффициента Стьюдента для парных и не: ных наблюдений. Уровень вероятности составлял не менее 95% (Р<0, ' Все данные в таблицах и рисунка^-приведены как M +_ш. Статистиче обработку результатов осуществляли на компьютере IBM-PC с пом1 пакета прикладных программ "CSS".

- 7 -

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Инактивация аминогликозидов'бета-лактамат гриппы

пениииллинов и иефалоспотнов

Сначала была исследована стабильность каждого из антибиотиков в отдельности во всех буферных растворах, плазме крови и моче больных с ХПН при различных значениях рН. Оказалось, что в контрольных исследованиях в буферных растворах с рН= 3,6; 7.4; 9,2 при 37°С карбе-нициллин быстро разрушался. В буферных растворах с рН=3.6 и 7,4 через 24 часа оставалось соответственно 15,4% и 33,8% от первоначального количества вещества. Деградация карбенициллина в буферных растворах и в плазме крови подчинялась уравнению 1-го порядка при концентрации 600 мкг/мл и наблюдалась линейная зависимость логарифма концентрации от времени (таблица 1). В смесях антибиотиков деградация карбенициллина подчинялась уравнению 1-го порядка и константы деградации при концентрации карбенициллина . 600 мкг/мл были равны контрольным.

В контрольных исследованиях цефотаксйма в буферных растворах с рН=3.6; 7.4: 9,2 и в контрольной плазме крови при 37°С цефотаксим •.быстро разрушался. В буферном растворе с рН=3,6 через 24 часа оставалось 57,8% от первоначального количества вещества, а в. буферном растворе при рН=9,2 через такое же время цефотаксим полностью отсутствовал. Деградация цефалоспорина в буферных растворах и в плазме крови подчинялась уравнению 1-го порядка при концентрации 500 мкг/мл и наблюдалась линейная зависимость логарифма концентрации от времени (таблица 2). В смесях антибиотиков деградация цефотаксйма подчинялась уравнению 1-го порядка и константы деградации при концентрации антибиотика 500 мкг/мл были равны контрольным.

Таблица 1. Константы деградации карбенициллина е буферных растворах с рН=3.б, 7.4, 9.2 и в плазме крови

рН буфера Константа деградации карбенициллина КхЮ"г (ч-1) '

3.6 6,34 + 0,46

7,4 3.69 + 0,87

9,2 4,78 ± 0.64

плазма крови 1.77 ± 0,41

Таблица 2. Константы деградации цефотаксима в буферных растворс рН=3.6, 7.4, 9.2 и в плазме крови

рН буфера Константы деградации цефотаксима

К(ч"М

3.6 2,28 ч- 0,93 X 10" 2

7.4 3,59 + 0,57 X 10"2

9,2 0,51 ± 0,09

плазма крови 2.41 ± 0,61 X 10"г

В контрольных смесях аминогликозидные антибиотики предстаЕ собой стабильные соединения. Значения констант деградации исслс мых антибиотиков в различных условиях приведены в таблице 3.

На следующем этапе мы изучали изменение концентрации антибр ков-аминогликозидов в присутствии бета-лактамов карбенициллинг цефотаксима в буферных растворах с различными рН, плазме крови 1 че больных с ХПН.

Оказалось, что по сравнению с контрольными экспериментами дого антибиотика-аминогликозида в отдельности в присутствии каре циллина деградация канамицина, гентамицина./тобрамицина и амикг увеличивалась и зависела от рН реакционной среды. .При компькш обработке концентраций аминогликозидов константу взаимодействия биотиков рассчитывали по уравнению 2-го порядка (таблица 4). Г« мицин,. тобрамицин в наименьшей степени инактивируются бета-лак1: карбенициллином >в кислой среде,' промежуточное положение заш нейтральная среда (буфер рН=7,4), в наибольшей степени инактш происходит в щелочной среде (буфер рН=9,25). Для канамицина мак( инактивации через 24 часа наблюдался в нейтральной среде. пр< инактивации в кислой среде, также как для двух вышеописанных ан' отиков ниже, чем в щелочной. Минимум инактивации амикацина чер< часа наблюдался в нейтральной среде, процент инактивации в м среде ниже, чем в щелочной. Инактивация аминогликозидов карбен! лином в моче больных с ХПН происходила аналогично, но все вел] были меньшими.

В буферных растворах гентамицин, тобрамицин и амикацин чер( часа в наибольшей степени инактивируются цефотаксимом в щед среде рН=9.2. в меньшей степени - в нейтральной среде рН=7.4, кислой среде рН=3.7 инактивация не наблюдается. Цефотаксимом. * как и карбенициллином, канамицин максимально инактивируется в ] ральной среде, а в щелочной среде в большей степени, чем в га (таблица 5). Реакция инактивации аминогликозидов цефотаксимом в за период наблюдения не происходила.

Таблица 3. Констант деградации антибиотиков-ашногликозидов (тобрамицина. гентатциш, аткацина и канатцина) в буферных растворах с рН=3.6, 7.4, 9.2 и в плазме крови in vitro

Название среды

Константа деградации антибиотика Kxl0-3(4-J)

буферный раствор рН=376 буферный раствор рН=7.4 буферный раствор рН=9.25 плазма крови

тобрамицин

1.45 0.29 0.03 1.77

буферный раствор рН=3.6 буферный раствор рН=7.4 буферный раствор рН=9.25 плазма крови

буферный раствор рН=3.6 буферный раствор рН=7.4 буферный раствор рН=9,2 плазма крови

гентамицин

0724 0.12 О

1.49

0.23 0.09 0. 004 0.28

0.06 0.05

+ 0.61

амикацин

0.00585 + 0.0004 О

О 1.43

буферный раствор рН=3.6 буферный раствор рН=7.4 буферный раствор рН=9.2 плазма крови

канамипин

6758 5.57 1.73 6.29

± 0,57

+ 0.8 + 0.5 + 0.47 0.84

Таблица 4. Констант и процент инактивации антибиотиков-ашног-ликозидов при их взаимодействии с карбенициллином в буферных растворах с рН = 3.6. 7.4, 9.2 и в моче больных с ХШ с рН=4.8,

Название антибиотика Константа инактивации КхЮ"4 (мл/мкг х ч) Процент инактивации ' через 24 час

рН=3.6 рН=7.4 рН=9.2 рН=3.6 рН=7.4 рН=9.2

Гентамицин Тобрамицин Амикацин Канамицин 0.70+ 0.21 0.64+ 0.17 0.03+ 0.01 0.19+ 0.12 Бус 0.93+ 0.13 1.12+ 0.09 0.01+ 0.01 2.85+ 0. 07 верные рс 2.60+ 0.16 1.75+ 0. 32 0. 24+ 0.12" 1.94+ 0.28 ютворы 48.52+ 4.21 47.63+ 2.04 25.60+ 4.24 27.40+ 8.63 77.80+ 3.02 83.72+ 1.67 17.14+ 1.32 99.13+ 0.10 96.27+ 2.16 89.00+ 3.78 39.63+ 4.78 • 90.65+ 3.18

рН=4.8 рН=7.4 рН=8.4 рН=4.8 рН=7.4 рН=8.4

Гентамицин Тобрамицин Амикацин 0.0085+ 0.0013 0.084+ 0.017 0. 0083+ 0.0021 Мо1 0.38+ 0.10 0.49+ 0. 07 0.055+ 0.009" ш больш 0.88+ 0.25 0.54+ 0.35 0.10+ 0.04" JX с ХПН 1.72+ 0.72" 13.30+ 2.40 12.61+ 1.08 ~ 46. 50+ 3. 12 54.25+ 0.78 8.53+ 1.34" 76.41+ 4.02 58. 40+ 1.23 14.90+ 2.01

достоверно при р<0.05

Таблица 5. Константы и процент инактивации антбиотков-амин ликозидов при их взаимодействии с цефотаксимом. в буферных ра ворах с рН=3.6, 7.4, 9.2

Название Константа инактивации Процент инактивации

антибиотика К (мл/мкг х ч) через 24 час

рН=3.6 рН=7. 4 рН=9.2 рН=3.6 рН=7.4 рН=9.2

Гентамицин 0 8.40x10"® 2.55x10" 4 0 11.32+ 22.20+

+0,57* +0.81* 4 3,73* 4,21*

Тобрамицин 0 5. 21х10'6 2.40x10"4 0 8.43+ 21.71+

+0.36* с +0.59* 5.21 3,78*

Амикацин 0 1.54x10" 5 2.10x10"« 0 18. 00+ 18. 26+

+0.27 к +0,45 3,67 5.61

Канамицин 0 Т,34x1 (Г5 1.90x10"® 0 27.35+ 7.46+

+0,48* +0,90* 4,68* 3.61г

Таблица 6. Константы и процент инактивации антибиотикав-сиш гликозидов при их взаимодействии с цефотаксимом в контроль

плазже к] эови и в плазме крови больных с ХПН

Название антибиотика Контрольная К (мл/мкгх ч) плазма крови Процент ин. через 24 час Плазма крови К (МЛ/МКГ X ч) больных с ХПН Процент ин. через 24 час

Гентамицин Тобрамицин Амикацин Канамицин 0.52+0.22* хЮ"® 0.55+0,29 XI0"® 0.51+0,15* Х10"6 1.10+0,28 ХЮ"6 4.06+1,15* 5.35+1,06 3.38+0,23* 7.44+2,30 ■ 0.38+0,09* хЮ"6 0.45+0,13, XI0"® 0.39+0,12* _Х10"7 1.01+0,15 хЮ"6 1.16+0,07* 4.28+0.47 2.62+0.04* 6.90+1,90

Таблица 7. Константы и процент инактивации антибиогтжов-ати ликозидов при их взаимодействии с карбенициллином в контроль плазме крови и в плазме крови больных с ХПН

Название антибиотика Контрольная (мл/мкгх ч) плазма крови Процент ин. через 24 час Плазма крови К (МЛ/МКГ X ч) больных с ХПН Процент ин. через 24 час

Гентамицин Тобрамицин Амикацин Канамицин 6.80+0,60* XI О"5 7.8+0.57 г XI О"5 2.24+0,25* Х10"5 2.4+0,53 ~Х10"4 90.95+2,30* 93.80+0,91 53. 75+4.03* 99.97+3.12 4.17+0.56* хЮ'5 7.02+0,20 XI О"5 1.86+0,71* ХЮ"5 1.90+0, 35 ХЮ"4 78.20+2,40* 90. 85+0,10 46.74+12,6* 99.92+4,10

* достоверно при р<0,05

В плазме крови больных с ХЛН инактивация всех аминогликозидных антибиотиков карбенициллином и цефотаксимом была меньшей, чем в плазме донорской крови (таблица 6 и 7).

Встает вопрос об объяснении причин, наблюдаемых различий во взаимодействии антибиотиков в различных средах и жидкостях организма. Прежде всего, хотелось бы обратить внимание на химизм реакции взаимодействия карбенициллина с аминогликозидами. доказанный и описанный в работах Iyengar et al. 1986 - нуклеофильная атака -NH2 группы аминогликозида на бета-лактамное кольцо карбенициллина с образованием амидного соединения: 0

О-сн- I+ т ^ <&-f4-C -Mj--f^J

COONa rf—N—SqxW? COOlia O^H&W^COM

На основе приведенного уравнения реакции можно высказать следующие соображения. Анализируя полученные данные, мы видим, что среди различных антибиотиков аминогликозидов - канамицина, гентамицина, тобрамицина, амикацина степень инактивации бета-лактамами карбенициллином и цефотаксимом различается. Это и понятно, потому что аминогликозида, имея общую структуру как производные дезоксистрептамина различаются между собой количеством и различным пространственным расположением амино и гидроксильных групп. Реакционноспособ-ность веществ из группы Сахаров, к которым относятся аминогликозид-ные антибиотики, в значительной степени определяется их конформаци-. онными (пространственными) различиями (Струнин Б.Н., 1977). Активность -NH2 группы, вступающей в реакцию с бета-лактамами, зависит от ее пространственного расположения в молекуле аминогликозида. Обращает на себя внимание тот факт, что бета-лактамом карбенициллином ами-кацин, имеющий, в отличие от трех других аминогликозидов, в 3-м положении деоксистрептаминового кольца остаток 4-Ь-амино-2-оксибутано-вой кислоты, из всех антибиотиков-аминогликозидов инактивируется в наименьшей, степени. Повидимому, данный заместитель конформационно обуславливает полученные различия в протекании реакции. Из наших данных следует, что среди буферов в нейтральной среде рН=7.4 наблюдается максимум инактивации канамицина и минимум инактивации амикацина. Значение инактивации тобрамицина и гентамицина при рН=7,4 занимает промежуточные величины. Эти различия, по нашему мнению, объясняются именно пространственным расположением молекул канамицина и амикацина, большей или меньшей стереодоступностью реагирующих аминогрупп. Установление влияния конформаций аминогликозидов на их взаимодействие с бета-лактамами не входило в задачи нашей работы.

Отличия скоростей протекания реакции инактивации аминоглш дов с бета-лактамными антибиотиками при различных pH следует и< в поведении самих аминогликозидов в зависимости от присутствуй реакционной смеси количеств гидроксильных и водородных ионов. ] акцию вступает нуклеофил - аминогликозид в молекулярной форме, i щий у азота свободную неподеленную пару электронов. Данным фак объясняется меньшая скорость реакции аминогликозидной инактива: кислой среде и наибольшая в щелочной среде, поскольку известно в водных кислых растворах существует следующее равновесие: R-NH2 + If ss R-NH3+

Химическая структура вступивших в реакцию антибиотиков г бета-лактамов пенициллинов и цефалоспоринов имеет некоторые р чия. Их объединяет то, что в молекуле и пенициллинов, и цефалос нов присутствует бета-лактамное кольцо (Donowitz G.R. and Ma G.L.,1988). Однако, в молекуле пенициллинов оно сконденсирова 5-ти членным тиазолидиновым кольцом, а в молекуле цефалоспорино более устойчивым 6-ти членным дигидротиазиновым кольцом. С ' особенностями химического строения между пенициллинами и цефал ринами связаны различия в-' инактивации всех аминогликозидов карбенициллином и цефотаксимом, а именно, меньшая степень инак ции всех аминогликозидов во всех средах цефотаксимом.

Цефалоспориновые антибиотики достаточно стабильны в кислой де и не подвергаются пенициллин-пениллиновая кислота типу пере пировки, даже при наличии одинаковой с пенициллинами боковой (Abraham Е.Р., 1967). Скорее всего, это связано с более низкой онной реакционноспособностью азота в дигидротиазиновом кольце лоспорина. Данным фактом объясняется отсутствие инактивации исс емых аминогликозидов цефотаксимом в кислотном буфере с pH = 3.( Все исследуемые ашногликозидные антибиотики подвергают^ - меньшей степени инактивации в моче (рН=4,8-8,4). Мы считаем, состав ионов присутствующих в моче влияет на реакцию взаимодейс Известно, что благодаря большому числу гидроксильных и амине аминогликозидные антибиотики легко образуют комплексы с солями лых металлов. Описано получение комплексов аминогликозидов с растворимыми неорганическими солями меди, никеля, кобальта, i магния и железа (Davis R.L. et al., 1960; Yamabe S., 1967). Coj щиеся в большом количестве в моче катионы Саг+ и Mg2* образуют лексы с присутствующими в ней аминогликозидными антибиотиками, объясняются меньшие величины и константы инактивации в этой epi

Плазма крови, в отличие от мочи, содержит различные белки, связывающие лекарственные, соединения. Кроме того, белки являются составной частью ферментов, которые могут выступать в качестве катализаторов реакции. Этим обусловлена большая степень инактивации лекарства в плазме по сравнению с буферными растворами при рН=7,4. В плазме же крови больных с ХПН присутствуют также и продукты уремической интоксикации различной химической природы, т.к. выведение их из организма не происходит вследствие нарушения функции почек. Эти вещества могут ингибировать процесс инактивации. С этим и можно связать меньшую степень инактивации веществ в плазме крови больных ХПН.

На основании проведенных экспериментов In vitro можно говорить о наличии реакции аминогликозидной инактивации между аминогликозида-ми - гентамицином, канамицином, тобрамицином, амикацином с бета-лак-тамом подгруппы пенициллинов - карбенициллином и бета-лактамом подг-.руппы цефалоспоринов - цефотаксимом. Различия, наблюдаемые в протекании реакции аминогликозидной инактивации, зависят от стабильности антибиотика бета-лактама, конформации молекулы антибиотика-аминогли-козида, состава реакционной среды.Впервые нами были установлены различия в инактивации исследуемых антибиотиков между донорской плазмой и плазмой крови больных с ХПН. Наименьшая инактивация происходит в крови больных с ХПН бета-лактама цефотаксима с аминогликозидами гентамицином и амикацином. Впервые нами было показано наличие процесса взаимодействия антибиотиков-аминогликозидов с антибиотиками бе-та-лактамами в моче больных с ХПН. В моче инактивация всех аминогли-козидов бета-лактамом цефотаксимом не происходит, а бета-лактамом карбенициллином в наименьшей степени инактивируется амикацин.

Постановка модельной уеакиии каубеншшллина с аммиаком

Как следует из проведенных нами исследований взаимодействия карбенициллина с аминогликозидными антибиотиками в моче больных с ХПН, наибольшая величина инактивации наблюдается в щелочной моче при рН=8,4. Известно, что аммиак в организме образуется в результате де-заминирования аминокислот, а также при дезаминировании пуриновых оснований, амидов. Аммиак токсичен и выводится через мочевыделительную систему, главным образом в виде мочевины. Однако, в крови транспорт аммиака происходит в форме глутамина, который синтезируется из глу-таминовой кислоты и аммиака, в то время как с мочой он удаляется и в форме ионов Ш4+ (Крю Ж., 1979). Почки активно участвуют в сохранении кислотно-щелочного равновесия. У здорового человека оно достига-

ч

ется реабсорбцией и экскрецией водородных ионов в виде амми титруемой кислоты (связанные с Н+ фосфаты и другие буферные ны)(Ф.Гоффстен. С.Клар, 1987). У больных с почечной недостаточн рН мочи может изменяться. Нам представилось интересным изучить ; модействие карбенициллина с аммиаком как с моделью с одной сто] имеющей слабощелочную реакцию, а с другой стороны, как с прост амином, моделирующим процесс взаимодействия с антибиотиком амин! козидом.

Выделенный и очищенный продукт реакции карбенициллина с а! ком представлял собой аморфное вещество слабо-желтого цвета со цифическим запахом.

При исследовании полученного вещества методом ВЭЖХ пик выл ного вещества выходил раньше карбенициллина и время удерживание составило 3.2 мин.

Нами снимались УФ. ИК и масс-спектры выделенного веще(

УФ-спектры карбенициллина и выделенного вещества сходны, Ч' говорит о неизменности боковой цепи молекулы карбенициллина.

В ИК-спектре исследуемого вещества отсутствует полоса' поп ния 1760 см"1, характеризующая бета-лактамное кольцо в карбенищ не. Кроме того, в диапазоне 3400-3300 см"1 наблюдаются 2 полосы лощения группы Ш2 - 3350 см"1 (Ш2 аз) и 3300 см"1 (ННг б), а полоса ИН ассоц. - 3200 -см"1. В ИК-спектре карбенициллина присутс ет в этой области только одна полоса поглощения - 3350 см"1. С.] вательно, по данным ИК-спектра можно говорить о раскрытии бета-тайного кольца карбенициллина и о появлении молекулы амида.

При анализе масс-спектров карбенициллина и выделенного вещ? оказалось, что разница массовых чисел молекулярных ионов I масс-спектрах составляет 17 м.ед. Все молекулярные массы неизвес го вещества имеют нечетные значения, что показывает содержание г лекуле 3-х атомов азота."-Полученные результаты показывают, что е лекуле исследуемого соединения появилась амино-группа.

Таким образом, нами показано, что в результате модельной { ции с аммиаком образуется амид альфа-карбокси-пенициллоиновой ю ты, в молек " льцо.

На осн . . взаимодейс

аминогликозидов с бета-лактамами в щелочной моче больных с ХПН исходит аналогично таковому в нейтральных средах, описанному в р

тах Iyengar B.S. et al.. 1986. при нуклеофильном раскрытии аминогли-козидом бета-лактамного кольца с последующим его присоединением. Эти продукты разложения, а также выделенный и идентифицированный нами продукт реакции взаимодействия карбенициллина с аммиаком - амид а-карбоксипенициллоиновой кислоты, могут присутствовать в моче больных с почечной недостаточностью.

Инактватя аммогликозидав бета-латамом гттпы иебалоспоуи-

нов у больных с хронической почечной недостаточностью

Нами было проведено исследование фармакокинетики тобрамицина при совместном назначении с цефотаксимом больным с нормальной функцией почек и больным с хронической почечной недостаточностью. Оценивались следующие фармакокинетические параметры: период полувыведения (t 1/2) тобрамицина. константа скорости элиминации (Kel) тобрамицина, площадь- под кривой "концентрация-время" (AUC) тобрамицина, константа инактивации (К1) тобрамицина цефотаксимом.

Нами сравнивались данные, полученные,от пациентов с нормальной Функцией почек, получающих один тобрамицин и комбинированную терапию тобрамицина и цефотаксима, и больных с ХПН получающих подобную терапию. Всем больным тобрамицин вводился внутримышечно, а цефотаксим -внутривенно практически одновременно.

Средние значения (± стандартное отклонение) tl/2 и Kel тобрамицина при индивидуальном введении и комбинированной терапии у пациентов с нормальной функцией почек достоверно не различались и составили 3,96 ±0,75 4 и 0,1795 ± 0,3360 ч"1. У больных ХПН значения tl/2 и Kel тобрамицина при индивидуальном введении составили 51.74 ± 20,62 ч и 0,0152 + 0,0043 ч-1 . а при совместном введении цефалоспо-рина и аминогликозида наблюдалось снижение tl/2 до 26,85 + 3,98 ч и увеличение Кв1 до 0.0260 + 0,0031 ч"1 (Р < 0.05). Среднее снижение tl/2 тобрамицина при комбинированной терапии у больных с терминальной стадией ХПН составило 48,33%. Константа инактивации (К1)тобрамицина, рассчитанная как разница констант элиминации при индивидуальной и комбинированной терапии составила 0.0110 + 0,0030 ч"1. Величина площади под кривой "концентрация-время" (AUC) также снижалась при совместном введении тобрамицина и цефотаксима больным с ХПН. Величина AUC тобрамицина составила 387,13 + 152,45 мкг*ч/мл при индивидуальном введении, при комбинированной терапии с цефотаксимом - 253,3 ± 65,21 мкг*ч/мл. Среднее снижение AUC тобрамицина при комбинированной терапии с цефотаксимом у больных с ХПН составило 34,6%. Объем

- 16 -

распределения был одинаков в обеих группах.

Приведенные данные показывают, что цефотаксим инактивируе рамицин в крови больных с ХПН. Это проявляется:

- в уменьшении параметров характеризующих фармакокинета процессы - периода полувыведения и площади под кривой "концек -время" тобрамицина;

- в увеличении константы скорости элиминации тобрамицина ганизма в 1,71 раз при совместном введении его с цефотаксимом ным с терминальной стадией ХПН.

В таблице 8 представлены суммарные результаты обеих иссле групп.

ТАБЛИЦА 8. Значения периода полувыведения тобрамицъ индивидуальном и комбинированном с цефотаксимом введении, кои элиминации и константы инактивации тобрамицина у больных с ХПЬ

Фармакокинетические данные

N больного Тобрамицин Тобрамицин с цефотаксим

и/г (ч) кеНч'1) и/г (ч) ке1 (ч"1) кК«;

1 36,47 0,019 25,67 0,027 с

2 86.62 0,008 27,72 0,025 с

3 43,31 0,016 30,13 0. 023 с

4 38,50 0,018 22,35 0.031 с

5 53,78 0,015 28,39 0,024 с

среднее 51,74* 0,015" 26, 85* 0, 026* * с

± 20,62 ± 0,004 + 3,98 ± 0, 003 ± с

' н "р < 0.05 (непараметрический критерий Вилкоксона для свяг выборок)

Для разработки критериев оптимального режима дозирования нации аминогликозидов с бета-лактамами у больных с ХПН был пр компьютерный анализ фармакокинетических кривых динамики концек тобрамицина и цефотаксима при индивидуальном введении у бо/ ХПН.

Нами показано, что с увеличением времени экспозиции с аминогликозидной инактивации усиливается. Кроме того, извест литературы, что чем меньше величина соотношения пиковых концен бета-лактамов к аминогликозидам, тем меньше степень инактиваци

С целью выбора точки минимального соотношения между концентрациями цефотаксима и тобрамицина была изучена клиническая фармакоки-нетика тобрамицина и цефотаксима при терминальной стадии ХПН. Оказалось, что при внутримышечном введении тобрамицина в дозе 80 мг его Шах составляет 1,5-2 часа, Стах - 9.65 + 1.71 мкг/мл. Через 4 часа после введения препарата его концентрация начинает снижаться и' составляет через 24 часа - 3.7 + 0.50 мкг/мл. Динамика концентрации тобрамицина в плазме крови больных с ХПН (С^) во времени (Ь) при внутримышечном введении описывалась в двухчастевой модели уравнением:

С, - 0.16 е"°*451+ 6,66 е"0,021 - 6,83 е-6,041

При изучении клинической фармакокинетики цефотаксима у больных с ХПН было установлено, что после введения 1 г препарата внутривенно наблюдалось постепенное снижение концентрации препарата и через 24 часа после введения его концентрация составляла 7.1+2.3 мкг/мл. Динамика концентрации цефотаксима в плазме крови больных с ХПН при внутривенном введении описывалась в двухчастевой модели уравнением:

С2 = 36,8 е"0,391 + 39,7 е'0-541

При внутривенном введении цефотаксима во времени происходит постепенное уменьшение концентрации его в крови вследствие явлений экскреции, биотрансформации и распределения в тканях. При внутримышечном введении тобрамицина наблюдается сначала быстрое увеличение его концентрации до значения Стах, обусловленное поступлением препарата из мышцы в кровь, а затем медленное снижение его концентрации в крови вследствие явлений экскреции, биотрансформации и распределения в тканях.

Был проведен компьютерный анализ Функции, описывающей отношение (Сг/С,) изменения концентрации при индивидуальном внутривенном введении цефотаксима от времени к изменению концентрации при индивидуальном внутримышечном введении тобрамицина от времени больным с ХПН (клиренс креатинина менее 30 мл/мин). Оказалось, что значение функции тем меньше, чем больше интервал времени между введениями цефотаксима и тобрамицина. Поэтому, оптимально вводить один препарат в середине временного интервала между введениями другого препарата. В связи с тем, что аминогликозидные антибиотики лучше, чем бета-лак-тамные антибиотики проникают в различные ткани, то кажется целесообразным их вводить первыми. Вполне возможно, что комплексы аминогли-козидов с бета-лактамами. образованные за счет обратимых связей, могут выполнять и транспортную функцию, в результате чего может увели-

- 18 -

чиваться объем распределения бета-лактамов в организме.

Таким образом, нами выявлено, что антибиотики бета-, инактивируют антибиотики-аминогликозиды как-- In vitro в б: растворах, в плазме крови и моче больных с ХПН, так и In больных с ХПН; а также выделен и идентифицирован продукт ; взаимодействия карбенициллина с аммиаком - амид а-карбоксипен: иновой кислоты, который может присутствовать в моче больных : ряду с продуктами взаимодействия антибиотиков. Используя ком: ную обработку, даны практические рекомендации о комбинирована менении антибиотиков двух исследуемых групп, что позволит оп1 ровать терапию и уменьшить частоту возможных побочных эффекто:

ВЫВОДЫ

1. У больных с ХПН происходит инактивация антибиотиков аминогликозидов антибиотиками группы бета-лактамов в плазме к моче In vitro.

2. Реакция аминогликозидной инактивации протекает in vit ду бета-лактамами - карбенициллином, цефотаксимом и аминоглик - канамицином, тобрамицином, гентамицином и амикацином в б растворах.

3. Наименьшая степень инактивации всех исследуемых амин зидов in vitro обнаружена в моче больных с ХПН.

4. Установлено образование амида а-карбоксипенициллоинов лоты в результате модельной реакции с аммиаком, который мож сутствовать в организме больных с ХПН.

5. Показано, что происходит инактивация аминогликозида -мицина бета-лактамом - цефотаксимом в организме больных с ХПН

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. При комбинированной терапии карбенициллина с аминогли ми более эффективно использование амикацина.

2. Комбинированную терапию аминогликозидных с бета-лак антибиотиками предпочтительнее проводить с бета-лактамами цеф ринами, а не с пенициллинами.

3. При проведении комбинированной терапии с внутримышечн дением аминогликозида - тобрамицина и внутривенным введен та-лактама - цефотаксима оптимальным является такой режим вв

при котором один препарат применяется в середине временного интервала между введением другого препарата.

СПИСОК РАБОТ. ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1). Plasma endogenous dlgitalls-like factors in dialysis dependent patlents//The Intern.Journal of Artificial Organs.- 1990,-V.13,- N9,- p.350 (with V.N.Sinyukhin. V.A.Mozalev, E.A.Stetsyuk).

2). Роль "феномена перераспределения" аминогликозидов в их мониторинге и расчете доз у больных с терминальной стадией почечной недостаточности, находящихся на лечении программным гемодиализом// Урология и нефрология,- 1991,- N1,- с.25-31 (В соавт. Синюхин В.Н.. Даренков А.Ф., Стецюк Е.А., Ярмолинский И.С.).

3).Инактивация аминогликозидов бета-лактамами группы пеницилли-нов ,и цефалоспоринов// Антибиотики и химиотерапия,- 1991.- т.36. -N2.- с.11-14 (В соавт. Синюхин В.Н., Розынов Б.В., Даренков А.Ф.).

4). Влияние гемодиализа на концентрацию аминогликозидов// Материалы 3-й конф. нефр. Сев.-Зап. РСФСР,- Новгород.- 1991,- с.213 (В соавт. Синюхин В.Н., Стецюк Е.А., Ярмолинский И.С., Лебедев С.В.). '

5). Фуранкарбоксиловая кислота - новый фактор уремической интоксикации. //Материалы IV конференции урологов Казахстана.- Алма -Ата. - 1992 г. - с. 164-165 (В:-соавт. с Ярмолинским И. С., Даренковым А. Ф. и Синюхиным В. Н.}.

6). Анализ карбенициллина методом микроколоночной жидкостной хроматографии// IV Всеросс. науч.конф. "Фармакология водно-солевого обмена",- Чебоксары.- 1993,- с.95-96 (В соавт.Синюхин В.Н.).

7). Инактивация тобрамицина цефотаксимом у больных с терминальной стадией хронической почечной недостаточности// Урология и нефрология.- 1994,- N6.- с.42-45 (В соавт. Синюхин В.Н.. Даренков А.Ф.).