@phdthesis{Valotis2005,
  author    = {Valotis, Anagnostis},
  title     = {Pharmakokinetische und molekularpharmakodynamische Aspekte inhalativ angewandter Glucocorticoide},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-12716},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {In der vorliegenden Arbeit wurden vielf{\"a}ltige pharmakokinetische bzw. molekularpharmakodynamische Aspekte topisch angewandter Glucocorticoide untersucht und deren klinische Relevanz diskutiert. Um die Potenz der Glucocorticoide vergleichen zu k{\"o}nnen, wurden deren relative Rezeptoraffinit{\"a}ten zum humanen Glucocorticoidrezeptor mit Dexamethason als Referenzsubstanz bestimmt. Dabei zeigte sich, dass Glucocorticoide der neueren Generation wie Mometasonfuroat und Fluticasonpropionat sich in ihrer Assoziationskinetik unterschieden, w{\"a}hrend die Dissoziationskinetik vergleichbar war. Damit wurde erstmals f{\"u}r Mometasonfuroat eine relative Rezeptoraffinit{\"a}t berechnet, die einen unmittelbaren Vergleich mit weiteren in der Literatur publizierten Daten anderer Glucocorticoide erlaubte. Diese relative Rezeptoraffinit{\"a}t ist die h{\"o}chste aller soweit bekannten inhalativen Glucocorticoide. In Kompetitionsversuchen wurde erstmals gezeigt, dass die in vitro nachgewiesenen Metabolite des Mometasonfuroats eine signifikante Rezeptoraffinit{\"a}t aufwiesen. Die Potenz dieser Metabolite ist dabei vergleichbar mit der von anderen inhalativ angewandten Corticosteroiden, wie Flunisolid und Triamcinolonacetonid. Mometasonfuroat konnte damit als das einzige inhalative Glucocorticoid charakterisiert werden, dessen Metabolite affiner als Dexamethason sind. Weiterf{\"u}hrend zu den Erkenntnissen zur Rezeptorkinetik des Mometasonfuroats und Fluticasonpropionats wurde erstmals die vergleichende Kinetik der mRNA-Induktion auf zellul\ärer Ebene untersucht. Diese wurde am Beispiel des Glucocorticoid-regulierten CD163 in humanen Monocyten verfolgt. Es wurde eine Methode adaptiert, die schließlich eine Quantifizierung der CD163-mRNA mittels Real-time-PCR erm{\"o}glichte. Es zeigte sich, dass die Anzahl der neu gebildeten mRNA-Kopien direkt von der Rezeptoraffinit{\"a}t und der Konzentration des Mometasonfuroats und Fluticasonpropionats abh{\"a}ngig war. Die unterschiedliche Assoziationsgeschwindigkeit der beiden Glucocorticoide spiegelte sich jedoch nicht in einer schnelleren Induktion der CD163-mRNA wider. Neben der spezifischen Rezeptorbindung werden Glucocorticoide auch unspezifisch an Gewebe gebunden. Es wurden erstmals umfassende In-vitro-Versuche zur Bindung des Mometasonfuroats, Ciclesonids und seines aktiven Metaboliten an humanes Lungengewebe durchgef{\"u}hrt. Die Adsorption der Glucocorticoide an humanes Lungengewebe verlief schnell und war vergleichbar hoch. Die wesentlichen Unterschiede zwischen den Substanzen beruhten dabei auf den nach Equilibrierung mit Plasma im Gewebe verbleibenden Konzentrationen. Es stellte sich heraus, dass Mometasonfuroat im Vergleich zu Fluticasonpropionat, Ciclesonid und dessen aktivem Metabolit Desisobutyryl-Ciclesonid die niedrigste Gewebeaffinit\ät aufwies (Fluticasonpropionat > Ciclesonid > Desisobutyryl-Ciclesonid > Mometasonfuroat). Es konnte eine gute {\"U}bereinstimmung der in vitro Bindungsverh{\"a}ltnisse an Lungengewebe mit klinischen In-vivo-Daten aufgezeigt werden. Aus den zuvor in der Literatur beschriebenen Untersuchungen ließen sich zwar Hinweise auf die hepatische Metabolisierung des Mometasonfuroats entnehmen, doch Ergebnisse einer m{\"o}glichen Metabolisierung bzw. der Stabilit{\"a}t in humanem Spezimen von therapeutischer Relevanz lagen soweit nicht vor. Somit wurde die Stabilit{\"a}t dieses Glucocorticoids im humanen Lungengewebe und Plasma systematisch untersucht. Dabei wurde eine unbekannte Substanz detektiert, die mittels HPLC-MS/MS, 1H- und 13C-NMR eindeutig als das 9,11-Epoxid des Mometasonfuroats identifiziert wurde. Kompetitionsversuche am humanen Glucocorticoidrezeptor zeigten, dass die relative Rezeptoraffinit\ät des 9,11-Epoxy-Mometasonfuroats hoch war und wiederum vergleichbar mit der Bindungsaffinit{\"a}t des Triamcinolonacetonid oder Flunisolid. Das Aufl{\"o}sungsverhalten inhalativ angewandter Glucocorticoide in Bronchialfl{\"u}ssigkeit spielt eine entscheidende Rolle f{\"u}r deren weitere Verteilungskinetik und Wirkungen. Es wurde erstmals eine Methode entwickelt, mit der neben Morphologie und Gr{\"o}ße der Partikel aus kommerziell erh{\"a}ltlichen Arzneiformen auch das Aufl{\"o}sungsverhalten in Bronchialsekret untersucht werden konnte. Durch den Einsatz der Raster-Elektronen-Mikroskopie wurde eine maximale Sensitivit{\"a}t zur Beobachtung der Partikelver{\"a}nderungen bis zu einer Gr{\"o}ße von 0,5 \µm gew{\"a}hrleistet. Am Beispiel des Beclomethasondipropionats wurde gezeigt, dass die Arzneistoffpartikel aus verschiedenen Dosieraerosolen nach einer raschen Aufl\ösung rekristallisieren. Erst diese Rekristallisation ist offenbar die Grundlage f{\"u}r eine nachfolgende langsame Aufl{\"o}sung und Umverteilung des Arzneistoffs ins Plasmakompartiment. Da diese neuartigen Beobachtungen in vollkommener {\"U}bereinstimmung mit pharmakokinetischen Daten nach Inhalation dieses Glucocorticoids stehen, darf angenommen werden, dass sich vergleichbare Vorg{\"a}nge in vivo abspielen.},
  subject      = {Glucocorticosteroide},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Bulitta2006,
  author    = {Bulitta, J{\"u}rgen},
  title     = {Innovative techniques for selecting the dose of antibiotics in empiric therapy - focus on beta-lactams and cystic fibrosis patients},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-19353},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Background: Population pharmacokinetic-pharmacodynamic (PKPD) modeling and simulations were applied to identify optimal dosage regimens for antibiotics. As the emergence of bacterial resistance is increasing and as only a few new antibiotics became available during the last decade, optimal use of established agents and preserving their effectiveness seems vital. Objectives: 1) To find the descriptor of body size and body composition which allows to achieve target concentrations and target effects in patients with cystic fibrosis (CF) most precisely. 2) To identify the mode of administration with the highest probability of successful treatment for intravenous beta-lactams. 3) To develop formulas for optimal dose selection for patients of various body size. General methods: Drug analysis in plasma and urine was performed by HPLC or LC-MS/MS in a single laboratory, at the IBMP. Drug analysis was not done by the author of this thesis. We used non-compartmental analysis and parametric population PK analysis for all studies. We used non-parametric bootstrapping to assess the uncertainty of PK parameters for our meta-analysis of the PK in CF-patients and healthy volunteers. Plasma concentration time profiles for several thousand virtual subjects were simulated by MCS which account for average PK parameters, their between subject variability (BSV), and patient specific demographic data. Convincing literature data show that the duration of non-protein bound concentration above MIC (fT>MIC) best predicts the microbiological and clinical success of beta-lactams and the area under the non-protein bound concentration curve divided by the MIC (fAUC/MIC) best predicts success for quinolones. We used PKPD targets from literature that were based on the fT>MIC or fAUC/MIC, respectively. Achieving a PKPD target was used as a surrogate measure for successful treatment. In our MCS, we calculated the fT>MIC or fAUC/MIC for all simulated concentration profiles and compared it to the value of the PKPD target. The fraction of subjects who achieved the target at the respective MIC approximates the probability of target attainment (PTA). The PTA can be interpreted as probability of successful treatment under certain assumptions. Studies in CF-patients Methods: We had data from ten studies (seven beta-lactams and three quinolones) in CF-patients which all included a healthy volunteer control group. Clinical procedures were very similar for all ten studies. Both subject groups had study conditions as similar as possible. We had data on 90 CF-patients (average +/- SD, age: 21+/-3.6 yrs) and on 111 healthy volunteers (age: 25+/-3.5 yrs). We compared the average clearance and volume of distribution between CF-patients and healthy volunteers for various body size descriptors including total body weight (WT), fat-free mass (FFM), and predicted normal weight (PNWT). We considered linear and allometric scaling of PK parameters by body size and used a meta-analysis based on population PK parameters for the comparison of CF-patients and healthy volunteers. Target concentrations can be achieved more precisely, if a size descriptor reduces the random, unexplained BSV. Therefore, we studied the reduction of unexplained BSV for each size descriptor relative to linear scaling by WT, since doses for CF-patients are commonly selected as mg/kg WT. Results: Without accounting for body size, average total clearance was 15\% lower (p=0.005) and volume of distribution at steady-state was 17\% lower (p=0.001) in CF-patients compared to healthy volunteers. For linear scaling by WT, average total clearance in CF-patients divided by total clearance in healthy volunteers was 1.15 (p=0.013). This ratio was 1.06 (p=0.191) for volume of distribution. A ratio of 1.0 indicates that CF-patients and healthy volunteers of the same body size have identical average clearances or volumes of distribution. For allometric scaling by FFM or PNWT, the ratio of total clearance and volume of distribution between CF-patients and healthy volunteers was within 0.80 and 1.25 for almost all drugs and the average ratio was close to 1. Allometric scaling by FFM or PNWT reduced the unexplained BSV in renal clearance by 24 to 27\% (median of 10 drugs) relative to linear scaling by WT. The unexplained BSV was reduced for seven or eight of the ten drugs by more than 15\% and the remaining two or three drugs had essentially unchanged (+/-15\%) unexplained BSVs in renal clearance. Conclusions: The PK in CF-patients was comparable to the PK in healthy volunteers after accounting for body size and body composition by allometric scaling with FFM or PNWT. Target concentrations and target effects in CF-patients can be achieved most precisely by dose selection based on an allometric size model with FFM or PNWT. Future studies are warranted to study the clinical superiority of allometric dosing by FFM or PNWT compared to dose selection as mg/kg WT in CF-patients.},
  subject      = {Populationskinetik},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Landersdorfer2006,
  author    = {Landersdorfer, Cornelia},
  title     = {Modern pharmacokinetic-pharmacodynamic techniques to study physiological mechanisms of pharmacokinetic drug-drug interactions and disposition of antibiotics and to assess clinical relevance},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-19340},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {There are numerous areas of application for which PKPD models are a valuable tool. We studied dose linearity, bone penetration and drug-drug interactions of antibiotics by PKPD modeling. Knowledge about possible saturation of elimination pathways at therapeutic concentrations is important for studying the probability of successful treatment of dosage regimens via MCS at various doses, other modes of administration, or both. We studied the dose linearity of flucloxacillin and piperacillin. For data analysis of the dose linearity studies, population PK modeling and MCS was used. Population PK has been reported to detect saturable elimination at lower doses, and to estimate BSV more precisely than the STS approach. The variability in PK and the expected variability in PD are combined in a MCS to predict the probability of successful treatment. Flucloxacillin showed no saturation of elimination at the studied doses of 500 mg and 1000 mg. Comparison of various dosage regimens showed, that only one third of the daily dose is needed with prolonged or continuous infusion to achieve the same probability of successful treatment as short-term infusions at the full dose. For serious infections with sensitive staphylococci that are treated with intravenous flucloxacillin, prolonged infusion and continuous infusion are an appealing treatment option. Contrary to flucloxacillin, renal elimination and to a lesser extent also nonrenal elimination of piperacillin were saturable at therapeutic concentrations. Renal clearance decreased by 24\% (p = 0.02) after a dose of 3000 mg piperacillin compared to the 1500 mg dose. A model without saturable elimination predicted PTA expectation values that were 6 to 11\% lower for high dose short-term infusions and 2 to 5\% higher for low dose continuous infusions, compared to models with saturable elimination. These differences depend on the MIC distributions of the local hospital. However, more accurate estimates for the PTA expectation value can be obtained by including an existent saturable elimination pathway into the PK model. Developing a mechanistic model of an interaction allows one to predict the extent of the interaction for other doses of drug and inhibitor. We studied the interactions between gemifloxacin and probenecid, between ciprofloxacin, its metabolite M1 and probenecid, and between flucloxacillin and piperacillin. Mechanistic models for drug-drug interactions were developed by the STS approach. This approach directly accounts for the concentration dependence of an interaction and describes the full time course of an interaction. Probenecid significantly inhibited the renal elimination of gemifloxacin, ciprofloxacin and ciprofloxacin's metabolite M1, and slightly decreased nonrenal clearance of gemifloxacin. Piperacillin significantly decreased renal and nonrenal clearance of flucloxacillin, but hardly vice versa. For all three interactions competitive inhibition of a capacity-limited renal elimination pathway was identified as the most likely mechanism. As those drugs are all actively secreted in the renal tubules, competitive interaction is physiologically reasonable. Probenecid had a lower affinity to the renal transporter than gemifloxacin, ciprofloxacin and M1. Due to its substantially higher concentrations, probenecid inhibited the elimination of the quinolones. The affinity of piperacillin for the renal transporter was 13 times higher compared to flucloxacillin. Piperacillin PK was only slightly affected by flucloxacillin. PK interactions with piperacillin are likely to occur also with other betalactam combinations. PK interactions may be useful to improve the PD profile of an antibiotic, however possibly increased risks for side effects (e.g. risk of rash for gemifloxacin and probenecid) have to be considered.},
  subject      = {Populationskinetik},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Gnadt2010,
  author    = {Gnadt, Mirjam},
  title     = {Pharmacokinetic and pharmacodynamic characterization of inhaled β2 - agonists using the isolated human lung perfusion model},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-53910},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {The inhaled pharmacotherapy is fundamental in the management of obstructive lung diseases such as asthma bronchiale or chronic obstructive pulmonary disease. In this context short- and long-acting β2-agonists play a prominent role as relieve and control medication. Regarding the risk-benefit profile of an inhaled drug, the pattern of pulmonary deposition and the rate and extent of absorption into systemic circulation are essential parameters. New developments of drugs are characterized by high lung retention and improved efficacy. The aim of the present thesis was the parallel evaluation the pharmacokinetic (PK) and -dynamic (PD) properties of inhaled β2-agonists employing an isolated human lung perfusion model (IPL). The short-acting β2-agonist salbutamol and the newly developed ultra long-acting β2-agonist GW597901 were chosen for the analysis of pulmonary drug absorption and bronchodilation. In a pharmacokinetic enabling study an established human IPL setting was modified to monitor the pharmacokinetics of the β2-agonists by measuring the concentrations in perfusion fluid, lung tissue and BAL samples obtained during and after the experiments. The IPL model revealed differences in the pulmonary absorption behaviour of GW597901 and salbutamol. The lipophilic compound GW597901 was distributed to a lower extent into the perfusion fluid compared to the more hydrophilic compound salbutamol. The analyzed time profiles of nebulized salbutamol in the perfusate were consistent to with a clinical study if considering experimental conditions as the actual deposited doses and the differing volume of distribution. Thus, the suitability of the IPL model for the PK analysis of inhaled β2-agonists was confirmed. In a PK/PD study the human ex vivo model was employed for the first time for the evaluation of the clinical relevant bronchodilating effect induced by inhaled β2-agonists in addition to the analysis of their pharmacokinetics. Thereby the focus was to determine the onset and extent of bronchodilation. A new method was established to monitor changes in lung function parameters due to pharmacodynamic interventions over the duration of the experiment that allowed permanent online recording of the ventilation volume and lung mechanic parameters. Bronchial challenges with aerolised MCh were performed successfully in isolated ventilated human lung lobes, even though the responder rate was lower than expected despite high administered doses. The administration of the short acting agent salbutamol led to an immediate onset of action recognized as a sudden increase of the ventilation volumes. The bronchodilation following the application of GW597901 was observed delayed after about 6 min. Monitored lung function parameters considerably improved by both β2 - agonists in the IPL setting but not significantly different. Thus, in regard of the different applied doses GW597901 had a higher intrinsic activity and bronchodilating potency than salbutamol. The concentrations of salbutamol and GW597901 in the perfusate determined in the PK/PD study were significantly lower than those observed in the pharmacokinetic enabling study, while the tmax values and the course of the distribution profiles remained similar. Most likely, the application of nebulized MCh prior to the administration of the β2 - agonists had a substantial influence on their pharmacokinetic behaviour. It is yet not clear whether pharmacodynamic effects or molecular competition processes for the passage to the systemic circulation or both influenced the redistribution of the β2 - agonists as seen in the PK/PD study. The potential clinical relevance of this observation has to be further investigated. The development of pulmonary edema during the experiment was one limitation of the IPL model. For the determination of the onset of edema formation four potential biochemical markers, specifically surfactant-protein A (SP-A), angiotensin-converting enzyme (ACE), urea and lactate dehydrogenase, were measured in perfusion fluids. In this context, an ELISA method for the quantification of human SP-A in biological matrices was successfully established. The investigations showed that the concentrations of SP-A and ACE in the perfusate increased over time as a sign for lung tissue damage and correlated with the degree of edema formation. For the first time the IPL model was used for the evaluation of potential pulmonary edema marker and the results have shown that it is valuable tool for further investigations in this field. In conclusion, the pharmacokinetic and pharmacodynamic characterization of GW597901 and salbutamol was successfully achieved using the IPL model. This ex vivo methodology may contribute to further insights and understanding of the complex pharmacokinetic processes of inhaled β2 - agonists in the lung.},
  subject      = {Beta-2-Rezeptor},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Baumann2011,
  author    = {Baumann, Daniel},
  title     = {Charakterisierung der Pharmakokinetik und Pharmakodynamik intranasaler Glucocorticoide anhand von in vitro und ex vivo Modellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-57230},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Ziel dieser Arbeit war es die intranasalen pharmakokinetischen Abl{\"a}ufe nach topischer Applikation mittels in vitro und ex vivo Experimenten zu charakterisieren und ihre Auswirkungen auf die Pharmakodynamik zu beschreiben. Es wurden hierbei die nasal angewendeten Glucocorticoide Triamcinolonacetonid (TCA), Budesonid (Bud), Beclomethasondipropionat (BDP), Fluticasonpropionat (FP), Mometasonfuroat (MF) und Fluticasonfuroat (FF) sowie ihre handels{\"u}blichen Pr{\"a}parate Nasacort® (TCA), Budes® (Bud), ratioAllerg® (BDP), Flutide® Nasal (FP), Nasonex® (MF) und Avamys® (FF) untersucht. Zum Aufbringen der Wirkstoffsuspension auf die nasale Mukosa durch den Patienten kommen Dosierpumpsprays zum Einsatz, deren Dosiervorrichtung das Applikationsvolumen festlegen. Die Bestimmung des Spr{\"u}hstoßvolumens unterschiedlicher handels{\"u}blicher Pr{\"a}parate ergab Werte zwischen 56 und 147 µL/Spr{\"u}hstoß. Zum ersten Mal wurde eine Methode entwickelt, die es erm{\"o}glichte die Glucocorticoidkonzentration in den w{\"a}ssrigen {\"U}berst{\"a}nden handels{\"u}blicher Pr{\"a}parate zu bestimmen. Die Wasserl{\"o}slichkeit der unterschiedlichen Glucocorticoide sowie die galenische Zusammensetzung der Formulierungen konnten als m{\"o}gliche Einflussfaktoren f{\"u}r den bereits gel{\"o}sten Wirkstoffanteil ermittelt werden. Es konnte erstmals gezeigt werden, dass die L{\"o}slichkeit der Wirkstoffkristalle der lipophileren Substanzen wie BDP, FP, MF und FF durch das KNS signifikant verbessert wurde. Die L{\"o}slichkeit der hydrophileren Wirkstoffe wie TCA und Bud wurde durch das KNS dagegen nur leicht beeinflusst. Nach der Aufl{\"o}sung der Wirkstoffkristalle k{\"o}nnen die gel{\"o}sten Molek{\"u}le zur cytoplasmatischen Zielstruktur, dem Glucocorticoidrezeptor diffundieren und spezifisch binden. Neben der Rezeptorbindung erfolgt auch eine unspezifische Bindung an Nasengewebe. So wurde zun{\"a}chst mit einem einfachen, bereits etablierten Versuchsaufbau erstmalig die Bindung von FF an Nasengewebe im Vergleich zu anderen Glucocorticoiden in vitro untersucht. Die lipophileren Substanzen wie FF, MF und FP grenzten sich hierbei durch eine h{\"o}here Gewebebindung von den hydrophileren TCA und Bud ab. Es wurde ein neues Modell entwickelt, welches die pharmakokinetische Untersuchung zur Gewebebindung mit der Pharmakodynamik der Wirkstoffe in Form ihres antiinflammatorischen Effektes im Zellkulturmodell verkn{\"u}pfen sollte. So wurde wirkstoffges{\"a}ttigtes Gewebe einer extensiven Auswaschphase in Humanplasma ausgesetzt, um es anschließend mit humanen Lungenepithelzellen zu inkubieren. Es konnte gezeigt werden, dass alle Gewebeproben den Wirkstoff in das Zellkulturmedium freisetzten, was eine Hemmung der IL-8 Sekretion aus Lungenepithelzellen zur Folge hatte. Die St{\"a}rke des antiinflammatorischen Effektes der IL-8 Hemmung durch FF, FP, Bud und TCA entsprach der Kombination aus Geweberetention und intrinsischer Aktivit{\"a}t (Rezeptoraffinit{\"a}t) der Wirkstoffe. Gewebeproben des MF f{\"u}hrten zur geringsten IL-8 Hemmung, was durch die chemische Instabilit{\"a}t der Substanz erkl{\"a}rt werden konnte. Um eine weitere Ann{\"a}herung an physiologische Verh{\"a}ltnisse zu erreichen, wurde erfolgreich ein Modell entwickelt, welches nach Applikation der Suspension auf die Mukosa die pharmakokinetischen Abl{\"a}ufe simulieren sollte. Daf{\"u}r entscheidend war die Einbettung respiratorischen Gewebes in eine Gel-Matrix, wodurch eine zusammenh{\"a}ngende Mukosa-{\"a}hnliche Oberfl{\"a}che erreicht werden konnte. Als Modellsubstanzen wurden Bud aus Budes®-Nasenspray und FP aus Flutide® Nasal sowie als Vertreter der Antihistaminika Azelastin-HCl (AZ-HCl) aus Vividrin® akut eingesetzt. Es konnte gezeigt werden, dass die Gewebebindung des AZ-HCl im Vergleich zu den Glucocorticoiden am h{\"o}chsten war. Die gute Korrelation der Gewebebindung der Substanzen mit ihrem Verteilungsvolumen und der Vergleich von FP mit Bud zeigte die erfolgreiche Etablierung des Modells. Beide Glucocorticoide zeigten nach Applikation der Wirkstoffsuspension zun{\"a}chst eine {\"a}hnliche Assoziation an das Gewebe. Bei der Inkubation der Gewebe-Gel-Matrix mit Humanplasma wurde schließlich Fluticasonpropionat aus der Gewebe-Gel-Bindung im Vergleich zu Budesonid langsam freigesetzt. Weiterhin wurde im Gewebe-Gel-Modell die Bedeutung der Pharmakokinetik der Wirkstoffe auf die Pharmakodynamik ermittelt. Es wurden Freisetzungsproben der Gewebe-Gel-Matrices von AZ-HCl und FP auf ihre antiinflammatorische Aktivit{\"a}t untersucht. Die deutlich h{\"o}here Bindung des AZ-HCl an die Gewebe-Gel-Matrix {\"a}ußerte sich auch in h{\"o}heren Plasmakonzentrationen bei der Freisetzung im Vergleich zu FP. Jedoch konnte im Zellkulturmodell gezeigt werden, dass die Hemmung der IL-8 Freisetzung des FP, trotz der geringeren Konzentration in der Freisetzungsmatrix, das antiinflammatorische Potential des AZ-HCl {\"u}bertraf.},
  subject      = {Pharmakokinetik},
  language  = {de}
}
@phdthesis{JakobRodamer2014,
  author    = {Jakob-Rodamer, Verena},
  title     = {Development and validation of LC-MS/MS methods to determine PK/PD parameters of anti-infectives},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-109215},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {In the present thesis the development and validation of bioanalytical LC-MS/MS methods for the quantification of erythromycin A, erythromycin ethylsuccinate, roxithromycin, clarithromycin, 14 hydroxy clarithromycin, flucloxacillin, piperacillin and moxifloxacin in human plasma and human urine (piperacillin) is introduced. All methods were applied to analyze human plasma and urine samples from clinical trials and therefore, have been validated according to international guidelines. The methods were reliable in these studies and fulfilled all regulatory requirements known at the time of the study conduct. Moreover, the validation data of the macrolides were compared on three different mass spectrometers (API III Plus, API 3000™, API 5000™). The new innovations in the ion source (horizontal versus vertical electrospray), the ionpath (skimmer, QJet) and the diameter of the orifice resulted in better sensitivity and a larger linearity range for the majority of the analytes. Sensitivity was improved up to a factor of 12 (for clarithromycin) between API III Plus to API 3000™ and up to a factor of 8 (for erythromycin and roxithromycin) between API 3000™ and API 5000™, keeping the accuracy and precision data at about the same level. The high sensitivity was a benefit for example for the flucloxacillin study, because concentrations from all subject samples were detectable up to approximately eight half-lives, i.e. no concentrations needed to be reported below the quantification limit. Also the linearity range were extended from two orders of magnitude to up to four orders of magnitude, which increases the likelihood to allow to analyze all samples from a pharmacokinetic study in the same run. This is especially useful if a large concentration range needs to be analysed, for example, if the method shall be applied in an ascending dose study. Then, all low concentrations from the beginning of the study can be determined, as well as all high concentrations, without the need to dilute and analyse single samples repeatedly. The pharmacokinetic data were compared to previously reported literature data and correlated graphically with MIC values of popular microorganisms which might be a starting point for further PK/PD investigations. The PK/PD theory is a very helpful tool for prediction of the efficacy of given drugs against certain micro-organisms. Depending on the pharmacodynamic processes, e. g. the mode of action, three classes of drugs have been identified. In the same way this applies to adverse effects, which need to be minimised by reducing plasma concentrations. These coherences are not well-investigated, yet, and are not discussed further in this thesis. Still, a lot of research has to be done in this interdisciplinary field to minimise uncertainty in single values, like an AUC/MIC. These include: Improve accuracy and precision of bioanalytical methods determining total and free concentration data in biological matrices for calculation of AUC and Cmax These parameters are related to the MIC in pharmacodynamic considerations. Since the determination of the MIC often underlies significant variations and also differences between microbiological laboratories, the determination of concentrations of anti-infectives is particular important, being achievable by scientific exact techniques. Finally, from the volume of distribution of antibiotics can be used to derive information about intracellular concentrations and effectivity of antiinfectives.},
  subject      = {Antimikrobieller Wirkstoff},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Jessberger2016,
  author    = {Jeßberger, Steffen},
  title     = {Zellul{\"a}re pharmakodynamische Effekte eines standardisierten Kiefernrindenextraktes (Pycnogenol) bei Patienten mit schwerer Osteoarthritis},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-132634},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {In klinischen Studien wurden bereits positive Effekte des standardisierten Kiefernrindenextrakts Pycnogenol® auf die Symptome von Patienten mit milden Formen von Kniegelenks-Osteoarthritis ermittelt; haupts{\"a}chlich ausgedr{\"u}ckt durch Senkung des WOMAC-Scores. Der hinter dieser Symptomverbesserung zu Grunde liegende Mechanismus wurde jedoch noch nicht untersucht. Deshalb sollten in der vorliegenden Arbeit erstmalig die zellul{\"a}ren pharmakodynamischen Effekte des Nahrungserg{\"a}nzungsmittels, in Hinblick auf wichtige Marker der Knorpelhom{\"o}ostase, untersucht werden. Hierf{\"u}r wurden 30 Patienten mit schweren Gonarthrose-Formen und Indikation zum Kniegelenksersatz in eine randomisiert-kontrollierte Studie eingeschlossen. Die genaue Ursache der Erkrankung Osteoarthritis ist bis heute nicht gekl{\"a}rt, jedoch gilt ein Ungleichgewicht von Knorpelaufbau und -abbau in den betroffenen Gelenken als einer der zentralen Parameter der Pathogenese. Diese Imbalance resultiert in einem sukzessiven Knorpelverlust, der mit einem Entz{\"u}ndungsgeschehen im ganzen Gelenk, also auch unter Beteiligung von Synovium und subchondralen Knochen, einhergeht. Eine wichtige Rolle spielen hierbei die matrix-abbauenden Enzyme MMPs und ADAMTS sowie proinflammatorische Mediatoren, z.B. das IL-1β. Nach dreiw{\"o}chiger Einnahme von 200 mg Pycnogenol® am Tag, konnten wir, im Vergleich zur unbehandelten Kontrollgruppe, eine Senkung der relativen Genexpression von MMP-1, MMP-3 und MMP-13 im Knorpelgewebe feststellen. Bei MMP-3 und MMP 13 war diese Reduktion signifikant. Ebenso wurde die relative Expression von IL-1β statistisch signifikant gesenkt. Im Rahmen der Untersuchung der Entwicklung von Markerkonzentrationen im Serum im Verlauf der Studie wurde eine signifikante Senkung der ADAMTS-5-Konzentrationen bei behandelten Patienten, im Vergleich zur Kontrollgruppe, offenbar. Weiterhin wurden die MMP-13-Konzentrationen im Serum positiv durch Einnahme des Rindenextraktes beeinflusst. In der K{\"o}rperfl{\"u}ssigkeit, die dem Erkrankungsgeschehen am n{\"a}hesten kommt, der Synovialfl{\"u}ssigkeit, konnten ebenso hemmende Effekte auf knorpelabbauende Enzyme nach Einnahme von Pycnogenol® beobachtet werden. Hierbei sah man niedrigere Konzentrationen der Marker MMP-1 und MMP-13 sowie der Abbaumarker von Typ-II-Collagen und von Aggrecan in den Gelenkfl{\"u}ssigkeiten der Verum- im Vergleich zu denen der Kontrollgruppe. Im Rahmen von ex-vivo-Versuchen zeigten sich mit beiden Spezimen keine Unterschiede zwischen den beiden Studiengruppen. Die beobachteten Tendenzen konnten durch Korrelationsanalysen untermauert werden. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit liefern den ersten Ansatz zum Verst{\"a}ndnis der zellul{\"a}ren Mechanismen, die f{\"u}r die positiven Einfl{\"u}sse des standardisierten Kiefernrindenextraktes auf die Symptomatik der Gonarthrose verantwortlich sind. Weitere Studien mit einer gr{\"o}ßeren Studienpopulation und einer Anwendung von Pycnogenol® {\"u}ber einen l{\"a}ngeren Zeitraum sind n{\"o}tig, um diese zellul{\"a}ren Geschehnisse zu best{\"a}tigen und n{\"a}her zu untersuchen. Auf Grund des g{\"u}nstigen Nebenwirkungsprofils von Pycnogenol® ist eine Langzeittherapie zur Verz{\"o}gerung eines erstmaligen Kniegelenksersatzes durchaus denkbar. Dies h{\"a}tte den Vorteil, dass das betroffene Gelenk weniger oft ausgetauscht werden m{\"u}sste, was wegen der begrenzten Haltbarkeit in etwa alle 10 Jahre geschieht. Aus epidemiologischen Studien ist schon seit L{\"a}ngerem bekannt, dass eine hohe t{\"a}gliche Aufnahme von Polyphenolen {\"u}ber die Nahrung zu geringeren Inzidenzraten neurologischer Erkrankungen, wie z.B. Morbus Parkinson oder Morbus Alzheimer, f{\"u}hrt. Auch Pycnogenol® hat in-vivo schon positive Effekte auf diverse neurologische Erkrankungsgeschehen gezeigt. Um zu verstehen, welcher Inhaltsstoff bzw. welche Inhaltsstoffe und/oder Metabolite die Blut-Hirn-Schranke passieren und f{\"u}r diese Wirkungen verantwortlich sein k{\"o}nnten, wurde in der vorliegenden Arbeit mit Hilfe eines cEND-in-vitro-Modells die Blut-Hirn-Schrankeng{\"a}ngigkeit ausgew{\"a}hlter Bestandteile des Extraktes und des Metaboliten M1 untersucht. Dabei zeigte keine der untersuchten Substanzen unter den gew{\"a}hlten Versuchsbedingungen einen quantifizierbaren {\"U}bertritt durch den Zellkultur-Monolayer. Auf Grund unserer Versuche ist jedoch eine Aufnahme des M1 und von (+)-Catechin in die Endothelzellen durchaus denkbar. Diese Aufnahme scheint f{\"u}r den M1, in erleichterter Form, durch den GLUT-1-Transporter zu verlaufen. Die positiven Effekte des Nahrungserg{\"a}nzungsmittels auf neurologische Erkrankungen scheinen nicht durch direkte Einwirkungen im Gehirn selbst verursacht zu werden. Eine stabilisierende Wirkung auf die BHS, die eine wichtige Barriere zum Schutz des Gehirns vor {\"a}ußeren Einfl{\"u}ssen ist, scheint daf{\"u}r eine plausiblere Erkl{\"a}rung zu sein. Weiterf{\"u}hrende in-vivo-Tierversuche k{\"o}nnen dar{\"u}ber Aufschluss geben. Zusammenfassend konnte mit der vorliegenden Arbeit ein Beitrag zur Aufkl{\"a}rung der zellul{\"a}ren Effekte des standardisierten Kiefernrindenextraktes bei schwerer Kniegelenks-Osteoarthritis geleistet werden. Zus{\"a}tzlich konnten wir, mit Hilfe eines rationalen Ansatzes zur Ermittlung der Blut-Hirn-Schrankeng{\"a}ngigkeit ausgew{\"a}hlter Inhaltsstoffe von Pycnogenol®, das Verst{\"a}ndnis f{\"u}r die positiven Wirkungen von Pycnogenol® im Rahmen neurologischer Erkrankungen erweitern.},
  subject      = {Pycnogenol},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schmid2020,
  author    = {Schmid, Benedikt},
  title     = {Molecular Signaling Mechanisms at the µ-Opioid Receptor},
  doi       = {10.25972/OPUS-17685},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-176850},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {To this day, opioids represent the most effective class of drugs for the treatment of severe pain. On a molecular level, all opioids in use today are agonists at the μ-opioid receptor (μ receptor). The μ receptor is a class A G protein-coupled receptor (GPCR). GPCRs are among the biological structures most frequently targeted by pharmaceuticals. They are membrane bound receptors, which confer their signals into the cell primarily by activating a variety of GTPases called G proteins. In the course of the signaling process, the μ receptor will be phosphorylated by GRKs, increasing its affinity for another entity of signaling proteins called β-arrestins (β-arrs). The binding of a β-arr to the activated μ receptor will end the G protein signal and cause the receptor to be internalized into the cell. Past research showed that the μ receptor's G protein signal puts into effect the desired pain relieving properties of opioid drugs, whereas β-arr recruitment is more often linked to adverse effects like obstipation, tolerance, and respiratory depression. Recent work in academic and industrial research picked up on these findings and looked into the possibility of enhancing G protein signaling while suppressing β-arr recruitment. The conceptual groundwork of such approaches is the phenomenon of biased agonism. It appreciates the fact that different ligands can change the relative contribution of any given pathway to the overall downstream signaling, thus enabling not only receptor-specific but even pathway-specific signaling. This work examined the ability of a variety of common opioid drugs to specifically activate the different signaling pathways and quantify it by means of resonance energy transfer and protein complementation experiments in living cells. Phosphorylation of the activated receptor is a central step in the canonical GPCR signaling process. Therefore, in a second step, expression levels of the phosphorylating GRKs were enhanced in search for possible effects on receptor signaling and ligand bias. In short, detailed pharmacological profiles of 17 opioid ligands were recorded. Comparison with known clinical properties of the compounds showed robust correlation of G protein activation efficacy and analgesic potency. Ligand bias (i.e. significant preference of any path- way over another by a given agonist) was found for a number of opioids in native HEK293 cells overexpressing μ receptor and β-arrs. Furthermore, overexpression of GRK2 was shown to fundamentally change β-arr pharmacodynamics of nearly all opioids. As a consequence, any ligand bias as detected earlier was abolished with GRK2 overexpression, with the exception of buprenorhin. In summary, the following key findings stand out: (1) Common opioid drugs exert biased agonism at the μ receptor to a small extent. (2) Ligand bias is influenced by expression levels of GRK2, which may vary between individuals, target tissues or even over time. (3) One of the opioids, buprenorhin, did not change its signaling properties with the overexpression of GRK2. This might serve as a starting point for the development of new opioids which could lack the ability of β-arr recruitment altogether and thus might help reduce adverse side effects in the treatment of severe pain.},
  subject      = {Opiatrezeptor},
  language  = {en}
}