@phdthesis{Heinze2004,
  author    = {Heinze, Andreas},
  title     = {Bestimmung des Ausmaßes der Proteinbindung von Arzneistoffen mittels automatisierter kontinuierlicher Ultrafiltration},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-11277},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Das Ausmaß der Proteinbindung eines Arzneistoffs hat Auswirkungen auf eine Vielzahl pharmakokinetischer Parameter wie z.B. das Verteilungsvolumen, die Metabolisierung oder Ausscheidung. Da nur der freie, ungebundene Anteil eines Arzneistoffs durch bio-logische Membranen diffundieren kann, ist dieser direkt f{\"u}r die pharmakologische Wirkung verantwortlich. Lediglich diese ungebundenen und damit frei beweglichen Arzneistoffmolek{\"u}le sind also in der Lage, an Rezeptoren zu binden und damit einen Effekt auszul{\"o}sen. Je gr{\"o}ßer der ungebundene Anteil eines Arzneistoffs ist, desto gr{\"o}ßer kann auch der Effekt sein, den er zu bewirken vermag. Wird nun diese freie Konzentration ver{\"a}ndert, so kann sich demzufolge die Wirkintensit{\"a}t des Arzneistoffs ver{\"a}ndern. Daraus folgt, dass die Kenntnis {\"u}ber die Proteinbindung speziell f{\"u}r die Dosisfindung eines Arzneistoffs unerl{\"a}sslich ist. Diese Zusammenh{\"a}nge veranschaulichen, welche Bedeutung das Ausmaß der Proteinbindung eines Arzneistoffs hat. F{\"u}r die Bestimmung der Proteinbindung existiert eine Vielzahl von Methoden. Neben der klassischen Gleichgewichtsdialyse werden vor allem Ultrafiltrationstechniken angewendet. Neuere Verfahren stellen verschiedenste kapillarelektrophoretische Methoden dar. Allen Verfahren ist gemein, dass es sich um In-vitro-Methoden handelt. Als einzige In-vivo-Methode hat sich die Mikrodialyse etabliert. Die im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Bestimmungsmethode f{\"u}r das Ausmaß der Proteinbindungen stellt eine kontinuierliche Variante der Ultrafiltration dar. Mit Hilfe des in dieser Arbeit beschriebenen Verfahrens ist es im m{\"o}glich, mit einem einzigen Experiment Proteinbindungen {\"u}ber einen großen Bereich verschiedener Arzneistoff-Protein-Verh{\"a}ltnisse zu berechnen. Dadurch wird die Bestimmung schneller und auch kosteng{\"u}nstiger. Zus{\"a}tzlich wurde dieses Verfahren teilweise automatisiert, d.h. die Versuche werden programmgesteuert durchgef{\"u}hrt und ein manuelles Eingreifen ist nur noch an wenigen Stellen eines Versuches notwendig. Die Messanlage zur kontinuierlichen Ultrafiltration wurde nach dem Vorbild der Anlage von Oehlmann aufgebaut und im Zuge dessen fortentwickelt. Herzst{\"u}ck ist die Messzelle aus Plexiglas. Sie besteht aus einem Ober- und einem Unterteil. In diesem befindet sich eine Vertiefung f{\"u}r die R{\"u}hrscheibe. Beim Zusammenbau werden zwischen die beiden Teile die Filterunterst{\"u}tzung und eine Ultrafiltrationsmembran gelegt. Die Ultrafiltrationsmembran h{\"a}lt hierbei aufgrund ihrer Trenngrenze die Proteinmolek{\"u}le in der Messzelle zur{\"u}ck und l{\"a}sst nur freie Arzneistoffmolek{\"u}le durch. Ein Dichtungsring sorgt daf{\"u}r, dass die Zelle, nachdem sie in einem Gestell fixiert wurde, nach außen hin dicht abschließt. W{\"a}hrend eines Versuches werden abwechselnd Arzneistoffl{\"o}sung und reine Pufferl{\"o}sung durch die Messzelle gepumpt. Am Auslass der Ultrafiltrationszelle wird die Absorption gemessen, die zu Absorptions-Zeit-Diagrammen f{\"u}hren. Wird nun der gleiche Versuch durchgef{\"u}hrt, nachdem eine Proteinl{\"o}sung in die Messzelle injiziert wurde, verschiebt sich diese Kurve aufgrund der Wechselwirkung zwischen Arzneistoff und Proteinl{\"o}sung nach rechts. Die Fl{\"a}che zwischen diesen beiden Kurven kann als Maß f{\"u}r die Proteinbindung herangezogen werden. F{\"u}r die Auswertung der Versuche wird aus den Messdaten errechnet, wie viel Arzneistoff sich zu jedem Zeitpunkt des Versuchs in der Messzelle befunden hat und wie viel ungebunden vorlag und damit am Detektor messbar ist. Da die Konzentration an Arzneistoff in der Messzelle im Laufe eines Versuches kontinuierlich gesteigert wird, erh{\"a}lt man Bindungsdaten {\"u}ber einen weiten Bereich von Arzneistoff-Protein-Verh{\"a}ltnissen. In dieser Arbeit wurden sowohl Versuche mit Rinderserumalbumin (BSA) als auch mit humanem Serumalbumin (HSA) durchgef{\"u}hrt. Die Standardabweichungen der bestimmten Proteinbindungswerte steigen mit fallender Proteinbindung. Damit sind sie nach außen hin neutral und ihre L{\"o}slichkeit sinkt. Wie die Ergebnisse zeigen, konnte dennoch das Ausmaß der Proteinbindung f{\"u}r eine Reihe von Fluorochinolonen bestimmt werden. Zus{\"a}tzlich wurden mit dem Oxazolidinon Linezolid und dem Ketolid Telithromycin weitere Antibiotika vermessen. Die Proteinbindungen aller untersuchten Arzneistoffe gegen{\"u}ber HSA stimmen mit Daten aus der Literatur {\"u}berein. Wie bereits erw{\"a}hnt lassen sich hierbei kleine Abweichungen sowohl mit unterschiedlichen Bestimmungsmethoden als auch mit verschiedenen eingesetzten Proteinen erkl{\"a}ren. Die Literaturdaten geben meist die Plasmaproteinbindung eines Arzneistoffes wider und die Messungen in der vorliegenden Arbeit wurden allesamt mit Albumin, sei es vom Mensch oder Rind, durchgef{\"u}hrt. Da jedoch neben dem Albumin auch noch weitere Bestandteile des Plasmas mit den Arzneistoffmolek{\"u}len wechselwirken k{\"o}nnen, sind unterschiedliche Proteinbindungen zu erwarten.},
  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}
}