Der Nutzen von Therapeutischem Drug Monitoring (TDM) bei der Behandlung von HIV-infizierten Kindern in Ländern mit geringen finanziellen Ressourcen ist bisher nicht gründlich erforscht worden. Pharmakokinetische Studien antiretroviraler Medikamente haben bei Kindern eine hohe intra- und interpersonale Varianz gezeigt. Dies könnte den kontinuierlichen Prozessen von Reifung, Wachstum und Körperzusammensetzung geschuldet sein. Deswegen könnte TDM zu einer sichereren und erfolgreicheren Behandlung von HIV bei Kindern in Südafrika beitragen. Diese Untersuchung einer pädiatrischen HIV-Kohorte zeigte, dass 73,5 % der Patienten innerhalb des empfohlenen therapeutischen Bereichs ihrer Medikamentenkonzentration waren. Aufgrund einer hohen interpersonalen Varianz antiretroviraler Medikamentenkonzentrationen, eine großen Zahl an Komedikationen mit Interaktionspotential, das Risiko für Non-Adhärenz und Zeichen möglicher Arzneimittelnebenwirkungen, kann TDM die Effizienz und Sicherheit der antiretroviralen Kombinationstherapie von Kindern und Jugendlichen mit HIV verbessern.

Knapp über 6 Mio. HIV-Infizierte leben in Südafrika, darunter ca. 410.000 Kin-der unter 15 Jahren. Somit ist es das am meisten von HIV betroffene Land weltweit. Seit 2004 haben die Infizierten, initiiert durch das staatliche Roll-Out Programm, kostenfrei Zugang zur HAART. Aufgrund der begrenzten Ressour-cen sind die Therapieschemata und das Patientenmonitoring eingeschränkt. Im pädiatrischen Patientenkollektiv beinhaltete die Erstlinien-Therapie zum Zeitpunkt dieser Untersuchung Stavudin und Azidothymidin - beides ältere Medikamente, die eng mit der Entwicklung eines Lipodystrophie-Syndroms verknüpft werden. Das Lipodystrophie-Syndrom fasst verschiedene Fettumverteilungsstörungen (die Lipoatrophie und Lipohypertrophie) sowie Fettstoffwechselstörungen zusammen. Neben erheblichen Auswirkungen auf die Compliance der Patienten fürchtet man frühzeitig kardiovaskuläre Komplikationen. Die geschätzte Prävalenz dieses Syndroms bei HIV-positiven Kindern beträgt circa 30% und erlangt so besondere Relevanz. Aufgrund der mangelnden Reversibilität der Fettumverteilung ist eine frühzeitige Diagnose, gefolgt von einer therapeutischen Maßnahme entscheidend. Die Diagnose des Lipodystrophie-Syndroms erfolgt in der Regel durch einen pädiatrischen HIV-Spezialisten; an apparativen Untersuchungsmethoden stehen DEXA-Scans und Einzelschicht-CT-Aufnahmen zur Verfügung. In Südafrika können diese Untersuchungen, außerhalb von Forschungseinrichtungen, aufgrund der begrenzten finanziellen Mittel nicht durchgeführt werden und auch die Anzahl der pädiatrischen HIV-Spezialisten ist begrenzt. Daher ist es von großer Bedeutung, ein einfaches Screening-Werkzeug zu entwickeln, um das Lipodystrophie-Syndrom auch in Ressourcen-armen Gebieten frühzeitig diag-nostizieren zu können. In der vorliegenden Arbeit wurde, gerade im Hinblick auf die Entwicklung eines einfachen Lipodystrophie-Syndrom-Screening-Werkzeuges, die Vergleichbarkeit anthropometrischer Messungen bestimmt. Daneben wurden Risikofaktorenanalysen durchgeführt. Insgesamt erfolgten hierzu an 72 HIV-positiven Kindern ausführliche anthropometrische Messungen. Die Messungen wurden jeweils von einer professionellen Ernährungsberaterin und einer eigens eingearbeiteten Medizinstudentin erfasst. Die Vergleichbarkeit wurde anhand eines gepaarten t-Testes und Intraklassenkorrelationen ermittelt. Zusätzlich erfolgte eine Datenerhebung aus den vorliegenden Patientenakten. Die als Screening-Methode favorisierten Hautfaltendicken-Messungen zur Ermittlung des subkutanen Fettgewebes, zeigten im t-Test, bis auf die Bestim-mung der Hautfaltendicke des Abdomens und Oberschenkels, signifikante Unterschiede. Die Intraklassenkorrelation konnte jedoch für alle Messwerte eine gute bis sehr gute Übereinstimmung finden. Unter Verwendung der hier vorgestellten Daten konnten wir in einer Folgestudie zeigen, dass sich die Hautfaltendicke-Messung im Bereich des Bizeps trotzdem zur frühzeitigen Detektion einer Lipodystrophie eignen könnte, da der Einfluss der hier aufgezeigten Unterschiede nur gering ist [99]. Diese Erkenntnis hat große Relevanz und lässt hoffen, dass in Zukunft auch bei Patienten in ländlichen Gebieten Südafrikas die Diagnose eines Lipodystrophie-Syndroms frühzeitig gestellt und mit einem Medikamentenwechsel reagiert werden kann. Anhand der z-Scores der Taillen-zu-Hüft (WHR) Verhältnisse und der Brust-zu-Arm (TAR) Verhältnisse erfolgte die Einteilung der Studienteilnehmer in Lipodystrophie-positiv und Lipodystrohie-negativ. Kleine negative Zusammen-hänge ergaben sich zwischen dem Krankheitsstadium sowie der Baseline CD4-Zellzahl und den Merkmalen einer Lipodystrophie. Ähnliche Ergebnisse sind auch in anderen Studien zu finden. Man geht davon aus, dass ein niedrigeres Krankheitsstadium mit einer besseren Compliance und somit mit einem höheren Risiko zur Entwicklung eines Lipodystrophie-Syndroms verbunden ist. Weiterhin scheint sich eine bessere immunologische Ausgangssituation protektiv auf die Entwicklung eines Lipodystrophie-Syndroms auszuwirken. Eine weitere Korrelation ergab sich außerdem zwischen der LPV/r Dosierung und dem WHR-z-Score, welches den bereits bekannten Zusammenhang zwischen der Einnahme von Proteaseinhibitoren mit der Entwicklung einer Lipohypertrophie stützt. Anhand von Kreuztabellen konnte weder für Stavudin, noch für Azidothymidin ein eindeutiger Hinweis für ein erhöhtes Risiko in der Entwicklung eines Lipodystrophie-Syndroms gefunden werden. Die Kriterien zur Einteilung in Lipodystrophie-positiv und Lipodystrophie-negativ wurden aus zwei unabhängigen Studien übernommen und erlauben für sich genommen nicht die Diagnose einer Lipodystrophie. Die anhand dieser Einteilung vorgenommene Risikofaktorenanalyse ist deswegen nur bedingt aussagefähig, hinzu kommen die geringe Fallzahl und die heterogene Patientengruppe dieser Studie. Aufgrund der Kombinationstherapie aus mindestens drei antiretroviralen Medikamenten erschwert auch dies die Charakterisierung der Risikofaktoren für die Entwicklung eines Lipodystrophie-Syndroms. Diese ist jedoch, neben der frühen Diagnose, entscheidend um präventive Maßnahmen ergreifen zu können. Trotz der vorhandenen Limitationen dieser Studie konnten Risikofaktoren identifiziert werden, welche sich auch in der Literaturrecherche bestätigen ließen. Aufgrund verschiedener Berichte über ein ungünstiges Nebenwirkunsgprofil, mit unter anderem hohem Risiko für die Entwicklung eines Lipodystrophie-Syndroms, wurde das Medikament Stavudin aus den südafrikanischen Therapieleitlinien herausgenommen. Weiterhin konnte eine ausreichende Verlässlichkeit der anthropometrischen Messungen gezeigt werden, welche entscheidend für die Entwicklung eines einfachen LDS-Screening-Werkzeugs ist. Diese Daten wurden 2013 im „Pediatric Infectious Disease Journal“ veröffentlicht. Für die Zukunft wären größere Studien mit besseren diagnostischen Möglich-keiten wünschenswert, um das Lipodystrophie-Syndrom bestmöglich zu charakterisieren und Risikofaktoren zu benennen. Gerade für das pädiatrische Patientenkollektiv scheint es besonders im Hinblick auf die lebenslange Therapiedauer wichtig Medikamentennebenwirkungen frühzeitig zu erkennen, zu reduzieren und Alternativmedikamente bereitzustellen. Für ressourcenarme Länder ist dies eine besondere Herausforderung. Hier stehen nur begrenzt Ausweichmedikamente zur Verfügung.

Die Rolle des Therapeutischen Drug Monitorings (TDM) in der antiretroviralen Therapie bei Kindern ist unklar. Es existieren nur wenige pharmakokinetische Daten - insbesondere von kleinen Kindern – abseits der kontrollierter Zulassungsstudien an klinisch stabilen Patienten. Es ist das Ziel dieser Untersuchung, die Lopinavir-Exposition kritisch kranker Säuglinge auf einer pädiatrischen Intensivstation zu quantifizieren und durch die Identifikation von Risikofaktoren für inadäquate Exposition sinnvolle Indikation für einen Einsatz von TDM in der pädiatrischen HIV-Versorgung zu definieren. Des Weiteren verglichen wir unter Annahme totaler Adhärenz auf die Lopinavir-Exposition auf einer Intensivstation mit der einer ambulanten Versorgungsstruktur. In dieser prospektiven Studie untersuchten wir 15 Serum Proben kritisch kranker Säuglinge auf der pädiatrischen Intensivstation des Tygerberg Hospitals im Hinblick auf LPV-Serumkonzentrationen. Sie wurden verglichen mit 22 Konzentrationen von ambulant betreuten Kindern. Die Messungen wurden mit einer etablierten HPLC-Methode durchgeführt. Alle LPV-Konzentrationen der Intensiv-Patienten waren höher als die empfohlene Talspiegel (Ctrough = 1.000 ng/ml), 60% waren höher als Cmax (8.200 ng/ml). Es wurden zum Teil extrem hohe Konzentrationen erreicht (Max. 28.778 ng/ml). Ein geringes Körpergewicht und Alter korrelierten signifikant mit hohen LPV-Konzentrationen und waren Risikofaktoren für Spiegel, die über Cmax lagen. Signifikant weniger Konzentrationen von Intensivpatienten (MW: 11.552 ng/ml ± SD 7760 ng/ml) waren subtherapeutisch als von ambulant betreuten Kindern (mean: 6.756 ng/ml ± SD 6.003 ng/ml) (0 vs. 28%, p = 0.008). Unter totaler Adhärenz in der Intensiv-Gruppe waren keine subtherapeutischen Konzentrationen festzustellen, während 28% der ambulant betreuten Kinder subtherapeutischen Spiegel aufwiesen. Ein geringes Körpergewicht und Alter sind Risikofaktoren für das Erreichen potenziell toxischer Konzentrationen von Lopinavir in dieser extrem fragilen Population. TDM kann helfen LPV-Toxizität von anderen klinischen Erscheinungen zu differenzieren. TDM kann ein sinnvolles Hilfsmittel sein, um eine sichere und effektive antiretrovirale Therapie bei Kindern zu garantieren.

In der vorliegenden Untersuchung wurden die Serumspiegel der antiretroviralen Medikamente Nevirapin, Efavirenz und Lopinavir bei 124 ambulanten HIV-Patienten der HIV-Ambulanz des Bugando Hospitals in Mwanza (Tansania) bestimmt. Sechs Patienten mussten ausgeschlossen werden, so dass letztlich bei 118 Patienten überprüft wurde, welche Serumspiegel sich zu zufällig gewählten Zeitpunkten während einer Routineuntersuchung einstellten und welche Einflussfaktoren sich auf die Serumspiegel auswirkten. Insgesamt 11 % der Patienten, die NVP und EFV eingenommen hatten, wiesen Serumspiegel auf, die im subtherapeutischen Bereich lagen. 11 % der Patienten, die EFV eingenommen hatten, wiesen Spiegel auf, die oberhalb des therapeutischen Bereiches lagen. 26 % der Patienten wiesen hohe NVP-Spiegel > 6.000 ng/ml auf, die jedoch aufgrund fehlender Daten für einen oberen cut-off-Wert nicht eindeutig einzuordnen sind. Die Patienten, die LPV eingenommen hatten, wiesen suffiziente Serumspiegel auf. Der Großteil der Patienten lag somit in dem anzustrebenden Bereich der Serumspiegel. Die häufigsten Gründe für Spiegel außerhalb des therapeutischen Bereiches waren eine eingeschränkte Adhärenz und wahrscheinlich Medikamenteninteraktionen mit Tuberkulostatika. Die Serumspiegel von NVP waren bei subjektiv angegebener eingeschränkter Adhärenz signifikant niedriger (p=0,026) und auch signifikant häufiger subtherapeutisch (p=0,005) womit gezeigt werden konnte, dass schon eine einmalig vergessene Einnahme zu niedrigeren und sogar subtherapeutischen Spiegeln führen kann. Dieser Zusammenhang unterstreicht die ausgesprochene Wichtigkeit einer guten Adhärenz. 11 % der Patienten wiesen Medikamentenspiegel auf, die oberhalb des therapeutischen Bereiches lagen, welche aber nur selten mit Nebenwirkungen einhergingen. Im Falle von NVP konnte ein marginal signifikanter Zusammenhang zwischen hohen NVP-Spiegeln und erhöhten GPT-Werten gezeigt werden. Diese Ergebnisse verdeutlichen die Schwierigkeit, einen klaren therapeutischen Bereich zu definieren, und zeigen, dass weitere Untersuchungen notwendig sind, um den Nutzen von TDM zur Vermeidung von Nebenwirkungen zu klären. Zwischen höherem Körpergewicht und niedrigeren EFV-Serumspiegeln konnte eine marginal signifikante negative Korrelation gezeigt werden, so dass bei Patienten mit sehr hohem oder sehr niedrigem Körpergewicht TDM sinnvoll erscheint. Zusammenfassend scheint der routinemäßige Einsatz von TDM auch bei tansanischen Patienten nicht notwendig zu sein. Bei gewissen Patienten kann TDM aber sinnvoll sein, vor allem um subtherapeutische oder toxische Spiegel zu vermeiden. Hilfreich scheint der Einsatz von TDM bei Patienten mit Adhärenzproblemen, einer Komedikation mit Rifampicin und Isoniazid und eventuell bei über- oder unterdurchschnittlichem Körperwicht und EFV-Therapie sowie erhöhten Transaminasen unter NVP-Therapie. Höheres Alter, Krankheitsprogression, auffällige CD4-Zellzahlen oder eine schon lange andauernde ART scheinen keine eigenständige Indikationen für ein TDM darzustellen, da die meisten Patienten mit diesen Kriterien suffiziente Serumspiegel aufwiesen. Die signifikant niedrigeren Serumspiegel der eingeschränkt adhärenten Patienten in dieser Untersuchung im Vergleich zu Patienten, die gute Adhärenz angegeben hatten, unterstreichen die Wichtigkeit einer gründlichen Aufklärung der Patienten über die Notwendigkeit einer guten Adhärenz.

Das Masernvirus (MV) kann in Erkrankten eine schwere, langanhaltende Immunsuppression verursachen, wodurch Infektionen mit opportunistischen Pathogenen begünstigt werden. Diese basiert auf einer Paralyse der hämatopoetischen Zellen, welche das Virus durch Kontakt eines viralen Glykoproteinkomplexes zu einem unbekannten RezeptorX auf der Zell- Oberfläche induzieren kann. Kerncharakterisitika hiervon sind unter anderem die Herabregulation der Akt-Kinase-Phosphorylierung, die Inhibition der zellulären Proliferation und die Aktivierung der neutralen Sphingomyelinase 2 (NSM2). In einem kinetischen Phosphoproteom konnten zwei potentielle Interaktionsrezeptoren des MV identifiziert werden: CD43 und P2X3. Das hochglykosylierte Oberflächenmolekül CD43 ist auf hämatopoetischen Zellen ubiquitär exprimiert und reguliert in T-Zellen deren Überleben, Proliferation, Aktivierung, Migration und Adhäsion. P2X3 wird in hämatopoetischen Zellen nur in geringem Maße exprimiert. Seine funktionelle Bedeutung ist in diesem Kompartiment nicht bekannt. Beide Kandidaten wurden mittels CRISPR/Cas9 Verfahren einzeln oder kombiniert aus Jurkat-T-Zellen ablatiert, welche nachfolgend nach MV-Kontakt hinsichtlich der oben erwähnten MV-modulierten Parameter getestet wurden. Zusätzlich wurden iso- und allosterische P2X3-Inhibitoren an primären und Jurkat-T-Zellen verwendet, um dessen Rolle in Ca2+-Mobilisierung und Proliferation nach T-Zell-Rezeptor Co-Stimulation zu analysieren. Die genetische Depletion beider Rezeptor-Kandidaten verringerte die Effekte des MV auf alle getesteten Parameter signifikant, was darauf hindeutet, dass beide Proteine entscheidend an der T-Zell-Suppression beteiligt sind. Während die isosterische Inhibition von P2X3 keinen Effekt hatte, wurde die Proliferation primärer T-Zellen durch dessen allosterische Inhibition vor Co-Stimulation fast verdoppelt und die Effizienz der Ca2+-Mobilisierung in Jurkat- und primären T-Zellen signifikant erhöht. In P2X3-depletierten Jurkat-Zellen hingegen war die Ca2+-Mobilisierung nach Stimulation signifikant geringer als in WT-Zellen. In dieser Arbeit konnten zwei wichtige Mediatoren der MV induzierten T-Zell-Suppression identifiziert werden. Vor allem P2X3, dessen Expression, Regulation und funktionelle Bedeutung im hämatopoetischen Kompartiment noch nicht erforscht wurde, könnte ein vielversprechender Kandidat für eine antivirale Therapie darstellen, da ein klinisch getesteter P2X3-Inhibitor bereits verfügbar ist.