Efetividade da infusão estendida de Piperacilina-tazobactana - Meropenem no tratamento de pacientes sépticos adultos queimados através da modelagem farmacocinética farmacodinâmica, PK/P / Meropenem and piperacillin/tazobactam by extended infusion and PK/PD approach for drug effectiveness

Introdução: Meropenem (MER) e Piperacilina/Tazobactana (PTZ) são agentes antimicrobianos largamente prescritos para pacientes grandes queimados internados em Unidade de Terapia Intensiva (UTI) com infecções nosocomiais causadas por Gram-negativos sensíveis CIM 2 mg/L, Enterobacteriaceae, EB e Non-enterobacteriaceae, NEB. A síndrome da resposta inflamatória sistêmica (SRIS) que ocorre durante o choque séptico no grande queimado pode causar alteração na farmacocinética do paciente em terapia intensiva, de modo que a dose recomendada pode não atingir o alvo desejado contra Gram-negativos de sensibilidade intermediária CIM >2 mg/L. Objetivo: Investigar a efetividade dos beta-lactâmicos piperacilina e meropenem na infusão estendida comparada à infusão intermitente recomendada, para os pacientes sépticos grandes queimados através da abordagem farmacocinética-farmacodinâmica (PK/PD). Ética, casuística e procedimentos: Autor e co-autores declararam não haver conflito de interesse. O protocolo foi aprovado, registro CAAE 07525118.3.0000.0068. No presente protocolo de estudo investigaram-se 36 pacientes sépticos grandes queimados, ambos os gêneros (12F/24M) em terapia intensiva do choque séptico com piperacilina-tazobactana 4,5g q6h ou meropenem 1g q8h. Os pacientes incluídos foram estratificados em dois grupos com base na administração através da infusão intermitente, 0,5 h (G1) ou da infusão estendida, 3 h (G2), ambos com 16 pacientes cada. Duas amostras sanguíneas (1,5mL/cada) foram coletadas no estado de equilíbrio (Steady State), 3ª e 5ª hora do início da infusão. Os níveis séricos de PTZ e MER foram mensurados através de cromatografia líquida, e a farmacocinética (PK) dos dois grupos de pacientes foi comparada aos dados reportados em voluntários sadios. A abordagem PK/PD foi aplicada para avaliação da cobertura do antimicrobiano a partir da estimativa do índice de predição de efetividade (% fΔT>CIM) e da probabilidade de alcançar o alvo terapêutico (PTA) com base no alvo PK/PD recomendado, 100%fΔT>CIM. Resultados e discussão: As características de admissão dos pacientes G1/G2 foram expressas através de mediana e interquartil: Clcr 115 (90-148) / 127 (90-170) ml/min; 30 (24-31) / 27 (24- 33,5) anos, 70 (61-75) / 71 (65-75) kg, 30 (20-42) / 33,9 (18-38,4)% área total de superfície queimada, SAPS3 53 (45-57) / 48 (37,8-59,5). Na admissão dos pacientes na UTI registrou-se G1/G2: trauma térmico (17/16), trauma elétrico (1/2), lesão inalatória (11/11), ventilação mecânica (16/9) e vasopressores foram necessários em 15/8 pacientes, G1/G2. Ocorreram diferentes alterações na farmacocinética dos dois beta-lactâmicos após a infusão estendida versus a infusão intermitente quando comparadas com dados relatados em voluntários sadios. Evidenciou-se prolongamento da meia vida decorrente do aumento do volume de distribuição. Estes resultados impactaram diferentemente a cobertura. O monitoramento de biomarcadores inflamatórios expressos em medianas (G1/G2) evidenciou aumento do PCR: 232/183mg/L e leucocitose (leucócitos 11/14 mil cel/mm3, neutrófilos 9/10 mil cel/mm3) na fase precoce do choque séptico. Relativamente à microbiologia dos isolados, a erradicação dos patógenos ocorreu para todos os pacientes após a infusão estendida contra Gram-negativos sensíveis (CIM: 2 mg/L), e de sensibilidade intermediária (CIM 4mg/L) como a K. pneumoniae e P. aeruginosa, enquanto a infusão intermitente garantiu erradicação de patógenos apenas até CIM 2 mg/L. Conclusão: Evidenciou-se a superioridade da infusão estendida frente à infusão intermitente na cobertura dos dois antimicrobianos, no alvo terapêutico considerado 100%fΔT>CIM. Registraram-se alterações na farmacocinética destes agentes nos pacientes frente aos dados reportados para voluntários sadios. Diferença significativa entre grupos (G1/G2) foi encontrada com relação meia vida biológica, e ao volume de distribuição tanto pata a piperacilina quanto para o meropenem

Background: Meropenem (MER) and Piperacillin/Tazobactam (PTZ), antimicrobial betalactam agents are widely prescribed to burn patients from the Intensive Care Unit (ICU) with nosocomial infections caused by Gram-negative strains. Change in the pharmacokinetics of critically ill patient occurs during the systemic inflammatory response syndrome (SIRS) at the course of septic shock. Then, the recommended dose administered by intermittent infusion, 0.5 hr cannot reach the target against gram-negative strains MIC > 2 mg/L. Subject: To investigate drug effectiveness of the beta-lactams piperacilin and meropenem in extended infusion compared to the recommended intermittent infusion in critically ill septic burn patients using pharmacokinetic-pharmacodynamic (PK/PD) approach. Ethics, Casuistry and Methods: All authors declared there is no conflict of interests. Ethical approval CAAE, register 07525118.3.0000.0068. It was investigated in the study protocol 36 septic burn patients of both genders (12M / 24F), undergoing antimicrobial therapy with PTZ 4.5 g q6h or MER 1g q8h. Based on the chosen antimicrobial therapy and drug infusion prescribed by the physician, patients were stratified in groups with intermittent 0.5h infusion (G1) or with the extended 3h infusion (G2), both groups with 16 patients each. Two blood samples were collected at the steady state (1.5mL / each), at the 3rd and 5th hrs of starting the infusion. Serum levels were measured by liquid chromatography. Pharmacokinetics (PK) of MER or PTZ was compared to data reported in healthy volunteers for both groups of patients. PK/PD approach was applied to estimate the drug effectiveness index (fΔT> MIC) and to assess the probability of target attained (PTA) based on the recommended PK/PD target, 100% fΔT> MIC. Results and discussion: Characteristics of patients admission G1/G2 were: Clcr 115(90- 148)/127(90-170) ml/min; 30(24-31)/27(24-34) yrs, 70(61-75)/71(65-75) kg, 30(20- 42)/33.9(18-38.4)% total burn surface area, SAPS3 53(45-57)/48(37.8-59.5), medians (interquartile): thermal trauma occurred (17/16), electric trauma (1/2), inhalation injury (11/11), mechanical ventilation (9/16) and vasopressors required in 15/8 patients. It was demonstrated that different PK changes occurred for both beta-lactam agents after the extended or intermittent infusion by comparison with data reported in healthy volunteers. PK changes were related to the prolongation of biological half-life and increases on volume of distribution with impact on pharmacodynamics. On the other hand, meropenem total body clearance reduced by 50% at the earlier period of septic shock could be explained by the reduction of MER-transporters expression in the tubular renal secretion, once only patients with renal function preserved were included in the study protocol. Inflammatory biomarkers increased at the earlier period of septic shock: C-rp 232/183mg/L; leukocytes 11/14*103cel/mm3, neutrophils 9/10*103cel/mm3, medians, G1/G2. Clinical and microbiological cure was obtained for all patients of G1 against MIC < 2mg/L after intermittent 0.5 h infusion; while PK/PD target was attained for G2 patients undergoing antimicrobial therapy with MER or PTZ by extended infusion against gram negative strains K. pneumoniae, P. aeruginosa up to MIC 4mg L. Conclusion: Superiority of the extended infusion over intermitent infusion was obtained for the two antimicrobials was evidenced, in the therapeutic target considered 100%fΔT>CIM. Changes in the pharmacokinetics of these agents were recorded in patients compared to data reported for healthy volunteers. A significant difference between groups (G1/G2) was found in relation to biological half-life and volume of distribution for both piperacillin and meropenem

Monitoramento plasmático e análise PK/PD dos antimicrobianos vancomicina e piperacilina no controle das infecções em pacientes queimados / Serum monitoring and PK/PD analysis of vancomycin and piperacillin for sepsis control in burn patients

Introdução: Reportam-se modificações metabólicas e hemodinâmicas em pacientes críticos em sepse e incluem-se neste grupo, os grandes queimados. Nesses pacientes ocorrem profundas alterações na farmacocinética de agentes antimicrobianos hidrofílicos prescritos no tratamento empírico das infecções bacterianas graves. Então, o alvo terapêutico não é alcançado em decorrência das concentrações plasmáticas desses antimicrobianos serem inferiores às requeridas para o controle das infecções. Na suspeita de sepse, a terapia antimicrobiana de primeira escolha prevê administração sistêmica dos antimicrobianos a vancomicina e a piperacilina, sendo esta última associada à tazobactana, um inibidor da beta-lactamase. Objetivo: Propôs-se nesse projeto a investigação da farmacocinética da vancomicina e da piperacilina através do monitoramento plasmático. Propôs-se ainda a avaliação da efetividade dos dois antimicrobianos na dose empírica recomendada com base na função renal aos pacientes críticos grandes queimados em sepse por patógeno hospitalar. Métodos: Investigaram-se 42 pacientes grandes queimados em terapia intensiva com lesões de 2° grau profundo e de 3° grau com suspeita de sepse por patógeno hospitalar. A prescrição constou de terapia combinada de vancomicina e piperacilina nas doses empíricas recomendadas com base na função renal de cada paciente. Seguem as características dos pacientes investigados: adultos de ambos os sexos (33M/9F), médias/ DP: 40,9±17,5 anos, 70,1±11,5 Kg, 33,6±20,7% de superfície corpórea total queimada (SCTQ), sendo 37/42 pacientes apresentaram função renal normal, e 5/42 pacientes com insuficiência renal, sem necessidade de prescrição de diálise pelo nefrologista. Registrou-se trauma térmico/ elétrico em 39/3; a lesão inalatória ocorreu em 25 pacientes. Efetuou-se coleta seriada de 2-3 amostras sanguíneas (Vacutainer/EDTA sódico); após separação do sangue por centrifugação a 2800g para obtenção do plasma, realizou-se o processamento laboratorial para os dois analitos pelo monitoramento plasmático da vancomicina e da piperacilina através da cromatografia líquida de alta eficiência. Realizou-se o estudo farmacocinético com base no modelo aberto monocompartimental. Através da análise PK/PD foi possível determinar os índices de efetividade para a vancomicina a partir da razão da área sob a curva no intervalo de 24 horas e a concentração inibitória mínima ASCss 0-24/CIM > 400, e para a piperacilina 70%fΔT>CIM; o significado desse último índice determinado para o derivado ß-lactâmico está relacionado a fração do intervalo de dose em que a concentração plasmática livre da piperacilina permanece acima da CIM. Resultados: Registrou-se alteração da farmacocinética da vancomicina e da piperacilina nos pacientes queimados com função renal normal pela comparação entre cada paciente e o valor de referência reportado para voluntários sadios. Nos pacientes com insuficiência renal registrou-se o prolongamento da meia vida biológica pela alteração na depuração e/ou no volume de distribuição. Registrou-se farmacocinética alterada em diferentes proporções tanto nos pacientes queimados com função renal preservada, como naqueles com disfunção renal. Após a análise PK/PD, a dose empírica de vancomicina administrada aos pacientes com função renal normal, registrou-se cobertura em 37/37 pacientes contra patógenos sensíveis (CIM 1mg/L), caindo para 18/37 (49%) pacientes para patógenos, CIM 2 mg/L. Não se registrou cobertura contra patógenos CIM>2 mg/L (CIM 4mg/L) independente da função renal dos pacientes. Após a dose empírica prescrita na função renal preservada, a cobertura da piperacilina ocorreu até CIM 4mg/L, para os patógenos sensíveis, caindo para 34/37 (92%) CIM 8 mg/L. Apenas 22/37 (60%) pacientes se encontraram protegidos contra patógenos sensíveis mais agressivos CIM 16 mg/L Pseudomonas aeruginosa e Enterococcus spp. Conclusão: O monitoramento plasmático da vancomicina e da piperacilina indica que a dose empírica recomendada para os dois agentes não alcança efetividade no controle das infecções causadas por patógenos hospitalares sensíveis à vancomicina (CIM>1mg/L) e à piperacilina (CIM >4 mg/L) em consequência de níveis plasmáticos inferiores aos requeridos no controle das infecções, devido a profundas alterações na farmacocinética desses antimicrobianos

Introduction: Metabolic and hemodynamic changes were reported in critically ill patients including burn patients in sepsis. Then, pharmacokinetics is altered in those patients mainly for hydrophilic antimicrobial agents prescribed for the control of severe bacterial infections; consequently, the therapeutic target wasn't reached based on drug plasma concentrations lower than expected. Antimicrobial therapy recommended in sepsis suspicious is based in a combination of two antimicrobials; vancomycin, a glycopeptides derivative and a beta-lactam agent piperacillin-tazobactam, a beta-lactamase inhibitor. Objective: It was proposed a pharmacokinetic investigation for vancomycin and piperacillin based on drug plasma monitoring followed by drug effectiveness measurements by PK/PD analysis after the empiric dose regimen recommended to normal renal function or renal failure burn patients in sepsis. Methods: 42 adult burn patients of both gender (33M/9F) with deep 2nd and 3rd injuries in septic shock by nosocomial pathogens under intensive care were investigated. A combined antimicrobial therapy at the recommended empirical dose regimen vancomycin-piperacillin was prescribed on the basis of renal function. Characteristics of population of patients investigated, means/SD were: 40.9±17.5 yrs, 70.1±11.5 kg, 33.6±20.7% total burn surface area (TBSA). Normal renal function was registered in 37/42 patients against 5/42 of them with renal failure. Thermal/electrical injuries occur in 39/3, and inhalation injury were in 25 of them. A serial of 2-3 blood samples were obtained from venous catheter into vacuum tubes (sodium EDTA); after centrifugation (2800g) plasma samples were obtained for drug plasma monitoring; both analytes, vancomycin and piperacillin were quantified by high performance liquid chromatography. Pharmacokinetics investigation based on one compartment open model was performed. PK/PD analysis was done to determine antimicrobial effectiveness against nosocomial pathogens isolated. Recommended drug effectiveness index was AUCss 0-24/MIC > 400 for vancomycin and 70%fΔT>MIC for piperacillin. Results: Pharmacokinetics for both antimicrobials investigated showed to be altered in a different extension for vancomycin and piperacillin in burn patients with normal renal function by comparison with reference data reported in healthy adult volunteers. PK/PD analysis indicated that after the initial dose regimen 2g daily for patients with normal renal function, the vancomycin effectiveness occurs only for susceptible pathogens MIC 1mg/L, once drug effectiveness falls to 49% (18/37) against pathogens (MIC 2mg/L). Similarly, piperacillin effectiveness occurs just for susceptible pathogens MIC ≤ 4 mg/L in patients with normal renal function, once only 22/37 (60%) of patients reached the target MIC 16mg/L for Pseudomonas aeruginosa and Enterococcus spp. Conclusion: Vancomycin and piperacillin plasma monitoring indicated that the therapeutic target wasn´t reached with the empiric dose regimen recommended against nosocomial pathogens vancomycin susceptible (MIC>1mg/L) and piperacillin susceptible (MIC >4 mg/L) due to plasma levels lower than expected as a consequence of kinetic disposition altered for both antimicrobials