Μελέτη κολιμυκίνης σε βρέφη και παιδιά με λοιμώξεις από πολυανθεκτικά Gram-αρνητικά βακτήρια
Authors: Γελαδάρη Αναστασία 
Published: December 2021

Η ευρεία εξάπλωση των πολυανθεκτικών Gram-αρνητικών βακτηρίων είναι ιδιαίτερα ανησυχητική, καθώς οι λοιμώξεις που αυτά προκαλούν σχετίζονται με αυξημένη νοσηρότητα και θνητότητα, ενώ επίσης η ικανότητά τους να δημιουργούν βιοϋμένια καθιστά ακόμη δυσκολότερη την αντιμετώπιση τους. Η κολιμυκίνη αποτελεί σήμερα ένα από τα ελάχιστα διαθέσιμα αντιβιοτικά με ισχυρή δραστικότητα έναντι πολυανθεκτικών Gram-αρνητικών βακτηρίων. Σχετικά με τη χρήση της στα παιδιά, τα περιορισμένα φαρμακοκινητικά δεδομένα δείχνουν ότι οι προτεινόμενες από τον Ευρωπαϊκο και Αμερικανικό Οργανισμό Φαρμάκων δόσεις πιθανόν να οδηγούν σε υποθεραπευτικά επίπεδα στο πλάσμα. Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η μελέτη της φαρμακοδυναμικής και ανοσοτροποποιητικής δράσης της κολιμυκίνης έναντι βιοϋμενίων πολυανθεκτικής Klebsiella pneumoniae σε in vitro επίπεδο, καθώς και της φαρμακοκινητικής της σε παιδιατρικούς ασθενείς, σε δόσεις υψηλότερες από τις έως τώρα συνιστώμενες. Μελετήθηκε η βακτηριοκτόνος δράση της κολιμυκίνης, της ριφαμπικίνης, της μεροπενέμης, της γενταμυκίνης και της τιγεκυκλίνης, καθώς επίσης και της κολιμυκίνης σε συνδυασμό με τη ριφαμπικίνη, τη μεροπενέμη, τη γενταμυκίνη ή την τιγεκυκλίνη έναντι ώριμων βιοϋμενίων ανθεκτικής στις καρβαπενέμες K. pneumoniae. Στα πλαίσια αυτά, απομονώθηκαν 20 στελέχη από το αίμα 20 ενηλίκων ασθενών με βακτηριαιμία και εκτιμήθηκε η ικανότητα τους να δημιουργούν βιοϋμένιο, με τη μέθοδο του κρυσταλλικού ιώδους. Η καταστροφή του βιοϋμενίου από τα αντιμικροβιακά φάρμακα μετρήθηκε ως η ποσοστιαία μείωση της μεταβολικής του δραστηριότητας, μέσω της μεθόδου XTT. Η MIC50 για τα βιοϋμένια ορίστηκε ως η ελάχιστη συγκέντρωση φαρμάκου που μπορούσε να προκαλέσει ≥50% βακτηριακή καταστροφή συγκριτικά με την ομάδα ελέγχου (βιοϋμένιο χωρίς φάρμακο). Οι αλληλεπιδράσεις των φαρμάκων αναλύθηκαν με το μοντέλο ανεξαρτησίας του Bliss. Επιπλέον, διερευνήθηκαν οι αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στην κολιμυκίνη και τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος έναντι βιοϋμενίων ανθεκτικής στις καρβαπενέμες K. pneumoniae. Αυτό έγινε μελετώντας τις επιδράσεις υπο-ανασταλτικών για το βιοϋμένιο συγκεντρώσεων της κολιμυκίνης (i) στην καταστροφή που προκαλείται στα βιοϋμένια K. pneumoniae από τα ανθρώπινα ουδετερόφιλα, και (ii) στο ανοσοτροποιητικό δυναμικό των ανθρώπινων μονοκυττάρων που εκτέθηκαν στα βιοϋμένια αυτά. Η επίδραση της κολιμυκίνης στην καταστροφή βιοϋμενίου που προκαλείται από τα ουδετερόφιλα εκτιμήθηκε με τη μέθοδο XTT, ενώ η επίδραση της στην παραγωγή κυτταροκινών και υποδοχέων από τα μονοκύτταρα που εκτέθηκαν στα βιοϋμένια εκτιμήθηκαν με τη μέθοδο ELISA και με ανάλυση RT-PCR, αντίστοιχα. Τέσσερα από τα 20 στελέχη K. pneumoniae που ελέγχθηκαν είχαν την ικανότητα να παράγουν βιοϋμένιο. Η MIC50 της κολιμυκίνης, της ριφαμπικίνης, της μεροπενέμης, της γενταμυκίνης, και της τιγεκυκλίνης για τα βιοϋμένια των στελεχών αυτών ήταν 64, 8, > 256, 128, και 8 μg/mL, αντίστοιχα. Συνεργική αλληλεπίδραση διαπιστώθηκε σε συγκεντρώσεις κολιμυκίνης 32- 64 μg/mL συνδυασμένης με 0,25- 4 μg/mL ριφαμπικίνης, στα 32 μg/mL κολιμυκίνης συνδυασμένης με 0,007- 0,25 μg/mL μεροπενέμης, και στα 16- 32 μg/mL κολιμυκίνης σε συνδυασμό με 16- 64 μg/mL τιγεκυκλίνης. Η συνέργεια ήταν μεγαλύτερη για το συνδυασμό της κολιμυκίνης με τη ριφαμπικίνη, με το μέσο ΔE ± τυπικό σφάλμα (SE) ίσο με 49,87% ± 9,22%, συγκριτικά με το συνδυασμό της κολιμυκίνης με τη μεροπενέμη και της κολιμυκίνης με την τιγεκυκλίνη, που τα αντίστοιχα ποσοστά ήταν ίσα με 29,52% ± 4,97% (p < 0,001) και 32,44% ± 6,49% (p < 0,001). Η αλληλεπίδραση της κολιμυκίνης με τη γενταμυκίνη είχε αδιάφορα αποτελέσματα, ενώ κανένας συνδυασμός δεν ήταν ανταγωνιστικός. Η προ-επώαση της ανθεκτικής στις καρβαπενέμες K. pneumoniae με 0,06 μg/mL κολιμυκίνης οδήγησε σε επακόλουθη αυξημένη καταστροφή του βιοϋμενίου από τα ουδετερόφιλα παρουσία υπο-ανασταλτικών συγκεντρώσεων κολιμυκίνης για αυτό. Συγκεκριμένα, παρατηρήθηκε προσθετική δράση με τα ουδετερόφιλα στα 2, 4, 8, και 16 μg/mL κολιμυκίνης. Ωστόσο, η συνολική καταστροφή του βιοϋμενίου δεν ξεπέρασε το 52%. Τα μονοκύτταρα ανταποκρίθηκαν στα βιοϋμένια της ανθεκτικής στις καρβαπενέμες K. pneumoniae, μέσω αυξημένης ρύθμισης κατά 2,5 φορές της έκφρασης του TLR2 και με ενεργοποίηση του NLRP3 φλεγμονοσώματος. Τα ανθεκτικά στις καρβαπενέμες βιοϋμένια K. pneumoniae οδήγησαν σε αυξημένη παραγωγή των προφλεγμονωδών κυτταροκινών IL-1β, TNF-α, IL-8 και IL-6. Κατά τον συνδυασμό με 0,5 μg/mL κολιμυκίνης μειώθηκαν τα επίπεδα της IL-1β, του TNF-α, και της IL-8, ενώ σε συγκεντρώσεις 2 και 8 μg/mL αυξήθηκαν τα επίπεδα της αντιφλεγμονώδους κυτταροκίνης IL-10 (p < 0,05). Στα πλαίσια της διερεύνησης της φαρμακοκινητικής της κολιμυκίνης στα παιδιά, πραγματοποιήθηκε μια πληθυσμιακή φαρμακοκινητική μελέτη σε 17 βαρέως πάσχοντες ασθενείς ηλικίας 3 μηνών έως 13,75 ετών (διάμεση ηλικία 3,3 χρόνια), που έλαβαν άλας νατρίου μεθανοσουλφονικής κολιμυκίνης (colistimethate sodium, CMS) για λοιμώξεις που οφείλονταν σε ανθεκτικά στις καρβαπενέμες Gram-αρνητικά βακτήρια. Οι δοσολογίες που χρησιμοποιήθηκαν ήταν 200.000 IU/kg/ημέρα (6,6 mg δραστικότητας βάσης κολιμυκίνης, colistin base activity [CBA]/kg/ημέρα) σε 6 ασθενείς, 300.000 IU/kg/ημέρα (9,9 mg CBA/kg/ημέρα) σε 10 ασθενείς, και 350.000 IU/kg/ημέρα (11,6 mg CBA/kg/ημέρα) σε έναν ασθενή. Οι συγκεντρώσεις της κολιμυκίνης στο πλάσμα μετρήθηκαν χρησιμοποιώντας υγρή χρωματογραφία υπερυψηλής απόδοσης συνδυασμένης με φασματομετρία μάζας σε σειρά και ιοντισμό ηλεκτροψεκασμού. Η πληθυσμιακή ανάλυση των συγκεντρώσεων αυτών έγινε με μη γραμμική μικτών επιδράσεων μοντελοποίηση, με τη βοήθεια του προγράμματος ΝΟΝΜΕΜ, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της εξαρτημένης πρωτοταξικής εκτίμησης με αλληλεπίδραση (FOCE+I, first-order conditional estimation with interaction). Διάφορες παράμετροι των ασθενών που θα μπορούσαν να εμπλέκονται στη φαρμακοκινητική της κολιμυκίνης καταγράφονταν, καθώς επίσης και δεδομένα σχετιζόμενα με τις λοιμώξεις και την αντιμετώπιση τους. Οι ασθενείς παρακολουθούνταν κλινικά και εργαστηριακά για την πιθανή εμφάνιση ανεπιθύμητων ενεργειών. Η φαρμακοκινητική της κολιμυκίνης περιγράφηκε με ένα μονο-διαμερισματικό μοντέλο κατανομής, που περιελάμβανε σαν μεταβλητές την κάθαρση της κρεατινίνης, το σωματικό βάρος, και την παρουσία ή απουσία συνδρόμου συστηματικής φλεγμονώδους απόκρισης (systemic inflammatory response syndrome, SIRS) (p < 0,05 για την καθεμία). Η μέση συγκέντρωση σταθερής κατάστασης της κολιμυκίνης στο πλάσμα (Css,avg) κυμάνθηκε από 1,11 έως 8,47 μg/mL (διάμεση τιμή 2,92 μg/mL). Δέκα ασθενείς είχαν Css,avg ≥ 2 μg/mL. Η παρουσία SIRS σχετίζονταν με μειωμένη φαινομενική κάθαρση της κολιμυκίνης (47,8% εκείνης χωρίς SIRS). Η σχέση ανάμεσα στον αριθμό των mg CBA/ημέρα που απαιτούνται για να επιτευχθεί κάθε 1 μg/mL της Css,avg της κολιμυκίνης στο πλάσμα και της κάθαρσης της κρεατινίνης (σε mL/min) περιγράφηκε με γραμμική παλινδρόμηση με διαφορετικές κλίσεις για ασθενείς με και χωρίς SIRS. Νεφροτοξικότητα, πιθανά μη σχετιζόμενη με την κολιμυκίνη, παρατηρήθηκε σε έναν ασθενή. Συμπερασματικά, η κολιμυκίνη, σε υψηλές ωστόσο συγκεντρώσεις, παρουσίασε σημαντική δραστικότητα έναντι των βιοϋμένιων K. pneumoniae, και αξιοσημείωτη συνεργική δράση με τη ριφαμπικίνη, τη μεροπενέμη και την τιγεκυκλίνη. Σε υπο-ανασταλτικές συγκεντρώσεις αφενός αύξησε την ικανότητα θανάτωσης των ουδετεροφίλων και αφετέρου ανέστειλε την υπερβολική παραγωγή προφλεγμονωδών κυτταροκινών από τα μονοκύτταρα που εκτέθηκαν στα βιοϋμένια της K. pneumoniae, υπογραμμίζοντας την ευεργετική της δράση για τα κύτταρα του ανοσιακού μας συστήματος. Όσον αφορά τη χρήση της στα παιδιά, διαπιστώθηκε ότι οι υψηλότερες δόσεις του CMS που χορηγήθηκαν ήταν καλά ανεκτές και οδήγησαν σε βελτιωμένη έκθεση. Η πληθυσμιακή φαρμακοκινητική ανάλυση επισήμανε την κάθαρση της κρεατινίνης και την παρουσία SIRS ως κύριους παράγοντες που επηρεάζουν τη φαινομενική κάθαρση της κολιμυκίνης και επομένως τα επίπεδα της στο πλάσμα. Η ανάπτυξη ενός δοσολογικού αλγορίθμου δεν ήταν εφικτή καθώς διαπιστώθηκε ευρεία μεταβλητότητα όταν συμπεριλήφθηκαν και ασθενείς προηγούμενων μελετών.