Deneysel kandida albikans endoftalmili tavşan gözlerinde intravitreal ve oral moksifloksasin uygulamasının göz içi sıvılara geçişinin ve antifungal etkisinin değerlendirilmesi
Evaluation of antifungal activity and intraocular fluid penetration of intravitreally and orally administered moxifloxacin in eyes with endophthalmitis due to candida albicans in an experimental rabbit model
Yazar: SEDAT ARIKAN
Danışman: DOÇ. DR. ŞENGÜL ÖZDEK
Gazi Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Göz Hastalıkları Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2008
Konu: Göz Hastalıkları = Eye Diseases

Özet:
Fungal endoftalmi nadiren görülen, detaylı bir oküler muayene yokluğunda tanısı kolaylıkla atlanabilen ve potansiyel olarak ciddi derecede görme kaybına neden olabilen bir intraoküler enfeksiyondur. Amfoterisin B gerek sistemik, gerekse de oküler fungal enfeksiyonlarda günümüzde kullanımda olan antifungaller arasında en etkili ve en geniş spektrumlu olanıdır. Fakat amfoterisin B'nin ciddi sistemik ve oküler toksisitesi kullanımını sınırlandırmakta ve fungal enfeksiyonların tedavisindeki en büyük problemi oluşturmaktadır. Bunun yanında eldeki mevcut antifungal ajanların yetersiz kaldığı fungal göz enfeksiyonlarının var olması ve özellikle amfoterisin B başta olmak üzere antifungal ilaçların maliyetinin yüksek olması nedeniyle yeni antifungal ilaç arayışlarına gerek duyulmuştur. Bu amaçla özellikle DNA topoisomeraz enzimlerini hedef alan araştırmalar çok popülerlik kazanmıştır.Bu çalışmada tavşan gözlerinde oluşturulan deneysel C. albicans endoftalmi modelinde moksifloksasinin tek başına antifungal etkinliği yanında, intravitreal ve oral yoldan uygulanan moksifloksasinin aköz hümör ve vitreus içine geçişinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır.Çalışmada her bir grupta 8 adet tavşan olmak üzere toplam dört grup oluşturulmuştur. Tavşanların hepsinin sağ gözüne fungal endoftalmi oluşturmak için 106 CFU/ml maya süspansiyonlarından 0.1ml (105 CFU C. albicans) intravitreal enjeksiyon yapılmıştır. İntravitreal C.albicans enjeksiyonu sonrası ortalama 5. günde endoftalmi bulguları başlar başlamaz endoftalmili gözlerin hepsinden tedavi öncesi C.albicans koloni sayılarını değerlendirmek için 0.1 ml vitreus örneği alınmış ve sonrasında Grup 1'deki tavşanlara sistemik anestezi altında tek doz 160?l/0.1ml intravitreal, Grup 2'deki tavşanlara sistemik anestezi altında 160?l/0.1ml tek doz intravitreal ve dört gün boyunca 7mg/kg/gün oral, Grup 3'teki tavşanlara ise dört gün boyunca 7mg/kg/gün oral moksifloksasin tedavisi uygulanmıştır. Kontrol grubu olan Grup 4'teki tavşanlara ise hiçbir tedavi uygulanmamıştır. Tedavinin 1. ve 4. günlerinde tavşanların hepsinden aköz hümör ve vitreus içi moksifloksasin konsantrasyonlarını değerlendirmek için 0.2 ml aköz hümör ve vitreus örneği alınmıştır. İntravitreal C. albicans enjeksiyonu sorası endoftalmi bulgularının başladığı ortalama beşinci günde alınan 0.1ml'lik vitreus örneğinden tedavi öncesi üreyen koloni sayılarının ortalaması (minimum/maksimum) grup 1, 2, 3 ve 4`te sırasıyla 64.3 ± 8.2 (55-80), 63.1 ± 20.8 (40-95), 73.7 ± 19.2 (50-100) ve 76.2 ± 14.3 (50-90) olarak bulunmuştur. Tedavi sonrası alınan 0.1 ml'lik vitreus örneğinden üreyen koloni sayılarının ortalaması ise grup 1, 2, 3 ve 4'te sırasıyla 43.7 ± 8.7 (30-60), 35.6 ± 26.6 (10-80), 78.1 ± 16.4 (60-110) ve 90 ± 16 (65-110) olarak saptanmıştır. Tedavi öncesi elde edilen koloni sayıları gruplar arasında kıyaslandığında hiçbir grup arasında istatistiksel olarak anlamlı fark bulunmazken (Mann- Whitney U testi p=0.2), tedavi sonrası elde edilen koloni sayıları kontrol grubu ile karşılaştırıldığında ise grup 1 ve grup 2 deki sayıların kontrol grubundan istatistiksel olarak anlamlı düzeyde daha az olduğu (Mann-Whitney U testi ile sırasıyla p=0.001 ve p=0.04) grup 3 ile kontrol grubu arasında ise istatistiksel olarak anlamlı fark olmadığı görülmüştür (p=0.100).Çalışma sırasında oluşturulan intravitreal gruplarda (Grup 1 ve Grup 2) vitreus içi moksifloksasin düzeyinin, ilaç uygulanmasını takiben 1. gün itibariyle yüksek olduğu, 4.günde ise aktif ve pasif transport mekanizmaları ile vitreustan uzaklaştırılmasına (ilaç klirensi) bağlı olarak belirgin düzeyde azaldığı saptanmıştır. Tedavinin 1. gününde Grup 1 ve Grup 2'de vitreus içine enjekte edilen 160 ?g/0.1ml dozundaki moksifloksasinin C.albicans için gerekli olan MİK90 değerinin yaklaşık 1.5 katı olduğu ve tedavinin 4.günündeki C.albicans koloni sayılarının tedavi öncesine göre bu iki grupta belirgin derecedeki azalma nedeninin vitreus içinde elde edilmiş olan yüksek düzeydeki moksifloksasine bağlı olduğu düşünülmektedirBu çalışmada oral uygulama ile 4. günün sonunda moksifloksasinin Grup 2 ve Grup 3'te endoftalmili gözlerdeki ortalama aköz hümör konsantrasyonu sırasıyla 0.58 ?g/0.1ml ve 0.34 ?g/0.1ml, vitreus içi konsantrasyonu ise sırasıyla 0.50 ?g/0.1ml ve 0.26 ?g/0.1ml olarak bulunmuştur. Göz içi sıvılarda elde edilen ilaç konsantrasyon değerleri oral uygulama ile moksifloksasinin birçok bakteriyel endoftalmi etkenine karşı etkili bir aköz hümör ve vitreus içi geçiş gösterebildiğini desteklemektedir.Sonuç olarak bu tez çalışmasında moksifloksasinin 160?g/0.1ml dozunda intravitreal kullanımında in-vivo antifungal etkinliğinin olduğu gösterilmiştir. Bunun yanında C.albicans için moksifloksasinin in vitro MİK90 değeri 100?g/ml gibi yüksek düzeyde olması, oral uygulama ile birçok bakteriyel endoftalmi etkenine karşı etkili olabilecek aköz hümör ve vitreus içi moksifloksasin düzeyi elde edilmesine rağmen, fungal endoftalmi tedavisinde elde edilen bu aköz hümör ve vitreus içi ilaç düzeylerinin önemli derecede katkı sağlayamadığı saptanmıştır.

Abstract:
Fungal endophthalmitis is a rare clinical condition that can potentially cause severe visual loss, and it is easily misdiagnosed unless detailed ocular examination have been done by ophthalmologists. The successful treatment rate of fungal endophthalmitis is closely associated with early diagnose of the disorder and administration of the appropriate antifungal therapy. After the exploration of amphotericin B, fungal endophthalmitis has been treated successfully as good as the other fungal infections. Amphotericin B ise the most effective antifungal drug among all of them. However, since amphotericin B poses great risk of severe ocular and systemic toxicity, its usage is limited frequently.Fluoroquinolones are the broad spectrum antibiotics prefered for bacterial ocular enfections as well as prophylaxis for intraocular surgery. Its action of mechnanism mainly depends on their inhibitory effects on bacterial DNA gyrase (topoisomerase II) enzyme. Shen and Fostel suggested pathogenic fungus such as Candida albicans ve Aspergillus niger has a significant amount of DNA topoisomerase II, and therefore fluoroquinolones may be used as a new antifungal drug by inhibiting the DNA topoisomerase II. In the literature there are few investigation that reports the effectiveness of quinolone antibiotics in modulating the effects of antifungal drugs. However, direct antifungal effects and vitreous and aqueous penetration of this kind of antibiotics have not been evaluated adequetly.In this study 32 New Zealend rabbits weighing between 2 and 3 kg were randomized into four groups. The right eye of each animal was infected by inoculation of 105 CFU (colony-forming units) per 0.1 milliliters of C.albicans into the vitreous cavity. Approximately, 5th day after inoculation of microorganism into the vitreous cavity, the presence of clinical signs of endophthalmitis were determined and the infected eyes were then randomly assigned to one of the four groups equally, and the first group (intravitreal moxifloxacin group) were treated intravitreally with a single dose of 160 µg moxifloxacin per 0.1 milliliters, second group (combined intravitreal and oral moxifloxacin group) were treated both with a single dose of intravitreal 160 µg moxifloxacin per 0.1 milliliters and orally by using 7 mg/kg/day for four days, third group (oral moxifloxacin group) was treated with orally administered 7mg/kg/day moxifloxacin for four days, and the last group (control group) was not subjected to any treatment process because it was used as a control group. At the begining (first day of the treatment process) and at the end of the of the study (fourth day of the treatment process), aqueous and vitreous aspirates of 0.1 ml were collected from each of these infected (right eye) and non-infected (left eye) eye to measure the concentration of moxifloxacin after orally and intravitreally administration. Also, vitreous aspirates of 0.1 ml were collected from each of these eyes and plated on Saboraud Dextrose Agar (SDA) to assay the quantity of microorganism before begining to treatment with moxifloxacin. At the end of the of the study (fourth day of the treatment process), vitreous aspirates of 0.1 ml from each infected eyes were obtained and plated on Saboraud Dextrose Agar (SDA) to compere the quantity of microorganism with the others that were detected before the treatment.At the begining of the treatment, the mean colony counts obtained from infected vitreous aspirates of group 1,2,3, and 4 were 64.3 ± 8.2 (55-80), 63.1 ± 20.8 (40-95), 73.7 ± 19.2 (50-100) and 76.2 ± 14.3 (50-90) respectively. When we compared these results between the groups, we did not find any statistically significant difference (Kruskal-Wallis test, p=0.2).At the end of the treatment, the mean colony counts obtained from infected vitreous aspirates of group 1,2,3, and 4 were 43.7 ± 8.7 (30-60), 35.6 ± 26.6 (10-80), 78.1 ± 16.4 (60-110) and 90 ± 16 (65-110) repectively. When we compared these results between the groups, the number of microorganism counted from group 1 and group 2 were statistically lower than group 3 and group 4 (Mann-Whitney U test, p=0.001 and p=0.04 respectively), however there was not any statistically significant difference between group 3 and group 4 (Mann-Whitney U test, p=0.100), and between group 1 and group 2 (Mann-Whitney U test, p=0.6).When we compared the differences of drug levels in the aqueus and vitreous humour of infected eyes between the fourth and first day of the treatments, we found that there were a significant differences between the three groups). In the intravitreal group (Group 1) mean moxifloxacin levels determined in the aqueous and vitreous humour were tend to decrease, however in the orally administered group (Group 3) these drug levels were tend to increase. There was also a decline in the drug levels that is avaliable in the aqueous and vitreous humour of Group 2, but this decrement was not as significant as Group 3. In an unpublished study from Clinical Microbiology Department of Gazi University Medical School, they reported that the MIC90 value of moxifloxacin for the same species of C.albicans as used in our study was 100µg/ml. In the current study after injecting 160 µg/0.1ml dose of moxifloxacin intravitreally, we could have a moxifloxacin level which is approximately 1.5 times of MIC90 value for C.albicans. This drug level achieved in the infected vitreous was in insuffecient to eradicate all fungal microorganisms since MIC90 value for C.albicans is too much as 100µg/ml, but it possibly contributed to reduce fungal burden as it caused to decline in the quantity of fungal microorganisms from the pretreatment state to the posttreatment state.At the end of the fourth day the moxifloxacin level of mean aqueous humour of group 2 and Group 3 were 0.58 ?g/0.1ml and 0.34 ?g/0.1ml respectively, and vitreous level of moxifloxacin of Group 2 and Group 3 were determined as 0.50 ?g/0.1ml and 0.26 ?g/0.1ml. These drug concentration values achieved in the intraocular fluids supports that by the oral administration of moxifloxacin, it is possible to achieve suffecient penetration into the aqueous and vitreous humour against most of the microorganism related with bacterial endophthalmitis.In conclusion, neither intravitreally, nor orally administered moxifloxacin can achieve suffecient drug penetration into the aqueous and vitreous humour of eyes suffered from endophthalmitis due to C.albicans because of its high MIC90 value. However, both of this drug administration route may allows to achieve effective moxifloxacin concentration in the aqueous and vitreous humour of the most of the microorganisms that is related to postoperatif, posttraumatic and bleb-associated endophthalmitis.