Διείσδυση νεώτερων β-λακταμικών αντιβιοτικών στην κεφαλή του ανθρώπινου μηριαίου οστού

Abstract

The penetration of antibiotics into human tissues is a very important factor for high concentrations performance. Some human fluids ate easy to collect, like urine, sputum, etc. Other human fluids and tissues, like cerebrospinal fluid (CBF) and liver are more difficult for reception and need needle puncture. To have brain tissue, it is impossible only from corpses or during brain operations. The same difficulties exist for human bone tissue. Until year 1989, the penetration of antibiotics into bone tissue were measured by experiments in animals, like guinea pigs, rabbits, dogs, etc, because of the difficulty of accession of live human bone [Reiner R.: "Antibiotics, an Introduction". Editions Georg Thieme Verlag. Stuttgart - New York,1982]. In 1989 the Greek orthopaedic surgeon Harry Gouvas discovered a simple method to skip this difficulty. The human femoral heads during Total Hip Arthroplasty Operations. The antibiotic was infused one hour before, the femoral head was removed, and next day crushed, distilled and measured by HPLC (High Performance Liquid Chromatography). So today the penetration into human bone tissue is detected by this method. (Harry Gouvas, Charikleia Karageorgiou, and Dionysius Varonos: "Penetration of b-Lactam Antibiotics into Human Bone Tissue". University of Athens. International Congress of Infectious Diseases, Paper 3.02, July 15-19, Montreal Canada). CONCLUSION: (1) There is not any blood - bone wall in penetration of antibiotics. It is proved that antibiotics can penetrate into human bone tissue. (2) The femoral head must be crushed with special equipment. (3) The two methods, ADM and HPLC are equal, but HPLC is more actual than ADM, but expensive. (4) It is proved that levels of antibiotics, in the future, must be measured only in Human Femoral heads, and never in mousses, rats, rabbits, dogs, etc. animals. (5) The antibiotics Aztreonam, Ceftazidime, and Cefamandole, create good bone levels. (6) In the question “Can these antibiotics kill Microbia”? the answer is: (a)Aztreonam is good for Pseudomonas Aeruginosa. Ceftazidime is also good for Pseudomonas Aeruginosa. (c) Cefamandole has NOT indication for Pseudomonas Aeruginosa. (d) Aztreonam has NOT indication for Staphylococcus Aureus. (e) Ceftazidime is excellent for Staph. Aureus. (f) Also, Cefamandole is excellent for Staph. Aureus. (7) Humanity is going to decrease the use of Antibiotics in Human Medicine, because no more new inventions exist, and a lot of Antibiotics

Γενικά: Η ικανότητα διείσδυσης (Penetration) των αντιβιοτικών στον οστίτη ιστό, και η επίτευξη ικανοποιητικών επιπέδων συγκέντρωσης σ'αυτόν, είναι ένα αρκετά σοβαρό και αμφιλεγόμενο θέμα. Η σοβαρότητα του θέματος αποδεικνύεται από το γεγονός ότι οι λοιμώξεις των οστών και αρθρώσεων, είναι ίσως οι πλέον δυσίατες σ' όλη την κλινική ιατρική. Είναι χαρακτηριστικό, ότι υπάρχουν χρόνιες οστεομυελίτιδες, πού μπορούν να ταλαιπωρήσουν τον ασθενή γιά 2-4 χρόνια. Αλλες μυοσκελετικές λοιμώξεις μπορεί να έχουν σαν αποτέλεσμα ακρωτηριασμό άκρου, ή ακόμα να θέσουν σε κίνδυνο και την ίδια τη ζωή του ασθενούς.Σκοπός της εργασίας: Ο σκοπός της εργασίας αυτής είναι διπλός. Αφ ενός μέν γίνεται διερεύνηση της ικανότητας διείσδυσης (penetration) τριών νεώτερων β-Λακταμικών αντιβιοτικών στην κεφαλή του ανθρώπινου μηριαίου οστού, με ταυτόχρονη μέτρηση των επιτυγχανομένων σταθμών στον οστίτη ιστό, και αφ ετέρου γίνεται μιά ευρεία βιβλιογραφική ανασκόπηση τόσο του εργαστηριακού αυτού θέματος, όσο και της σημερινής θέσης των αντιμικροβιακών ουσιών στην πρόληψη και θεραπεία των μυοσκελετικών λοιμώξεων. Υλικό και μέθοδος: Η κλινικοεργαστηριακή αυτή μελέτη, πρωτότυπη γιά τα Ελληνικά δεδομένα (πρώτη φορά χρησιμοποιείται στήν Ελλάδα και τρίτη φορά παγκοσμίως, υγιές ανθρώπινο οστό γιά μέτρηση επιπέδων αντιβιοτικών, και πρώτη φορά Υγρή Χρωματογραφία στή μέτρηση) αποτελεί προϊόν συνεργασίας του Εργαστηρίου Πειραματικής Φαρμακολογίας του Ιατρικού Τμήματος του Πανεπιστημίου Αθηνών, με τα Α' και Γ' Ορθοπεδικά Τμήματα του Νοσοκομείου Ατυχημάτων (Κ.Α.Τ.). Σ' αυτήν, εξετάζεται η διείσδυση (Penetration) τριών νέων β-Λακταμικών Αντιβιοτικών στον οστίτη ιστό, της κεφαλής του ανθρώπινου μηριαίου οστού, και η αποτελεσματικότητα της προφυλακτικής τους χορήγησης στην πρόληψη λοιμώξεων μετά από Ολική Αρθροπλαστική του Ισχίου, άν δηλαδή οι στάθμεςείναι μικροβιοκτόνες. Tα Αντιβιοτικά αυτά είναι τα Aztreonam, Ceftazidime, και Cefamandole. Η Aztreonam, ανήκει στις Μονοβακτάμες, νέα ομάδα β-Λακταμικών Αντιβιοτικών, με δραστικότητα απέναντι στά Gram(-) βακτηρίδια. Η Ceftazidime, ανήκει στην γ' γενιά των Κεφαλοσπορινών,είναι ευρέος φάσματος και έχει κατεύθυνση κυρίως στα Gram(-) βακτηρίδια. Η Cefamandole, ανήκει στην β' γενιά Κεφαλοσπορινών, είναι ευρέος φάσματος, και έχει κατεύθυνση κυρίως στα Gram(+) βακτηρίδια. Τριάντα(30) ασθενείς πού υποβλήθηκαν σε Ολική Αρθροπλαστική του Ισχίου,εκ των οποίων 15 στο Γ' και 15 στο Α' Ορθοπεδικό Τμήμα του Νοσοκομείου ΚΑΤ, περιελήφθησαν στην έρευνα. Χωρίσθηκαν σε τρείς (3) ομάδες των 10 ασθενών. Στην πρώτη ομάδα δέκα ασθενών, χορηγήθηκε περιεγχειρητική (perioperative) χημειοπροφύλαξη με το αντιβιοτικό Aztreonam. Στη δεύτερη ομάδα χορηγήθηκε Ceftazidime, και στην τρίτη ομάδα χορηγήθηκε Cefamandole. Tα αντιβιοτικά χορηγήθηκαν ενδοφλεβίως σε δόση 2g, κατά τη στιγμή εισαγωγής στην αναισθησία, και γινόταν καταγραφή του χρόνου πού μεσολαβούσε μεταξύ χορήγησης αντιβιοτικού και κοπής της κεφαλής μηριαίου. Δεδομένου ότι ο Staph.Aureus είναι το συχνότερο ενοχοποιούμενο μικρόβιο μετεγχειρητικών λοιμώξεων, μετά από Ολική Αρθροπλαστική Ισχίου, και επειδή το μικρόβιο αυτό δεν περιλαμβάνεται στο αντιμικροβιακό φάσμα των Αντιβιοτικών, Aztreonam και Ceftazidime, στούς ασθενείς των πρώτων δύο ομάδων χορηγήθηκε- μετά την κοπή της κεφαλής-επιπρόσθετη χημειοπροφύλαξη με άλλο κατάλληλο Αντιβιοτικό. Στην τρίτη ομάδα ασθενών δεν χορηγήθηκε επιπρόσθετο αντιβιοτικό. Ο κάτωθι πίνακας παρουσιάζει την τακτική περιεγχειρητικής χημειοπροφύλαξης πού ακολουθήθηκε:ΟμάδαΑσθενείςΑντιβιοτικό μελέτηςΕπιπρόσθετο αντιβιοτικόΑ1-10Aztreonam (Αzactam ®) 2g(IV) εφ άπαξCeftriaxone 2g(IV) άπαξB11-20Ceftazidime (Solvetan ®) 2g(IV) εφ άπαξCefamandole2g(IV) άπαξΓ21-30Cefamandole (Mandokef ®) 2g(IV) εφ άπαξΔΕΝ χορηγήθηκεΟι ασθενείς, είχαν εξετασθεί κλινικά προεγχειρητικώς, και ένας πλήρης εργαστηριακός έλεγχος μαζί με ιστορικό, είχαν ληφθεί. Ένας ικανός αριθμός παραμέτρων, τόσο του ιστορικού όσο και των τεχνικών στοιχείων, έχει καταγραφεί γιά αξιολόγηση. Oι κεφαλές μηριαίου διατηρήθηκαν στην κατάψυξη (-40o C), και υπό συνθήκες ασηψίας μεταφέρθηκαν στό εργαστήριο Φαρμακολογίας του Πανεπιστημίου Αθηνών, όπου πολτοποιήθηκαν, και εκχυλίσθηκαν με τη διαδικασία που περιγράφεται στο Μέρος Α (Γενικό Θεωρητικό). Οι κεφαλές μηριαίου των ασθενών 26-30, ΔΕΝ πολτοποιήθηκαν, αλλά απλώς αφέθηκαν στο ρυθμιστικό διάλυμα (Buffer Phosphate), με σκοπό τη διερεύνηση της αναγκαιότητας πολτοποίησης των οστικών δειγμάτων. Οι στάθμες αντιβιοτικού στο Οστικό Εκχύλισμα, προσδιορίσθηκαν συγκριτικά, τόσο με τη Μέθοδο Διάχυσης σε Αγαρ (ADM/Bennett), όσο και με τη Μέθοδο Υγρής Χρωματογραφίας Υψηλής Απόδοσης (High Performance Liquid Chromatography-HPLC). Τα αποτελέσματα των μετρήσεων εκφράσθηκαν σε μg αντιβιοτικού, τόσο ανά μάζα οστού (μg/g), όσο και ανά όγκο οστού(μg/cc). Τέλος έγινε αξιολόγηση των αποτελεσμάτων, και στατιστική επεξεργασία τους με τη μέθοδο Wilcoxon κατά ζεύγη. Στή συνέχεια παρατίθενται τα αρχεία στοιχείων ιστορικού των ασθενών, και τα τεχνικά στοιχεία μετρήσεων.Αποτελέσματα των Μετρήσεων:ΣΥΝΟΛΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΣΤΑΘΜΗΣ ΑΝΤΙΒΙΟΤΙΚΩΝ ΣΤΟΝ ΟΣΤΙΤΗ ΙΣΤΟΑ/Α.Αρ.ΚΑΤΑντιβιοτικόminΠολτόςADMADMHPLCHPLC (μg/g)(μg/ml)(μg/g) (μg/cc)1.52110 Αztreonam 53 NAI09.49007.06806.89005.131 2. 53153 Aztreonam 54 NAI15.15009.20615.20009.233 3. 53154 Aztreonam 50 NAI 21.717 10.861 30.500 15.253 4. 53822 Aztreonam 30 NAI 15.543 17.980 20.333 23.5205. 54446 Aztreonam 30 NAI 13.992 15.908 21.500 24.444 6. 54476 Aztreonam 40 NAI 18.565 16.984 29.700 27.1717. 54953 Aztreonam 45 NAI 18.116 14.996 20.450 16.9278. 56892 Aztreonam 40 NAI 21.198 20.879 19.030 17.7439. 57096 Aztreonam 62 NAI 16.925 17.678 24.200 25.276 10. 52559 Aztreonam 50 NAI 19.613 14.940 16.280 12.40011. 56882 Ceftazidime 30 NAI 14.696 11.657 16.309 12.936 12. 57698 Ceftazidime 40 NAI 18.158 19.687 22.019 23.87313. 58438 Ceftazidime 53 NAI 07.38904.69814.85309.44314. 59333 Ceftazidime 50 NAI 22.33118.921 27.222 23.06015. 59307 Ceftazidime 46 NAI 11.998 11.013 18.604 17.07816. 60382 Ceftazidime 43 NAI 19.251 13.842 24.751 17.79717. 60403 Ceftazidime 50 NAI 20.458 19.026 28.398 26.410 18. 60930 Ceftazidime 50 NAI 12.221 11.422 25.972 24.27519. 60918 Ceftazidime 53 NAI 14.512 16.597 13.955 15.69320. 61466 Ceftazidime 57 NAI 14.699 13.054 20.849 18.51621. 62830 Cefamandole 38 OXI 04.581 04.351 06.741 06.40322. 65970 Cefamandole 61 OXI 03.779 03.33908.48007.50023. 65974 Cefamandole 57 OXI 03.289 02.29811.582 08.092 24. 66318 Cefamandole 47 OXI 04.096 02.75807.91505.32925. 66419 Cefamandole 65 OXI 06.122 06.11809.94809.94226. 67343 Cefamandole 25 NAI 11.563 09.79709.20007.80027. 67619 Cefamandole 53 NAI 14.138 13.050 12.09211.16128. 67102 Cefamandole 70 NAI 10.90309.299 14.967 12.76429. 67715 Cefamandole 45 NAI 06.24204.59109.59007.05930. 67343 Cefamandole 40 NAI 09.947 07.073 14.076 10.009Μέσος όρος Τιμών Αποτελεσμάτων Μετρήσεως Στάθμης Αντιβιοτικών στον οστίτη ιστό:10 ασθενείς AztreonamNAI17.03114.65020.40817.709 10 ασθενείς Ceftazidime NAI15.571 13.992 21.293 18.908 10 ασθενείς Cefamandole OXΙ/NAI 07.46606.267 10.45908.606