Thesis (MPH) -- University of Limpopo, 2011. / Introduction HIV/AIDS is major cause of child mortality and an increase in the number of sick children presenting to health services worldwide (UNICEF 2008). A significant number of children live with HIV/AIDS in South Africa. Research indicates that in poor resourced countries, there is an increase in the prevalence of hospital admissions and re-admissions among HIV infected children as compared to developed countries. Research data on hospital admissions, treatment and care of HIV positive children South Africa is limited. Objectives This study was therefore initiated to determine the demographic and clinical causes of HIV positive children admitted and readmitted at the paediatric ward of Dr George Mukhari Hospital (DGMH), South Africa in the year 2003. Methods This was mainly a descriptive quantitative study using medical records of HIV infected children admitted and readmitted in the paediatric ward of DGMH from 1st January to 31st December 2003. A full census of all the records of children admitted in the two paediatric wards was carried out. Descriptive and inferential statistics were used to analyze data. Results The study comprised 74 children, 28 (37.8%) female and 48 (62.2%) males. The average mean of initial admission length of hospital stay was 12.3 days and (SD = 12.1) days. The different diagnoses were classified in accordance with World Health Organization (WHO) Clinical Staging of HIV disease for infants and children with established HIV infection. Out of a total of 581 initial admissions, 74 (12.7%) children were readmitted. The mean interval days between the discharge date and readmission date was 9.8 days (SD = 7.0 days) and 94.6% of the readmissions occurred within the first two weeks of discharge date. Second readmission decreased by 75.3% as only 18 patients were readmitted. A further 95.9% decrease in the third readmission was noted with only 3 patients getting readmitted. iv The commonest causes of admission with HIV were broncho-pneumonia, gastro-enteritis, vomitting, oral thrush, immunosuppression with symptoms like fever,cough, respiratory distress. Causes of readmissions were broncho-pneumonia, oral thrush, diarrhoea, vomitting, immunosuppression, pulmonary tuberculosis, wasting and failure to thrive, dehydration associated with symptoms like fever, cough, respiratory distress and upper respiratory distress. Conclusion The rate of readmission was (12.7%) and majority of the readmitted children were in the 0- 2-year age group. The study results show a high prevalence of diseases of the respiratory system with a high frequency of broncho-pneumonia and a high prevalence of diseases of the digestive system with a high frequency of gastro-enteritis. The average mean of the initial hospital admission stay was 12.3 days, which was significantly higher than other studies previously conducted. The probable reason for a long hospital stay could be the high prevalence of co-infections among the children admitted.

Thesis (MPH) -- University of Limpopo, 2011. / Introduction With the increased availability of the life-saving ARVs in most Sub-Saharan Africa more HIV -infected children are surviving into their adolescent years and beyond hence giving rise to the question of whether the caregiver should disclose or not disclose the child's HIV diagnosis to child. Little is known of the reasons and experiences that motive or hinder caregivers from disclosing the HIV diagnosis to the child. Study Aim and objectives This was aimed at identifying caregivers' reasons for HIV diagnosis disclosure and non-disclosure to HIV-infected children under their care. The study also explores their experience with process of HIV diagnosis disclosure and non-disclosure to the child. Study methodology Using qualitative descriptive research approach, twenty (20) caregivers of HIV¬infected children aged between 6 - 16 years receiving ART at Thamaga Primary Hospital IDee with unknown HIV diagnosis disclo~ure status were ~.ubjected to audio-taped in-depth interviews for data capturing. Thematic content analysis was used for data analysis using, Nvivo8 software and 16 themes with their sub categories were identified. Findings Both caregivers of disclosed and non-disclosed HIV-infected children perceived disclosure as a good thing to do with majority of the caregivers (60%) having disclosed. Reasons for telling the children their HIV diagnosis were that the child had the right to know his/her status; caregiver tired of keeping child HIV diagnosis a secret; the caregiver's believe that disclosure will improve the child's ART adherence and finally some caregivers felt the child had reached the right age or maturity for disclosure. Non-disclosing caregivers felt that health care workers should assist them in doing disclosure and identified the reasons for non-disclosure as the child being too young and not asking questions about their illness; fear that disclosure might hurt the child psychologically; fear that the child might not keep their HIV diagnosis a secret leading to discrimination in the community while some caregivers lack of knowledge on how to disclose. Non-disclosing caregivers managed disclosure by not telling the child the truth about their diagnosis and using threats to coerce them to take their ARV drugs. Conclusions and recommendations The decision to disclosure or not to disclose the HIV diagnosis to a child by a caregiver is influenced by a number of reasons and their experiences. Caregivers of HIV-infected children need to be assisted by a health care provider when disclosing to the child and further assessment should be made in making disclosure part of the holistic management of an HIV -infected child. v

acase@tulane.edu / Objectives Human Immunodeficiency Virus (HIV) infects immune cells and lowers cell-mediated immunity leading to acquired immune deficiency syndrome or AIDS. The virus causes damage/dysfunction of helper T cells, macrophages, and dendritic cells. One of the long-term complications of untreated AIDS is severe cognitive impairment caused by HIV-associated dementia (HAD). Highly Active Antiretroviral therapy, the HAART regimen, which inhibits virus replication has been shown to reduce the incidence of HAD. HAART includes several mechanistically diverse classes of drugs such as protease inhibitors, nucleoside inhibitors of reverse transcriptase, and non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors. The protease inhibitor, nelfinavir, is used in HIV therapy in order to mitigate the effects of the HIV virus by breaking down HIV-1 and HIV-2 proteases, which are essential to the replication of the virus within the host cell. HAART has decreased the incidence of HAD yet milder cognitive dysfunction, considered to be a consequence of anti-HIV drug toxicity, often manifests. Previous studies have shown that protease inhibitors may play a role in causing oxidative stress in endothelial cells. The present study involves understanding the effect of nelfinavir on mitochondrial oxidative stress and its role in the injury to human brain microvascular endothelial cells that form the blood-brain barrier. Methods and Results Our studies utilized primary human brain microvascular endothelial cells (hBMECs). We performed measurements of mitochondrial superoxide levels (ESR Spectrscopy), oxygen consumption rates or OCR (Seahorse XFe Extracellular Flux Analyzer and MitoStress Test Assay), cell viability/proliferation (CCK8 based Cellular Viability Assay). Sub-therapeutic doses of nelfinavir (1 µmol/L) increased the cell proliferation whereas therapeutic (3-5 µmol/L) and supra-therapeutic (10 µmol/L) doses of nelfinavir reduced the cell viability. In addition, treatment with sub-therapeutic levels of nelfinavir has no effect on the levels of mitochondrial superoxide in hBMECs but therapeutic and supra-therapeutic levels of nelfinavir increased mitochondrial superoxide levels. Measurements of OCR showed that sub-therapeutic doses of nelfinavir enhanced the basal and maximal respiration in hBMECs. In contrast, therapeutic concentration of nelfinavir reduced ATP production and spare respiratory capacity although basal respiration, proton leak, and non-mitochondrial respiration were unchanged. However, supra-therapeutic dose of nelfinavir significantly reduced basal respiration, ATP production, and spare respiratory capacity accompanied by reduced non-mitochondrial respiration and proton leak. Conclusions We identified that nelfinavir treatment was associated with a decrease in cellular proliferation at therapeutic and supra-therapeutic levels. Furthermore, we identified an increase in mitochondrial superoxide species in cells treated with nelfinavir in concentrations beyond therapeutic levels which was accompanied by a decrease in basal respiration, ATP production, and mitochondrial spare capacity. These results are indicative of nelfinavir causing cellular cytotoxicity in BMECs that are likely mediated by mitochondrial oxidative stress and impaired mitochondrial respiration. / 1 / Gowthamram Rajaprabhakaran

Diese Arbeit befasste sich mit der Analyse geschlechtsspezifischer Besonder-heiten des Metabolismus von Proteaseinhibitoren. Insbesondere wurde auf die Pharmakokinetik des ATV und LPV eingegangen, außerdem wurden die Dosierungen der Medikamente, die Wirksamkeit und die Nebenwirkungen untersucht. Hierzu waren n=152 HIV-positive Patienten eingeschlossen, wovon n=96 Patienten mit LPV therapiert wurden; n=56 nahmen ATV ein. Insgesamt waren n=127 Probanden (83,55%) männlich und n=25 (16,45%) weiblich. Die Studie wurde im Sinne einer retrospektiven Längsschnittuntersuchung durchgeführt. Es ließen sich bei beiden PIs keine Unterschiede der Plasmaspiegel der Männer und Frauen ausmachen. Ebenfalls waren im Langzeitverlauf keine signifikanten Schwankungen der Spiegel beider Geschlechter zu beobachten. Die interindividuelle Schwankung betrug bei der ATV-Beobachtung 22,1% (Männer) und 51,4% (Frauen) und bei der LPV-Studie 13,2% (Männer) und 30,1% (Frauen). Die intraindividuelle Schwankung war höher und ergab beim ATV-Kollektiv 57,7% (Männern) und 39,7% (Frauen) und beim LPV-Arm 42,8% (Männer) und 41,4% (Frauen). Im Vergleich der Geschlechter ließ sich sowohl im ATV- als auch im LPV-Kollektiv bei beiden Geschlechtern die mittlere Dosis pro Kilogramm Körperge-wicht nicht signifikant mit den Plasmaspiegeln korrelieren. In der ATV-Beobachtung erhalten die Frauen signifikant niedrigere Dosierungen (p=0,000*), im Gegensatz zu der LPV-Beobachtung, in der die Frauen signifikant höhere Dosierung (p=0,000*) bekommen. Die Wirksamkeit wurde zum einen durch den Abfall der Viruslast bestimmt. Hier ließ sich ein wesentlicher (p=0,000*) Abfall nach einem Monat bei ATV und LPV beobachten. Zum anderen war der Anstieg der CD4-Zellen im ATV-Kollektiv bei den Männern zu beobachten (p=0,000*). Im LPV-Kollektiv stiegen sie innerhalb eines Monats bei beiden Geschlechtern signifikant (p=0,000*) an. Das Bilirubin stieg bei der ATV-Beobachtung innerhalb eines Monats signifikant (p=0,000*) an und wies bei beiden Geschlechtern eine wesentliche Korrelation mit den Plasmaspiegeln auf, mit einem p-Wert von 0,017* für die Männer und einem p-Wert von 0,000* für die Frauen. Die GOT- und GPT-Studie zeigte hinsichtlich der Langzeitbeobachtung und der Korrelation mit den Spiegeln bei keinem Medikament eine Auffälligkeit. Die Beobachtung der gGT-Werte ergab einen signifikanten Abfall der Werte nach sechs Monaten beim ATV-Kollektiv (0,025*). Das HDL stieg nach drei Monaten bei der ATV-Gruppe signifikant an (p=0,000*), sowie bei der LPV-Gruppe nach einem Monat (p=0,000*). Beim LDL verhielt sich der Anstieg ähnlich, hier gab es beim ATV nach drei Monaten einen p-Wert von 0,008* und beim LPV nach einem Monat einen von 0,033*. Außerdem verhielt sich bei der LPV-Beobachtung die Korrelation der LDL-Werte der Frauen mit den LPV-Spiegeln signifikant (p=0,012*). Ebenfalls ließen sich beim TRG wesentliche Anstiege verzeichnen, so war die-ses Ergebnis beim ATV nach sechs Monaten mit einem p-Wert von 0,030* und beim LPV nach einem Monat mit einem p-Wert von 0,000* zu beweisen. Das Cholesterin stieg bei der LPV-Beobachtung innerhalb eines Monats signifi-kant an (p=0,000) und war auch bei den Frauen wesentlich mit den Plas-maspiegeln zu korrelieren (p=0,013*). Insgesamt waren nur bei drei der oben genannten Kategorien Unterschiede zwischen den Geschlechtern zu beobachten. Dies waren zum einen die CD4-Zellen, denn hier ergab sich bei den Männern eine signifikant höhere Anzahl (p=0,038*). Weiterhin war der Bilirubinwert der Männer höher als der der Frau-en (p=0,000*). Zuletzt wiesen die Männer auch einen höheren TRG-Wert auf (p=0,009*). Schlussfolgernd ist die Aussage möglich, dass sich in dieser Langzeitbeobach-tung geschlechtsspezifische Unterschiede zwischen Männern und Frauen bezüglich der ATV- und LPV-Plasmaspiegel ausschließen lassen. Weiterhin ist auch im Langzeitverlauf kein signifikanter Unterschied zwischen Männern und Frauen im Ansprechen auf die Therapie oder in der Häufigkeit von unerwünschten Ereignissen während der Therapie zu beobachten. / This work deals with the analysis of gender-specific peculiarities of the metabolism of protease inhibitors. Particular have been addressed in the pharmacokinetics of ATV and LPV, also were the dosages of the drugs, the efficacy and side effects examined. For this purpose were included n = 152 HIV-positive patients, which were treated n = 96 patients with LPV, n = 56 took an ATV. Total n = 127 subjects (83.55%) male and n = 25 (16.45%) female. The study was conducted in terms of a retrospective longitudinal study. There were no differences in plasma levels of men and women in both arms. Also in the long term no significant variations in the levels of both sexes were observed. The interindividual variation was in the ATV observation 22.1% (men) and 51.4% (women) and in the LPV study 13.2% (men) and 30.1% (women). The intra-individual variation was higher and the ATV collective yielded 57.7% (men) and 39.7% (women) and the LPV arm 42.8% (men) and 41.4% (women). Comparing the sexes had both the ATV and the LPV collective in both sexes does not mean dose per kilogram of body weight significantly correlated with the plasma concentrations. In the ATV observation women receive significantly lower doses (p = 0.000 *), in contrast to the LPV observation, in which the women significantly higher dose (p = 0.000 *) get. Efficacy was determined both by the decrease in viral load. Here was a significant (p = 0.000 *) observed drop in a month for ATV and LPV. Secondly, the increase in CD4 cells in ATV collective was observed in men (p = 0.000 *). In LPV collective they got within one month significantly in both sexes (p = 0.000 *) at. The bilirubin rose in ATV observation within one month (p = 0.000 *) and pointed in both sexes on a significant correlation with the plasma levels, with a p-value of 0.017 * for the men and a p-value of 0.000 * for the women. The GOT and GPT study showed respect to the long-term observation and the correlation with the mirrors at any drug conspicuity. The observation of the GGT values ​​showed a significant decrease in values ​​after six months at the ATV group (0.025 *). HDL increased significantly after three months in the ATV group (p = 0.000 *), and in the LPV group after one month (p = 0.000 *). For LDL, the increase was similar, in this case, there was the ATV according to three months, a p-value of 0.008 * and after a month the LPV one of 0.033 *. Also acted in the LPV-observation correlation of LDL levels of women with LPV levels significantly (p = 0.012 *). Could also be recorded in TRG substantial increases, the This result for ATV after six months with a p-value of 0.030 and the LPV * after a month with a p-value of 0.000 was to prove *. The increased cholesterol in the LPV-observation within one month significantly (p = 0.000) and was correlated with the women too much with the maspiegeln plasma (p = 0.013 *). Overall, only three of the above categories, differences between the sexes were observed. These were, firstly, the CD4 T cells, for here was the men had a significantly higher number (p = 0.038 *). Furthermore, the bilirubin of the men was higher than that of women (p = 0.000 *). Finally, the men also reported a higher TRG-value (p = 0.009 *). In conclusion, the statement can be made that it is possible in this Langzeitbeobach maintenance gender differences between men and women be-delay rule of ATV and LPV plasma levels. Furthermore, in the long term, no significant difference between men and women in response to therapy or in the frequency of undesirable events can be observed during therapy.

Weltweit sind über 34 Millionen Menschen mit dem HI-Virus infiziert, täglich steigt die Zahl weiter an. Es liegt auf der Hand, dass die Forschung zur Bekämpfung der Replikation des Virus stetig weiter geführt werden muss. In dieser Arbeit wurden die Grundlagen für einen neuartigen HIV-Therapieansatz geschaffen. Dabei steht nicht die Hemmung von Replikations-essentiellen Enzymen wie Protease, Reverse Transkriptase oder Integrase im Vordergrund, sondern die Aufrechterhaltung des humanen retroviralen Schutzes. Durch Hemmung der vif–Elongin-C-Interaktion mit Elongin-C-Inhibitoren bleibt der Organismus in der Lage, sich mithilfe von APOBEC3G auf natürlichem Wege vor dem HI-Virus zu schützen, unabhängig von viralen Mutationen. Aufgrund der Tatsachen, dass die Kristallstruktur von Elongin-C und der Bindemodus von vif in der essentiellen Bindetasche des Proteins aufgeklärt sind, konnten durch Docking-Berechnungen in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Christoph Sotriffer in-silico Substanzen bestimmt werden, die theoretisch mit hoher Affinität in die Bindetasche binden und so vif aus dieser verdrängen. Basierend auf diesen Docking-Studien wurden im Rahmen dieser Arbeit ca. 50 potentielle Inhibitoren synthetisiert und weitere 27 Substanzen kommerziell erworben. Diese wurden anschließend zum größten Teil in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Axel Rethwilm in einer zellulären Testvariante auf Hemmung des APOBEC3G-Abbaus getestet. Dabei erwies sich die Substanz A19 (FM329, Abb. 7.1) als sehr effektiv. Zur Bestätigung dieses Testergebnisses wurde A19 weiterhin in der Arbeitsgruppe von PD Dr. Jochen Bodem auf Hemmung der Replikation der Viren untersucht. Auch hier hemmt A19 die Replikation des Virus bei einer Konzentration von 30 µM zu 100%. Da allerdings die Hemmung des Abbaus von APOBEC3G bzw. der Replikation des Virus kein Nachweis auf die tatsächliche postulierte Interaktion zwischen dem Inhibitor und der Bindetasche des Proteins ist, wurde im weiteren Verlauf versucht diese Interaktion nachzuweisen. Dazu wurde zunächst unter Anleitung von Mitarbeitern des Arbeitskreises von Prof. Dr. Caroline Kisker das Targetprotein exprimiert und isoliert. Damit konnten erste Versuche zur Bindungsaufklärung durchgeführt werden. Diese beliefen sich auf Mikrokalorimetrie-Experimente und Surface-Plasmon-Resonance Untersuchungen. Erste Indizien für eine Wechselwirkung zwischen dem Inhibitor und dem Protein konnten damit bereits ermittelt werden, ein eindeutig positives Ergebnis wurde allerdings noch nicht erzielt. / Worldwide, more than 34 million people are infected with the HI virus and this number is increasing more and more. Obviously, the scientific research needs to be continued to prevent the replication of this virus. This PhD thesis deals with the design of new therapeutics basics against HIV. In our case, the inhibition of essential enzymes like the HIV protease, reverse transcriptase or integrase do not play the main role. Our aim is the upkeep of the human retroviral protective mechanism. The inhibition of the interaction between vif and elongin C with elongin C inhibitors makes it possible for the human organism to defend itself from the virus by the assistance of APOBEC3G. Due to the knowledge about the crystal structure of elongin C and the binding mode of vif into the essential binding pocket of the protein, we were able to do in-silico calculations to identify compounds with potentially high affinities for the target binding pocket. Based on these docking calculations (done in the working group of Prof. Dr. Christoph Sotriffer), approximately 50 compounds were synthesized and further 27 were purchased. In the working group of Prof. Dr. Axel Rethwilm these substances were tested in a cell-mediated method for the inhibition of the reduction of APOBEC3G. One substance, in the following parts named A19, revealed as a very effective compound (see figure 8.1). ... ...

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. / Study of therapeutic drug monitoring of Nevirapin, Efavirenz and Lopinavir within an antiviral drug therapy on hiv infected patients in Mwanza, Tanzania

Hintergrund In Südafrika sind ca. 30 % aller schwangeren Frauen mit HIV infiziert. Physiologische Veränderungen in der Schwangerschaft alterieren die Metabolisierung der antiretroviralen Medikamente, was subtherapeutische oder toxische Serumspiegel zur Folge haben kann. Konsequenzen ergeben sich in Form einer Risikoerhöhung einer Mutter-Kind-Übertragung und Resistenzentwicklung einerseits sowie toxischer Wirkungen andererseits. Über die Pharmakokinetik antiretroviraler Substanzen bei Schwangeren ist bislang wenig bekannt. In der vorliegenden Untersuchung wurden deshalb im Setting der routinemäßigen Patientenversorgung Nevirapin (NVP)- und Efavirenz (EFV)-Serumkonzentrationen bei antiretroviral behandelten Schwangeren gemessen. Methoden Die Untersuchungen erfolgten im Rahmen des DFG-geförderten Internationalen Graduiertenkollegs IRTG1522, einem Partnerprojekt der Universitäten Stellenbosch und Kapstadt/Südafrika und Würzburg, prospektiv im Tygerberg Academic Hospital in Kapstadt. Bei 108 HIV-infizierten Schwangeren, die mindestens seit 4 Wochen eine NVP- (n=52) oder EFV-Medikation (n=56) erhielten, wurden Serumproben entnommen. Die Messung der NVP- und EFV-Serumkonzentrationen erfolgte im TDM-Labor der Infektiologie am Universitätsklinikum Würzburg mittels einer etablierten Gaschromatographie bzw. Hochflüssigkeitschromatographie-Methode. Ergebnisse Nur 28 Proben (54%) der NVP-Konzentrationen lagen im therapeutischen Bereich (3.000 - 8.000 ng/ml) 36 Proben (64%) der EFV-Konzentrationen lagen im therapeutischen Bereich (1.000 - 4.000 ng/ml). Es zeigte sich ein signifikanter negativer Zusammenhang zwischen EFV-Konzentrationen und einem BMI >25. In den univariaten Regressionen der einzelnen Variablen gab es einen signifikanten negativen Zusammenhang zwischen NVP-Konzentrationen und der Anzahl an Schwangerschaftswochen sowie einen signifikant positiven Zusammenhang zwischen NVP-Konzentrationen bei einer Begleitmedikation mit Valproat. Es konnte ein signifikanter Zusammenhang zwischen NVP-Konzentrationen <3.000 ng/ml und einem virologischen Versagen nachgewiesen werden. Bei EFV konnte dieser signifikante Zusammenhang zu Konzentrationen <1.000 ng/ml gefunden werden. Mittels Therapeutischem Drug Monitoring konnten 6 NVP- und 4 EFV-Serumspiegel detektiert werden, die eine unzureichende Medikamenteneinnahme der Patientinnen widerspiegelten. Bei einer Patientin fand eine vertikale Transmission statt. Mit dieser Untersuchung konnte gezeigt werden, dass eine große Anzahl an schwangeren Frauen Serumspiegel außerhalb des therapeutischen Bereiches aufwiesen. Die pharmakokinetischen Veränderungen im Laufe der Schwangerschaft waren am ehesten Ursache für subtherapeutische Serumspiegel. Weiterhin zeigten sich subtherapeutische Konzentrationen als Auslöser von virologischem Versagen. Schlussfolgerungen Die Ergebnisse dieser Untersuchung legen nahe, dass ein Therapeutisches Drug Monitoring integraler Bestandteil der antiretroviralen Therapie von schwangeren Frauen im dritten Trimenon in Südafrika sein sollte. / BACKGROUND: In South Africa 30% of all pregnant women are infected with HIV. Physiological changes during pregnancy alter the metabolism of antiretroviral drugs, which can lead to subtherapeutic serum levels. Consequences result in the form of a higher risk for a mother-child transmission. There is little known about the pharmacokinetics of antiretroviral substances in pregnant women. In the present study, nevirapine (NVP) and efavirenz (EFV) serum concentrations in antiretroviral treated pregnant women were measured in a routine clinical setting. METHOD: A prospective study was conducted in a routine clinical setting in Tygerberg Hospital, South Africa. A total of 108 random serum levels were analyzed. Serum concentrations were determined by an established gas and high-performance liquid chromatography method. RESULTS: Of 108 HIV-infected pregnant women treated with NVP (n = 52) or EFV (n = 56), 44 (41%) showed serum levels outside the therapeutic range. High bodyweight, valproat co-treatment, and a higher number of gestational weeks were potential risk factors for inadequate drug exposure. Significant correlation between NVP concentrations <3,000 ng / ml and virological failure could be demonstrated. In the case of EFV, this significant relationship to concentrations <1,000 ng / ml could be found. CONCLUSION: The results of this study suggest that therapeutic drug monitoring should be an integral part of the antiretroviral therapy of pregnant women in the third trimester in South Africa.

In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss des Therapeutischen Drug Monitorings (TDM) auf das klinische Management bei HIV-infizierten Kleinkindern in Südafrika untersucht. Hierbei wurden mittels HPLC gemessene Lopinavir(LPV)-Serumspiegel und die individuelle Situation der Patienten im klinischen Kontext ausgewertet. Ziel der Arbeit war, die Bedeutung des LPV-TDM in der antiretroviralen Therapie (ART) herauszuarbeiten und so Rückschlüsse über den Einsatz von TDM bei HIV-infizierten Kindern, insbesondere in Ressourcen-armen Ländern wie Südafrika zu ziehen. Dafür lagen Daten zu 36 LPV-Konzentrationsmessungen bei 26 Patienten vor, deren Alter von fünf Monaten und 16 Tagen bis zu drei Jahren und einem Monat reichte. Die Indikationen zur Durchführung eines TDM bestanden vorwiegend aus einem Verdacht auf mangelhafte Therapieadhärenz, dem Verdacht auf Medikamenteninteraktion, dem Verdacht auf Toxizität sowie Kontrolluntersuchungen nach einem zu hohen oder zu niedrigen LPV-Spiegel. Weniger häufige Indikationen waren virologisches Versagen, Probleme bei der Medikamentenapplikation und Kontrolluntersuchungen nach einer Dosisanpassung. Die Höhe der LPV-Spiegel reichte von unter der Nachweisgrenze bis 16 mg/l, der Mittelwert lag bei 3.86 ±5.13 mg/l. Die untere Nachweisgrenze der in der vorliegenden Arbeit verwendeten Messmethode beträgt 0,1 mg/l. Als Talspiegel im therapeutischen Bereich gelten im allgemeinen LPV-Spiegel zwischen 1mg/l und 6 mg/l. Lediglich neun der LPV-Konzentrationen (25%) lagen im therapeutischen Bereich. Bei diesen Patienten konnte von einer angemessen Dosierung und regelmäßigen Medikamenteneinnahmen ausgegangen werden. Bei vier Patienten (11%) ging man aufgrund des TDM von einer inadäquaten Dosierung aus. Bei einem Patienten wurde daraufhin die Dosis reduziert, bei drei Patienten wurde sie erhöht. Bei elf Patienten (30%) deutete das TDM-Resultat durch sehr niedrige LPV-Talspiegel auf eine ungenügende Therapieadhärenz oder eine Resorptionsstörung hin. Mit diesen Patienten wurde ein Beratungsgespräch über die Bedeutung regelmäßiger Medikamenteneinnahme geführt. Bei drei gemessenen LPV-Serumspiegeln (8%) standen Probleme mit der Applikation der Medikamente im Vordergrund, was zu einer mangelhaften Aufnahme des LPV führte. Hier wurde ein intensives Training durchgeführt, um die Medikamenteneinnahme methodisch zu üben. In sechs Fällen (17%) wurde aufgrund vorheriger subtherapeutischer Serumspiegel eine Wiederholung der LPV-Konzentrationsmessung veranlasst. Es zeigte sich, dass bei Patienten, die eine enzyminduzierende Komedikation mit Rifampicin erhalten hatten, keine signifikant niedrigeren LPV-Serumspiegel vorlagen. Weiterhin wurde deutlich, dass eine inadäquate Therapieadhärenz seltener vorkam, als klinisch vermutet wurde. Von den zwölf Patienten, bei denen der Verdacht auf eine Nicht-Adhärenz bestand, deuteten nur bei sieben dieser Patienten die Resultate der LPV-Serumspiegelbestimmungen auf eine inadäquate Therapieadhärenz hin. Bei sechs Patienten bestand klinisch der Verdacht auf eine toxische Wirkung, jedoch konnte nur bei einem dieser Patienten tatsächlich ein LPV-Spiegel oberhalb des therapeutischen Bereichs nachgewiesen werden. Möglicherweise bestehen mit hohen LPV-Serumspiegeln assoziierte akute Nebenwirkungen seltener als klinisch erwartet. Bei zwei von fünf Patienten, bei denen das TDM wegen virologischen Versagens durchgeführt wurde, lag der LPV-Spiegel im subtherapeutischen Bereich und könnte somit zur hohen Viruslast beigetragen haben. Die vorliegende Untersuchung zeigt auch abseits einer kontrollierten Studiensituation die Bedeutung des Therapeutischen Drug Monitorings in der hochaktiven anti-retroviralen Therapie bei HIV-infizierten Kleinkindern. TDM ermöglicht in der klinischen Routine, bei insuffizienten Serumspiegeln frühzeitig in die Therapie einzugreifen und so einer Resistenzentwicklung vorzubeugen. Ebenso ist es möglich, bei Serumspiegeln im toxischen Bereich früh zu intervenieren, was gerade bei Kindern, welche besonders langfristig antiviral behandelt werden müssen, wichtig ist, um Langzeitschäden und Nebenwirkungen zu vermeiden. Im Kontext vorangegangener Studien zeigt die vorliegende Untersuchung das Potential von LPV-Serumkonzentrationsbestimmungen für eine Optimierung des klinischen Managements der ART bei Kleinkindern, weshalb gerade in dieser Patientengruppe der Aufwand der Durchführung eines regelmäßigen Therapeutischen Drug Monitoring von Lopinavir zu rechtfertigen ist. / Background The cost and logistical effort of performing Lopinavir (LPV) therapeutic drug monitoring (TDM) in a South African clinical setting is substantial. Therefore it is important to evaluate whether the benefit derived from this test justifies its expense and effort. The primary aim of this study was to describe the effect of LPV TDM on clinical management. Methods The files of HIV-infected children on the Children with HIV Early antiretroviral (CHER) study both at KID-CRU (Cape Town) and at PHRU (Johannesburg) who had LPV concentrations measured at any time since recruitment, were examined. Descriptive statistics were calculated including median and interquartile range, or mean and standard deviation where appropriate. Results We reviewed the circumstances of 36 TDM tests performed in 26 patients, 12 of whom were female. Mean age at the time of testing was 1.7 years (SD 0.61). Median CD4 was 1421cells/μl (IQR 1125 to 1783). Median LPV dose was 271mg/m2, with a range of 236 to 355mg/m2. LPV plasma concentrations ranged from 0 to 16mg/l, with a median of 1.2mg/l. The most common reason for LPV TDM was suspected poor adherence (n=12), followed by suspicion of a drug interaction in patients receiving anti-tuberculosis treatment (n=7). Other frequent indications were virological failure (n=5), follow-up of previous low or high LPV TDM results (n=6), and suspected toxicity (n=6). Seven patients had an undetectable LPV plasma concentration. In 10 patients, plasma LPV concentration was below the therapeutic range despite the correct calculated dose per square meter body surface area. Nine patients had a level between 1 and 6mg/l (the therapeutic range defined for adults). Of the 10 patients who had a level above 6mg/l, only one had symptoms of toxicity (unexplained loss of weight and appetite) and required a dose reduction. In two cases, the LPV measurement (0.4 and 0.68mg/l respectively) resulted in a dose increase, and in one case a dose decrease after symptoms of toxicity were documented (at 15.1mg/l). In 12 cases, TDM showed that the LPV dose was correct. Non-adherence was excluded in 5 cases. In 11 cases, inadequate adherence was proven and intensive adherence counselling was instituted. Repeat TDM after intensive adherence counselling was performed in 3/11 children, of whom two had a follow-up LPV concentration above 1mg/l. Baseline and follow-up viral load (VL) data was available on only 7/26 patients. In 2/7, VL was <50copies/ml at baseline and at 6-month follow-up. In 2/7 patients, VL dropped from >1000 to <50copies/ml. In one patient, VL remained unchanged. Intermediate LPV resistance was documented in that patient. In 2/7 patients, VL rose by 2 log due to non-adherence. Conclusion This study shows that the cost and logistical effort of LPV TDM is justified in the majority of cases by the clinical usefulness of the result.

Hintergrund: Die weltweit höchsten HIV-Prävalenzen finden sich im südlichen Afrika. In den letzten Jahren gelang in dieser Region die massive Ausweitung der Verfügbarkeit antiretroviraler Medikamente – ein großer Erfolg im Kampf gegen HIV und AIDS. Doch nur durch regelmäßiges Viruslastmonitoring können die Therapieerfolge nachhaltig gesichert werden. In vielen Ländern des südlichen Afrikas ist die Verfügbarkeit von Viruslasttests noch unzureichend. Gründe dafür sind die hohen Kosten und die Komplexität kommerzieller Testsysteme. Als Alternative für ressourcenknappe Regionen wurde eine qualitative PCR-Minipool-Strategie zum kombinierten Nachweis von virologischem Versagen und Medikamentenresistenzen vorgeschlagen. In dieser Arbeit sollte diese Methode an die Gegebenheiten des südlichen Afrikas adaptiert und im Rahmen einer Studie validiert werden. Methoden: Die qualitative PCR wurde zunächst für HIV-1 Subtyp C optimiert. Dafür wurden Primer designt und in eine Nested-PCR integriert. Das Detektionslimit der optimierten Methode wurde bestimmt, um den HIV-1 RNA-Eintrag in die RT-PCR so abstimmen zu können, dass trotz der qualitativen Natur der PCR eine Unterscheidung zwischen hoch- und niedrigpositiven Proben möglich war. Im Rahmen einer Studie an 50 südafrikanischen Patientenproben wurde die qualitative PCR-Minipool-Strategie mit der Referenzmethode verglichen. An einigen positiv getesteten Proben wurde eine genotypische Resistenztestung durchgeführt. Ergebnisse: Das Detektionslimit der Nested-PCR betrug 20 RNA-Kopien. Daraus wurde der optimale RNA-Eintrag in die RT-PCR abgeleitet. 50 Patientenproben wurden in 10 Minipools à 5 Proben getestet, anschließend erfolgte die Dekonvolution der 7 positiven Pools. Die qualitative PCR-Minipool-Strategie detektierte 10 der 11 Patientenproben mit einer Viruslast über 1.000 Kopien/ml. Die Übereinstimmung mit der Referenzmethode betrug 98 %, die diagnostische Sensitivität für die Detektion von Therapieversagern betrug 91 %, der negative prädiktive Wert 98 %. Die Spezifität und der positive prädiktive Wert betrugen jeweils 100 %. Durch die Minipool-Methode konnten 10 % der Tests eingespart werden. Vier positiv getestete Patientenproben wurden der genotypischen Resistenztestung zugeführt. Alle wurden erfolgreich sequenziert und resistenzassoziierte Mutationen wurden identifiziert. Schlussfolgerung: Die konsequente Virussuppression verbessert die Gesundheit der Patienten unter ART und ist eine Schlüsselmaßnahme auf dem Weg zur Beendigung der HIV-Pandemie. Viele Länder des südlichen Afrikas verfügen jedoch noch nicht über angepasste Technologien zum Monitoring der Viruslast. Die in dieser Arbeit optimierte Methode zeigte bei der qualitativen Viruslastbestimmung von 50 südafrikanischen Patientenproben eine hervorragende Übereinstimmung mit der Referenzmethode. Durch die Kombination mit einer genotypischen Resistenztestung bietet sie darüber hinaus wichtige Informationen über die Ätiologie des Therapieversagens. Dem behandelnden Arzt hilft das bei der Entscheidung über die Notwendigkeit einer Therapieumstellung. Durch ihr anpassungsfähiges und simples Testdesign ist die qualitative PCR-Minipool-Strategie für die Anwendung in ressourcenknappen Regionen des südlichen Afrikas geeignet. / Background: The highest HIV prevalences are found in southern African countries. Throughout the last years, antiretroviral therapy was made widely available in this region – a tremendous success in the fight against HIV and AIDS. Viral load monitoring is necessary to safeguard the treatment success. Availability of viral load tests is still limited in many countries in southern Africa, due to high costs and complexities of commercial viral load assays. A qualitative PCR minipool strategy for the combined detection of virologic failure and drug resistance was suggested to meet the needs of resource limited settings. We aimed to adapt this method to the requirements of southern African countries and to conduct a study for its validation. Methods: A qualitative PCR was optimised for HIV-1 Subtype C. Therefore, we designed primers as part of a nested PCR. The limit of detection of the optimised PCR was determined. Subsequently, a HIV-1 RNA input was chosen that allowed discrimination between samples with virologic failure (high viral load, positive test result) and viral suppression (low viral load, negative test result). A study including 50 south African specimens was conducted to compare the qualitative PCR strategy with a reference method. Results: The limit of detection of the nested PCR was found at 20 RNA copies. Out of 50 south African specimens, we constructed 10 minipools, each consisting of five individual specimens. Deconvolution of 7 positive tested pools followed. The qualitative PCR minipool strategy detected 10 out of 11 specimens with a viral load above 1.000 copies/ml. Thus, agreement with the reference method was 98 %. Diagnostic sensitivity for the detection of virologic failure was 91 %, negative predictive value 98 %. Specificity and positive predictive value were 100 %, respectively. Efficiency of the pooling method was 10 %. Sequencing and a genotypic drug resistance analysis were performed on four specimens. Conclusion: Durable Virus suppression improves health in individual patients receiving ART and is crucial to end the HIV epidemic as a global health threat. Many countries in southern Africa are lacking suitable methods for viral load monitoring. Screening for virologic failure in 50 south African specimens, our assay showed excellent agreement with the reference method. The combination with a genotypic drug resistance test allows to investigate the aetiology of the virologic failure and the need for a switch to second line therapy. Thanks to its adaptable and simple design, the qualitative PCR-Minipool strategy is eligible for resource limited settings in southern Africa.

Die Verwendung von Dried Blood Spots zur serologischen Diagnostik auf Antikörper gegen opportunistische Erreger im Rahmen einer HIV Infektion, wurde unter simulierten afrikanischen Extrembedingungen validiert. Ziel war es zu zeigen, dass Dried Blood Spots unter idealen Lagerungsbedingungen für 4 Wochen stabil bleiben und anschliessend eine valide Antikörperdiagnostik möglich ist. Diese Methode kann als Möglichkeit für einen einfachen und kostengünstigen Probentransport in Tansania dienen. / The use of dried blood spots for antibody detection under tropical conditions was evaluated for a 12 week period under several storage conditions which should simulate african climate. We could show that DBS can be used for blood samples, obtained in rural african areas, to ship them to urban laboratory centers without loosing antibody stability when stored in gas-impermeable bags with desiccant.