Foi realizado um estudo de farmacocinética da polimixina B em pacientes críticos com desenvolvimento de um modelo populacional. Os critérios de inclusão foram pacientes internados em Unidade de Terapia Intensiva, com idade igual ou superior a 18 anos e em uso de polimixina B intravenosa por um período mínimo de 48 horas. Amostras de sangue, urina e dialisato foram coletadas durante um intervalo de doses no estado de equilíbrio. A concentração de polimixina B no plasma foi medida por meio de cromatografia líquida de alta performance associada à espectrometria de massas acoplada à espectrometria de massas, sua ligação às proteínas plasmáticas foi determinada por meio de diálise de equilíbrio rápido e a fração livre foi calculada. Foram realizadas análise farmacocinética populacional e Simulações de Monte Carlo. Foram incluídos 24 pacientes, dos quais dois estavam em hemodiálise contínua; 54,2% eram do sexo masculino e as medianas da idade, do escore APACHE e do peso corporal total foram de 61,5 anos, 21,5 e 62,5kg, respectivamente. As doses de polimixina B, conforme prescrição do médico assistente, variaram entre 0,45-3,38mg/kg/dia. O clearance estimado da creatinina nos 22 pacientes sem hemodiálise variou entre 10-143mL/min. A mediana da fração livre plasmática da polimixina B foi de 0,42 e a média (± desvio padrão) da fração livre da área sob a curva ao longo de um dia (fAUC0-24h) da polimixina B foi de 29,2±12,0mg•h/L, incluindo os pacientes em hemodiálise. A polimixina B foi excretada predominantemente por vias não renais e as medianas de sua recuperação urinária de forma inalterada foi de 4,04% e do seu clearance renal foi de 0,061L/hora. Nos pacientes 1 e 2 em hemodiálise foram identificados, respectivamente, clearance corporal total de 0,043 e 0,027L/h/kg, clearance da hemodiálise de 0,0052 e 0,0015L/h/kg; no dialisato foram recuperados 12,2% e 5,62% da dose como polimixina B não modificada. O clearance corporal total da polimixina B não mostrou nenhuma relação com o clearance da creatinina, escore APACHE II ou idade. A disposição da polimixina B no tempo foi adequadamente descrita pelo modelo de dois compartimentos com eliminação linear. O modelo farmacocinético populacional proporcionou ajustes excelentes para os perfis observados de concentração-tempo para pacientes individuais e as concentrações individuais e populacionais ajustadas foram precisas. O ajuste dos clearances e dos volumes de distribuição para o peso corporal total reduziu a variabilidade intersujeitos em 3,4% para o clearance e 41,7% para o volume de distribuição central; nos pacientes em diálise, após esse ajuste, os parâmetros estimados se assemelharam aos dos demais pacientes. As Simulações de Monte Carlo foram feitas com seis diferentes regimes de doses clinicamente relevantes escalonados pelo peso corporal total. O regime de doses de 1,5mg/kg 12/12h forneceu uma AUC0-24h de polimixina B no dia 4 de 90.4mg•hora/L para 50% dos pacientes, adequada para erradicação bacteriana em infecções graves por Pseudomonas aeruginosa ou Acinetobacter baumannii com concentração inibitória mínima para a polimixina B ≤2mg/L. Nas Simulações de Monte Carlo também foi possível identificar que uma melhor área sob a curva só foi atingida no dia 4 de tratamento. Este estudo mostrou que a dose de polimixina B intravenosa deve ser ajustada ao peso corporal total, que o melhor regime de doses é o de 1,5mg/kg 12/12h precedido de dose de ataque de 2,5mg/kg e que não há indicação de ajuste para a função renal, mesmo em pacientes em hemodiálise contínua. / A polymyxin B pharmacokinetics study in critically ill patients was conducted with the development of a population modeling. The inclusion criteria were patients from Intensive Care Unit, aged ≥18 years who received intravenous polymyxin B for ≥ 48 hours. Blood, urine and dialysate samples were collected over a dosing interval at steady state. Polymyxin B concentrations was measured by liquid chromatography- tandem mass spectrometry, its plasma protein binding was determined by rapid equilibrium dialysis and unbound fraction was calculated. Population pharmacokinetic analysis and Monte Carlo Simulations were conducted. Twenty four patients were enrolled, two of whom on continuous hemodialysis; 54.2% were male; the median of age, APACHE II score and total body weight were 61.5years, 21.5 and 62.5kg, respectively. The physician-selected dose of polymyxin B was 0.45- 3.38mg/kg/day. The creatinine clearance of the 22 patients without hemodialysis ranged from 10 to 143mL/min. The median unbound fraction in plasma of polymyxin B was 0.42 and the mean (± standard deviation) of the area under the curve over a day for unbound (fAUC0-24h) polymyxin B was 29.2±12.0mg•hour/L, including hemodialysis patients. Polymyxin B was predominantly nonrenally cleared with median unchanged urinary recovered of 4.04%; the median renal clearance was 0.061L/hour. Patients 1 and 2 in hemodialysis presented, respectively, total body clearance of 0.043 and 0.027L/h/kg, hemodialysis clearance of 0.0052 and 0.0015L/h/kg; 12.2% and 5.62% of the polymyxin dose were recovered intact in the dialysate. Polymyxin B total body clearance did not show any relationship with creatinine clearance, APACHE II score, or age. The time course of polymyxin B concentrations was well described by a 2-compartment disposition model with linear elimination. The population pharmacokinetics model provided excellent fits to the observed concentration-time profiles for individual patients and the individual-fitted and population-fitted concentrations were adequately precise. Linear scaling of clearances and volumes of distribution by total body weight reduced the between subject variability in 3.4% for clearance and 41.7% for the central volume of distribution; after this scaling, the estimated parameters in hemodialysis patients were within the range of estimates from the other patients. The population mean of the total body clearance of polymyxin B when scaled by total body weight (0.0276L/hour/kg) showed remarkably low interindividual variability. The Monte Carlo Simulations were performed for six different clinically relevant dosage regimens scaled by total body weight. The regimen of 1.5mg/kg/12 hours provided an AUC0- 24h of polymyxin B of 90.4 mg•h/L in day 4 for 50% of patients which is appropriate considering severe infections by Pseudomonas aeruginosa or Acinetobacter baumannii with minimal inhibitory concentration for polymyxin B ≤2mg/L. In Monte Carlo Simulations we also identified that the best area under the curve was attained only in the day 4 of the treatment. This study showed that doses of intravenous polymyxin B are best scaled by total body weight, that the best regimen of doses is 3mg/kg/day with a loading dose of 2.5mg/kg and that its dosage selection should not be based on renal function, even in patients in continuous hemodialysis.

Foi realizado um estudo de farmacocinética da polimixina B em pacientes críticos com desenvolvimento de um modelo populacional. Os critérios de inclusão foram pacientes internados em Unidade de Terapia Intensiva, com idade igual ou superior a 18 anos e em uso de polimixina B intravenosa por um período mínimo de 48 horas. Amostras de sangue, urina e dialisato foram coletadas durante um intervalo de doses no estado de equilíbrio. A concentração de polimixina B no plasma foi medida por meio de cromatografia líquida de alta performance associada à espectrometria de massas acoplada à espectrometria de massas, sua ligação às proteínas plasmáticas foi determinada por meio de diálise de equilíbrio rápido e a fração livre foi calculada. Foram realizadas análise farmacocinética populacional e Simulações de Monte Carlo. Foram incluídos 24 pacientes, dos quais dois estavam em hemodiálise contínua; 54,2% eram do sexo masculino e as medianas da idade, do escore APACHE e do peso corporal total foram de 61,5 anos, 21,5 e 62,5kg, respectivamente. As doses de polimixina B, conforme prescrição do médico assistente, variaram entre 0,45-3,38mg/kg/dia. O clearance estimado da creatinina nos 22 pacientes sem hemodiálise variou entre 10-143mL/min. A mediana da fração livre plasmática da polimixina B foi de 0,42 e a média (± desvio padrão) da fração livre da área sob a curva ao longo de um dia (fAUC0-24h) da polimixina B foi de 29,2±12,0mg•h/L, incluindo os pacientes em hemodiálise. A polimixina B foi excretada predominantemente por vias não renais e as medianas de sua recuperação urinária de forma inalterada foi de 4,04% e do seu clearance renal foi de 0,061L/hora. Nos pacientes 1 e 2 em hemodiálise foram identificados, respectivamente, clearance corporal total de 0,043 e 0,027L/h/kg, clearance da hemodiálise de 0,0052 e 0,0015L/h/kg; no dialisato foram recuperados 12,2% e 5,62% da dose como polimixina B não modificada. O clearance corporal total da polimixina B não mostrou nenhuma relação com o clearance da creatinina, escore APACHE II ou idade. A disposição da polimixina B no tempo foi adequadamente descrita pelo modelo de dois compartimentos com eliminação linear. O modelo farmacocinético populacional proporcionou ajustes excelentes para os perfis observados de concentração-tempo para pacientes individuais e as concentrações individuais e populacionais ajustadas foram precisas. O ajuste dos clearances e dos volumes de distribuição para o peso corporal total reduziu a variabilidade intersujeitos em 3,4% para o clearance e 41,7% para o volume de distribuição central; nos pacientes em diálise, após esse ajuste, os parâmetros estimados se assemelharam aos dos demais pacientes. As Simulações de Monte Carlo foram feitas com seis diferentes regimes de doses clinicamente relevantes escalonados pelo peso corporal total. O regime de doses de 1,5mg/kg 12/12h forneceu uma AUC0-24h de polimixina B no dia 4 de 90.4mg•hora/L para 50% dos pacientes, adequada para erradicação bacteriana em infecções graves por Pseudomonas aeruginosa ou Acinetobacter baumannii com concentração inibitória mínima para a polimixina B ≤2mg/L. Nas Simulações de Monte Carlo também foi possível identificar que uma melhor área sob a curva só foi atingida no dia 4 de tratamento. Este estudo mostrou que a dose de polimixina B intravenosa deve ser ajustada ao peso corporal total, que o melhor regime de doses é o de 1,5mg/kg 12/12h precedido de dose de ataque de 2,5mg/kg e que não há indicação de ajuste para a função renal, mesmo em pacientes em hemodiálise contínua. / A polymyxin B pharmacokinetics study in critically ill patients was conducted with the development of a population modeling. The inclusion criteria were patients from Intensive Care Unit, aged ≥18 years who received intravenous polymyxin B for ≥ 48 hours. Blood, urine and dialysate samples were collected over a dosing interval at steady state. Polymyxin B concentrations was measured by liquid chromatography- tandem mass spectrometry, its plasma protein binding was determined by rapid equilibrium dialysis and unbound fraction was calculated. Population pharmacokinetic analysis and Monte Carlo Simulations were conducted. Twenty four patients were enrolled, two of whom on continuous hemodialysis; 54.2% were male; the median of age, APACHE II score and total body weight were 61.5years, 21.5 and 62.5kg, respectively. The physician-selected dose of polymyxin B was 0.45- 3.38mg/kg/day. The creatinine clearance of the 22 patients without hemodialysis ranged from 10 to 143mL/min. The median unbound fraction in plasma of polymyxin B was 0.42 and the mean (± standard deviation) of the area under the curve over a day for unbound (fAUC0-24h) polymyxin B was 29.2±12.0mg•hour/L, including hemodialysis patients. Polymyxin B was predominantly nonrenally cleared with median unchanged urinary recovered of 4.04%; the median renal clearance was 0.061L/hour. Patients 1 and 2 in hemodialysis presented, respectively, total body clearance of 0.043 and 0.027L/h/kg, hemodialysis clearance of 0.0052 and 0.0015L/h/kg; 12.2% and 5.62% of the polymyxin dose were recovered intact in the dialysate. Polymyxin B total body clearance did not show any relationship with creatinine clearance, APACHE II score, or age. The time course of polymyxin B concentrations was well described by a 2-compartment disposition model with linear elimination. The population pharmacokinetics model provided excellent fits to the observed concentration-time profiles for individual patients and the individual-fitted and population-fitted concentrations were adequately precise. Linear scaling of clearances and volumes of distribution by total body weight reduced the between subject variability in 3.4% for clearance and 41.7% for the central volume of distribution; after this scaling, the estimated parameters in hemodialysis patients were within the range of estimates from the other patients. The population mean of the total body clearance of polymyxin B when scaled by total body weight (0.0276L/hour/kg) showed remarkably low interindividual variability. The Monte Carlo Simulations were performed for six different clinically relevant dosage regimens scaled by total body weight. The regimen of 1.5mg/kg/12 hours provided an AUC0- 24h of polymyxin B of 90.4 mg•h/L in day 4 for 50% of patients which is appropriate considering severe infections by Pseudomonas aeruginosa or Acinetobacter baumannii with minimal inhibitory concentration for polymyxin B ≤2mg/L. In Monte Carlo Simulations we also identified that the best area under the curve was attained only in the day 4 of the treatment. This study showed that doses of intravenous polymyxin B are best scaled by total body weight, that the best regimen of doses is 3mg/kg/day with a loading dose of 2.5mg/kg and that its dosage selection should not be based on renal function, even in patients in continuous hemodialysis.

Submitted by Rosangela Silva (rosangela.silva3@unioeste.br) on 2018-05-14T14:37:21Z No. of bitstreams: 2 Ana Flavia Redolfi Oliota.pdf: 2744199 bytes, checksum: 689d4a405f74de0a6404747f7071ae29 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-14T14:37:21Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Ana Flavia Redolfi Oliota.pdf: 2744199 bytes, checksum: 689d4a405f74de0a6404747f7071ae29 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-03-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Polymyxins are polypeptide antibiotics, discovered in 1947, but with interrupted use in the 1980s due to many reports of adverse reactions, mainly neurological and renal reactions. With the increase in number of diseases caused by multidrug-resistant Gram-negative bacteria and the lack of new antibiotics capable of combating them, interest in this class of drugs has been resumed. Currently, only colistin and polymyxin B are used because of the high toxicity of the other components of this class. As a result, these antibiotics are being studied again according to current standards, in order to better understand their characteristics, especially on nephrotoxicity, wich is one of the major limitations of use. Objectives: This work aims to collect evidence on the prevalence of nephrotoxicity in patients treated with colistin and polymyxin B by conducting a systematic review and meta-analysis of observational studies and from this to verify which polymyxin is safer to be used in clinic. Methods: The search was carried out in the Pubmed, Scopus and DOAJ databases in September 2016. The elaboration of this work followed Cochrane's methodology and the PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) recommendations. Two reviewers performed the search independently and a third reviewer was consulted in case of divergence. Longitudinal observational cohort studies which provided treatments with polymyxins and several patients who developed nephrotoxicity were included. The quality of the articles was evaluated using the NOS (New Castle Ottawa) instrument. The meta-analyzes were performed using CMA (Comprehensive Meta-Analysis) software, using the event rate as an effect measure, with a 95% confidence interval. It was also used the inverse-variance as a statistical method and the random effects model due to the design of the studies included. The Higgins inconsistency (I2) test was used to investigate heterogeneity, and also, the cumulative meta-analysis and sensitivity analyzes through the hypothetical removal of each study, meta-regression and meta-analysis of subgroups were performed. Results: The database search resulted in 489 articles. After applying the inclusion and exclusion criteria, 95 articles composed the systematic review and the meta-analysis of prevalence, with a total of 7,911 individuals evaluated for nephrotoxicity. Through meta-analyzes, it can be verified that the prevalence of nephrotoxicity was 26.7% [95% Confidence Interval (CI): 22.8-30.9%] for colistin, 29.8% (CI 23.8-36.7%) for polymyxin B; however, there was no significant difference (p = 0.720) among the groups treated, indicating that there is no superiority of one drug over another in terms of renal damage. But, it can be observed that nephrotoxicity was underestimated in earlier studies, in which only creatinine dosages were used to classify nephrotoxicity and in those whose renal damage was assessed as a secondary outcome. The lack of report standardization was the greatest limitation. Conclusions: The prevalence of nephrotoxicity was similar between colistin and polymyxin B, evidencing that both are nephrotoxic. In order to increase the quality of the nephrotoxicity reports, it is important to standardize these studies through the use of criteria to assess renal damage and the adequate report of this outcome, which allows a more accurate estimation of renal damage and, therefore, a greater control of this adverse reaction. / As polimixinas são antibióticos polipeptídicos, descobertas em 1947, mas com uso interrompido nos anos 80, devido a muitos relatos de reações adversas, principalmente neurológicas e renais. Com o aumento das doenças causadas por bactérias Gram-negativas multirresistentes e a falta de novos antibióticos capazes de combatê-las, o interesse por esta classe de medicamentos foi retomado. Atualmente apenas colistina e polimixina B são utilizadas devido à alta toxicidade dos demais componentes desta classe. Em virtude disso, estes antibióticos estão sendo estudados novamente, de acordo com os padrões atuais, para se conhecer melhor suas características, principalmente sobre a nefrotoxicidade, um dos maiores limitantes do uso. Objetivos: Reunir evidências sobre a prevalência de nefrotoxicidade em pacientes tratados com colistina e polimixina B, por meio da condução de revisão sistemática e meta-análise de estudos observacionais e, a partir disto, verificar qual a polimixina mais segura para ser utilizada na clínica. Metodologia: A busca foi realizada nas bases de dados Pubmed, Scopus e DOAJ, em setembro de 2016. A elaboração deste trabalho seguiu a metodologia da Cochrane e as recomendações PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses). Foi realizada por dois revisores de maneira independente e um terceiro revisor foi consultado em caso de divergência. Foram incluídos estudos observacionais, longitudinais, analíticos de coorte, que trouxessem tratamentos com polimixinas e número de pacientes que desenvolveram nefrotoxicidade. A qualidade dos artigos foi avaliada utilizando o instrumento NOS (New Castle Ottawa). As meta-análises foram realizadas utilizando o software CMA (Comprehensive Meta Analysis), utilizando a taxa de eventos como medida de efeitos, com um intervalo de confiança de 95%. Utilizou-se também o inverso da variância como método estatístico e o modelo de efeitos randômicos, devido ao delineamento dos estudos incluídos. O teste de inconsistência de Higgins (I2) foi utilizado para investigar a heterogeneidade, e ainda, realizou-se a meta-análise cumulativa e análises de sensibilidade por meio da remoção hipotética de cada estudo, meta-regressão e meta-análise de subgrupos. Resultados: A busca nas bases de dados resultou em 489 artigos. Após serem aplicados os critérios de inclusão e exclusão, 95 artigos compuseram a revisão sistemática e a meta-análise de prevalência, com total de 7.911 indivíduos avaliados para nefrotoxicidade. Através das meta-análises, pode-se verificar que a prevalência de nefrotoxicidade foi de 26,7% [Intervalo de Confiança de 95% (IC): 22,8 – 30,9%] para colistina, 29,8% (IC 23,8 – 36,7%) para polimixina b, no entanto não houve diferença significativa (p=0,720) entre os grupos tratados, o que indica que não há superioridade de um medicamento em relação a outro em termos de dano renal. Porém, pode-se observar que a nefrotoxicidade foi subestimada nos estudos mais antigos, nos que utilizaram apenas as dosagens de creatinina para classificar a nefrotoxicidade e naqueles que o dano renal foi avaliado como desfecho secundário. A falta de padronização dos relatos foi a maior limitação encontrada. Conclusões: A prevalência de nefrotoxicidade foi semelhante entre colistina e polimixina B, evidenciando que ambas são nefrotóxicas. A fim de aumentar a qualidade dos relatos de nefrotoxicidade nota-se a importância da padronização destes estudos, através da utilização dos critérios para avaliar o dano renal e do relato adequado deste desfecho, o que permite uma estimação mais precisa do dano renal e com isso um maior controle desta reação adversa.

La résistance aux polymyxines chez P. aeruginosa résulte en partie de la modification du lipide A par addition de 4-amino-aL-arabinose (L-Ara4N), due à l'expression de l'opéron arnBCADTEF-ugD (arn), activée par au moins 6 systèmes de régulation à deux composants (S2C). Nous avons mis en évidence que P. aeruginosa était capable de s'adapter de manière transitoire à la présence de fortes concentrations de polymyxines (8 x CMI) aussi bien in vitro que in vivo dans un modèle murin d'infection pulmonaire aiguë. La délétion de l'opéron arn chez la souche sauvage n'a pas modifié la capacité d'adaptation de P. aeruginosa. Afin d'identifier les gènes impliqués dans le processus adaptatif, le transcriptome global du mutant PAOl/z«;-Aar«-ATCS délété des principaux S2C (parRS, pmrAB, cprRS eiphoPQ) et de l'opéron arn a été réalisé en présence de différentes concentrations de colistine par RNA-Seq. Deux nouveaux mécanismes ont ainsi été identifiés. L'un repose sur l'expression de l'opéron mmsAB codant des enzymes du catabolisme des acides gras et l'autre fait intervenir le facteur sigma alternatif AlgU. Seule la délétion conjointe du gène algW participant à l'activation de AlgU et des opérons arn, mmsAB, pmrAB, parRS, phoPQ et cprRS a permis d'abolir complètement la résistance adaptative à la colistine. Par ailleurs, nous avons mis en évidence le rôle des vésicules de membrane externe (OMVs) dans la séquestration de l'antibiotique, dont la production semble régulée au moins par AlgU et le PQS. Ces travaux offrent des perspectives intéressantes pour l'identification de nouvelles cibles antibactériennes et pour l'amélioration de l'effet bactéricide des polymyxines. / Resistance to polymyxins in Pseudomonas aeruginosa involves the addition of 4-amino-L-arabinose (Ara4N) to LPS phosphates, thanks to an enzymatic modification due to the operon named arnBCADTEF-ugD (arn) whose expression is activated by at least 6 two component regulatory Systems (TCS). We demonstrated that P. aeruginosa was able to resist in a transient way to high concentrations of polymyxins (8x MIC) in vitro and in vivo in a mice lung infection model. Arn operon deletion in the wild type strain did not modify the ability to adapt to polymyxins. In order to identify gènes involved in adaptive resistance, we performed RNA-seq transcriptomes of quintuple mutant PAO\lux-Aaw-ATCS exposed to different concentrations of colistin or non exposed. Two new mechanisms were identified. The first one is based upon mmsAB operon encoding fatty acid catabolism enzymes and the second one is due to the sigma factor AlgU. Only the deletions of algW%enz involved in AlgU activation and arn, mmsAB, pmrAB, parRS, phoPQ and cprRS operons completely abolished the adaptive process. We also demonstrated the role of outer membrane vesicles in the sequestration of colistin whose production is regulated by AlgU and PQS. This study provides knoweldge essential for the design of novel strategies aimed at tackling the adaptive resistance to polymyxins.