Estudio farmacocinético de formulaciones poliméricas de liberación controlada para marbofloxacino en caprino

Abstract

Los objetivos de este estudio fueron: (1) establecer los perfiles concentración plasmática–tiempo y derivar los parámetros farmacocinéticos para marbofloxacino en cabras lactantes tras la administración de fomulaciones IV, SC, SC-P407 y SC-P407-CMC de marbofloxacino; (2) determinar la velocidad y cantidad de penetración de marbofloxacino, así como su eliminación, en la leche de cabra tras la administración de fomulaciones IV, SC, SC-P407 y SC-P407-CMC de marbofloxacino; (3) comparar los parámetros farmacocinéticos obtenidos entre la formulación convencional SC y las formulaciones con P407 (con y sin CMC como aditivo); (4) evaluar el grado de actividad in vitro de marbofloxacino frente a cepas de S.aureus aisladas de leche de cabra mamítica en España, y (5) calcular los marcadores surrogados de eficacia contra cepas de S.aureus aisladas de leche de cabra mamítica en España. Estos parámetros podrían proporcionar información y un entendimiento adicional sobre la farmacología de las fluoroquinolonas en pequeños rumiantes lactantes. METODOLOGÍA: Se utilizaron seis cabras hembras clínicamente sanas de la raza Murciano-Granadina, con pesos entre 49.6 - 68.4 kg en un rango de 2,5 – 3,5 años de edad. Los animales pertenecen a la granja caprina de la universidad de Murcia. A cada animal se le administró una dosis única IV o SC de marbofloxacino a la dosis de 2 mg/kg o de SC-P407 y SC-P407-CMC a la dosis de 6 mg/kg con al menos 15 días de periodo de descanso. Muestras de sangre fueron recogidas antes de inyectar el fármaco (tiempo 0 o pre-tratamiento), y a 0,083, 0,167, 0,25, 0,5, 0,75, 1, 1,5, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 24, 32, 48, 72 y 96 horas tras la administración. Muestras de leche fueron ordeñadas inmediatamente antes y después de la administración del fármaco a 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 24, 32, 48, 72 y 96 horas. Este estudio fue aprobado por el comité bioético de la universidad de Murcia. Las concentraciones en plasma y leche de marbofloxacino fueron medidas mediante HPLC con detección fluorescente, y los perfiles de concentración (plasma o leche) obtenidos frente al tiempo para cada animal, en cada tratamiento, fueron analizados mediante métodos farmacocinéticos. La absorción in vivo de marbofloxacino fue evaluada mediante técnicas de deconvolución numérica. Doce cepas de Staphylococcus aureus, todas aisladas de leche de cabra con mamitis en granjas comerciales españolas fueron evaluadas. Los valores de MIC y MPC fueron obtenidos según los procedimientos recomendados por el CLSI y el método descrito por Blondeau y colaboradores, 2001. RESULTADOS Y CONCLUSIONES: La semivida plasmática en la fase terminal para marbofloxacino tras la administración IV, SC, SC-P407 y SC-P407-CMC fue de 5.61, 6.89, 15.27 y 16.25 horas, respectivamente. La biodisponibilidad absoluta de marbofloxacino tras la administración de las formulaciones SC, SC-P407 y SC-P407-CMC fue de un 108.98  11.00%, 101.36  15.87% y 78.64  14.47%, respectivamente. La exposición sistémica alcanzada en cabras tras la administración de marbofloxacino en las formulaciones SC-P407 y SC-P407-CMC a la dosis de 6 mg/kg proprociona cinco puntos a considerar. Primero, la tasa de liberación del fármaco alcanzada podría ser adecuada para mantener concentraciones plasmáticas efectivas durante el intervalo de dosificación, en el caso de las formulaciones SC-P407 y SC-P407-CMC, niveles plasmáticos elevados se alcanzaron hasta las 48 horas post-administración. Segundo, estas formulaciones poseen buenos parámetros farmacocinéticos: elevadas semividas plasmáticas en la fase terminal (3 veces superiores a las formulaciones convencionales), buena biodisponibilidad, constantes de absorción bajas y elevados tiempos medios de absorción (que pueden reflejar una cinética del tipo flip-flop). Tercero, el antibacteriano utilizado en este studio posee un buen índice de penetración en leche, con perfiles plasmáticos paralelos a los obtenidos en leche. Cuarto, los resultados obtenidos con las formulaciones testadas con y sin carboxi-metilcelulosa, como aditivo, son consistentes con los marcadores surrogados predichos para obtener una ventana terapéutica efectiva contra cepas de S.aureus con valores de MIC ≤ 0.13 μg/mL. Quinto, la dosificación para alcanzar concentraciones equivalentes a la MPC podría ser efectiva para reducir la selección de subpoblaciones de bacterias mutantes de S.aureus con susceptibilidad reducida a las fluoroquinolonas. Sin embargo, son necesarios estudios adicionales para evaluar, optimizar, y conocer, las dosis y ratios óptimos necesarios para alcanzar marcadores surrogados en cabras lactantes para valores más altos de MIC o MPC y para otros agentes infecciosos.

The objectives of the present study were: (1) to establish the plasma concentration–time profile and to derive pharmacokinetics data for marbofloxacin in lactating goats after IV, SC, SC-P407 and SC-P407-CMC formulations; (2) to determine the rate and extent of marbofloxacin penetration into and elimination from milk after IV, SC, SC-P407 and SC-P407-CMC administrations; (3) to compare the pharmacokinetic parameters between conventional SC and P407 formulations (with or without CMC as an additive); (4) to evaluate the degree of in vitro activity marbofloxacin against S.aureus strains isolated from the milk of goats with clinical mastitis in Spain, and (5) to calculate the surrogate markers of efficacy against S. aureus strains isolated from mastitic goat´s milk in Spain. These parameters will provide additional understanding of fluoroquinolone pharmacokinetics in lactating small ruminants. METHODOLOGY: Six clinically healthy Murciano-Granadina female goats weighing between 49.6 - 68.4 kg and aged from 2.5 - 3.5 years from the Caprine Farm of the University of Murcia were used. Each animal received either a single IV or SC injection of marbofloxacin at a dose of 2 mg/kg or a SC-P407 and SC-P407-CMC administration at a dose of 6 mg/kg with at least a 15-day washout period. Blood samples were collected at 0 (pre-treatment), 0.083, 0.167, 0.25, 0.5, 0.75, 1, 1.5, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 24, 32, 48, 72 and 96 h post-dosing. Milk samples were collected immediately before dosing on the day of treatment administration (time 0) and at 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 24, 32, 48, 72 and 96 h after administration. The study was approved by the Bioethics Committee of the University of Murcia. Plasma and milk concentrations of marbofloxacin were measured by HPLC method with fluorescence detection, and the plasma and milk concentration-time data obtained in each individual animal were analyzed by pharmacokinetics methods. The in vivo marbofloxacin absorption was performed by numeric deconvolution. Twelve strains of Staphylococcus aureus, all isolated from mastitic goat´s milk in Spain, were tested. The MIC and MPC of marbofloxacin was determined using the recommended procedure by CLSI and the method described by Blondeau et al. 2001. RESULTS AND CONCLUSIONS: Plasma terminal half-lives of marbofloxacin after IV, SC, SC-P407 and SC-P407-CMC administration were 5.61, 6.89, 15.27 and 16.25 h respectively. Following SC, SC-P407 and SC-P407-CMC administration of marbofloxacin, the absolute bioavailability was 108.98  11.00%, 101.36  15.87% and 78.64  14.47%, respectively. The systemic exposure achieved in goats following the SC-P407 and SC-P407-CMC administration of marbofloxacin at a 6 mg/kg dose provides five important outcomes. First, the rate of drug release could be adequate to maintain effective plasma concentrations for the duration of the dosage interval, in the case of SC-P407 and SC-P407-CMC formulations, high plasma levels are achieved until 48 hours. Second, these formulations provide good pharmacokinetics parameters: high terminal half-lives (3-fold than the conventional formulation), good bioavailability, slow absortion rate constants and highs mean absortion times (that can reflect flip-flop kinetics). Third, the antibacterial drug used in this study allowed a good penetration in milk, with a concentration-time profile in milk closely paralleled the plasma profile, fourth, results for the formulations tested with or without carboxy-methylcellulose as additive are consistent with the predicted surrogate markers needed for a positive therapeutic outcome for the S.aureus strains tested with MIC ≤ 0.13 μg/mL. Fifth, dosing to achieve MPC concentrations could be effective to reduce the selection of bacterial subpopulations of S.aureus with reduced fluoroquinolone susceptibility. However, further studies are necessary to evaluate, optimize and to know the doses and optimal ratios of the surrogate markers in lactating goats for MIC or MPC values higher and for other infectious agents.