PTU - Polskie Towarzystwo Urologiczne

Wpływ jednostronnej nefrektomii na eliminację gentamycyny podanej królikom jednorazowo
Artykuł opublikowany w Urologii Polskiej 1993/46/1.

autorzy

Marek Droździk 1, Barbara Gawrońska-Szklarz 1, Teresa Kardel-Mizerska 2, Jerzy Wójcicki, Barbara Krasowska 3, Lidia Różewicka 3
1 Z Zakładu Farmakologii Klinicznej1 PAM w Szczecinie Kierownik: prof. dr hab. med. J. Wójcicki
2 Z Kliniki Urologii2 PAM w Szczecinie
Kierownik: prof. dr hab. med. A. Sikorski
3 Z Zakładu Histologii i Embriologii3 PAM w Szczecinie
Kierownik: prof. dr hab. med. L. Różewicka

streszczenie

Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu jednostronnej nefrektomii na farmakokinetykę podanej jednorazowo gentamycyny, ze szczególnym uwzględnieniem procesu eliminacji. Wykazano, u zwierząt pozbawionych jednej nerki, upośledzenie procesu eliminacji gentamycyny z organizmu

Gentamycyna jest najczęściej używanym antybiotykiem aminoglikozydowym wydalanym głównie drogą układu moczowego. Kliniczne wykorzystanie tego leku, ze względu na jego znaczną toksyczność, jest jednak utrudnione. Stany chorobowe powodujące upośledzenie czynności nerek prowadzą do nadmiernej kumulacji tego antybiotyku w organizmie, zwiększając tym samym prawdopodobieństwo wystąpienia objawów niepożądanych, głównie oto- i nefrotoksycznych. Powodem takim może być również jednostronna nefrektomia, stanowiąca ok. 32% wszystkich operacji dokonywanych na nerkach (7).

Celem pracy było udzielenie odpowiedzi na pytanie czy leki eliminowane w znacznej mierze drogą układu moczowego wymagają modyfikacji dawkowania u osobników pozbawionych jednej nerki.

MATERIAŁ I METODYKA

Badanie wykonano u 19 królików samców rasy belgijskiej podzielonych losowo na dwie grupy. Grupa I — badana, poddana jednostronej nefrektomii, obejmowała 11 zwierząt o początkowej masie ciała 4,0-5,9 kg, średnio 4,7 kg (masa ciała po 3 miesiącach doświadczenia wynosiła 4,2-6,7 kg, średnio 4,8 kg). Grupa 2 — kontrolna zoperowana w podobny sposób, ale bez usunięcia nerki, liczyła 8 zwierząt, których masa ciała na wstępie doświadczenia wahała się w granicach 3,8 - 6,0 kg średnio 4,5 kg (masa ciała po 3 miesiącach doświadczenia mieściła się w zakresie 4,3-5,7 kg, średnio 4,7 kg). W trakcie trwania doświadczenia zwierzęta karmiono paszą standardową z wolnym dostępem do wody.

Zabieg operacyjny wykonywano w narkozie pentobarbituranowej (Vetbutal — Biowet). Pentobarbital podawano do żyły brzeżnej ucha w dawce 12,5 mg/kg. Królika układano na boku. Za pomocą cięcia skośnego pod łukiem żebrowym docierano do jamy otrzewnej. Po odpreparowaniu nerki, moczowodu i naczyń nerkowych, moczowód podwiązywano deksonem i odcinano. Na tętnicę i żyłę nerkową zakładano dwie

podwiązki z deksonu. Po usunięciu nerki i upewnieniu się, że nie występuje krwawienie, wykonywano rekonstrukcję powłok brzusznych.

Zakres wykonywanych badań obejmował pomiar masy ciała w odstępach dwutygodniowych i obserwację zwierząt; oznaczenia laboratoryjne (morfologia krwi, stężenie mocznika i kreatyniny, zawartość białka całkowitego i jego rozdział na frakcje, aktywność aminotransferaz: asparaginianowej i alaninowej) oraz farmakokinetyczne przed zabiegiem operacyjnym, po 2 tygodniach oraz 3 miesiącach po operacji; badania anatomopatologiczne nerek (waga, ocena makroskopowa i mikroskopowa) po 3 miesiącach po zabiegu operacyjnym. Badanie farmakokinetyczne polegało na oznaczeniu stężenia gentamycyny (Gentamycin — Polfa) po podaniu do żyły brzeżnej ucha w dawce 3,5 mg/kg, zawsze w tej samej objętości, w ciągu 5 minut zwierzętom uprzednio głodzonym (ze swobodnym dostępem do wody) przez 18 h. Krew do badań farmakokinetycznych pobierano z żyły brzeżnej ucha, po stronie przeciwnej do miejsca podania po 0,5-1, 0- 1, 5-2, 0-4, 0-6,0 h. Stężenie antybiotyku oznaczano metodą immunofluorescencyjnej polaryzacji przy użyciu systemu TDx, aparatem firmy Abbott. Do obliczeń parametrów farmakokinetycznych przyjęto otwarty model jednokompartmentowy dla podania dożylnego. Po rozwiązaniu równania wykładniczego, opisującego przyjęty model metodą najmniejszych kwadratów za pomocą aproksymacji nieliniowej wyznaczono następujące parametry farmakokinetyczne: pole powierzchni pod krzywą zmian stężenia leku w czasie (AUC), stężenie początkowe leku (Co), stałą szybkości dla fazy eliminacji (λz), objętość dystrybucji podczas fazy eliminacji (VJ, objętość dystrybucji na kg masy ciała (V2/BW), całkowity klirens leku (Cl), względny klirens (Cl/BW) oraz okres półtrwania leku (t1/2).

Uzyskane wyniki opracowano statystycznie przy użyciu testów: t-Studenta dla prób powiązanych i niepowiązanych oraz znakowanych rang Wilcoxona. Za istotne przyjęto te różnice dla których poziom istotności (p) nie przekraczał 0,05. Zbadano również korelację pomiędzy stężeniem kreatyniny a t1/2 i Az. Wszystkie obliczenia wykonano przy użyciu komputera IBM-AT.

WYNIKI

Masa ciała, zwierząt ich zachowanie oraz wartości większości wskaźników laboratoryjnych nie zmieniały się w sposób istotny w przebiegu doświadczenia, oprócz wzrostu stężenia kreatyniny zarówno po 2 tygodniach jak i po 3 miesiącach obserwacji u zwierząt grupy badanej z 100 mmol/l do odpowiednio 181 mmol/1 i 190 mmol/l oraz w grupie kontrolnej z 108 mmol/l do 143 mmol/l i 158 mmol/1. Różnice te były znamienne statystycznie w obrębie grup doświadczalnych oraz między grupami. Podobnie u zwierząt pozbawionych jednej nerki kształtował się przebieg zmian stężeń mocznika. Był on statystycznie znamiennie wyższy po 2 tygodniach (10,3 mmol/l) oraz po 3 miesiącach po operacji (10,5 mmol/1) w stosunku do badania wstępnego (7,7 mmol/l) oraz w odniesieniu do wyników uzyskanych u zwierząt grupy kontrolnej, w obrębie której nie zmieniał się istotnie w czasie doświadczenia.

U królików grupy kontrolnej, przebieg zmian stężenia gentamycyny we wszystkich okresach obserwacji kształtował się podobnie (tab. I).

U zwierząt pozbawionych jednej nerki średnie stężenia gentamycyny były wyższe zarówno po 2 tygodniach jak i po 3 miesiącach po operacji, w stosunku do badania wstępnego w tej grupie, jak również w porównaniu z odpowiednimi wynikami uzyskanymi u zwierząt grupy kontrolnej. Opisane różnice wykazywały cechy znamienności statystycznej (tab. I).

Wartości wyznaczonych parametrów farmakokinetycznych przedstawiono w tabeli II.

W obrębie grupy kontrolnej nie wykazano godnych uwagi różnic wartości parametrów farmakokinetycznych w poszczególnych etapach doświadczenia, za wyjątkiem wzrostu wartości AUC w 3 miesiącu obserwacji o 24% (p<0,05) w stosunku do badania wstępnego oraz spadku Cl/BW w tym samym czasie o 20% (p < 0,05). Parametry farmakokinetyczne królików po usunięciu jednej nerki wykazywały istotne różnice zarówno w stosunku do badania wstępnego jak i w porównaniu z grupą kontrolną. Obserwowano wzrost AUC po 2 tygodniach i 3 miesiącach po operacji odpowiednio o 40% (p < 0,01) i 56% (p < 0,001). Wyraźnie zmniejszyła się λz, z 0,667 przed nefrektomią do 0,481 po 2 tygodniach i 0,447 po 3 miesiącach, tj. odpowiednio o 28% i 33%. Obserwowane zmiany miały cechy znamienności statystycznej. Cl i Cl/BW zmniejszył się w stosunku od badania wstępnego, odpowiednio o 35% (p<0,01) i 30% (p<0,01) po 2 tygodniach oraz 42% (p< 0,001) i 39% (p< 0,001) po 3 miesiącach od usunięcia nerki. Wraz ze zmniejszeniem Cl

1 Cl/BW zmianie uległ t1/2. Wydłużył się on o 37%. (p < 0,01) po 2 tygodniach i o 48% (p< 0,001) po 3 miesiącach po operacji. Co, Vz VZ/BW nie wykazywały w obrębie grupy badanej statystycznie istotnych zmian.

Podobne wyniki obserwowano porównując parametry farmakokinetyczne grupy badanej z grupą kontrolną. Nie wykazywały one istotnych różnic w okresie wstępnym. W późniejszych etapach doświadczenia, tj. po 2 tygodniach i 3 miesiącach po operacji, różnice te dla większości parametrów były statystycznie znamienne.

W obu grupach: badanej i kontrolnej, we wszystkich etapach doświadczenia nie stwierdzono korelacji między stężeniem kreatyniny a Az i t1/2.

Badanie makroskopowe nerek nie wykazało odchyleń od stanu prawidłowego. U królików z jedną nerką narząd po 3 miesiącach był znacznie powiększony (19,9 g) (p < 0,001) wobec nerki zwierząt grupy kontrolnej ważącej średnio 13,3 g. W badaniu mikroskopowym nerek zwierząt grupy kontrolnej nie stwierdzono odchyleń od stanu prawidłowego, a u zwierząt grupy badanej obserwowano obraz morfologiczny jedynie charakterystyczny dla przerostu nerki.

OMÓWIENIE

Do chwili obecnej ukazały się nieliczne publikacje na temat farmakokinetyki leków po jednostronnej nefrektomii.

Celem niniejszej pracy było określenie wpływu jednostronnej nefrektomii na farmakokinetykę gentamycyny ze szczególnym uwzględnieniem procesu eliminacji. Wobec prawie całkowicie nerkowej drogi eliminacji gentamycyny z organizmu, czynnikiem warunkującym jej prawidłowe usuwanie, jest sprawna czynność układu moczowego. Dwutygodniowy okres adaptacji po operacji, jest w świetle danych uzyskanych z piśmiennictwa, wystarczający do powrotu prawidłowej czynności nerek (5, 8, 10). W przeprowadzonym doświadczeniu nie wykazano u zwierząt kontrolnych istotnych różnic stężeń i wartości parametrów farmakokinetycznych gentamycyny pomiędzy wynikami uzyskanymi w okresie wstępnym oraz po 2 tygodniach po operacji. Pozwala to sądzić, że sam zabieg operacyjny nie wpływa na eliminację leku z organizmu. U królików pozbawionych jednej nerki widoczne są po 2 tygodniach po operacji znacznie wyższe stężenia leku w porównaniu z badaniem wstępnym oraz z wartościami uzyskanymi w grupie kontrolnej. Wolniejszą eliminację leku u zwierząt grupy badanej potwierdzają: wzrost AUC, wydłużenie t1/2 oraz zmniejszenie wartości λz i Cl. Istnieje pogląd, że pozostała nerka jest w stanie zapewnić prawidłową eliminację substancji po 2-4 tygodniach po zabiegu (1, 2, 3, 9). Być może dwutygodniowy okres adaptacji jest zbyt krótki u królików, aby nerka była zdolna przystosować się do nowych warunków. Podobne wyniki uzyskał Dyderski badając kinetykę gentamycyny po 2 tygodniach od nefrektomii (4). Analiza wskaźników biochemicznych opisujących czynność nerki przemawia również, za znacznie większym upośledzeniem czynności wydalniczej tego narządu u zwierząt grupy badanej po

2 tygodniach po operacji. W grupie kontrolnej obserwowano jednak w tym samym okresie czasu znacznie mniejszy niż u królików pozbawionych jednej nerki, ale znamienny wzrost stężenia kreatyniny. Nie można wykluczyć nefrotoksycznego działania antybiotyku. Wydaje się więc, że u zwierząt grupy badanej, upośledzone wydalanie może być spowodowane nie tylko usunięciem jednej, ale również toksycznym wpływem gentamycyny na pozostałą nerkę.

Stwierdzono w niniejszym doświadczeniu brak zależności pomiędzy stężeniem kreatyniny, a t1/2 oraz λz świadczy, że stężenie kreatyniny nie jest właściwym parametrem służącym ocenie usuwania gentamycyny z organizmu. U królików grupy kontrolnej nie stwierdza się zmian eliminacji leku, pomimo istotnych różnic stężenia kreatyniny między pierwszym i drugim etapem doświadczenia.

Obserwacje poczynione po upływie 3 miesięcy po operacji dostarczają danych potwierdzających znaczne upośledzenie usuwania gentamycyny u królików z jedną nerką. Notuje się wydłużenie t1/2 i zmniejszenie λz i Cl. Wzrost AUC może przemawiać za zwiększoną kumulacją leku w organizmie. Prawdopodobnie u zwierząt pozbawionych jednej nerki nie dochodzi do wyrównawczego wzrostu czynności pozostałej nerki, mimo 10-tygodniowego okresu adaptacyjnego. Jest to zgodne z obserwacjami Wójcickiego i wsp., którzy wykazali upośledzenie eliminacji salicylanów po 6 miesiącach po jednostronnej nefrektomii u królików, mimo stwierdzonego przerostu wyrównawczego nerki (12). Ci sami autorzy obserwowali również zaburzenie usuwania rolitetracykliny u ludzi po upływie 1-7 lat od usunięcia nerki (11). Niewielkie zaburzenie eliminacji gentamycyny u królików grupy kontrolnej po 3 miesiącach po operacji, może budzić podejrzenie uszkodzenia czynności nerek przez ten lek, pomimo zastosowania dawki terapeutycznej gentamycyny — 3,5 mg/kg (6). Można przyjąć, że obserwowana w doświadczeniu, mimo przerostu adaptacyjnego, zmiana kinetyki leku u zwierząt pozbawionych jednej nerki, jest wynikiem jednostronnej nefrektomii oraz prawdopodobnie również toksycznym wpływem gentamycyny, powodującym zmiany czynnościowe.

W świetle uzyskanych wyników wydaje się konieczne monitorowanie terapii gentamycyną u chorych po jednostronnej nefrektomii.

WNIOSKI

1. Stosowanie gentamycyny oraz prawdopodobnie innych leków eliminowanych głównie drogą układu moczowego u osobników z jedną nerką, wymaga zmniejszenia ich dawkowania,

2. Monitorowanie stężenia gentamycyny we krwi chorych pozbawionych jednej nerki jest bezwzględnie konieczne.

3. Stężenie kreatyniny nie jest przydatnym wskaźnikiem do modyfikowania dawek gentamycyny.

piśmiennictwo

  1. 1. Argiles A., Mourad G., Basset N., Axelurd-Cavadore C, Haiech J., Mion Ch., Cavadore J.C., Demaille J.G.: Acute adaptive changes to unilateral nephrectomy in humans. Kidney Int.,1987, 37, 714 —
  2. 2. Aurell M., Ewald J.: Glomerular filtration rate during the first year after donor nephrectomy. Scand. J. Urol. Nephrol., 1981, 64, 137. —
  3. 3. Davison J.M., Uldall P.R., Watts J.\\\\ Renal function studies after nephrectomy in renal donors. Br. Med. J., 1976,i.1050.
  4. 4. Dyderski S.\\\\ Wpływ operacji na nerkach na farmakokinetykę gentamycyny u królików.Urol. Pol., 1989, 42, 87. —
  5. 5. Elfstrom J.: Drug pharmacokinetics in the postoperative period. Clin. Pharmacokin., 1979, 7, 16. —
  6. 6. Evans W.E., Delleńch M.\\\\ Therapeutic drug monitoring. Clinical ąuide. Abbott. 1987. —
  7. 7. Kossakowski J.S.: Nefrektomia. Pol. Przegl. Chir., 1977, 49, 1033. —
  8. 8. Lucas C.F.: The renal response to acute injury and sepsis. Surg. Clin. North Amer., 1976, 56, 953. —
  9. 9. Standgaard S., Kamper A., Skarup P., Holstein-Rathlou N.H., Leyssac P.P.,Munick O.: Changes in glomerular filtration rate, lithium clearance and plasma protein clearances in the early phase after unilateral nephrectomy in living healthy renal transplant donors. Clin. Sci., 1988, 75, 655. —
  10. 10. Sznajd J.: Biochemia kliniczna w praktyce lekarskiej PZWL, Warszawa, 1983.
  11. 11. Wójcicki J., Kardel-Mizerska T., Gawrońska-Szklarz B.: Farmakokinetyka rolitetracykliny u pacjentów z jedną nerką. Pol. Tyg. Lek., 1981, 27, 1029. —
  12. 12. Wójcicki J., Gawrońska- Szklarz B., Kardel-Mizerska T., Kustroń B.: Effect of unilateral nephrectomy in rabbits on pharmacokinetics of salicylate. Pol. J. Pharmacol. Pharm., 1981, 33, 517. —
  13. 13. Wójcicki J.,Gawrońska-Szklarz B., Kardel-Mizerska T., Górnik W.: Effect of unilateral nephrectomy on the pharmacokinetics of rolitetracycline in rabbits. Arzneim-Forsch., 1981, 31, 1456.

adres autorów

dr med. Marek Drożdzik Zakład Farmakologii Klinicznej PAM Al. Powstańców Wlkp. 72, 70-111 Szczecin