LC-MS/MS-basierte Methodenentwicklung zur Überwachung von Antibiotikakonzentrationen im Sputum von Mukoviszidose-Patienten

Die Antibiotikatherapie ist ein Eckpfeiler in der Behandlung von Mukoviszidose (CF). Dennoch konzentriert sich wenig Forschung auf die tatsächlichen Konzentrationen, die im Lungensekret von CF-Patienten erreicht werden. Da sich die Erreger der beschleunigten Abnahme der Lungenfunktion hauptsächlich im Lungensekret befinden, interessieren sich viele Mediziner mittlerweile für diese Daten. Daher haben die Forscher eine Flüssigchromatographie-Tandem-Massenspektroskopie (UPLC-MS/MS)-Methode entwickelt und validiert, um die intravenös verabreichten Beta-Lactam-Antibiotika Ceftazidim, Piperacillin und Meropenem sowie inhaliertes Aztreonam im Sputum von CF-Patienten zu quantifizieren. Neben einer validierten Analysemethode muss auch die Probenentnahme und Probenvorbereitung standardisiert werden, um eine genaue Konzentrationsmessung zu gewährleisten.

In dieser Studie werden drei Faktoren untersucht, die zu einer Verzerrung der Konzentrationsmessungen im Sputum führen können, wobei Sputum von Patienten verwendet wird, die eine Therapie mit einem der IV-Antibiotika erhalten.

Ein erster Faktor ist die Verwendung von Aerosolen. Da Patienten mit Mukoviszidose häufig Aerosole wie hypertone Kochsalzlösung, Ventolin oder Pulmozyme verwenden, ist mit einer Verdünnung der Antibiotika im Sputum zu rechnen. Wahrscheinlich müssen die Momente, in denen Patienten Aerosole verwenden, berücksichtigt werden, wenn Sputum für Messungen der Antibiotikakonzentration gesammelt wird. Um das Ausmaß und die Dauer einer durch die Aerosolanwendung induzierten Konzentrationsänderung zu untersuchen, wird vor der Aerosolanwendung eine Sputumprobe entnommen und unmittelbar nach Beendigung der Aerosolanwendung sowie 30 min, 1h und 2h nach Beendigung der Aerosolanwendung weitere Proben entnommen.

Ein zweiter Faktor ist die Homogenität der Antibiotika innerhalb einer Sputumprobe. Sputumproben haben im Allgemeinen ein heterogenes Aussehen. Um zu untersuchen, ob auch die Verteilung von Antibiotika heterogen ist, wird die Konzentration mehrerer Aliquots derselben Sputumprobe verglichen. Fünf Aliquots werden getestet und das verbleibende Sputum wird ebenfalls homogenisiert und analysiert.

Ein dritter Faktor ist die Variabilität zwischen mehreren Sputumproben, die während einer autogenen Drainagesitzung gesammelt wurden. Eine Drainage unter der Leitung eines Physiotherapeuten dauert etwa 30 Minuten und hat zum Ziel, das zähe Lungensekret so weit wie möglich zu lösen und zu entfernen. Es ist davon auszugehen, dass bei einer Drainagesitzung spontan ausgespucktes Sputum aus verschiedenen Teilen der Lunge stammt. Um zu überprüfen, ob die Antibiotika homogen oder heterogen in der Lunge verteilt sind, werden zu Beginn, in der Mitte und am Ende der Drainage Sputumproben entnommen. Die Antibiotikakonzentrationen in den 3 separaten Sputumproben werden verglichen.

Die aus diesen 3 Tests stammenden Daten werden es ermöglichen, den Zeitpunkt der Probenentnahme in Bezug auf Aerosoltherapie und autogene Drainage zu standardisieren sowie zu bewerten, ob eine Homogenisierung der gesammelten Proben erforderlich ist.