Pharmacokinetics of Tobramycin Administered at the Beginning of Intermittent Hemodialysis Session (ESRD Study)

Abstract

Background and Objectives:

There is a renewed interest in the successful use of aminoglycosides due to increasing resistance in gram-negative infections. Few studies to date have examined the pharmacokinetics (PK) of intradialytic infusions of tobramycin. This study sought to characterize the pharmacokinetic profile of intradialytically administered tobramycin in infected patients receiving chronic intermittent hemodialysis and to determine whether it is possible to achieve favorable PK targets.

Design, Setting, Participants, and Measurements:

In this prospective pharmacokinetic study, a single dose (5 mg/kg) of tobramycin was administered intradialytically to 11 noncritically ill patients undergoing chronic intermittent hemodialysis. Blood samples were collected at selected time to determine tobramycin serum concentrations. The PK analysis was performed using Phoenix™ NLME. The efficacy exposure outcome for nonsevere gram-negative infections sensitive to tobramycin with a minimum inhibitory concentration ≤1 were maximum concentration (Cmax ≥ 10 mg/L) and area under the curve (AUC24 h > 30 mg⋅h/L). For toxicity, the goal was to identify plasma trough concentrations <2 mg/L.

Results:

Tobramycin disposition was best described by a one-compartment model using a total clearance composed of the systemic clearance and a transitory hemodialysis clearance. Tobramycin mean (SD) C _max, trough levels, and AUC _24h were 13.1 (1.3) mg/L, 1.32 (0.47) mg/L, and 61 (23) mg⋅h/L, respectively. Monte Carlo simulation run with 1000 virtual patients showed that a 5 mg/kg dose of tobramycin administered intradialytically can outperformed the usual low-dose postdialysis dosing (80% meeting all targets versus <1%, respectively).

Conclusions:

A single high dose of tobramycin can achieve favorable PK outcome when administered using intradialytic infusions in hemodialysis patients. This practical dosing regimen may represent an effective and safer alternative to the usual dosing in the treatment of nonsevere gram-negative infections.

Abrégé

Contexte et objectifs:

La résistance croissante des infections à Gram négatif suscite un regain d’intérêt pour l’utilisation efficace des aminoglycosides. À ce jour, peu d’études ont examiné la pharmacocinétique (PK) des infusions intradialytiques de tobramycine. La présente étude a tenté de caractériser le profil pharmacocinétique de la tobramycine administrée par infusion intradialytique chez des patients malades recevant des traitements intermittents d’hémodialyse de façon chronique. L’étude visait également à déterminer s’il est possible d’atteindre des objectifs de pharmacocinétique favorables.

Méthodologie:

Pour cette étude de pharmacocinétique prospective, une dose unique (5 mg/kg) de tobramycine a été administrée par infusion intradialytique à onze patients suivant des traitements d’hémodialyse intermittente de façon chronique ne nécessitant pas une admission aux soins intensifs. Des échantillons de sang ont été prélevés à des moments précis afin de mesurer les concentrations sériques de tobramycine. L’analyse de la PK a été effectuée à l’aide du Phoenix ^MC NLME. Les issues d’exposition d’efficacité avec une concentration minimale inhibitrice inférieure ou égale à 1 pour les infections à Gram négatifs non graves sensibles à la tobramycine étaient la concentration maximum (C _max: ≥10 mg/L) et la surface sous la courbe (SSC _24h: >30 mg⋅h/L). Quant à la toxicité, l’objectif était l’observation de concentrations plasmatiques inférieures à 2 mg/L.

Résultats:

La disponibilité de la tobramycine a été mieux décrite par un modèle à un compartiment utilisant une clairance totale composée de la clairance systémique et de la clairance transitoire de l’hémodialyse. La C _max moyenne, la concentration minimale et la SSC _24h de la tobramycine (écart-type) s’établissaient respectivement à 13,1 (1,3) mg/L, à 1,32 (0,47) mg/L et à 61 (23) mg⋅h/L. Une simulation de Monte Carlo réalisée avec 1 000 patients virtuels a montré qu’une dose unique de 5 mg/kg de tobramycine administrée par infusion intradialytique surpasse la faible dose normalement administrée après la dialyse (80 % des objectifs atteints pour la dose unique contre moins de 1 %, respectivement).

Conclusions:

Une dose unique élevée de tobramycine permet d’atteindre des paramètres pharmacocinétiques favorables si elle est administrée par infusion intradialytique chez les patients hémodialysés. Ce schéma posologique peut représenter une solution de remplacement efficace et plus sûre au dosage normalement administré pour le traitement des infections à Gram négatifs non graves.