Medición de antibióticos en el condensado del aire exhalado en pacientes con ventilación mecánica.

Fecha: 02/08/2023

Estimados amigos,

Felicitamos a José Antonio Escalona, intensivista y flamante estudiante del Magister de Investigación en Cs de la Salud de nuestra Universidad, quien acaba de publicar en Journal of Personalized Medicine un interesante estudio sobre medición de antibióticos en sitio-efecto usando el condensado del aire exhalado (EBC) en los filtros humidficadores (HMEF) de pacientes ventilados (ver artículo). El mismo Dr. Escalona nos hace una reseña de su estudio:

La neumonía es una complicación frecuente en pacientes en estado crítico y está relacionada con tasas significativas de morbilidad y mortalidad [1], y la administración oportuna de antibióticos reduce su mortalidad [2,3]. Además, lograr concentraciones terapéuticas de antibióticos y asegurar su penetración en los tejidos es crucial para el control efectivo de estas infecciones [4]. Si bien la medición de los niveles plasmáticos de algunos antibióticos es una práctica común en la UCI, es posible que no refleje con precisión la concentración real de antibióticos en el parénquima pulmonar.  Se han propuesto varias técnicas para evaluar las concentraciones tisulares, incluida la microdiálisis pulmonar [5], la biopsia tisular [6] y el lavado broncoalveolar (LBA) [7]. Sin embargo, estas técnicas son invasivas y pueden estar asociadas con eventos adversos.

Un procedimiento no invasivo alternativo para evaluar las concentraciones  pulmonares de antibióticos es la evaluación del condensado del aire exhalado (EBC), que ha experimentado un aumento notable en el interés de los investigadores, impulsado principalmente por el desarrollo de nuevas metodologías de muestreo y los avances en las técnicas de análisis. Un interesante estudio de McNeil et al analizó el EBC recolectado desde filtros de intercambio de calor y humedad (HMEF) en pacientes críticos y pudieron discriminar entre edema pulmonar cardiogénico vs inflamatorio, en función de las diferencias en las proteínas identificadas por cromatografía líquida de alta resolución [8].

De este modo nuestro equipo de investigación se cuestionó que los antibióticos betalactámicos podrían medirse en el EBC recolectados de los filtros HMEF en pacientes conectados a ventilación mecánica invasiva, y así obtener una correlación con la concentración de antibióticos medidos del líquido de revestimiento epitelial (ELF) tomados por el LBA, y del plasma.

 

¿Que realizamos?

Realizamos un estudio clínico observacional en 12 pacientes inmunosuprimidos en ventilación mecánica con sospecha de neumonía, a quienes se les realizó una LBA como método diagnóstico. Estos pacientes recibieron simultáneamente antibióticos betalactámicos como parte de su régimen de tratamiento.  Se hicieron mediciones simultáneas en el EBC del HMEF, y en el ELF y en el plasma al momento de la realización del LBA.

¿Que encontramos?

Se logró detectar la presencia de antibióticos en plasma, y las muestras del ELF y HMEF de todos los pacientes estudiados. La concentración media de antibiótico fue de 293,5±715 ng/mL en plasma, 12,3±31 ng/mL en ELF y 0,5±0,9 ng/mL en HMEF. Observamos un gradiente decreciente de las concentraciones de antibiótico del plasma a ELF y al condensado de aliento exhalado de HMEF (Figura). Sin embargo no encontramos una correlación significativa entre las concentraciones de antibióticos en los tres compartimentos.

Figura. Concentración de los diferentes antibióticos utilizados en el estudio en los tres compartimentos. :ELF, líquido de revestimiento epitelial; HMEF, filtro de intercambio de calor y humedad. Se aprecia claramente la caída de concentraciones de antibiótico desde el plasma al ELF y al condensado del filtro humidificador.

 

¿Como se explican estos resultados?

Estos hallazgos se suman a una serie de estudios preclínicos y clínicos para evaluar el EBC explorando varios biomarcadores en diversas afecciones respiratorias, incluido el cáncer [9], enfermedades inflamatorias [10,11], enfermedades crónicas [12], enfermedades metabólicas [13] y otras afecciones. Khoubnasabjafari et al realizó un estudio piloto en voluntarios sanos que habían recibido una monodosis inhalada de tobramicina. Detectaron con éxito la tobramicina en todas las muestras de EBC recolectadas de un reservorio espiratorio [14]. Más recientemente, Herregodts et al aisló beta-lactámicos en una recolección condensada de aliento exhalado de pacientes con respiración espontánea [15].

A futuro esperamos que al monitorear las concentraciones de antibióticos en el condensado del aliento exhalado, se podría obtener una comprensión más profunda de la farmacocinética de los antibióticos en el tejido pulmonar, que se considera un factor crítico para determinar su eficacia en el tratamiento de infecciones. Además, podrían estudiarse los determinantes del paso y la distribución de antibióticos en los compartimentos intermedios y sitio efecto, para optimizar la administración de antimicrobianos en pacientes en estado crítico de manera individualizada y no invasiva.

En conclusión, este método no invasivo se muestra prometedor para detectar antibióticos en pacientes con ventilación mecánica. Se necesita más investigación para determinar su confiabilidad para reflejar las concentraciones de tejido pulmonar.

 

Consultas a José Antonio: josan553@gmail.com

 

Un saludo cordial,

Equipo Terapia Ventilatoria y Depto Med Intensiva UC

Santiago, 2 de Agosto de 2023

 

 

Referencias

  1. Torres A, Cilloniz C, Niederman MS, et al. Nat. Rev. Dis. Prim. 2021, 7, 25.
  2. Niederman S, Mandell L.A, Anzueto A, et al. Guidelines for the management of adults with community-acquired pneumonia. Diagnosis, assessment of severity, antimicrobial therapy, and prevention. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2001, 163, 1730–1754.
  3. Meehan TP, Fine MJ, Krumholz HM, et al. Quality of Care, Process, and Outcomes in Elderly Patients With Pneumonia. JAMA 1997, 278, 2080–2084.
  4. Onufrak NJ, Forrest A, Gonzalez D. Pharmacokinetic and Pharmacodynamic Principles of Anti-infective Dosing. Clin. Ther. 2016, 38, 1930–1947.
  5. Hutschala D, Kinstner C, Skhirtladze K, et al. The impact of perioperative atelectasis on antibiotic penetration into lung tissue: An in vivo microdialysis study. Intensive Care Med. 2008, 34, 1827–1834.
  6. Baldwin DR. The penetration of novel intravenous cephalosporins into the lung. J. Chemother. 1996, 8 (Suppl. S2), 71–82.
  7. Riccobene TA, Pushkin R, Jandourek A, Knebel W, Khariton T. Penetration of Ceftaroline into the Epithelial Lining Fluid of Healthy Adult Subjects. Antimicrob. Agents Chemother. 2016, 60, 5849–5857.
  8. McNeil JB, Shaver CM, Kerchberger VE, et al. Novel Method for Noninvasive Sampling of the Distal Airspace in Acute Respiratory Distress Syndrome. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2018, 197, 1027–1035.
  9. Campanella A, De Summa S, Tommasi S. Exhaled breath condensate biomarkers for lung cancer. J. Breath Res. 2019, 13, 044002.
  10. Ghelli F, Panizzolo M, Garzaro G, et al. Inflammatory Biomarkers in Exhaled Breath Condensate: A Systematic Review. Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, 9820.
  11. Połomska J, Bar K, Sozańska B. Exhaled Breath Condensate-A Non-Invasive Approach for Diagnostic Methods in Asthma. J. Clin. Med. 2021, 10, 2697.
  12. Maniscalco M, Fuschillo S, Paris D, et al. Clinical metabolomics of exhaled breath condensate in chronic respiratory diseases. Adv. Clin. Chem. 2019, 88, 121–149.
  13. Desai A, Tankasala D, Ng G.P, et al. Selective Collection of Exhaled Breath Condensate for Noninvasive Screening of Breath Glucose. J. Diabetes Sci. Technol. 2023,0(0). 19322968231179728.
  14. Khoubnasabjafari M, Fathi-Azarbayjani A, Rahimpour E, et al. Concentration profile of tobramycin in exhaled breath condensate after inhalation of a single dose: A pilot study. J. Drug Deliv. Sci. Technol. 2021, 62, 102394.
  15. Herregodts J, Van Vooren S, Deschuyteneer E, et al. Measuring antibiotics in exhaled air in critically ill, non-ventilated patients: A feasibility and proof of concept study. J. Crit. Care 2019, 51, 46–50.