PK/PD von Antibiotika: zeitabhängig, konzentrationsabhängig und Clearance

Kurz gesagt: Pharmakokinetik beschreibt, was der Körper mit dem Antibiotikum macht, Pharmakodynamik, was das Antibiotikum am Erreger bewirkt. Bei Betalaktamen zählt vor allem die Zeit, in der die freie Konzentration über der MHK liegt. Bei Aminoglykosiden zählt die Spitzenkonzentration im Verhältnis zur MHK, bei Fluorchinolonen und Vancomycin die Fläche unter der Kurve. Die Clearance ist das Plasmavolumen, das pro Zeit vom Wirkstoff befreit wird, nicht die ausgeschiedene Menge.

  • Pharmakologie und M2
  • Module Kinetik und Clearance
  • Konzentration ist nicht Wirkung
Lernheft Antibiotika & Bakterien von Medizin Helden
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Viele Fragen zu Antibiotika lassen sich nicht allein über den Wirkmechanismus beantworten. Warum gibt man Gentamicin einmal täglich, warum wird Piperacillin teils als verlängerte Infusion verabreicht, warum muss Vancomycin über Spiegel gesteuert werden? Hier treffen Pharmakokinetik und Pharmakodynamik aufeinander. Diese Seite erklärt die Begriffe so, wie sie im Physikum und im M2 gefragt werden, und verzichtet bewusst auf konkrete Dosierungen.

Was ist der Unterschied zwischen Kinetik und Dynamik?

Die Kinetik umfasst Absorption, Distribution, Metabolismus und Elimination. Sie bestimmt den Konzentrationsverlauf im Plasma und im Gewebe. Die Dynamik beschreibt die Wirkung am Ziel, beim Antibiotikum also Hemmung oder Abtötung des Erregers. Beide sind verbunden, verlaufen aber nicht immer zeitgleich. Die Wirkung kann länger anhalten als die hohe Plasmakonzentration, wie beim postantibiotischen Effekt der Aminoglykoside. Das Lernheft fasst es in einem Satz zusammen: Konzentration ist nicht identisch mit Wirkung.

  • Absorption: Aufnahme, bei oraler Gabe bestimmt durch Bioverfügbarkeit
  • Distribution: Verteilung ins Gewebe, ausgedrückt als Verteilungsvolumen
  • Elimination: Entfernung über Niere, Leber oder weitere Wege
  • Wirkung: Effekt am Erreger, beschrieben durch MHK und PK/PD-Index

Welche Antibiotika wirken zeit- und welche konzentrationsabhängig?

PK/PD-Index Typische Gruppen Folgerung für die Gabe
Zeit über der MHK (fT > MHK) Betalaktame Konzentration möglichst lange über der MHK halten, mehrfach täglich oder verlängerte Infusion
Spitzenkonzentration zu MHK (Cmax/MHK) Aminoglykoside Hohe Spitze, Gabe einmal täglich, postantibiotischer Effekt
Fläche unter der Kurve zu MHK (AUC/MHK) Fluorchinolone, Vancomycin Gesamtexposition zählt, bei Vancomycin Steuerung über Spiegel
Renale Elimination Viele Betalaktame, Aminoglykoside, Vancomycin Anpassung an die Nierenfunktion nach Fachinformation
Enge therapeutische Breite Aminoglykoside, Vancomycin Therapeutisches Drug Monitoring

Was bedeutet Clearance genau?

Clearance ist ein rechnerisches Plasmavolumen, das pro Zeiteinheit vollständig vom Wirkstoff befreit wird. Sie beschreibt die Eliminationsleistung, nicht die ausgeschiedene Menge. Mehrere Organe können beitragen, die Gesamtclearance ist die Summe aus renaler, hepatischer und weiterer Clearance. Zusammen mit dem Verteilungsvolumen bestimmt sie die Halbwertszeit: t½ = 0,693 × Vd / CL. Im Modell erster Ordnung halbiert sich die Konzentration in gleichen Zeitabschnitten, nach etwa vier bis fünf Halbwertszeiten ist ein Steady State erreicht oder der Wirkstoff weitgehend eliminiert.

Einheiten trennen Begriffe

Clearance in l/h oder ml/min, Eliminationsrate in mg/h, Konzentration in mg/l, Verteilungsvolumen in l. Wenn eine Antwortoption die falsche Einheit hat, kannst du sie streichen, auch wenn die Zahl stimmt.

Warum spielt die Nierenfunktion bei Antibiotika so eine große Rolle?

Viele Antibiotika werden überwiegend renal eliminiert. Sinkt die glomeruläre Filtrationsrate, fällt die Clearance, die Halbwertszeit verlängert sich und die Substanz kumuliert. Bei Wirkstoffen mit enger therapeutischer Breite wie Aminoglykosiden und Vancomycin steigt dann das Risiko für Oto- und Nephrotoxizität. Deshalb wird bei ihnen die Nierenfunktion überwacht und die Gabe über Spiegel gesteuert. Umgekehrt kann bei kritisch Kranken mit gesteigerter renaler Clearance die Exposition zu niedrig ausfallen. Die konkrete Anpassung richtet sich nach Fachinformation, lokalen Standards und Spiegelbestimmung.

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Wie hängen MHK und PK/PD zusammen?

Die MHK beschreibt die Empfindlichkeit des Erregers im Labor. Ob diese Konzentration am Infektionsort erreicht wird und wie lange, ist eine Frage der Kinetik. Erst beides zusammen entscheidet über die erwartete Wirkung. Deshalb berücksichtigen die klinischen Grenzwerte von EUCAST die erreichbare Exposition. Die Kategorie I steht für sensibel bei erhöhter Exposition. Eine Substanz kann also wirken, wenn Dosierung oder Applikationsweg eine höhere Exposition sicherstellen. Wer diesen Zusammenhang verstanden hat, liest ein Antibiogramm anders als jemand, der nur Buchstaben zählt.

Häufig gestellte Fragen

1. Warum wirken Betalaktame zeitabhängig?

Ihre Wirkung steigt oberhalb der MHK kaum weiter an. Entscheidend ist, wie lange die freie Konzentration über der MHK liegt. Deshalb werden sie mehrfach täglich oder als verlängerte Infusion gegeben.

2. Warum gibt man Aminoglykoside einmal täglich?

Sie wirken konzentrationsabhängig und haben einen postantibiotischen Effekt. Eine hohe Spitze ist wirksam, das lange Intervall senkt gleichzeitig das Toxizitätsrisiko.

3. Was ist der postantibiotische Effekt?

Das Bakterienwachstum bleibt auch dann noch gehemmt, wenn die Konzentration bereits unter die MHK gefallen ist. Die Wirkung hält also länger an als die hohe Plasmakonzentration.

4. Wie berechnet man die Eliminationsrate?

Bei linearer Kinetik als Clearance mal Plasmakonzentration. Die Clearance hat die Einheit Volumen pro Zeit, die Eliminationsrate Menge pro Zeit.

5. Wann braucht man Spiegelbestimmungen?

Bei Antibiotika mit enger therapeutischer Breite und renaler Elimination, vor allem bei Vancomycin und Aminoglykosiden, sowie bei kritisch Kranken mit stark veränderter Kinetik.

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