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Enfermedades Infecciosas y Microbiología Clínica (English Edition)
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Susceptibility of Pseudomonas aeruginosa and antimicrobial activity using PK/PD analysis: an 18-year surveillance study
Sensibilidad de Pseudomonas aeruginosa y análisis PK/PD de su actividad antimicrobiana: estudio de vigilancia de 18 años
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Ana Valeroa, Arantxa Islab, Alicia Rodríguez-Gascónb, Andrés Canutc,
Corresponding author
, María Ángeles Solinísb,
Corresponding author
marian.solinis@ehu.eus

Corresponding author.
a Pharmacy Service, Fundació Sant Hospital, Passeig Joan Brudieu 8, 25700 La Seu d,Urgell, Spain
b Pharmacokinetic, Nanotechnology and Gene Therapy Group (PharmaNanoGene), Faculty of Pharmacy, Centro de investigación Lascaray ikergunea, University of the Basque Country UPV/EHU, Paseo de la Universidad 7, 01006 Vitoria-Gasteiz, Spain
c Microbiology Service, Hospital Universitario de Álava (HUA), Instituto de Investigación Sanitaria de Álava (BIOARABA), Servicio Vasco de Salud-Osakidetza, C/Francisco Leandro de Viana s/n, 01009 Vitoria-Gasteiz, Spain
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Abstract
Introduction

We analysed the changes in the susceptibility of Pseudomonas aeruginosa to antimicrobials over an 18-year period (2000-2017) in order to evaluate the adequacy of the antimicrobial therapy against this organism in patients admitted in a tertiary Spanish hospital (excluding the intensive care unit). In addition, the antimicrobial activity was evaluated using pharmacokinetic/pharmacodynamic (PK/PD) criteria as a microbiological surveillance tool.

Methods

Susceptibility was studied according to the Clinical and Laboratory Standards Institute breakpoints. Monte Carlo simulations were conducted to calculate the cumulative fraction of response (CFR). Linear regression analysis was applied to determine the trends in susceptibility and in the CFR.

Results

In 2017, susceptibility rates were: amikacin, penicillins and cephalosporins ≥85%, tobramycin 76%, meropenem 75% and gentamicin, imipenem and fluoroquinolones <70%. PK/PD analyses was able to identify changes in antimicrobial activity not detected by only assessing MICs; meropenem administered in extended infusion attained a CFR >90%, ceftazidime, piperacillin/tazobactam and imipenem provided CFRs between 80-90%, all of them administered at the highest doses.

Conclusions

Analysis of susceptibility and PK/PD modelling, should be considered together to select the most appropriate antimicrobial drug and dosage regimen. Empirical antipseudomonal therapy would vary considerably if both microbiological surveillance tools were considered. In this study, the PK/PD analysis made it possible to preserve the therapeutic value of antimicrobials with low susceptibility rates, such as carbapenems, and the selection of the most effective antimicrobials among those with high rates of susceptibility.

Keywords:
Pseudomonas aeruginosa
Antimicrobial susceptibility surveillance
Pharmacokinetic/pharmacodynamic (PK/PD) analysis
Monte Carlo simulation
Cumulative fraction of response (CFR)
Resumen
Introducción

Para evaluar la terapia antimicrobiana frente a Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) en pacientes ingresados en un hospital terciario español (excluida Unidad de Cuidados Intensivos), se analizaron los cambios en la sensibilidad a los antimicrobianos durante 18 años (2000-2017). También se evaluó la actividad antimicrobiana utilizando criterios farmacocinéticos/farmacodinámicos (PK/PD) como herramienta de vigilancia microbiológica.

Métodos

La sensibilidad se estudió utilizando los puntos de corte del CLSI. Se realizaron simulaciones de Monte Carlo para calcular la fracción de respuesta acumulada (CFR). Se llevó a cabo un análisis de tendencia de sensibilidad y CFR mediante regresión lineal.

Resultados

En 2017, la sensibilidad a amikacina, penicilinas y cefalosporinas fue ≥ 85%; tobramicina 76%, meropenem 75% y para gentamicina, imipenem y fluoroquinolonas <70%. El análisis PK/PD fue capaz de identificar cambios en la actividad antimicrobiana no detectados mediante la evaluación únicamente de las concentraciones mínimas inhibitorias; meropenem administrado en forma de infusión extendida alcanzó una CFR> 90%, ceftazidima, piperacilina/tazobactam e imipenem proporcionaron CFR entre 80 y 90%, todos ellos administrados a las dosis más altas.

Conclusión

La evaluación de la sensibilidad y el análisis PK/PD deben considerarse conjuntamente para seleccionar el tratamiento antimicrobiano más apropiado: fármaco y régimen de dosificación. La terapia empírica frente a P. aeruginosa variaría considerablemente si se consideraran ambas herramientas de vigilancia microbiológica. En este estudio, el análisis PK/PD ha permitido preservar el valor terapéutico de antimicrobianos con bajos valores de sensibilidad, como los carbapenems, y la selección de los antimicrobianos de mayor eficacia, entre aquellos que presentaban altos valores de sensibilidad.

Palabras clave:
Pseudomonas aeruginosa
Vigilancia resistencia antimicrobiana
Análisis farmacocinético/farmacodinámico
Simulación de Monte Carlo
Fracción de respuesta acumulada (CFR)

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