Comparative pharmacokinetics of levofloxacin in the saliva and blood plasma of patients with pneumonia

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: Levofloxacin concentrations do not always reach desired levels when administered at a standard dose; therefore, measuring levofloxacin levels in the blood plasma or other alternative matrices, such as the saliva, can help clinicians make informed decisions concerning the dosage and mode of administration. Saliva, as an object of research, is of particular interest due to the simplicity and non-invasiveness of sampling for analysis.

AIM: This study aimed to determine the comparative pharmacokinetics of levofloxacin in the blood plasma and saliva of patients with community-acquired pneumonia (CAP) and assess the possibility of using saliva as an alternative sampling matrix in pharmacokinetic studies.

MATERIALS AND METHODS: Levofloxacin concentration in the blood plasma and saliva of patients with CAP and volunteers was determined using high-performance liquid chromatography on an Agilent 1200 liquid chromatography (Agilent, USA) with an ultraviolet detector. Sample preparation of bioassays was performed using protein precipitation. Patients and volunteers took 1 tablet (500 mg dose) of levofloxacin per os in the morning, on an empty stomach. Blood and saliva samples were taken at the initial blood sample and 0.5, 1, 1.5, 2, 3, 4, 6, 8, 10, and 24 h after taking the drug. The pharmacokinetic parameters were determined, namely Cmax as the peak concentration of the drug; Тmax as the time-to-peak concentration; AUC0–t as the area under the pharmacokinetic curve in the range from 0 to the last experimental point on the curve; AUC0–∞ as the total area under the pharmacokinetic curve from zero to infinity; t1/2 as half-life period; MRT as mean residence time of the drug in the blood (h); Cl/F as clearance; and Vss/F as the total distribution volume.

RESULTS: The maximum blood plasma and saliva concentration of patients was reached 1 h after taking the drug and amounted to Сmax=5.98±2.89 µg/ml and Сmax=4.41±3.83 µg/ml, respectively. Additionally, the maximum concentrations in blood plasma and saliva were recorded 1 h after taking the drug as 5.52±3.07 μg/ml and 3.25±0.85 μg/ml, respectively, in healthy volunteers. The correlation coefficient (r) between the mean values of the levofloxacin concentrations in the blood plasma and the saliva of patients with CAP was 0.953 and that of healthy volunteers was 0.977.

DISCUSSION: Pharmacokinetic parameters were calculated based on blood plasma and saliva concentrations. Their comparative analysis revealed almost the same absorption rate from the gastrointestinal tract in patients and healthy volunteers. Correlation-regression analysis revealed a high correlation between the average values of Cmax in saliva and plasma both in the patient (r=0.96) and healthy volunteer group (r=0.98).

CONCLUSIONS: With statistically significant differences in the areas under pharmacokinetic curves in blood plasma and saliva, the remaining pharmacokinetic parameters of saliva and blood plasma did not significantly differ between patients with CAP and healthy volunteers. A significant direct correlation was revealed between the mean concentration and pharmacokinetic parameters in saliva and blood plasma in both groups. The study demonstrated the possibility of using saliva as a biomaterial in the study of levofloxacin pharmacokinetics.

About the authors

Liudmila M. Krasnykh

Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products

Author for correspondence.
Email: krasnyh@expmed.ru
ORCID iD: 0000-0003-3650-6014

MD, Cand. Sci. (Biol.)

Russian Federation, Moscow

Olga A. Goroshko

Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products

Email: goroshko@expmed.ru
ORCID iD: 0000-0003-0448-3612

MD, Cand. Sci. (Pharm.)

Russian Federation, Moscow

Dmitry V. Tsyganko

I.V. Davydovsky State Clinical Hospital; I.M. Sechenov First Moscow State Medical University

Email: riverdrinkins@mail.ru
Russian Federation, Moscow; Moscow

Nadezhda G. Berdnicova

I.V. Davydovsky State Clinical Hospital; I.M. Sechenov First Moscow State Medical University

Email: berdnad@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2036-7403

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Moscow; Moscow

Viktoria G. Krasnyanskaya

Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products

Email: krasnyanskaya65@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7604-8172
Russian Federation, Moscow

Olga A. Checha

Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products

Email: checha@expmed.ru
ORCID iD: 0000-0002-7900-1078

MD, Cand. Sci. (Biol.)

Russian Federation, Moscow

References

  1. Kocherovets VI, Bunyatyan ND, Olefir YV, et al. Criteria for interchangeability of levofloxacin based medicinal products in the Russian Federation. Khimiko-farmatsevticheskii zhurnal. 2016;50(10):41–46. (In Russ).
  2. Sinopal'nikov AI. Levofloxacin: role and place in the treatment of infections of the lower respiratorytracts. Klinicheskaya medicina. 2016;94(11):851–860. (In Russ).
  3. Sokova EA, Arkhipov VV, Mazerkina IA, Muslimova OV. Some Aspects of Drug Induced Nephrotoxicity Assessment. Safety and Risk of Pharmacotherapy. 2020;8(3):123–133. (In Russ). doi: 10.30895/2312-7821-2020-8-3-123-133
  4. Mazerkina IA, Evteev VA, Prokofiev AB, et al. β-Lactam Antibio tics – Drug-Drug Interaction Mediated by Organic Anion Transpor ters OAT1 and OAT3. The Bulletin of the Scientific Centre for Expert Evalua tion of Medicinal Products. 2020;10(3):177–183. (In Russ). doi: 10.30895/1991-2919-2020-10-3-177-183
  5. Padejskaya EN. Farmakokinetika levofloksatsina kak osnova rezhima dozirovaniya i optimizatsii skhem lecheniya. Pharmacokinetics and Pharmacodynamics. 2005;(2):58–71. (In Russ).
  6. Krechikov VA. Levofloksatsin pri vnebol'nichnoi pnevmonii: nasto yashchee i perspektivy. Prakticheskaya pul'monologiya. 2016;(1):30–33. (In Russ).
  7. Friedman H, Song X, Crespi S, Navaratnam P. Comparative ana lysis of length of stay, total costs, and treatment success between intravenous moxifloxacin 400 mg and levofloxacin 750 mg among hospitalized patients with community-acquired pneumonia. Value Health. 2009;12(8):1135–1143. doi: 10.1111/j.1524-4733.2009.00576.x
  8. Cao G, Zhu Y, Xie X, et al. Pharmacokinetics and pharmacodynamics of levofloxacin in bronchial mucosa and lung tissue of patients undergoing pulmonary operation. Exp Ther Med. 2020;20(1):607–616. doi: 10.3892/etm.2020.8715
  9. Cao G, Zhang J, Wu X, et al. Pharmacokinetics and pharmacodynamics of levofloxacin injection in healthy Chinese volunteers and dosing regimen optimization. J Clin Pharm Ther. 2013;38(5):394–400. doi: 10.1111/jcpt.12074
  10. Zyryanov SK, Kozlov RS, Makushkin BB. A Novel View on Common Antibiotics: How to Properly Use Pharmacodynamic Parameters. Clinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy. 2016;18(2):125–129.
  11. Ghimire S, Maharjan B, Jongedijk EM, et al. Evaluation of Saliva as a Potential Alternative Sampling Matrix for Therapeutic Drug Monitoring of Levofloxacin in Patients with Multidrug-Resistant Tuberculosis. Antimicrob Agents Chemother. 2019;63(5).
  12. doi: 10.1128/AAC.02379-18
  13. Kochurova EV. The diagnostic possibilities of saliva. Russian Clinical Laboratory Diagnostics. 2014;59(1):13–15.
  14. Abaimov DA, Sariev AK, Noskova TY et al. Modern technologies in therapeutic drug monitoring (review). Epilepsy and paroxysmal conditions. 2013;5(2):31–41.
  15. Madhavi M, Mary Priyanka U. Influence of follicular and luteal phase on levofloxacin rharmacokinetics in female volunteers. Int J Pharm Bio Sci. 2014;5(1):305–312.
  16. Starodubcev AK, Zolkina IV, Kondratenko SN, Belyakova GA. Pharmacokinetics of pentoxifylline studied using the dynamics of drug distribution in the blood and saliva of healthy volunteers. Khimikofarmatsevticheskii zhurnal. 2008;42(1):3–5. (In Russ). doi: 10.30906/0023-1134-2008-42-1-3-5
  17. Mohamed S, Mvungi HC, Sariko M, et al. Levofloxacin pharmacokinetics in saliva as measured by a mobile microvolume UV spectrophotometer among people treated for rifampicin-resistant TB in Tanzania. J Antimicrob Chemother. 2021;76(6):1547–1552. doi: 10.1093/jac/dkab057
  18. Mironov AN. Rukovodstvo po ekspertize lekarstvennykh sredstv. Tom 1. Moscow: Grif i K; 2013.
  19. U.S. Department of Health anmd Haman Services Food and Drug Administration. Bioanalytical Method Validation Guidance for Industry. Biopharmaceutics; 2018.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Pharmacokinetic profiles after a single oral dose of 500 mg of levofloxacin in the blood plasma and saliva of patients with community-acquired pneumonia.

Download (62KB)
3. Fig. 2. Pharmacokinetic profiles after a single oral dose of 500 mg of levofloxacin in the blood plasma and saliva of volunteers.

Download (62KB)
4. Fig. 3. Regression analysis of mean plasma and saliva concentrations in patients with community-acquired pneumonia.

Download (57KB)
5. Fig. 4. Regression analysis of mean concentrations in plasma and saliva of volunteers.

Download (52KB)

Copyright (c) 2021 Krasnykh L.M., Goroshko O.A., Tsyganko D.V., Berdnicova N.G., Krasnyanskaya V.G., Checha O.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».