Román E¹, Gutiérrez O², Sumano H¹, Gutiérrez L^1
1 Departamento de fisiología y farmacología veterinaria Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia FMVZ-UNAM,
² Centro de Enseñanza, Investigación y Extensión en Producción Porcina CEIEPP
 

INTRODUCCIÓN

El objetivo de cualquier terapia antimicrobiana es proporcionar un fármaco eficaz para obtener una recuperación rápida de la infección en los animales afectados, pero reduciendo la probabilidad de generar resistencia a los antimicrobianos. Debido al surgimiento de resistencias bacterianas en medicina veterinaria y humanas se han estado aprobado nuevas legislación para el uso demedicamentos veterinarios en el mundo, donde se ha prestado especial atención a los antimicrobianos. En particular, la selección de las familias de antimicrobianos utilizados en la producción animal es un punto clave para cumplir con el enfoque de una sola salud para estos medicamentos. Estas nuevas normatividades implican que los veterinarios deben justificar el uso de antimicrobianos y la selección del antimicrobiano para tratar una enfermedad bacteriana siguiendo el uso prudente de antimicrobianos, en la clínica antibacteriana de cerdos es una práctica común la dosificación tanto en agua de bebida como en alimento, sin embargo, la falta de conocimiento en variables como dosis, calculos de consumo de agua y alimento, palatabilidad del producto administrado, etc., pueden provocar subdosificaciones ya que no se asegura que el animal haya consumido una dosis terapéutica, además de la falta de control en los tiempos de redosificación, lo que dificulta el uso racional de antibacterianos “relación farmacocinética/farmacodinamia (PK/PD)”. 

El uso correcto de antibacterianos es primordial en la producción porcina para el control de enfermedades, por lo cual, es necesario comprender los conceptos PK/PD de cada familia antibacteriana y ajustar los esquemas de dosificacion de acuerdo con la clasificación del fármaco, ya sea tiempo dependiente como las penicilinas y macrólidos, o concentración dependiente como los aminoglucósidos y fluoroquinolonas; de esta última familia resalta la enrofloxacina cuya eficacia clínica en cerdos depende de lograr una concentración plasmática máxima (Cmax) de al menos 10 – 12 veces mayor que el valor de la concentración mínima inhibitoria del patógeno a tratar (C_max/CMI ≥ 10-12) y que el área bajo la curva de concentración sérica en el tiempo (24 horas) dividida por la CMI, sea mayor a 120 (AUC_0-24/CMI ≥ 120) (1), esto al administrarse por vía intramuscular o subcutánea a dosis de 7.5mg/kg de acuerdo con la FDA(2); es probable que dosis más altas, confieran relaciones Cmax/CMI asociadas con una mayor eficacia clínica.

Dentro de la familia de fluoroquinolonas, la enrofloxacina es una de las mas utilizadas en el ambito veterinario, por su espectro y potencia antibacteriana, sin embargo su palatabilidad es baja y debido a su pH tan alto (pH 13) no se recomienda por vía intramuscilar dado el grado de irritación que induce en el sitio de administración. La biodisponibilidad de la enrofloxacina via oral es baja (< 60), se  ha demostrado de manera experimental la absorción de enrofloxacina vía oral (PO) en cerdos mediante sonda gástrica (3), sin embargo, debido a que la biodisponibilidad se reduce drásticamente, tanto por el metabolismo de primer paso que modifica al fármaco siguiendo las rutas de oxidación y glucuronidación, como por el rechazo de los cerdos a el agua medicada, no se recomienda su administración por esta vía (4). A pesar de ello, en México es común que grandes producciones porcícolas administren preparados de enrofloxacina a dosis muy baja (2.5 mg/kg) debido a la baja palatabilidad que está tiene, siendo estas dosis tan bajas la ñunica forma de que uncerdo pueda aceptar su consumo, como contraste estos mismos preparados se administran en producción avícola a dosis de 10 mg/kg. 
 

La Enrofloxacina HCL·2H₂O (Enro-C) (Patente UNAM: MX/a/2013/014605; Instituto Mexicano de la Protección Industrial, CdMx) [Figura 1] por sus caracteristicas fisicoquímicas, se le considera un solvato recristalizado con mayor solubilidad en agua y una notable reducción del sabor amargo en comparación con la enrofloxacina base, además de que ha mostrado una mayor biodisponibilidad al administrarse por vía oral en pollos  (5). Además de esto, la nueva forma cristalina de enrofloxacina es altamente hidrosoluble, lo cual le permite disolver fácilmente en agua, gracias a lo cual las formulaciones de este nuevo solvato para administración IM o SC no son irritantes (pH 6 – 6.3).

Con la finalidad de evaluar la eficacia en términos de relación PK/PD de la enrofloxacina comercial (Enro-B) y la enrofloxacina HCL·2H₂O (Enro-C), se determinará su farmacocinética después de la administración por vía IM y mediante el agua de bebida.

MATERIAL Y MÉTODOS

LUGAR: Centro de Enseñanza, Investigación y Extensión de Producción Porcina (CEIEPP) ubicado en el Km. 2 de la carretera Jilotepec-Corrales, en Jilotepec, Estado de México. 

ANIMALES: 72 cerdos de 5 semanas de edad clínicamente sanos, sin medicación previa al momento del estudio, con un peso promedio de 10kg ± 2kg , Se dividieron en 6 grupos mixtos (hembras y machos) de 12 cerdos cada uno, en ninguno de los grupos hubo restricción o cambios en el alimento, ya que se siguieron los parámetros de alimentación de la granja. El agua de bebida se ofreció ad libitum en los grupos 1-4, mientras que en el grupo 5 y 6 se retiró el suministro de agua cuatro horas antes de iniciar el protocolo para asegurar un consumo y medicar de forma adecuada. 
 

ADMINISTRACIÓN DEL FÁRMACO. A los grupos Enro-B₅ y  Enro-B₁₀ se les administró enrofloxacina de referencia vía IM a una dosis de 5 mg/kg y 10 mg/kg Para los grupos Enro-C₅ y  Enro-C₁₀ se utilizó enrofloxacina HCL·2H₂O (10%) a la misma dosis y vía de administración que los dos grupos anteriores.

El tratamiento para los Enro_agua y Enro-C_agua se administró en el agua de bebida mediante contenedores cilíndricos con chupones con un flujo de agua de 2 a 4 litros por minuto, se realizaron calculos para conseguir una dosis de 10 mg/kg de acuerdo con el consumo de agua en esta etapa productiva.
 

PRODUCTO: La Enro-B producto comercial 10%. La enro-C que se realizó en el laboratorio de investigación 2317 de la FMVZ-UNAM de acuerdo con lo establecido en la patente No.MX/a/2013/014603.

TOMA DE MUESTRAS: Para los grupos 1- 4 se tomaron muestras de sangre de 4 cerdos por grupo en cada tiempo de muestreo realizados a los 45min, 1h, 2h, 3h, 4h, 6h y 8h después de administrado el fármaco. En los grupos 5 y 6 la toma de muestras se realizó a las 1h, 2h, 4h y 6h de iniciado el tratamiento además de observar el consumo de agua.

PROCESAMIENTO DE MUESTRAS: El suero se evaluó por el método de Bennett (6) un estudio cualitativo/cuantitativo basado en una prueba de actividad/concentración empleando como microorganismo susceptible a E. coli ATCC 10536.

PROCESAMIENTO FARMACOCINÉTICO: modelo monocompartamental utilizando el programa Pk Analyst

ANALISIS ESTADISTICO: ANDEVA y TUKEY. En programa estadístico JMP 5.0.1

 
RESULTADOS

En las variables farmacocinéticas para Enro-C y Enro-B vía IM se puede observar una diferencia en el AUC y la C_max logradas por Enro-C en comparación con las alcanzadas por Enro-B, siendo mayor en la Enro-C a dosis de 10mg/kg, se observa también que esta tarda más tiempo en alcanzar la C_max y tiene T1/2ß más corta que las obtenidas por Enro-B a 10 mg/kg (Cuadro 1 y Figura 1).

 

En los grupos tratados mediante el agua de bebida hubo una reducción en el consumo tras la administración de ambos tratamientos, para el caso de la Enro-C el consumo total se redujo un 60% y para la Enro-base la reducción fue del 75% por lo cual las concentraciones logradas se encuentran muy por debajo de lo esperado para cumplir con los parámetros farmacocinéticos (figura 1) (cuadro1)
 

Al realizar una comparación grafica de las composiciones administradas vía IM y PO es evidente una menor concentración sérica en aquellas que se administraron mediante el agua de bebida, ademas de que la enro-C a 10 mg/Kg muestra las concentraciones más altas de entre todas las vías comparadas (Figura 1)
 

DISCUSIÓN

Se evaluaron las concentraciones de enrofloxacina en suero porcino a partir de la administración de Enro-C y Enro-B, con la finalidad de comparar las concentraciones séricas logradas y determinar si cumplen con los parámetros farmacocinéticos y una adecuada relación PK/PD para una máxima eficacia terapéutica en cerdos.

Los resultados obtenidos tras la administración de enrofloxacina vía IM a dosis de 10 mg/kg indican que el grupo tratado con Enro-C logró mayores concentraciones séricas mostrando una C_max de 3.05 µg/mL y un AUC de 13.53 μg/mL/h, en comparación a las alcanzadas por Enro-B, en las que se obtuvo una C_max y un AUC de 2.17 μg/mL y 8.73 μg/mL/h, respectivamente. Dado que, la eficacia clínica para la enrofloxacina está ligada con C_max  lo suficientemente elevada para superar de 10 a 12 veces la CMI del patógeno involucrado. lo cual es un requisito en la relación PK/PD de enrofloxacina y se expresa como C_max/CMI ≥ 10-12 (7).

Si se considera la CMI para enrofloxacina de un microorganismo sensible como E. coli  con 0.06 µg/ml (1) se requiere entonces una Cmax de 0.6 µg/ml a 0.72 µg/ml para tener una eficacia terapéutica óptima. De acuerdo con los resultados de este estudio ambos compuestos podrían asegurar una eficacia terapéutica adecuada. En cambio si consideramos un organismo menos sensible como A. pleuroneumoniae  cuya CMI es de 0.25 µg/ml (1), la C_max necesaria es de 2.5 µg/ml a 3.0 µg/ml y la Enro-B no aseguraría una eficacia terapéutica óptima para este microorganismo y tampoco se obtendrían concentraciones terapéuticas si se administra cualquiera de los preparados de este ensayo a dosis de 5 mg/kg ya que sus Cmax se encuentran por debajo de la relación C_max/CMI ≥ 10-12  comentada.

Es importante mencionar que la administración de los preparados en agua de bebida provoco una baja su consumo, a pesar de que esta fue restringida antes de inicar el estudio; con las concentraciones plasmaticas logradas por esta vía no se obtuvo un valor de C_max que pueda sugerir una relación PK/PD adecuada por lo que la eficacia terapéutica se vería comprometida. Por lo tanto, se postula que la administración de enrofloxacinas en el agua de bebida es poco útil. Es necesario señalar que tampoco se logran concentraciones adecuadas de AUC como para satisfacer el criterio PK/PD de AUC/CMI ≥ 120 .  

Las consideraciones anteriores resultan relevantes si se pondera que existen preparados de enrofloxacina en avicultura para aplicar vía agua de bebida y que esto pudiera extenderse a la industria porcina. Estas acciones resultarían en una dosificación poco adecuada ya que el consumo disminuye drasticamente como se observó en este estudio. A su vez, esta situación fomentaría no solo la baja respuesta clínica, sino que favorecería la generación de resistencias bacterianas (1,4). La aplicación de las enrofloxacinas por agua de bebida ad libitum presentaron concentraciones séricas tan bajas que solo son compatibles con la eliminación de bacterias muy susceptibles, dejando que se repliquen bacterias que por mutaciones son menos sensibles al fármaco administrado (8). A pesar del bajo desarrollo de resistencias para enrofloxacina (9), no debe descartarse esta problemática que genera el uso continuo de forma inadecuada, lo cual puede ser una costumbre muy arraigada en la industria porcina, sobre todo en grandes corporativos en los que la inyección diaria de enrofloxacina representa un reto laboral muy grande y costoso, ya que el pH de 10.5 (10) del preparado de referencia induce lesiones musculares¹.
  

CONCLUSIONES

Una conclusión plausible de este estudio es que la enro-C administrada por vía IM a dosis de 10 mg/kg puede convertirse en una buena opción terapéutica dadas los valores de Cmax y AUC que logra en suero y por ende por las relaciones PK/PD más favorables. Se postula que con el marco farmacocinético descrito se puede inhibir a una notable variedad de microorganismos patógenos del aparato respiratorio y digestivo de los cerdos. Sin embargo, será pertinente realizar pruebas clínicas para valorar la eficacia comparativa de la enro-C y la enrofloxacina de referencia contra microorganismos comunes de tracto respiratorio y digestivo en la industria porcina.

 
En relación con los preparados administrados en el agua de bebida, tanto la Enro-C como la Enro-B, no resultaron viables para dosificar adecuadamente a esta especie dado el rechazo de los cerdos al agua medicada y por ello se hace énfasis en que debe evitarse esta vía para prolongar la vida útil de este antimicrobiano. 
 

REFERENCIAS

1. Grandemange E, Perrin PA, Cvejic D, Haas M, Rowan T, Hellmann K. Randomised controlled field study to evaluate the efficacy and clinical safety of a single 8 mg/kg injectable dose of marbofloxacin compared with one or two doses of 7.5 mg/kg injectable enrofloxacin for the treatment of Actinobacillus pleuropneumoniae in. Porcine Health Manag. 2017;3(1):1–12. 
 

2. CFR-Code of Federal Regulations Title 21 FDA Home 3 Medical Devices 4 Databases 5 [Internet]. Available from: https://www.accessdata.fda.gov/scripts/cdrh/cfdocs/cfcfr/cfrsearch.cfm?fr=522.812

3. Nielsen P, Gyrd-Hansen N. Bioavailability of Enrofloxacin after Oral Administration to Fed and Fasted Pigs. Journal of Veterinary Pharmacology and Toxiology. 1997;80(5):246–50. 

4. Chassan M, Anne H, Concordet D. What Matters in Piglets ’ Exposure to Antibiotics Administered through Drinking Water ? Antibiotics. 2021;10(9). 

5. Gutierrez L, Miranda-Calderon JE, Garcia-Gutierrez P, Sumano H. Physicochemical characterization and pharmacokinetics in broiler chickens of a new recrystallized enrofloxacin hydrochloride dihydrate. J Vet Pharmacol Ther. 2015;38(2):183–9. 

6. Bennett J V., Brodie JL, Benner EJ, Kirby WM. Simplified, accurate method for antibiotic assay of clinical specimens. Appl Microbiol. 1966;14(2):170–7. 

7. Va E. Efficacy and pharmacokinetics of enrofloxacin and flunixin meglumine for treatment of cows with experimentally induced Escherichia coli mastitis. 2002;251–8. 

8. Republic C. Determination of the minimum inhibitory concentration (MIC) and mutant prevention concentration (MPC) of selected antimicrobials in bovine and swine. 2015;(Mic):83–9. 

9. Gebru Awji E, Tassew DD, Lee JS, Lee SJ, Choi MJ, Reza MA, et al. Comparative mutant prevention concentration and mechanism of resistance to veterinary fluoroquinolones in Staphylococcus pseudintermedius. Vet Dermatol. 2012;23(4). 

10. Sumano H, Ocampo L. Compositional Analysis Surveillance of Eleven Brands of Enrofloxacin Including Baytril® for Veterinary Use. Journal of Veterinary Medicine Series A. 1995;42(10):669–73.