Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Atropin är ett vanligt förekommande läkemedel vid behandling av uveit hos häst för att inducera mydriasis och relaxera ciliarmuskulatur och irissfinkter, i syfte att ge smärtlindring samt minska risken för kroniska komplikationer. Tidigare studier har visat att intravenös samt topikal administrering av atropin kan ge upphov till minskad tarmmotilitet och risk för att utveckla kolik (Ström et al., 2014; Williams et al., 2001; Adams et al., 1984; Ducharme & Fubini, 1983). Farmakokinetiken för atropin är dock i dagsläget okänd hos häst och det krävs fler studier inom detta ämne för att kunna skapa underlag för säkra behandlingsrekommendationer och minskad risk för oönskade biverkningar. Syftet med denna studie var att undersöka biotillgängligheten för atropin vid topikal administrering samt att studera uppnådd plasmakoncentration och terminal halveringstid. Studien utfördes på sex friska, vuxna varmblod i en randomiserad cross-over studie. Samtliga hästar exponerades för giva av atropin intravenöst, topikalt manuellt samt topikalt via infusionspump. Vid intravenös samt manuell topikal giva gavs 1 mg atropin som bolusdos. Vid användning av infusionspump gavs hästarna 0,14 mg atropin per timme vilket motsvarar 3,36 mg atropin under ett dygn. Under respektive försöksomgång togs blodprover enligt provtagningsprotokoll och hästarna undersöktes regelbundet för tecken på biverkningar av behandlingen med atropin. Analys av proverna gjordes med hjälp av Ultra-Performance Liquid Chromatography – Tandem Mass Spectrometry (UPLC-MS/MS) på Statens veterinärmedicinska anstalt (SVA). Detektionsgräns för atropin i plasma var 0,05 ng/ml. Resultaten av studien visade att det är generellt hög biotillgänglighet (median 75 %) vid användning av atropin på häst men med stor individuell variation (34-168 %). Detta kan delvis förklaras av faktorer i samband med administrering som exempelvis blinkningar och reflektorisk tårproduktion. Ett värde på biotillgängligheten över 100 % beror troligen på svårigheter med korrekt skattning vid extrapolering i samband med beräkning av AUC. Maximal plasmakoncentration av atropin efter intravenös injektion var 0,83 ng/ml (range 0,68-1,33 ng/ml), efter topikal, manuell administrering 0,38 ng/ml (range 0,30-2,12 ng/ml) samt efter administrering via infusionspump 0,13 ng/mL (range 0,12-2,10). Hos häst är den terminala halveringstiden för atropin kort i jämförelse med människa (Kaila et al., 1999). En viss skillnad i halveringstid kan ses mellan topikal (median 59 minuter, range 36-95) samt intravenös administrering (median 46 minuter, range 25-61). En trolig orsak till en något längre halveringstid för topikal administrering kan förklaras med en absorptionsbegränsad kinetik vid topikal administrering, det vill säga att absorptionen av atropin är det hastighetsbegränsande steget för elimination. Användning av infusionspump ger jämna och mycket låga plasmakoncentrationer. Resultaten av studien indikerar att ett dosintervall av atropin på 3-8 timmar (median 5 timmar) inte utgör någon risk för ackumulering av atropin i plasma och därmed mindre risk för systemiska biverkningar såsom påverkan på tarmmotilitet. Ytterligare kliniska studier är dock nödvändiga för att studera vilka plasmakoncentrationer som ger en negativ påverkan på tarmen. I sådana studier finns behov av tillförlitliga och objektiva metoder för att mäta tarmmotilitet. I litteraturstudien redogörs för ett urval av de vanligaste och därför mest utvärderade metoderna för att objektivt mäta tarmmotilitet. Slutsatsen är att EIG och ultraljud har visat lovande resultat för användning i framtida studier samt klinisk verksamhet för att objektivt mäta tarmmotilitet.

Atropine is a common drug used for treatment of uveitis in the horse. Atropine induces mydriasis and cycloplegia, and thus provides analgesia and reduces the risk for chronical complications such as synechia between tissues in the eye. Previous studies show that administration of atropine intravenously or topically may cause reduced intestinal motility and can sometimes induce colic (Ström et al., 2014; Williams et al., 2001; Adams et al., 1984; Ducharme & Fubini, 1983). The pharmacokinetic properties of atropine in horses are unknown and further studies are needed to be able to create safe treatment recommendations with the aim to reduce the risk for unwanted side effects. The purpose of this study was to investigate bioavailability for atropine when administered topically in the eye, and to study plasma concentrations and the terminal half-life of atropine. The study included six healthy, adult Standardbred Trotters in a randomised cross-over design. All horses were exposed to atropine administered intravenously, topically by manual administration in the conjunctival sac and topically through an infusion pump. When administered intravenously and topically, a bolus dose of 1.0 mg atropine was given. Through the infusion pump, a continuous rate infusion of 0.14 mg atropine per hour was administered, which gave a total of 3.36 mg of atropine during the 24 hours of the clinical trial. A series of blood samples were drawn regularly during the clinical experiments. During the trials, the horses were monitored for signs of side effects. The samples were analysed with Ultra-Performance Liquid Chromatography – Tandem Mass Spectrometry (UPLC-MS/MS) at National Veterinary Institute (SVA). Detection limits for atropine in plasma was 0.05 ng/ml. The results show that the bioavailability was high for topical administered atropine in horses (median 75 %), but a considerable interindividual variation (range 34-168 %) was observed. This variation can partly be explained by factors related to the topical administration, such as varying blinking frequency and reflex tear production. A calculated bioavailability over 100 % can be explained by difficulties to correctly extrapolate and calculate the AUC. The maximum plasma concentrations of atropine after intravenous injection was 0.83 ng/mL (range 0.68-1.33 ng/mL), after topical, manual administration 0.38 ng/mL (range 0.30-2.12 ng/mL) and after administration through an infusion pump 0.13 ng/mL (range 0.12-2.10). The terminal half-life of atropine when administered topically (median 59 minutes, range 36-95) differed slightly from when atropine was given intravenously (median 46 minutes, range 25-61). This can be explained by absorption limited kinetics, which means that the absorption is the rate limiting step of elimination when delivered topically. The use of infusion pumps gave low and steady plasma concentrations. Our results indicate that 1 mg atropine in a dosage regime of 3-8 hours (median 5 hours) does not cause accumulation of atropine in plasma, and the risk for unwanted effects on intestinal motility will probably be low when delivered at this interval. However, further studies are necessary to study the effect on intestinal motility at different plasma concentration levels. In such studies there will be a need for reliable and objective methods for measuring intestinal motility. In the literature study a selection of the most common and therefore the most evaluated methods for measuring intestinal motility are described. The conclusion of the literature study is that EIG and ultrasound has shown promising results for future studies and clinical use for objective measuring of intestinal motility.