998 resultados para Population-pharmacokinetics Pop-PK
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Background. The pharmacokinetics and pharmacodynamics of lumefantrine, a component of the most widely used treatment for malaria, artemether-lumefantrine, has not been adequately characterized in young children. Methods. Capillary whole-blood lumefantrine concentration and treatment outcomes were determined in 105 Ugandan children, ages 6 months to 2 years, who were treated for 249 episodes of Plasmodium falciparum malaria with artemether-lumefantrine. Results. Population pharmacokinetics for lumefantrine used a 2-compartment open model with first-order absorption. Age had a significant positive correlation with bioavailability in a model that included allometric scaling. Children not receiving trimethoprim-sulfamethoxazole with capillary whole blood concentrations <200 ng/mL had a 3-fold higher hazard of 28-day recurrent parasitemia, compared with those with concentrations >200 ng/mL (P =. 0007). However, for children receiving trimethoprim-sulfamethoxazole, the risk of recurrent parasitemia did not differ significantly on the basis of this threshold. Day 3 concentrations were a stronger predictor of 28-day recurrence than day 7 concentrations. Conclusions. We demonstrate that age, in addition to weight, is a determinant of lumefantrine exposure, and in the absence of trimethoprim-sulfamethoxazole, lumefantrine exposure is a determinant of recurrent parasitemia. Exposure levels in children aged 6 months to 2 years was generally lower than levels published for older children and adults. Further refinement of artemether-lumefantrine dosing to improve exposure in infants and very young children may be warranted. © 2016 The Author.
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BACKGROUND: Risks of significant infant drug exposurethrough breastmilk are poorly defined for many drugs, and largescalepopulation data are lacking. We used population pharmacokinetics(PK) modeling to predict fluoxetine exposure levels ofinfants via mother's milk in a simulated population of 1000 motherinfantpairs.METHODS: Using our original data on fluoxetine PK of 25breastfeeding women, a population PK model was developed withNONMEM and parameters, including milk concentrations, wereestimated. An exponential distribution model was used to account forindividual variation. Simulation random and distribution-constrainedassignment of doses, dosing time, feeding intervals and milk volumewas conducted to generate 1000 mother-infant pairs with characteristicssuch as the steady-state serum concentrations (Css) and infantdose relative to the maternal weight-adjusted dose (relative infantdose: RID). Full bioavailability and a conservative point estimate of1-month-old infant CYP2D6 activity to be 20% of the adult value(adjusted by weigth) according to a recent study, were assumed forinfant Css calculations.RESULTS: A linear 2-compartment model was selected as thebest model. Derived parameters, including milk-to-plasma ratios(mean: 0.66; SD: 0.34; range, 0 - 1.1) were consistent with the valuesreported in the literature. The estimated RID was below 10% in >95%of infants. The model predicted median infant-mother Css ratio was0.096 (range 0.035 - 0.25); literature reported mean was 0.07 (range0-0.59). Moreover, the predicted incidence of infant-mother Css ratioof >0.2 was less than 1%.CONCLUSION: Our in silico model prediction is consistent withclinical observations, suggesting that substantial systemic fluoxetineexposure in infants through human milk is rare, but further analysisshould include active metabolites. Our approach may be valid forother drugs. [supported by CIHR and Swiss National Science Foundation(SNSF)]
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Background: Oral itraconazole (ITRA) is used for the treatment of allergic bronchopulmonary aspergillosis in patients with cystic fibrosis (CF) because of its antifungal activity against Aspergillus species. ITRA has an active hydroxy-metabolite (OH-ITRA) which has similar antifungal activity. ITRA is a highly lipophilic drug which is available in two different oral formulations, a capsule and an oral solution. It is reported that the oral solution has a 60% higher relative bioavailability. The influence of altered gastric physiology associated with CF on the pharmacokinetics (PK) of ITRA and its metabolite has not been previously evaluated. Objectives: 1) To estimate the population (pop) PK parameters for ITRA and its active metabolite OH-ITRA including relative bioavailability of the parent after administration of the parent by both capsule and solution and 2) to assess the performance of the optimal design. Methods: The study was a cross-over design in which 30 patients received the capsule on the first occasion and 3 days later the solution formulation. The design was constrained to have a maximum of 4 blood samples per occasion for estimation of the popPK of both ITRA and OH-ITRA. The sampling times for the population model were optimized previously using POPT v.2.0.[1] POPT is a series of applications that run under MATLAB and provide an evaluation of the information matrix for a nonlinear mixed effects model given a particular design. In addition it can be used to optimize the design based on evaluation of the determinant of the information matrix. The model details for the design were based on prior information obtained from the literature, which suggested that ITRA may have either linear or non-linear elimination. The optimal sampling times were evaluated to provide information for both competing models for the parent and metabolite and for both capsule and solution simultaneously. Blood samples were assayed by validated HPLC.[2] PopPK modelling was performed using FOCE with interaction under NONMEM, version 5 (level 1.1; GloboMax LLC, Hanover, MD, USA). The PK of ITRA and OH‑ITRA was modelled simultaneously using ADVAN 5. Subsequently three methods were assessed for modelling concentrations less than the LOD (limit of detection). These methods (corresponding to methods 5, 6 & 4 from Beal[3], respectively) were (a) where all values less than LOD were assigned to half of LOD, (b) where the closest missing value that is less than LOD was assigned to half the LOD and all previous (if during absorption) or subsequent (if during elimination) missing samples were deleted, and (c) where the contribution of the expectation of each missing concentration to the likelihood is estimated. The LOD was 0.04 mg/L. The final model evaluation was performed via bootstrap with re-sampling and a visual predictive check. The optimal design and the sampling windows of the study were evaluated for execution errors and for agreement between the observed and predicted standard errors. Dosing regimens were simulated for the capsules and the oral solution to assess their ability to achieve ITRA target trough concentration (Cmin,ss of 0.5-2 mg/L) or a combined Cmin,ss for ITRA and OH-ITRA above 1.5mg/L. Results and Discussion: A total of 241 blood samples were collected and analysed, 94% of them were taken within the defined optimal sampling windows, of which 31% where taken within 5 min of the exact optimal times. Forty six per cent of the ITRA values and 28% of the OH-ITRA values were below LOD. The entire profile after administration of the capsule for five patients was below LOD and therefore the data from this occasion was omitted from estimation. A 2-compartment model with 1st order absorption and elimination best described ITRA PK, with 1st order metabolism of the parent to OH-ITRA. For ITRA the clearance (ClItra/F) was 31.5 L/h; apparent volumes of central and peripheral compartments were 56.7 L and 2090 L, respectively. Absorption rate constants for capsule (kacap) and solution (kasol) were 0.0315 h-1 and 0.125 h-1, respectively. Comparative bioavailability of the capsule was 0.82. There was no evidence of nonlinearity in the popPK of ITRA. No screened covariate significantly improved the fit to the data. The results of the parameter estimates from the final model were comparable between the different methods for accounting for missing data, (M4,5,6)[3] and provided similar parameter estimates. The prospective application of an optimal design was found to be successful. Due to the sampling windows, most of the samples could be collected within the daily hospital routine, but still at times that were near optimal for estimating the popPK parameters. The final model was one of the potential competing models considered in the original design. The asymptotic standard errors provided by NONMEM for the final model and empirical values from bootstrap were similar in magnitude to those predicted from the Fisher Information matrix associated with the D-optimal design. Simulations from the final model showed that the current dosing regimen of 200 mg twice daily (bd) would provide a target Cmin,ss (0.5-2 mg/L) for only 35% of patients when administered as the solution and 31% when administered as capsules. The optimal dosing schedule was 500mg bd for both formulations. The target success for this dosing regimen was 87% for the solution with an NNT=4 compared to capsules. This means, for every 4 patients treated with the solution one additional patient will achieve a target success compared to capsule but at an additional cost of AUD $220 per day. The therapeutic target however is still doubtful and potential risks of these dosing schedules need to be assessed on an individual basis. Conclusion: A model was developed which described the popPK of ITRA and its main active metabolite OH-ITRA in adult CF after administration of both capsule and solution. The relative bioavailability of ITRA from the capsule was 82% that of the solution, but considerably more variable. To incorporate missing data, using the simple Beal method 5 (using half LOD for all samples below LOD) provided comparable results to the more complex but theoretically better Beal method 4 (integration method). The optimal sparse design performed well for estimation of model parameters and provided a good fit to the data.
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Drugs known to inhibit the metabolism of cyclosporine are administered concomitantly to those who undergo cardiothoracic transplantation. The aim of this study was to examine in quantitative terms the relationship between cyclosporine oral dose rate and the trough concentration (Css(trough)) at steady state in patients who undergo cardiothoracic transplantation and are administered cyclosporine alone or in combination with drugs known to inhibit its metabolism. Dose and whole blood cyclosporine Css(tough) observations measured using the enzyme-multiplied immunoassay technique (EMIT) (396 observations) or the TDx assay (435 observations) were collected as part of routine blood concentration monitoring from 182 patients who underwent cardiothoracic transplantation. Data were analyzed using a linear mixed-effects modeling approach to examine the effect of metabolic inhibitors on dose-rate-Css(trough) ratio. The mean (and 95% confidence interval) dose-rate-Css(trough) ratio for cyclosporine generated from concentrations measured using EMIT was 94 (82.5-105.5) Lh(-1) for patients administered cyclosporine alone, 66.7 (58.1-75.3) Lh(-1) for patients administered concomitant diltiazem, 47.9 (15.4 -80.4) Lh(-1) for patients administered concomitant itraconazole, 21.7 (14.8-28.5) Lh(-1) for patients administered concomitant ketoconazole, and 14.9 (11.8-18.1) Lh(-1) for patients concomitantly administered diltiazem and ketoconazole. For patients administered concomitant cyclosporine, ketoconazole, and diltiazem, the dosage of cyclosporine, if it is administered alone, should be 20% to achieve the same blood concentrations. This will allow safer drug concentration targeting of cyclosporine after cardiothoracic transplantation.
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La diminution des doses administrées ou même la cessation complète d'un traitement chimiothérapeutique est souvent la conséquence de la réduction du nombre de neutrophiles, qui sont les globules blancs les plus fréquents dans le sang. Cette réduction dans le nombre absolu des neutrophiles, aussi connue sous le nom de myélosuppression, est précipitée par les effets létaux non spécifiques des médicaments anti-cancéreux, qui, parallèlement à leur effet thérapeutique, produisent aussi des effets toxiques sur les cellules saines. Dans le but d'atténuer cet impact myélosuppresseur, on administre aux patients un facteur de stimulation des colonies de granulocytes recombinant humain (rhG-CSF), une forme exogène du G-CSF, l'hormone responsable de la stimulation de la production des neutrophiles et de leurs libération dans la circulation sanguine. Bien que les bienfaits d'un traitement prophylactique avec le G-CSF pendant la chimiothérapie soient bien établis, les protocoles d'administration demeurent mal définis et sont fréquemment déterminés ad libitum par les cliniciens. Avec l'optique d'améliorer le dosage thérapeutique et rationaliser l'utilisation du rhG-CSF pendant le traitement chimiothérapeutique, nous avons développé un modèle physiologique du processus de granulopoïèse, qui incorpore les connaissances actuelles de pointe relatives à la production des neutrophiles des cellules souches hématopoïétiques dans la moelle osseuse. À ce modèle physiologique, nous avons intégré des modèles pharmacocinétiques/pharmacodynamiques (PK/PD) de deux médicaments: le PM00104 (Zalypsis®), un médicament anti-cancéreux, et le rhG-CSF (filgrastim). En se servant des principes fondamentaux sous-jacents à la physiologie, nous avons estimé les paramètres de manière exhaustive sans devoir recourir à l'ajustement des données, ce qui nous a permis de prédire des données cliniques provenant de 172 patients soumis au protocol CHOP14 (6 cycles de chimiothérapie avec une période de 14 jours où l'administration du rhG-CSF se fait du jour 4 au jour 13 post-chimiothérapie). En utilisant ce modèle physio-PK/PD, nous avons démontré que le nombre d'administrations du rhG-CSF pourrait être réduit de dix (pratique actuelle) à quatre ou même trois administrations, à condition de retarder le début du traitement prophylactique par le rhG-CSF. Dans un souci d'applicabilité clinique de notre approche de modélisation, nous avons investigué l'impact de la variabilité PK présente dans une population de patients, sur les prédictions du modèle, en intégrant des modèles PK de population (Pop-PK) des deux médicaments. En considérant des cohortes de 500 patients in silico pour chacun des cinq scénarios de variabilité plausibles et en utilisant trois marqueurs cliniques, soient le temps au nadir des neutrophiles, la valeur du nadir, ainsi que l'aire sous la courbe concentration-effet, nous avons établi qu'il n'y avait aucune différence significative dans les prédictions du modèle entre le patient-type et la population. Ceci démontre la robustesse de l'approche que nous avons développée et qui s'apparente à une approche de pharmacologie quantitative des systèmes (QSP). Motivés par l'utilisation du rhG-CSF dans le traitement d'autres maladies, comme des pathologies périodiques telles que la neutropénie cyclique, nous avons ensuite soumis l'étude du modèle au contexte des maladies dynamiques. En mettant en évidence la non validité du paradigme de la rétroaction des cytokines pour l'administration exogène des mimétiques du G-CSF, nous avons développé un modèle physiologique PK/PD novateur comprenant les concentrations libres et liées du G-CSF. Ce nouveau modèle PK a aussi nécessité des changements dans le modèle PD puisqu’il nous a permis de retracer les concentrations du G-CSF lié aux neutrophiles. Nous avons démontré que l'hypothèse sous-jacente de l'équilibre entre la concentration libre et liée, selon la loi d'action de masse, n'est plus valide pour le G-CSF aux concentrations endogènes et mènerait en fait à la surestimation de la clairance rénale du médicament. En procédant ainsi, nous avons réussi à reproduire des données cliniques obtenues dans diverses conditions (l'administration exogène du G-CSF, l'administration du PM00104, CHOP14). Nous avons aussi fourni une explication logique des mécanismes responsables de la réponse physiologique aux deux médicaments. Finalement, afin de mettre en exergue l’approche intégrative en pharmacologie adoptée dans cette thèse, nous avons démontré sa valeur inestimable pour la mise en lumière et la reconstruction des systèmes vivants complexes, en faisant le parallèle avec d’autres disciplines scientifiques telles que la paléontologie et la forensique, où une approche semblable a largement fait ses preuves. Nous avons aussi discuté du potentiel de la pharmacologie quantitative des systèmes appliquées au développement du médicament et à la médecine translationnelle, en se servant du modèle physio-PK/PD que nous avons mis au point.
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La diminution des doses administrées ou même la cessation complète d'un traitement chimiothérapeutique est souvent la conséquence de la réduction du nombre de neutrophiles, qui sont les globules blancs les plus fréquents dans le sang. Cette réduction dans le nombre absolu des neutrophiles, aussi connue sous le nom de myélosuppression, est précipitée par les effets létaux non spécifiques des médicaments anti-cancéreux, qui, parallèlement à leur effet thérapeutique, produisent aussi des effets toxiques sur les cellules saines. Dans le but d'atténuer cet impact myélosuppresseur, on administre aux patients un facteur de stimulation des colonies de granulocytes recombinant humain (rhG-CSF), une forme exogène du G-CSF, l'hormone responsable de la stimulation de la production des neutrophiles et de leurs libération dans la circulation sanguine. Bien que les bienfaits d'un traitement prophylactique avec le G-CSF pendant la chimiothérapie soient bien établis, les protocoles d'administration demeurent mal définis et sont fréquemment déterminés ad libitum par les cliniciens. Avec l'optique d'améliorer le dosage thérapeutique et rationaliser l'utilisation du rhG-CSF pendant le traitement chimiothérapeutique, nous avons développé un modèle physiologique du processus de granulopoïèse, qui incorpore les connaissances actuelles de pointe relatives à la production des neutrophiles des cellules souches hématopoïétiques dans la moelle osseuse. À ce modèle physiologique, nous avons intégré des modèles pharmacocinétiques/pharmacodynamiques (PK/PD) de deux médicaments: le PM00104 (Zalypsis®), un médicament anti-cancéreux, et le rhG-CSF (filgrastim). En se servant des principes fondamentaux sous-jacents à la physiologie, nous avons estimé les paramètres de manière exhaustive sans devoir recourir à l'ajustement des données, ce qui nous a permis de prédire des données cliniques provenant de 172 patients soumis au protocol CHOP14 (6 cycles de chimiothérapie avec une période de 14 jours où l'administration du rhG-CSF se fait du jour 4 au jour 13 post-chimiothérapie). En utilisant ce modèle physio-PK/PD, nous avons démontré que le nombre d'administrations du rhG-CSF pourrait être réduit de dix (pratique actuelle) à quatre ou même trois administrations, à condition de retarder le début du traitement prophylactique par le rhG-CSF. Dans un souci d'applicabilité clinique de notre approche de modélisation, nous avons investigué l'impact de la variabilité PK présente dans une population de patients, sur les prédictions du modèle, en intégrant des modèles PK de population (Pop-PK) des deux médicaments. En considérant des cohortes de 500 patients in silico pour chacun des cinq scénarios de variabilité plausibles et en utilisant trois marqueurs cliniques, soient le temps au nadir des neutrophiles, la valeur du nadir, ainsi que l'aire sous la courbe concentration-effet, nous avons établi qu'il n'y avait aucune différence significative dans les prédictions du modèle entre le patient-type et la population. Ceci démontre la robustesse de l'approche que nous avons développée et qui s'apparente à une approche de pharmacologie quantitative des systèmes (QSP). Motivés par l'utilisation du rhG-CSF dans le traitement d'autres maladies, comme des pathologies périodiques telles que la neutropénie cyclique, nous avons ensuite soumis l'étude du modèle au contexte des maladies dynamiques. En mettant en évidence la non validité du paradigme de la rétroaction des cytokines pour l'administration exogène des mimétiques du G-CSF, nous avons développé un modèle physiologique PK/PD novateur comprenant les concentrations libres et liées du G-CSF. Ce nouveau modèle PK a aussi nécessité des changements dans le modèle PD puisqu’il nous a permis de retracer les concentrations du G-CSF lié aux neutrophiles. Nous avons démontré que l'hypothèse sous-jacente de l'équilibre entre la concentration libre et liée, selon la loi d'action de masse, n'est plus valide pour le G-CSF aux concentrations endogènes et mènerait en fait à la surestimation de la clairance rénale du médicament. En procédant ainsi, nous avons réussi à reproduire des données cliniques obtenues dans diverses conditions (l'administration exogène du G-CSF, l'administration du PM00104, CHOP14). Nous avons aussi fourni une explication logique des mécanismes responsables de la réponse physiologique aux deux médicaments. Finalement, afin de mettre en exergue l’approche intégrative en pharmacologie adoptée dans cette thèse, nous avons démontré sa valeur inestimable pour la mise en lumière et la reconstruction des systèmes vivants complexes, en faisant le parallèle avec d’autres disciplines scientifiques telles que la paléontologie et la forensique, où une approche semblable a largement fait ses preuves. Nous avons aussi discuté du potentiel de la pharmacologie quantitative des systèmes appliquées au développement du médicament et à la médecine translationnelle, en se servant du modèle physio-PK/PD que nous avons mis au point.
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In population pharmacokinetic studies, the precision of parameter estimates is dependent on the population design. Methods based on the Fisher information matrix have been developed and extended to population studies to evaluate and optimize designs. In this paper we propose simple programming tools to evaluate population pharmacokinetic designs. This involved the development of an expression for the Fisher information matrix for nonlinear mixed-effects models, including estimation of the variance of the residual error. We implemented this expression as a generic function for two software applications: S-PLUS and MATLAB. The evaluation of population designs based on two pharmacokinetic examples from the literature is shown to illustrate the efficiency and the simplicity of this theoretic approach. Although no optimization method of the design is provided, these functions can be used to select and compare population designs among a large set of possible designs, avoiding a lot of simulations.
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Objectives: To compare the population modelling programs NONMEM and P-PHARM during investigation of the pharmacokinetics of tacrolimus in paediatric liver-transplant recipients. Methods: Population pharmacokinetic analysis was performed using NONMEM and P-PHARM on retrospective data from 35 paediatric liver-transplant patients receiving tacrolimus therapy. The same data were presented to both programs. Maximum likelihood estimates were sought for apparent clearance (CL/F) and apparent volume of distribution (V/F). Covariates screened for influence on these parameters were weight, age, gender, post-operative day, days of tacrolimus therapy, transplant type, biliary reconstructive procedure, liver function tests, creatinine clearance, haematocrit, corticosteroid dose, and potential interacting drugs. Results: A satisfactory model was developed in both programs with a single categorical covariate - transplant type - providing stable parameter estimates and small, normally distributed (weighted) residuals. In NONMEM, the continuous covariates - age and liver function tests - improved modelling further. Mean parameter estimates were CL/F (whole liver) = 16.3 1/h, CL/F (cut-down liver) = 8.5 1/h and V/F = 565 1 in NONMEM, and CL/F = 8.3 1/h and V/F = 155 1 in P-PHARM. Individual Bayesian parameter estimates were CL/F (whole liver) = 17.9 +/- 8.8 1/h, CL/F (cutdown liver) = 11.6 +/- 18.8 1/h and V/F = 712 792 1 in NONMEM, and CL/F (whole liver) = 12.8 +/- 3.5 1/h, CL/F (cut-down liver) = 8.2 +/- 3.4 1/h and V/F = 221 1641 in P-PHARM. Marked interindividual kinetic variability (38-108%) and residual random error (approximately 3 ng/ml) were observed. P-PHARM was more user friendly and readily provided informative graphical presentation of results. NONMEM allowed a wider choice of errors for statistical modelling and coped better with complex covariate data sets. Conclusion: Results from parametric modelling programs can vary due to different algorithms employed to estimate parameters, alternative methods of covariate analysis and variations and limitations in the software itself.
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experimental design, mixed model, random coefficient regression model, population pharmacokinetics, approximate design
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The objectives of this study were to characterize raltegravir (RAL) population pharmacokinetics in HIV-positive (HIV(+)) and healthy individuals, identify influential factors, and search for new candidate genes involved in UDP glucuronosyltransferase (UGT)-mediated glucuronidation. The pharmacokinetic analysis was performed with NONMEM. Genetic association analysis was performed with PLINK using the relative bioavailability as the phenotype. Simulations were performed to compare once- and twice-daily regimens. A 2-compartment model with first-order absorption adequately described the data. Atazanavir, gender, and bilirubin levels influenced RAL relative bioavailability, which was 30% lower in HIV(+) than in healthy individuals. UGT1A9*3 was the only genetic variant possibly influencing RAL pharmacokinetics. The majority of RAL pharmacokinetic variability remains unexplained by genetic and nongenetic factors. Owing to the very large variability, trough drug levels might be very low under the standard dosing regimen, raising the question of a potential relevance of therapeutic drug monitoring of RAL in some situations.