Aus der Klinik fur P ferdekrankheiten der Freien Universitat Berlin Direktor: Professor Dr. E. Becker

Die Konzentration von Sulfamethylphenazol im Blut und in der Gelenkflussigkeit naeh intravenoser Applikation

beim Pferd

Von

R. ZELLER und F. LUDECKE'~)

M i t 1 Abbildung

(Eingegangen am 14. November 1963)

I. Einleitung Seit dem Bekanntwerden der Sulfonamide durch DOMAGK (1935) ist eine

groi3e Anzahl von Praparaten aus der Reihe dieser Substanzen in der Therapie verwandt worden.

Die ursprunglichen Sulfonamide Prontosil, Sulfanilamid, Sulfapyridin und Sulfathiazol wurden bald abgelost von den sogenannten optimalen Sul- fonamiden Sulfadiazin und den Sulfapyrimidinen, die bei besserer Vertraglich- keit ein breiteres antibakterielles Spektrum aufwiesen. Ein weiterer Fortschritt waren die Polysulfonamide (Trisulfapyrimidine). Neuerdings werden auch diese von den langwirkenden Sulfonamiden Sulfamethoxypyridazin, Sulfa- phenylpyrazol, Sulfadimethoxin u. a. mehr verdrangt, da letztere wegen ihrer verzogerten Ausscheidung gestatten, einen therapeutischen Blutspiegel ohne Nachdosierung uber langere Zeit aufrecht zu erhalten (SIEGENTHALER 1960). Es ist auffallend, dai3 diese Langzeitsulfonamide sich bei unseren Haustieren oft ganzlich anders verhalten als beim Menschen (BALJET 1959, DEHRMANN 1962, STEWART u. PARIS 1962, ULLRICH 1963). Wahrend beim Menschen oft l/4 bis '/e der urspriinglichen Sulfonamiddosis von 100 mg/kg Korpergewicht ausreichen, um einen geniigend hohen Sulfonamidspiegel aufrecht zu erhalten, gelingt das beim Tier vielfach nicht. Mit Sulfonamiden, wie z. B. Sulfamethoxypyridazin und Sulfadimethoxin, die eine biologische Halbwertzeit von etwa 35-40 Stun- den besitzen (RIEDER 1963), erhalt man beim Pferde kaum hohere Blutspiegel als mit den optimalen Sulfonamiden (STEWART u. PARIS 1962, ULLRICH 1963). Worauf dieses unterschiedliche Verhalten zuruckzufuhren ist, konnte bis jetzt nicht eindeutig geklart werden. Wahrscheinlich hangt es mit der unterschied- lichen Eiweiabindung der Sulfonamide im Tierserum zusammen (SCHOLTAN 1961).

der Sulfonamidbestimmungen und die Hilfe bei den statistischen Berehnungen gedankc.

~ _ _ '$) Der technischen Assistentin, Frau LORE ZANDER, sei fur die sorgfaltige Durchfuhrung

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Die Wirkung der Sulfonamide als Langzeitsulfonamide (GARN u. KIMBEL 1961) hangt, wie jetzt als erwiesen angesehen werden kann, von ihrer Eiweif3- bindung ab. Eiweiflbindung, Acetylierungsgrad und Ausscheidung durch die Niere sind aber bei den einzelnen Tierarten sehr verschieden. Fur die thera- peutische Wirksamkeit eines Sulfonamides ist es wichtig, daf3 ein moglichst hoher Gehalt an ungebundenem Sulfonamid lange im Plasma vorliegt und aus diesem in das Gewebe diffundieren kann.

Der Blutspiegel eines Sulfonamids, der nach DOST (1955) durch Dosierung, Resorption, Verteilung, Diffusion ins Gewebe und Korperflussigkeiten, che- mischen Um- und Abbau, Ruckdiffusion aus dem Gewebe sowie renale und enterale Ausscheidungsverhaltnisse bestimmt ist, ist deshalb no& keineswegs ein absoluter Gradmesser fur die therapeutische Wirksamkeit eines Sulfonamids. Die Konzentration eines Sulfonamids im Blut gestattet aus diesem Grunde auch keine direkte Schluflfolgerung fur seine therapeutische Wirksamkeit, sondern sie kann nur als Hilfsmittel zur Beurteilung dienen (NEIPD u. Mitarb. 1958).

Fur die Beurteilung eines Sulfonamids ist deshalb seine Affinitat zum Ge- webe und zu den extravasalen Korperfliissigkeiten ein ganz wesentlicher Faktor, der besonders fur nichthamatogene Infektionen vie1 bessere Aufschlusse uber die Sulfonamidkonzentration am Wirkungsort vermittelt als die Konzentration im Blut (DEININGER u. GUTBROD 1960).

II. Planung und Methodik In den folgenden Untersuchungen haben wir die Konzentration des Sul-

famethylphenazols':) eines 3 (p-aminobenzolsulfonamido)-2phenyl-5-meth~l- pyrazols mit der Strukturformel

H , N ~ so2 - N H JJ CH3

N - C s H s

in der Synovia des Sprunggelenkes beim Pferde nach intravenoser Applikation bestimmt. Gleichzeitig hat der eine von uns (LUDECKE 1963) die Blutkonzen- tration bestimmt.

Die Synovia kann, entsprechend der neuesten Auffassung als Dialysat des Blutplasmas aufgefaRt werden, dem Muzin als Sekretionsprodukt der Synovialis zugefiigt ist. Muzin ist ein an EiweiS gebundenes stark polymerisiertes Kohlehydrat. Normale Synovia besteht aus einer klaren, beim Pferde leicht gelben, viskosen und nicht gerinnenden Fliissigkeit. Die Leuko- zytenzahl ist ziemlich niedrig (96 pro mm3). Das EiweiSspektrum unterscheidet sich nur wenig von dem des Blutes. Der Eiweiggehalt ist sehr niedrig (1,1 g% * 0,3) (KERSJES 1963).

In Vorversuchen war eine gute Vertraglichkeit fur Sulfamethylphenazol festgestellt worden. Es zeichnet sich durch eine langanhaltende Wirkung aus und ist in dieser Hinsicht allen anderen bisher bekannten Sulfonamiden uber- leqen. Seine biologische Halbwertzeit betragt beim Pferde nach Angaben des Herstellers 13 Stunden. Das Wirkungsspektrum des Sulfamethylphenazols in vitro und im Tierversuch an der weisen Maus erfaat alle sulfonamidempfind- lichen Stamme, wobei besonders Streptokokken, Staphylokokken, Pneumo- kokken, Pasteurella, Listeria und Escherichia coli stark beeinflu& werden. Aus diesen Griinden war es naheliegend, dieses Sulfonamid naher zu untersuchen und gleichzeitig mit dem Blutspiegel seine Diffusion in andere Korperflussig- keiten zu bestimmen.

Die Sulfonamidbestimmungen im Blut und in der Synovia wurden nach der Methode von BRATTON und MARSHALL (1939) durchgefiihrt.

::) Fur die Oberlassung der Versuchsprlparate sind wir der Ciba AG. Basel zu Dank verpflichtet.

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Dabei werden die Sulfonamide im eiweigfreien Filtrat bei saurer Reaktion durch Natriumnitrit an der Aminogruppe diazotiert und der NitritiiberschuB mit Ammoniumsulfa- midat entfernt. AnschlieBend wird Naphthylathylendiammoniumdichlorid an die Diazo- gruppe gekoppelt. Der entstandene rotviolette Farbstoff wurde im Elk0 bei 571 m p kolo- rimetriert. Aus einer vorher angefertigten Eichkurve konnen die freien Sulfonamide in m$/o abgelesen werden.

Bei Pferden erfolgt eine Acetylierung der Sulfonamide nicht oder nur unwesentlich. Aus diesem Grunde braucht man nur das direkte (freie) Sulfon- amid zu bestimmen (ULLRICH 1963, WELSH u. Mitarb. 1946, SCHNELLER u. Foss).

Die Bestimmungen wurden an 15 gesunden Versuchspferden verschiedenen Alters durchgefuhrt. Die Tiere erhielten Sulfamethylphenazol in 10 bzw. 2O0/oiger Losung intravenos in die Vena jugularis injiziert. Nach 1, 3, 6, 12, 24, 36, 48, 60, 72, 84 und 96 Stunden wurden zusammen mit den Blutproben 20 ccm Synovia aus einem der Sprunggelenke zur Bestimmung entnommen.

Nachdem festgestellt worden war, da8 nur mit einer Anfangsdosis von 100 mg/kg Korpergewicht ein therapeutisch brauchbarer Blutspiegel erreicht werden kann, erhielten intravenos appliziert : 5 Pferde je einmal 0,l /kg Korpergewicht 2 Pferde je einmal O,1 /kg Korpergewicht und am folgenden Tage:

je einmal 0,05/kg Korpergewicht 8 Pferde je einmal O,I /kg Korpergewicht und an den folgenden 2 Tagen:

je einmal 0,05/kg Korpergewicht.

111. Untersuchungsergebnisse Die Untersuchung des Sulfonamidgehaltes im Blut und in der Synovial-

flussigkeit nach intravenoser Injektion hat zu interessanten Ergebnissen gefuhrt. Die Befunde der einzelnen Untersuchungen, die Mittelwerte (X), die Streuung (9) und die Standardabweichung (S) sind aus Tabelle 1 ersichtlich.

22 "I - Konz~nlral ion Blul

_--- Konzenlralion Synovia

I 1 II I I 1 I I I I *

11 3 6 12 24725 36 48749 60 72 84 96

O. lg /kg Kpgw O,OSg/kg Kpgw O.O5g/kg Kpgw S/unden

Abb. 1. Konzentrationsverlauf von Sulfamethylphenazol nach i. v. Injektion von 100 mg - 50 mg - 50 mg in Blut und Synovia beim Pferd

In der graphischen Darstehng in Abbildung 1 ist das aus den Mittelwerten errechnete Verhalten von Blutkonzentration zur Konzentration in der Synovia au fgetragen.

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T a b e l l e I

IV. Diskussion der Versuchsergebnisse Nach intravenoser Injektion von 100 mg/kg Korpergewicht Sulfamethyl-

phenazol erhalt man nach etwa 3 Minuten, wenn man die Ausscheidung durch Niere und Ga lk unberucksichtigt lafit, bei einem etwa 500 kg schweren Pferde einen aus Blutvolumen und verabreichter Dosis leicht zu errechnenden momen- tanen Blutspiegel von etwa 1 IO mgO/o. Nach kurzer Zeit fallt dieser hohe Initial- spiegel infolge der Permeation ins Gewebe und andere Korperfliissigkeiten, zum

Die Konzentration von Sulfamethylphenazol im Blut 257

Teil auch durch die Elimination durch Niere und Galle, ab. Nach einer Stunde sind im Blut etwas mehr als 20 mgO/o nachweisbar, in der Synovialfliissigkeit dagegen erst im Mittel 14 mgO/o. Nach etwa 2 Stunden kann ein Verteilungs- gleichgewicht zwischen Blut und Synovialflussigkeit angenommen werden.

Unsere Befunde stimmen etwa mit denen von ARBEITER (1963) fur das gleiche Sulfonamid beim Schwein und Ferkel veroff entlichten Ergebnisse uber die plazentare Durchlassigkeit uberein. ARBEITER fand nach intramuskularer Applikation von 100 mg/kg Korpergewicht Sulfamethylphenazol an Sauen die zur Schnittentbindung eingeliefert waren, 55-1 15 Minuten nach der Appli- kation, im Ferkelblut Konzentrationen bis zu 11 mgO/o. Rechnet man fur die Resorption nach der intramuskularen Injektion etwa 30 Minuten, so ergibt sich, dai3 etwa nach 1 Stunde die im Ferkelblut gefundenen Konzentrationen den von uns nach intravenoser Applikation in der Synovia des Pferdes gefundenen ent- sprechen. Daraus 1ai3t sich folgern, dai3 man beim Sulfamethylphenazol in etwa e k e gleiche Durchlassigkeit von Blut +Synovia bzw. Blut jl’lazenta an- nehmen kann.

Die Verteilung von Stoffen wird nach LANGECKER (1959) von Diffusions- und Adsorptionsvorgangen bestimmt. Das Ausmai3 der Verteilung und die Geschwindigkeit, mit dem das Verteilungsgleichgewicht erreicht wird, ist bei den einzelnen Stoffen verschieden. Bei korperfremden Stoffen sind die Mem- branen fur die Verteilungskinetik bedeutsam, denn sie bestimmen vor allem die Verteilungsgeschwindigkeit. Lipoidloslichkeit begunstigt ganz generell die Per- meation. Die adsorptive Bindung der Sulfonamide an Eiweii3 steht einem Kon- zentrationsausgleich zwischen Blut und Gewebe anscheinend nicht entgegen.

In unserem Falle war es auffallend, dai3 kein Zusammenhang zwischen dem Eiweii3gehalt und der Konzentration am Sulfonamid bestand. Der Eiweii3- gehalt der Synovialflussigkeit betragt nach KOLB (1962), DUKES (1959) und KERSJES (1963) 1-2O/o.

6 Stunden nach der Applikation von Sulfamethylphenazol und weiterhin bis zur Nachdosierung lag der in der Synovia gefundene Wert eindeutig uber dem Blutwert. Das uberrascht nicht. Wahrend durch Niere und Galle die Aus- scheidung kontinuierlich fortschreitet, kann sich, nachdem der Konzentrations- ausgleich erfolgt ist, die Konzentration der Synovia nur verringern, wenn eine Ruckdiffusion in die Blutbahn erfolgt.

Nach der am zweiten Tage erfolgten Nachdosierung mit 0,05 mg/kg Kor- pergewicht steigt der Blutspiegel erwartungsgemai3 wieder uber den Wert der Konzentration in der Synovia hinaus. Der 36-Stundenwert ist in beiden Flussig- keiten etwa gleich. Der 48-Stundenwert der Sulfamethylphenazol-Konzentra- tion in der Synovialflussigkeit liegt im Durchschnitt wieder 2 mgO/o hoher als im Blut. Nach weiterer Applikation von 0,05 mg/kg Korpergewicht findet man ein gleiches Verhalten wie am zweiten Tage. Im Blut und in der Synovial- flussigkeit sind nach 84 Stunden im Mittel 4,6 bzw. 5,4 mgO/o nachzuweisen.

Das Sulfamethylphenazol zeichnet sich nach unseren Untersuchungen durch einen langanhaltenden Blutspiegel aus. Es wandert schnell vom Blut in die Korperfliissigkeiten und anscheinend auch ins Gewebe. In der Synovialflussigkeit erreicht es gleich hohe Konzentrationen wie im Blut, die aber linger als die Blutspiegel bestehen bleiben. Es kann auf Grund dieser Untersuchungen ange- nommen werden, dai3 Sulfamethylphenazol fur die Behandlung bakterieller Gelenk- und Sehnenscheidenentziindungen, die durch Streptokokken, Listeria, Staphylokokken, Pneumokokken und Escherichia coli verursacht sind, gut ge- eignet ist.

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Zusammenfassung Nach intravenoser Applikation von Sulfamethylphenazol beim Pferde

wurden der Blutspiegel und die Konzentration in der Synovialflussigkeit der Sprunggelenke untersucht. Sulfamethylphenazol zeichnet sich durch langanhal- tende hohe Blutspiegel aus. Bereits nach einer Stunde ist es in hoher Konzen- tration in der Synovia nachweisbar. Nach 24 Stunden liegt die Konzentration in der Synovia noch hoher als im Blut. Mit einer Dosierung von 100mg/kg Korpergewicht am ersten Tage und je 50 mg/kg Korpergewicht am 2. und 3. Tage, kann man im Blut und in der Synovia einen therapeutischen Blutspiegel von etwa 5 mgO/o uber 84 Stunden aufrecht erhalten.

Summary The concentration of sulphamethylphenazol in blood and synovial fluid after

intravenous injection in the horse In a series of 15 horses the blood level of sulphamethylphenazol remained

high for a long period after intravenous injection. A high level was reached in the synovia within one hour of injection and after 24 hours the level was higher than in the blood. At a dosage of 100 mg/kg. bodyweight on the first day and 50mg/kg. on the second and third days it was possible to obtain a therapeutic level in the synovia and the blood of about 5 mgo/o throughout 84 hours.

RCsumC Concentration du sulfamithylphhazol dam le sang et la synovie du cheval trait&

par voie intraveineuse Aprks l’injection intraveineuse de sulfamkthylphknazol A quinze chevaux,

on en recherchait la teneur dans le sang et le liquide synovial du jarret. Une particularitk du sulfamkthylphknazol est de se maintenir de fagon prolongke et i un taux klevk, dans le sang. I1 peut &re dkcelk, aprhs une heure dkji et en forte concentration dans la synovie. Aprhs 24 heures, la synovie en contient plus que le sang. En prockdant ?i l’administration de 100 mg par kg de poids de l’animal le premier jour, suivie de celle de 50 mg/kg le 26me puis le 36me jour, on obtient aussi bien dans le sang que dans la synovie un taux thkrapeutique d’environ 5 mgO/o qui dure au del i de 84 heures.

Resumen La concentracidn de sulfametilfenazol en la sangre y en la sinovia tras la aplicacidn

intravenosa en el caballo Tras la administracibn endovenosa de sulfametilfenazol en el caballo se

analizb el nivel sanguineo y la concentracibn en el liquid0 sinovial de 10s corvejones. El sulfametilfenazol se caracteriza por elevados dinteles sanguineos de larga duracibn. Incluso a1 cab0 de una hora se puede identificar en suprema concentracibn en la sinovia. Transcurridas 24 horas, la concentracibn en la sinovia es superior a la de la sangre. Con una dosificacibn de 100 mg/kg de peso vivo en el primer dia y 50 mg/kg de peso vivo cada vez en el segundo y tercer dia puede mantenerse en sangre y en la sinovia un nivel sanguineo terapkutico de unos 5 mg O / o a lo largo de 84 horas.

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Anschrifl der Verfasser: Dr. Rudolf Zeller und Dr. Fritz Ludedre, Klinik fur Pferde- krankheiten der Freien Universitat Berlin, 1 Berlin 37, Konigsweg 50.