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Die pharmakokinetischen (PK) Prozesse wie Freisetzung (Liberation), Absorption, Verteilung (Distribution) in das Effektkompartiment, renaler und hepatischer Metabolismus (LADME-Schema) bestimmen das zeitliche Verhalten der Antibiotika im menschlichen Körper. Typische PK-Parameter sind Halbwertszeit (t_½), Talspiegel (c_min), Spitzenspiegel (c_max), sowie die Fläche unter der Konzentrations-Zeit-Kurve - area under the curve (AUC). Physiko-chemische oder metabolische Arzneistoffinteraktionen, Nieren-, Herz- und Leberinsuffizienz, hocheffektive Nierenersatzverfahren, eine verstärkte Nierenfunktion, extremes Über- oder Untergewicht, spezielle Krankheitsbilder wie onkologische Erkrankungen oder Verbrennungen aber auch eine umfangreiche Polymedikation können diese Prozesse beeinflussen [1].

Im Gegensatz zu PK beschreibt die Pharmakodynamik (PD) die antimikrobielle Wirkung von Antibiotika. Wesentliche Parameter zu ihrer Beurteilung sind die minimale Hemmkonzentration (MHK) als Maß der noch verträglichen, erforderlichen Antibiotikakonzentration zur Abtötung der Erreger sowie Absterbekinetiken zur zeitlichen Beurteilung der Wirkung [2], [3].

Die Zusammenführung beider Aspekte in PK/PD-Modellen ermöglicht die prinzipielle Charakterisierung der Wirkung (zeitabhängig, konzentrationsabhängig, oder kombiniert) und ihre Zuordnung zu einem von drei PK/PD-Indices. Ferner lassen sich aus PK/PD-Modellen Aussagen zu Dosierungen, Applikationsformen und Resistenzproblemen ableiten.

Alle PK/PD-Indices setzen die pharmakokinetischen Parameter c_min, c_max oder die AUC in ein Verhältnis zu dem wesentlichen mikrobiologischen Parameter der Wirksamkeit, der minimalen Hemmkonzentration (MHK). Zeitabhängig wirkende Antibiotika (z. B. viele Betalaktam-Antibiotika) sind effektiv, wenn deren Konzentration im Fokus des Infektionsherdes möglichst lange während des Applikationsintervalls oberhalb der MHK liegt (% T > MHK). Ihre Dosierung kann mittels Therapeutischen Drug Monitorings (TDM) durch Bestimmung des Talspiegels gesteuert werden. Konzentrationsabhängige Antibiotika (z.B. Aminoglycoside) lassen sich am besten durch das Verhältnis aus Spitzenspiegel und MHK (c_max/MHK) charakterisieren. Antibiotika mit sowohl zeitabhängiger als auch konzentrationsabhängiger Wirkung (z.B. Vancomycin) lassen sich durch das Verhältnis von Konzentrations-Zeit-Kurve und minimaler Hemmkonzentration (AUC/MHK) beschreiben [4]. Da sich die AUC im klinischen Alltag mit vertretbarem Aufwand kaum ermitteln lässt, werden hier pragmatisch je nach überwiegender Komponente entweder Tal- oder Spitzenspiegel bestimmt.

Neueste Untersuchungen zeigen, dass die PK/PD-Indices für ein Antibiotikum durchaus nicht konstant sind, sondern in Abhängigkeit vom Charakter der Patientenpopulation, von Besonderheiten der Elimination, von der Erregerdichte und anderen Faktoren variieren können [5].

Am Beispiel von Meropenem wird beispielhaft und fallbezogen die praktische Durchführung einer TDM-gesteuerten Therapie auf der Basis von PK/PD-Daten vorgestellt.