Antibiotikas aktivitet in vitro 

Bestemmes ved den minimumskoncentration - mindste hæmmende koncentration, MIC - som synligt hæmmer væksten af en given population af bakterier. 

Antibiotikas effekt in vivo 

Afhænger bl.a. af, om et antibiotikums koncentration på infektionsstedet overstiger MIC for den inficerende bakterie. 

En række faktorer kan påvirke dette: Fysisk-kemiske forhold, lipofilicitet, proteinbinding, farmakokinetik og farmakodynamik. Ændres bakteriens vækstforhold, fx ved at den vokser i en biofilm på fremmedlegemer, kan MIC forøges mangefold. 

Ioniseringsgraden har stor betydning 

Kun ikke-ioniserede antibiotika kan trænge ind gennem en bakteries cellevæg og -membran og nå deres receptor. Det er velundersøgt, at et surt miljø som i prostatakirtlen eller i makrofagers fagolysosomer fører til såkaldt "ion-trapping". På grund af det lave pH ioniseres basiske antibiotika, fx makrolider eller trimethoprim, men da de ioniserede molekyler ikke kan diffundere ud igen, sker der en koncentrering af antibiotika. Dette fører til høje vævskoncentrationer, men den antibakterielle aktivitet er minimal, da hovedparten af stoffet er ioniseret og derfor inaktivt. 

Binding til serum-protein 

De fleste antibiotika bindes i varierende grad til serum-proteiner, overvejende albumin. Selv om bindingen er reversibel, er det kun den til enhver tid frie del af stoffet, der kan diffundere ekstravaskulært. Dosis skal derfor justeres, hvis koncentrationen af den ubundne del af stoffet ikke overstiger MIC. Dette er der taget højde for ved anbefaling af dosis under Doseringsprincipper. Proteinbindingsgraden fremgår sammen med de øvrige farmakokinetiske egenskaber ved antibiotika af tabel 2.

Drabseffekt på bakterier
Antibiotika kan opdeles i 3 grupper efter deres drabseffekt på bakterier. 

• ß-laktamantibiotika er maksimalt baktericide ved koncentrationer 2-4 gange MIC-værdien, dvs. en yderligere øgning af koncentrationen forøger ikke drabseffekten nævneværdigt. Den baktericide effekt er derfor mere tidsafhængig end koncentrationsafhængig.
• Aminoglykosider og fluorquinoloner har koncentrationsafhængig drabseffekt, dvs. jo højere koncentration over MIC-værdien, jo hurtigere drab. De to stofgrupper har maksimal drabseffekt ved 10-12 gange MIC-værdien.
• Bakteriostatiske antibiotika, fx makrolider, tetracycliner, fusidin, linezolid og sulfonamider virker alene hæmmende på væksten af bakterierne.

Doseringsprincipper

Ved dosering af antibiotika gælder følgende hovedprincipper baseret på det pågældende antibiotikums drabseffekt (dette gælder den ikke-proteinbundne fraktion = den frie koncentration): 

• For antibiotika med tidsafhængig drabseffekt opnås optimal effekt ved at optimere Tiden > MIC, dvs. varigheden af koncentrationen - uanset niveauet - over MIC-værdien på infektionsstedet. Den bedste effekt opnås ved, at antibiotikakoncentrationen overstiger MIC så længe, som bakteriedrabet kræver.
  Ved nogle infektioner som gonoré er 7-10 timers eksponering for et ß-laktamantibiotikum tilstrækkelig, fx 1 g ceftriaxon. Ved andre infektioner som pyelonefritis kræves 7-10 dages behandling, for endocarditis 4-6 uger. For antibiotika med kort halveringstid som benzylpenicillin er den optimale administration over længere tid kontinuerlig infusion. Hvis det gives som intermitterende dosering, skal koncentrationen i mindst 50 % af intervallet ligge over MIC.
  Dosis og doseringsinterval for antibiotika på det danske marked er vist i tabel 1 og baseres på MIC-værdier for den følsomme population af de mest relevante bakterier.
  En oversigt over bakteriers MIC-værdier for relevante antibiotika er tilgængelig på EUCAST.org ⁽⁴⁶¹⁶⁾.
• Effekten af antibiotika med koncentrationsafhængig drabseffekt optimeres ved at stile mod, at C_max (eller peak-koncentrationen) ligger på 10-12 gange MIC-værdien allerede ved første dosis (dette kan også angives som en AUC/MIC-ratio (AUC = arealet under kurven)). For aminoglykosider gøres dette bedst ved at give hele dagsdosis i én intravenøs dosis, fx for gentamicin en dosis på 5-7 mg/kg legemsvægt hos voksne (resulterer i en C_max på 10-15 mg/l, hvilket for en følsom E. coli med MIC på 0,5 mg/l giver en peak/MIC-ratio på 20-30). Dette øger ikke toksiciteten på nyreparenkymet, da der er en maksimal bindingskapacitet på de proksimale tubulusepitelceller.
  Ved at dosere aminoglykosid én gang i døgnet sker der en væsentlig udvaskning af gentamicin i mellemtiden, og dosering af døgndosis én gang dagligt er derfor mindre toksisk end dosering af døgndosis fordelt på tre doser. Samtidig fører optimering af peak/MIC-ratio til hurtigere effekt, og 3 dages behandling vil oftest være tilstrækkelig.
  Den samme optimering af effekten gælder for fluorquinoloner: En ciprofloxacindosis på 400 mg i.v. 2 gange dgl. eller 500 mg oralt 2 gange dgl. resulterer i en AUC/MIC-ratio > 100 eller peak/MIC-ratio > 10 for E. coli.
• For bakteriostatiske antibiotika er lovmæssigheden for farmakokinetik/farmakodynamik (PK/PD)-relationen mindre åbenlys: For makroliderne erythromycin, roxithromycin og clarithromycin er Tiden > MIC vigtigst, mens det er AUC/MIC-ratio for azithromycin. Se i øvrigt tabel 2.

Ved at optimere antibiotikas PK/PD opnås flere fordele: Optimal effekt i løbet af kortest mulig tid giver kortere behandlingsvarighed og vil kunne reducere forekomsten af resistente bakterier, da denne afhænger af mængden og varigheden af antibiotikaekspositionen. Ved oral behandling af mindre alvorlige infektioner uden for sygehus regi kan hyppig dosering dog medføre problemer med compliance. 

Tabel 1: Standarddosis og optimalt dosisinterval for antibiotika hos voksne. 

Farmakokinetiske og farmakodynamiske data

Tabel 2: Farmakokinetiske og farmakodynamiske data for antibiotika.
Hvor felter er tomme, foreligger ingen data for de pågældende lægemidler.