Forenzní Drog Profil: Cocaethylene

Abstrakt

Tento článek je určen jako stručný přehled nebo primer o cocaethylene (CE), farmakologicky účinné látky tvoří v těle, když člověk co-příjme ethanolu a kokainu. Referenční knihy široce používané ve forenzní toxikologii obsahují málo informací o CE, i když se tento metabolit kokainu běžně vyskytuje v rutinních případech. CE a kokain jsou stejně účinné při blokování zpětného vychytávání dopaminu v receptorových místech, čímž posilují stimulační účinky neurotransmiteru. U některých živočišných druhů byl LD50 CE nižší než u kokainu. CE je také považován za toxičtější pro srdce a játra ve srovnání s mateřským drogovým kokainem. Poločas eliminace CE v plazmě je ~2 h ve srovnání s ~1 h u kokainu. Koncentrace CE v krvi po pití alkoholu a užívání kokainu jsou obtížné předvídat, a bude záviset na načasování podání a výši dvou prekurzorů drog požití. Po akutní jednorázové dávce kokainu a ethanolu, profil koncentrace CE běží na nižší úrovni než profil kokainu, ačkoli CE je detekovatelný v krvi o několik hodin déle. Může být učiněn silný případ pro sečtení koncentrací kokainu a CE ve forenzních vzorcích krve, pokud jsou toxikologické výsledky interpretovány ve vztahu k akutní intoxikaci a riziku úmrtí předávkování.

Úvod

Lék profily představují užitečný zdroj informací při forenzních toxikologů psát znalecké posudky nebo připravit čestná prohlášení v různých trestných činů souvisejících s drogami a úmrtí na předávkování. Dobrý profil léku by měl poskytnout informace o farmakokinetických a farmakodynamických vlastnostech léčiva. Měl by také hlásit koncentrace účinné látky v krvi po terapeutických, rekreačních dávkách a při úmrtí. Nicméně, čtení lék profilu by nemělo nahradit pro načítání původní články z recenzovaných časopisů, které poskytují další informace o dispozice a osud v těle drogy zájem.

trestných činů souvisejících s Drogami jsou celosvětovým problémem, včetně opilý a zdrogovaný řízení (1), lék usnadnit sexuální útoky (2) a otrava drogami úmrtí (3). Moje účast v nedávném trestním řízení zahrnujícím společné požití velkých dávek ethanolu a kokainu mě vedla k tomu, abych se podíval na řadu referenčních knih ve forenzní toxikologii. Jednalo se o dispozice toxických drog a chemikálií u člověka (11.vydání), který obsahuje velké množství informací o kokainu, ačkoli drogový profil nebo monografie věnovaná CE chyběla (4).

další široce používaný referenční zdroj, Clarkeova analýza drog a jedů (čtvrté vydání) neobsahovala žádné informace o CE (5). Kapitola věnovaná kokainu ve čtvrtém vydání knihy Principy Forenzní Toxikologie zmiňuje tvorbu CE, ale tam byly žádné odkazy obsažené na články publikované ve vědeckých časopisech (6). Podobně, lék, list o behaviorální účinky kokainu, který byl zahrnut do knihy vydané v USA Národní Dálniční Doprava Administrace Bezpečí, i když to obsahuje jen málo užitečných informací o CE (7). Tento nedostatek snadno dostupných informací o CE, což je farmakologicky aktivní a toxický metabolit kokainu, mě přiměl napsat tento forenzní toxikologický profil léku.

co je kokaethylen?

Kokain byl extrahován z Erythroxylum coca v roce 1860 (8) Albert Niemann (1834-1861) a jeho chemická struktura byla objasněna Richard Willstätter (1872-1942) v rámci své doktorské práce na tropanových alkaloidů udělal na Univerzitě v Mnichově v roce 1894 (9, 10). Podle the MERCK index (13. vydání) cocaethylene byl nejprve připraven v roce 1885, ale jeho farmakologické vlastnosti nebyly důkladně zkoumány, protože kokain byl k dispozici ve velkém množství z listů koky. Brzy po extrakci a čištění kokainu byly objeveny jeho lokální anestetické a stimulační vlastnosti a tento přírodní produkt se stal celosvětově hlavní rekreační drogou zneužívání (11).

Kokain je často zjištěny v krvi a dalších biologických vzorků od postižených řidičů (12), otrávených pacientů (13) a lékař případů (14). Hlavní metabolity kokainu největší zájem ve forenzní toxikologii jsou benzoylecgonine (BZE) a ecgonine methyl ester (EME), které jsou stanoveny v krvi (15) a vylučuje se v moči, BZE, že cílový analyt pro screening analýzy (16). Další menší a farmakologicky aktivní metabolit kokainu je tvořen působením jaterních enzymů P450 způsobuje N-demetylace na terciární aminové skupiny dát norcocaine (6).

cílená analýza CE by měla být zvážena vždy, když jsou forenzní vzorky krve pozitivní jak na kokain, tak na ethanol. CE je nový metabolit vytvořený při transesterifikační reakci mezi ethanolem a kokainem a katalyzovaný působením jaterních karboxylestrázových enzymů (17, 18). Proto je methylkarboxylový ester BZE (kokain) přeměněn na ethylkarboxylový ester BZE, což je kokaethylen (19).

chemické struktury kokainu (mol. ČT. 303.4) a CE (mol. ČT. 317.4) a biosyntéza CE jsou znázorněny na obrázku 1. CE není drogou zneužívání samo o sobě, ale vzniká v játrech, když člověk pije alkohol a také požívá kokain (20, 21).

Objev cocaethylene

hledání PUBMED pro cocaethylene ukazuje první zmínka se objevila v roce 1990 na tiskové položka s názvem Miami vice metabolit publikoval v časopise SCIENCE (22). To se zaměřilo na vyšetřování úmrtí souvisejících s kokainem provedených v kanceláři Soudního lékaře v okrese Dade v Miami. Během plynové chromatografie-hmotnostní spektrometrie (GC–MS) analýzy, soudní toxikolog Lee Hearn PhD viděl prominentní vrchol na hmotnost chromatogramy s molekulárním iontem m/z 317, který vymývá z GC kolony krátce po kokainu m/z 303 (20). Tento neočekávaný hmotnostní fragment (m / z 317) přerušil Hearnův zájem, zvláště když si všiml, že to bylo častější, když zemřelý měl také zvýšenou koncentraci ethanolu v krvi (23). Další vyšetřování fragmentačního obrazce neznámého vrcholu navrhl, že to bylo CE a tato byla později potvrzena syntézou z ecgonine a srovnání celé spektrum s autentickými normy CE poskytována US Drug Enforcement Agency.

stejní vyšetřovatelé z Miami ukázali, že CE byl rychle vytvořen, když byly homogenáty jater inkubovány s ethanolem a kokainem (20). Tato linie výzkumu byla rozšířena Jatlowem et al. (24), který potvrdil, že CE nebyl artefaktem vyrobeným během zpracování exemplářů. Drog-free krev se přidal etanol a kokainu a ne CE byl tvořen, když směs byla inkubována při teplotě 37°C. Ani CE produkován, když inkubační směsi byly acidofilní (pH 1-2), aby simulovaly podmínky existující v žaludku.

od těchto prvních zpráv byla farmakologie a toxikologie CE rozsáhle studována, včetně jeho kardiovaskulárních účinků a stimulačních vlastností (25, 26). Zdá se, že CE a kokain jsou stejně v blokaci zpětného vychytávání dopaminu na synapsích, což je mechanismus zodpovědný především za příjemné, návykové a posilující účinky těchto dvou léků (27).

Analytické metody

úzká podobnost v chemické struktuře a fyzikálně-chemických vlastností kokainu a CE (viz Obrázek 1) znamená, že dva léky jsou co-extrahovaného z biologických médií, a to buď tím, třes s organickými rozpouštědly nebo s použitím extrakci na pevnou fázi kolony (28). Obě léky byly identifikovány a kvantifikovány v široké škále typů biologických vzorků, včetně krve, orální tekutiny, mekonia, plazmy, moči a vlasových pramenů (29).

GC a MS metod v současné době k dispozici ve forenzní toxikologickou laboratoří, které jsou použitelné pro analýzu CE, kokainu a jejich metabolitů (30). Ani kokain, ani CE vyžadovat předchozí derivatizace před GC nebo GC–MS analýza, i když je to nezbytné pro BZE a EME, aby zajistily, ostré chromatografické píky bez znatelného odkalovacích (31). Analogy značené deuteriem jsou k dispozici jako interní standardy, pokud se pro analýzu kokainu používá hmotnostní spektrometrie, CE a jejich metabolity.

GC s detekcí NPD byly pro analýzu kokainu a CE v biologických vzorcích použity metody GC–MS a LC–MS (32). Dnes jsou populárnější metody LC–MS nebo nějaká pomlčková technika, jako je LC-MS-MS, protože derivatizace je zbytečná (29). Nedávný článek uvádí hmotnostní spektrometrickou metodu GC ion-trap pro analýzu kokainu, CE a jejich metabolitů (33).

Farmakokinetika

Kokainu mohou být podávány různými způsoby, ale pro rekreační účely lék je většinou přijato, frkání nebo čichání do nosní dírky (insuflace), která usnadňuje absorpci do krevního řečiště přes sliznice nosní dutiny (34). Ve srovnání s většinou léků, které se vyskytují ve forenzní toxikologii, má kokain krátký poločas eliminace v plazmě (t½) ~1 h (35). V souladu s tím by po šesti x t½ (6 h) mělo být ve forenzních vzorcích krve detekovatelné pouze stopové množství původního léčiva (36). Stejně jako kokain je CE metabolizován na BZE a také podléhá N-demethylaci na normetabolit, norkokaethylen (37).

Po intravenózním (i.v.) správa CE (0,25 mg/kg) průměrná hodnota (±SE) plazmatický eliminační poločas byl 1.68 ± 0.11 h ve srovnání s 1.07 ± 0.09 h pro stejné dávce kokainu (38). Ve stejné studii, rozdíl v průměr ± SE maximální koncentrace kokainu v plazmě (0.170 ± 0.024 mg/L) a CE (0.159 ± 0.030 mg/L) nebyl statisticky významný (P > 0.05). Oblasti podle koncentrace (AUC) čas profily kokainu a CE (0-60 min po podání) byly také podobné; AUC pro kokain byla 6,2 ± 0.953 mg x v x h/L ve srovnání s 6.8 ± 0.792 mg x v x h/L pro CE (P > 0.05).

V další studie u lidí, 0,25 mg/kg kokainu nebo CE byly intravenózně a výsledné maximální koncentrace v plazmě byly 0.195 mg/L a 0.160 mg/L, v daném pořadí (P > 0.05) (39). Po zdvojnásobení dávky jednotlivých léků na 0,50 mg/kg, což odpovídá Cmax v plazmě bylo 0.444 mg/L pro kokain a 0.329 mg/L pro CE (P > 0.05). Po těchto dvou dávkách, střední eliminační poločasy CE z plazmy byly 2.48 h (0,25 mg/kg) a 2.43 h (0,50 mg/kg) ve srovnání s průměrem 1.51 1.45 h a h pro kokain.

Když deuterovaný-kokain (d5) byl podáván perorálně (2,0 mg/kg), i.v. (1.0 mg/kg) nebo kouření (0,2 mg/kg) na šest dobrovolníků, kteří pili také ethanol (1,0 g/kg), poločas eliminace kokainu (CE) 1.8 h (2.3 h), 1,5 h (2.7 h) a 1,0 h (2,5 h), respektive (40). Množství kokainu převedeny na CE závisí na způsobu podání, je 34 ± 20% (orální), 24 ± 11% (jsem.v.) a 18 ± 11% (kouření).

V dvojitě zaslepené zkřížené studie návrhu 10 dobrovolník předměty pili ethanol (1,0 g/kg) a jednu hodinu později obdržel buď 0.30, 0.60 nebo 1,2 mg/kg d5-kokain konstantní rychlostí jsem.v. infuze po dobu 15 min (41). Podle očekávání se maximální plazmatické koncentrace kokainu a CE a AUC zvyšovaly úměrně se zvyšující se dávkou kokainu. Plazmatické eliminační poločasy CE a kokainu byly nezávislé na dávce, ale byly ~1 h delší pro CE. Kromě toho byla plazmatická maximální Cmax pro CE asi 15krát nižší než Cmax pro kokain pro každou podanou dávku. Tato studie zjistila, že 17 ± 6% dávky kokainu bylo přeměněno na CE. Bylo také pozorováno, že požití ethanolu před podáním kokainu snížilo hladiny BZE v moči o 48% a zvýšilo hladiny CE a EME v moči.

delší eliminační poločas CE znamená, že je detekovatelný v krvi nebo plazmě za pár hodin déle, než původní droga kokain, ale ne tak dlouho, jak BZE (t½ ~5 h) (42). BZE je cílový analyt pro screening léků v rutinních případech a pokud je vyžadován důkaz o příjmu kokainu (15, 30). Není však možné vyvodit závěry o účincích léků na poškození nebo době posledního použití z koncentrací stanovených v moči. Na rozdíl od CE není BZE psychoaktivním metabolitem kokainu, a proto by neměl přispívat k farmakologickým nebo toxickým projevům zneužívání kokainu (42).

Farmakodynamika

Existuje obecná shoda, že psychoaktivní stimulační účinky kokainu a CE jsou zprostředkovány prostřednictvím dopaminergních neuronů v nucleus accumbens (11, 43). Obě léky působí tak, že blokují zpětné vychytávání dopaminu a tím zvyšují postsynaptickou neuronální aktivitu (25). To stimuluje činnost mozku, aby si lidé více aktivní, mentálně upozornění, vzrušený, a dává pocity ‘vysoké’. A v tomto ohledu se zdá, že CE a kokain jsou ekvipotentní jako centrální stimulanty (44). Protože poločas eliminace CE v plazmě je delší než kokain, pomáhá to prodloužit příjemné dopaminergní účinky, což by mohlo vysvětlit, proč závislí na kokainu často konzumují alkohol, když zneužívají kokain (45). Jedna studie zjistila, že CE byl více účinný blokátor srdeční sodíkových kanálů než kokain, což by mohlo zhoršit nežádoucí kardiovaskulární účinky kokainu (46).

Po šesti dobrovolné subjekty šňupala kokain (2 mg/kg) a ihned poté vypil ethanol (1 g/kg), kokain-indukovaný euforie byla větší a delší, ve srovnání se stejnou dávkou kokainu a placebem (47). Kromě toho byl srdeční tep výrazně rychlejší v ethanolu a kokainu ve studii.

Pocity z “vysoké” a účinky na kardiovaskulární parametry byly měřeny v šesti mužských pacientů, kteří dostávali buď kokain (0,25 mg/kg) nebo CE (0,25 mg/kg) jako intravenózní bolusovou injekcí (38). Po dobu prvních dvou hodin po podání byly jak kokainové “vysoké”, tak i lékem vyvolané účinky na srdeční frekvenci a krevní tlak po CE nižší ve srovnání s ekvivalentní dávkou kokainu.

kokain má po chronickém užívání silně posilující účinky, což vede k fyziologické a psychologické závislosti. Mnoho lidí vykazuje chování při hledání drog, a proto mají tendenci k relapsu po období abstinence (43). Neexistuje účinná farmakoterapie pro léčbu závislosti na kokainu, i když se jedná o aktivní a probíhající oblast výzkumu (48).

Krevní koncentrace CE

koncentrace CE v krvi po co-požití alkoholu a kokainu je obtížné předvídat, protože záleží na množství prekurzorů drog, požití a pořadí a načasování podání. Bez pití alkoholu by po použití kokainu neměl být v krvi měřitelný CE. Nicméně, tam jsou situace, kdy CE může být měřitelná v krvi po koncentraci ethanolu klesla pod obvyklé analytické cut-off 0,01 g% používá v mnoha laboratořích.

pořadí podání prekurzor drog je také důležitým aspektem, například pokud ethanolu bylo spotřebováno několik hodin před nebo po požití kokainu. Tvorba CE je pravděpodobně příznivější s již existující vysokou koncentrací ethanolu v krvi, když osoba začne užívat kokain. To vyplývá z relativně krátkého eliminačního poločasu kokainu z plazmy ~1 h, takže koncentrace mohou být zanedbatelné, když člověk pije ethanol. Při nízkých koncentracích kokainu v krvi by nemělo být produkováno mnoho CE, bez ohledu na množství konzumovaného alkoholu (49). To ztěžuje předvídat v každém jednotlivém případě koncentraci CE v biologických vzorcích analyzovaných v klinických a forenzních případech.

zhruba jednu hodinu delší plazmatický eliminační poločas CE ve srovnání s kokainem znamená, že ta by mohla být uvedena jako “negativní” nebo ‘není detekována’, když CE byly stále měřitelné v tělních tekutinách. To by však ověřilo, že osoba dříve požila ethanol i kokain.

CE byla poprvé zjištěna při pitvě krev v koncentracích od 0,05 mg/L na 0,31 mg/L při současném stávající kokainu byly koncentrace od < LLOQ na 4,03 mg/L a krevní-ethanol případech byla 0,03–0.46 g% (20). V pozdější zprávě z téže laboratoři, koncentrace CE v posmrtné krev (N = 6) se pohybovala od 0,03 mg/L až 0,55 mg/L, kdy kokainu se pohybovala od 0,03 mg/L 1,4 mg/L a krevní–ethanol byl 0,01–0,10 g% (32).

v 62 případech soudního lékaře nebyly průměrné koncentrace kokainu, CE a ethanolu v krvi a sklivci (VH) významně odlišné (50). Koncentrace CE v krvi i VH však byly asi 20krát nižší než koncentrace kokainu. V další zprávě ze sedmi úmrtí souvisejících s kokainem, průměr (rozsah) CE koncentrace byly 0.348 mg/L (dávce 0, 073–1.45), ve srovnání s 0.758 mg/L (0.034–4.37) pro kokain a 0,12 g% (0.02–0.24) pro krev–etanol (24).

V 41 hospitalizací, a to především trauma pacientů, zvýšený krevní–ethanol (průměr 0.168 g%) střední kokainu a CE koncentrace v krvi byly 0.117 mg/L a 0.112 mg/L, respektive (51). V lék-pozitivní akutní pacienty, 28 osob kokain, CE a etanolu v plazmě na střední koncentrace (rozsah) 0.0862 mg/L(0-0.335) pro kokain, 0.0584 mg/L(0-0.250) pro CE a 0,12 g% (0.005–0.31) pro ethanol (52). Ve stejné studii byly koncentrace kokainu a CE vysoce korelovány (r = 69), ale nebyla zjištěna žádná korelace mezi CE a ethanolem (r = -0.078).

V 68 urban pacientů po traumatu CE byl identifikován v plazmě v průměr ± SE (rozsah), koncentrace 0.041 ± 0.027 mg/L (0.003–0.213 mg/L). Všichni pacienti byli také pozitivní na kokain na mysli (rozsah), koncentrace v plazmě 0.093 ± 0.052 mg/L (0.004–0.699 mg/L). Ethanol byl hlášen pozitivní u 56% pacientů v průměru (rozmezí) koncentrací 0,175 ± 0,085 g% (0,012-0,37 g%). Korelace hladin kokainu a CE v plazmě v této studii byla nízká a nevýznamná (53).

profily koncentrace–čas CE a kokain byly stanoveny po šesti zdravých mužů vypil ethanol (1,0 g/kg), než se šňupala kokain (2 mg/kg) (54). V rameni ethanol–kokain studie byla průměrná koncentrace kokainu v plazmě 0, 366 mg / L, což je znatelně vyšší než CE, který dosáhl maxima 0.062 mg/L a plazmatický ethanol v průměru 0,113 g%.

Po osmi dobrovolníků odfrkl 100 mg kokainu a také pil ethanol (0.8 g/kg), bylo průměrné maximální plazmatické koncentrace CE byl 0.049 mg/L ve srovnání s 0.331 mg/L pro kokain. Ve stejné studii byla průměrná koncentrace ethanolu v plazmě 0,1 g %(55).

Poté, co vzal jeden rekreační dávky kokainu a ethanolu, koncentrace CE v krvi nebo plazmě je značně nižší než kokain (55). Ale v reálných situacích bude hodně záviset na pořadí, načasování a dávkách dvou prekurzorových léčiv. Po opakovaném užívání kokainu, koncentrace CE v krvi bude mít tendenci se hromadit, kvůli jeho delšímu poločasu eliminace v plazmě. Za těchto okolností lze očekávat vyšší koncentrace CE, když osoba požije novou dávku kokainu v závislosti na odebraném množství (56).

Toxicity

Protože je to i CE a kokain jsou farmakologicky účinné látky, silný případ může být pro sečtení krve nebo plazmy koncentrace obou látek při toxikologické výsledky jsou interpretovány v běžných případech. Součet koncentrací kokainu a CE by měl poskytnout spolehlivější indikaci intenzity účinků léků na lidský výkon a chování a rizika toxicity a úmrtí na předávkování (57).

studie na myších ukázaly, že letalita CE, jak je stanovena jeho LD50, překonala kokain a obě léky byly toxičtější než ethanol (58). LD50 CE u potkanů s dlouhým Evansem byla 96 mg / kg u samic ve srovnání se 70 mg/kg u samců (59). LD50 však také závisel na konkrétním kmeni testovaných potkanů. Obecná zjištění ze studií na zvířatech vyplývá, že CE je potenciálně nebezpečnější než kokain v mediaci letalita (nižší LD50), V Swiss-Webster myší LD50 bylo 62 mg/kg pro CE ve srovnání s 93 mg/kg kokainu (23).

kokainu a CE jsou silné stimulanty centrálního nervového systému (CNS) působí prostřednictvím dopaminergních neuronů, což vede k hypertenzi, zvýšenou srdeční tep a zvýšené tělesné teploty, který pravděpodobně nadhodnocuje riziko kardiotoxicity (60). Neoficiální důkazy naznačují, že chronické uživatelé kokainu se mohou projevit v delirium a drogami vyvolané křeče (61).

nálezy při pitvě u úmrtí na intoxikaci kokainem jsou obecně podobné jiným stimulantům CNS, jako je amfetamin nebo metamfetamin (62, 63). To zahrnuje mozkové krvácení, mrtvici nebo jiné nežádoucí kardiovaskulární příhody(64, 65). Zneužití kokainu také narušuje termoregulaci těla,což může vést k úmrtí na hypertermii, zejména pokud je droga zneužita v horkém klimatu a při vyšší teplotě prostředí (66).

Závěrečné poznámky

CE je farmakologicky aktivní metabolit kokainu vzniká v těle, když člověk pije alkohol a také spolkne kokainu. Koncentrace produkovaného CE je obtížné předvídat, protože bude záviset na dávce každého prekurzorového léčiva a načasování podávání každého (40). Kokain i CE stimulují CNS a zvyšují pocity vysoce vyvolané kokainem. Protože akutní toxicity kokainu se zvyšuje v přítomnosti CE, koncentrace obou léků by měl být přidán spolu, když účinky na výkon a chování a riziko intoxikace a smrt jsou považovány za. Úloha CE při akutních otravách spojených se zneužíváním kokainu by neměla být podceňována. Kdykoli forenzní vzorky krve jsou pozitivní na etanol a kokainu specializované kvantitativní stanovení množství CE současné době je doporučené a koncentrace hlášeny spolu s jinými léky na podporu tvorby a správnou interpretaci.