المجلة: Archives of Toxicology، المجلد: 98، العدد: 7
DOI: https://doi.org/10.1007/s00204-024-03735-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38582802
تاريخ النشر: 2024-04-06
DOI: https://doi.org/10.1007/s00204-024-03735-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38582802
تاريخ النشر: 2024-04-06
الأيض البشري لأربعة أفيونات بنزيميدازول الاصطناعية: إيزوتونيتازين، ميتونيتازين، إيتوديسنيتازين، وميتوديسنيتازين
تاريخ الاستلام: 21 فبراير 2024 / تاريخ القبول: 11 مارس 2024 / تاريخ النشر على الإنترنت: 6 أبريل 2024
© المؤلف(ون) 2024
© المؤلف(ون) 2024
الملخص
بعد جدولة الإيزوتونيتازين في عام 2019، زادت توفر بدائل الأفيونيات من نوع 2-بنزيل بنزيميدازول (نيتازينات) في سوق المخدرات العالمي، مما أدى إلى العديد من الوفيات في جميع أنحاء العالم. تعتبر النيتازينات قوية.
الكلمات الرئيسية: أفيونات تركيبية جديدة
مقدمة
في أوائل العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين، تعرضت الولايات المتحدة الأمريكية لأزمة “الأفيون”، حيث غمرت الفنتانيل غير المشروع والأفيونات الاصطناعية الجديدة (NSOs) سوق المخدرات غير القانونية (Prekupec et al. 2017). ونتيجة لذلك، زاد عدد الوفيات الناتجة عن جرعات زائدة مرتبطة بالأفيون بشكل حاد في الولايات المتحدة الأمريكية منذ عام 2013 فصاعدًا، وكان ذلك بشكل رئيسي يتعلق بالفنتانيل ونظائره (Mattson et al. 2021)، وانتشرت هذه الظاهرة القاتلة في جميع أنحاء العالم بعد فترة قصيرة (UNODC 2020؛ Brunetti et al. 2021). بعد تصنيف نظائر الفنتانيل في الولايات المتحدة الأمريكية والصين في عام 2019، توجه المستخدمون إلى فئات أخرى من الأفيونات الاصطناعية الجديدة بما في ذلك أفيونات البنزيميدازول (نظائر النيتازين) (Bao et al. 2019؛ Papsun et al. 2022؛ DEA 2023؛ Barrios et al. 2024).
أفيونات البنزيميدازول هي
يعد اكتشاف المستقلبات أمرًا حيويًا لتوثيق استهلاك الأدوية في البيئات السريرية والجنائية، وقد تم تحديد المستقلبات من المرحلة الأولى للإيزوتونيتازين والميتونيتيزين في حالات حقيقية للاستهلاك (Krotulski et al. 2020, 2021). ومع ذلك، كان التركيز على الإبلاغ عن تركيزات الإيزوتونيتازين والميتونيتيزين، ولم يتم التحقيق في المستقلبات من المرحلة الثانية. كما أن اكتشاف المستقلبات أمر بالغ الأهمية لأنها قد تكون نشطة. على سبيل المثال، المستقلبات الرئيسية للإيزوتونيتازين 4′-هيدروكسي-نيتازين، 5-أمينو-إيزوتونيتازين، و
تم تقييم تفعيل مستقبلات المورفين في تجارب في المختبر (Vandeputte et al. 2021). تم التعرف مؤخرًا على المستقلبات الرئيسية من المرحلة الأولى لإيتوديسنيتازين في الجرذان (Grigoryev et al. 2023). لم يتم تقييم مصير الأيض لمواد أفيونية أخرى من عائلة البنزيميدازول بعد.
تم تقييم تفعيل مستقبلات المورفين في تجارب في المختبر (Vandeputte et al. 2021). تم التعرف مؤخرًا على المستقلبات الرئيسية من المرحلة الأولى لإيتوديسنيتازين في الجرذان (Grigoryev et al. 2023). لم يتم تقييم مصير الأيض لمواد أفيونية أخرى من عائلة البنزيميدازول بعد.
لمواصلة هذه الجهود لوصف استقلاب الأفيونيات الناشئة، كان الهدف من الدراسة الحالية هو التحقيق في استقلاب الإيزوتونيتازين والميتونيتيزين في حضانات خلايا الكبد البشرية وكذلك في عينات إيجابية من حالات ما بعد الوفاة لتأكيد البيانات المنشورة سابقًا، بما في ذلك المستقلبات من المرحلة الثانية، والتحقق من ملاءمة النموذج في المختبر للتنبؤ باستقلاب أفيونيات البنزيميدازول في البشر. ثم تم تطبيق هذا النموذج على الإيتوديسنيتازين والميتوديسنيتازين لتحديد العلامات البيولوجية المناسبة لاستهلاكها.
المواد والطرق
المواد الكيميائية والمواد الكيماوية
إيزوتونيتازين، ميتونيتازين، إيتوديسنيتازين، ميتوديسنيتازين، 4′-هيدروكسي-نيتازين،
تم الحصول على ماء بدرجة LC-MS، والأسيتونيتريل، والميثانول من كارلو إيربا (كورنادو، إيطاليا)، وحمض الفورميك بدرجة LC-MS من سيغما ألدريتش. تم استخدام أسيتات الأمونيوم بدرجة كيميائية من ليفانكيميكا (باري، إيطاليا) وحمض الأسيتيك بدرجة LC من سيغما ألدريتش للتحضير.
تم شراء وسط الذوبان والكبد البشري المجمد من 10 متبرعين من شركة لونزا (بازل، سويسرا). تم شراء 1-جلوتامين وHEPES (2-[4-(2-هيدروكسي إيثيل)-1-بيبيرازينيل] حمض الإيثان سلفونيك) ووسط ويليامز E من سيغما ألدريتش. تم إذابة 1-جلوتامين وHEPES في وسط ويليامز E إلى 2 و
توقع المستقلبات باستخدام الحاسوب
تم توقع المستقلبات المحتملة من المرحلة الأولى والمرحلة الثانية للإيزوتونيتازين، الميتونيتازين، الإيتوديسنيتازين، والميتوديسنيتازين باستخدام برنامج GLORYx المجاني (De Bruyn Kops et al. 2021). المستقلبات من الجيل الأول التي حصلت على درجة توقع تساوي أو أعلى من
تم ضرب المستقلبات من الجيل الثاني في درجة المستقلب من الجيل الأول المقابل لحساب “الدرجة المعدلة”.
تم ضرب المستقلبات من الجيل الثاني في درجة المستقلب من الجيل الأول المقابل لحساب “الدرجة المعدلة”.
حضانات خلايا الكبد البشرية
تم إجراء الحضانة كما هو موصوف سابقًا (دي ترانا وآخرون 2021). باختصار، تم إذابة الخلايا الكبدية في وسط الإذابة عند
عينات ما بعد الوفاة
تم تحليل عينات بيولوجية بعد الوفاة من خمس حالات إيجابية للنيتازين. الحالة رقم 1 (السويد) كانت إيجابية للميتونيتيزيني؛ تم جمع الدم والبول. الحالة رقم 2 (ميونيخ، ألمانيا) كانت إيجابية للميتونيتيزيني؛ تم جمع الدم؛ لم يتم تحديد كمية الميتونيتيزيني، ولكن تم الكشف أيضًا عن JWH210 وTHJ-2201 و4-فلوروميثيلفينيديت والأوكسيكودون والنورأوكسيكودون والنالوكسون؛ تم تحديد التسمم الحاد المتعدد المخدرات كسبب للوفاة. كانت الحالتان رقم 3 ورقم 4 (السويد) إيجابيتين للإيتوديسنيتيزيني؛ تم جمع البول في كلا الحالتين. الحالة رقم 5 (ميونيخ، ألمانيا) كانت إيجابية للإيتوديسنيتيزيني؛ تم جمع الدم؛ كانت تركيز الإيتوديسنيتيزيني
تحضير العينة
تفقيس
بعد إذابته في درجة حرارة الغرفة،
عينات من البول والدم
تم إذابة العينات في درجة حرارة الغرفة، و
في الوقت نفسه، لدراسة جلوكورونيدation المستقلبات،
إعدادات كروماتوغرافيا السائل-مطياف الكتلة عالي الدقة
تم الاحتفاظ بالعينات المستخرجة في جهاز أخذ العينات التلقائي في
الكروماتوغرافيا السائلة
تمت عملية الفصل من خلال عمود كينيتكس ثنائي الفينيل (
العودة إلى الظروف الأولية خلال 0.1 دقيقة؛ كان وقت إعادة التوازن 4.9 دقيقة.
العودة إلى الظروف الأولية خلال 0.1 دقيقة؛ كان وقت إعادة التوازن 4.9 دقيقة.
مطيافية الكتلة الثنائية عالية الدقة
تم تحسين إعدادات مصدر HESI باستخدام الإيزوتونيتازين، الميتونيتازين، الإيتوديسنيتازين، الميتوديسنيتازين، 4′-هيدروكسيلي نيتازين، و5-أمين-إيزوتونيتازين بعد حقن المعايير في
تم الحصول على البيانات في أوضاع المسح الكامل HRMS / HRMS / MS المعتمدة على البيانات (FullMS / ddMS)
تحديد المستقلبات
تمت معالجة بيانات LC-HRMS/MS باستخدام برنامج Thermo Scientific Compound Discoverer في تحليل واحد، كما تم وصفه سابقًا (Di Trana et al. 2021). باختصار، تم مقارنة الأيونات بقائمة من المستقلبات النظرية التي تم إنشاؤها وفقًا للإعدادات المعروضة في الجدول S3 (عتبة الكثافة، “
4′-هيدروكسي-نيتازين
4′-هيدروكسي-نيتازين
ظروف LC-HRMS/MS لتأكيد اكتشافها في الحاضنات والعينات.
النتائج
توقع المستقلبات باستخدام الحاسوب
تم تقديم توقعات المستقلبات البشرية في الجدول التكميلي S1. تم توقع ما مجموعه عشرة مستقلبات من الجيل الأول (من pA1 إلى pA10 حسب درجة التوقع التصاعدية) و 45 مستقلبًا من الجيل الثاني (من pAX-1 إلى pAX-14 حسب درجة التوقع التصاعدية، حيث يمثل pAX المستقلب المقابل من الجيل الأول) للإيزوتونيتازين؛ وكان هناك 13 مستقلبًا مكررًا. تم توقع ما مجموعه 11 مستقلبًا من الجيل الأول (من pB1 إلى pB11) و 40 مستقلبًا من الجيل الثاني (من pBX-1 إلى pBX-10) للميتونيتيزين؛ وكان هناك 10 مستقلبات مكررة. تم توقع ما مجموعه 10 مستقلبات من الجيل الأول (من pC1 إلى pC10) و 40 مستقلبًا من الجيل الثاني (من pCX-1 إلى pCX-12) للإيتوديسنيتيزين؛ وكان هناك 15 مستقلبًا مكررًا. تم توقع ما مجموعه 8 مستقلبات من الجيل الأول (من pD1 إلى pD8) و 35 مستقلبًا من الجيل الثاني (من pDX-1 إلى pDX-10) للميتوديسنيتيزين؛ وكان هناك 10 مستقلبات مكررة. تم إنتاج مستقلبات الجيل الأول لجميع النيتازينات الأربعة بواسطة
لمساعدة في تحليل LC-HRMS/MS، تم تضمين جميع المستقلبات المتوقعة في قائمة الإدراج لـ LC-HRMS/MS (الجدول التكميلي S2). تم تضمين جميع التفاعلات الأيضية المتوقعة والتركيبات في قائمة التحولات الممكنة لاستخراج البيانات.
نمط تفتت HRMS/MS للإيزوتونيتازين، الميتونيتازين، الإيتوديسنيتازين، والميتوديسنيتازين
تم الكشف عن المركبات الأربعة فقط في وضع التأين الإيجابي تحت الظروف التحليلية المطبقة.
كما هو متوقع من النظائر الهيكلية، أظهرت أنماط تفتت مشابهة (الأشكال 1 و 2). بالنسبة للنظائر الأربعة، كانت الشظايا الأكثر كثافة تت correspond إلى
الشكل 1 طيف HRMS/MS للإيزوتونيتازين، الميتونيتازين، والمواد الأيضية الرئيسية المحددة في حضانات الكبد البشري وعينات ما بعد الوفاة الأصلية بالإضافة إلى أنماط التفتت المقترحة. A5 و B3 هما نفس الأيض؛ A6 و B4 هما نفس الأيض.
تم إنتاجه من خلال
تحديد المستقلبات في حضانات الكبد البشري
تم استخراج بيانات LC-HRMS تلقائيًا لإنتاج قائمة بالمواد الأيضية المحتملة التي تم التحقق منها يدويًا بواسطة المشغلين. كانت منطقة Isotonitazene LC-HRMS هي
الشكل 2 طيف HRMS/MS للإيتوديسنيتازين، الميتوديسنيتازين، والمواد الأيضية الرئيسية المحددة في حضانات الكبد البشري وعينات ما بعد الوفاة الأصلية بالإضافة إلى أنماط التفتت المقترحة. C3 وD1 هما نفس الأيض؛ C6 وD3 هما نفس الأيض.
عتبة الكشف. كانت إشارة المستقلبات دائمًا أعلى في وضع التأين الإيجابي، ولم يوفر التأين السلبي مزيدًا من المعلومات لتوضيح البنية. لذلك، يتم الإبلاغ عن جميع البيانات في وضع التأين الإيجابي في هذه المقالة. يتم عرض طيف HRMS/MS للمستقلبات الرئيسية في الشكلين 1 و 2. يتم وصف توضيح بنية المستقلبات الرئيسية أدناه.
تضمنت ردود فعل طفيفة أخرى أخرى
إزالة الألكيل من الأكسجين وعمليات الغلوكورونيدation الإضافية
الشكل 3 كروماتوغرامات الأيونات المستخرجة للإيزوتونيتازين، الميتونيتازين، والمواد الأيضية المحددة في حضانات الكبد البشري وعينات ما بعد الوفاة الأصلية. تحمل الكتلة، 5 جزء في المليون
إيزوتونيتازين (A6). الفرق الهيكلي بين إيزوتونيتازين ومتونيتازين يتمثل في سلسلة الألكوكسي الجانبية، كانت A6 وB4 نفس الجزيئات؛ كانت المستقلبات C6 من إيتوديسنيتازين وD3 من ميتوديسنيتازين أيضًا نفس الجزيئات. بروبيل (
تم تأكيد (4′-هيدروكسي-نيتازين) من خلال حقن المعيار المرجعي المتاح تجارياً.
تم تأكيد (4′-هيدروكسي-نيتازين) من خلال حقن المعيار المرجعي المتاح تجارياً.
لاحق
دمج
تركيبة من
الشكل 4 كروماتوغرافيا الأيونات المستخرجة للإيتوديسنيتازين، الميتوديسنيتازين، والمواد الأيضية المحددة في حضانات الكبد البشري وعينات ما بعد الوفاة الأصلية. تحمل الكتلة، 5 جزء في المليون
خضعت A5/B3 و C3/D1 لمزيد من
على التوالي. ومن المRemarkably، تم فصل C 1 في بداية تدرج LC، مما يوضح أهمية تحسين إعدادات LC لدراسات تحديد المستقلبات لتجنب فقدان المستقلبات الأكثر قطبية.
على التوالي. ومن المRemarkably، تم فصل C 1 في بداية تدرج LC، مما يوضح أهمية تحسين إعدادات LC لدراسات تحديد المستقلبات لتجنب فقدان المستقلبات الأكثر قطبية.
تحديد المستقلبات في العينات بعد الوفاة
تم تحليل عينات الدم (الحالة رقم 1) والدم والبول (الحالة رقم 2) من الحالات الإيجابية لمادة الميتونيتازين (الجدول 3). من بين 7 مستقلبات تم تحديدها في المختبر، تم الكشف عن 6 منها في الدم أو البول: جميع المستقلبات التي تم تحديدها في المختبر وُجدت في عينات الدم باستثناء B2 وB7 في الحالة رقم 1، وB2 وB4 في الحالة رقم 2؛ لم يتم الكشف عن B2 وB3 وB7 في البول غير المهدر، وB1 (غلوكورونيد)، B2 (غلوكورونيد)، و
مساحة قمة الطيف الكتلي للإيزوتونيتازين والمواد الأيضية في وضع التأين الإيجابي بعد 3 ساعات من الحضانة مع خلايا الكبد البشرية
مساحة قمة الطيف الكتلي للإيزوتونيتازين والمواد الأيضية في وضع التأين الإيجابي بعد 3 ساعات من الحضانة مع خلايا الكبد البشرية
الجدول 1 التحول الأيضي، التركيب العنصري، زمن الاحتفاظ (RT)، الكتلة الدقيقة لأيون الجزيء، الانحراف عن الكتلة الدقيقة النظرية، وكروماتوغرافيا السائل-الكتلة العالية الدقة
| هوية | التحول الحيوي | التركيب العنصري | RT، دقيقة | نسبة الكتلة إلى الشحنة (m/z)
|
منطقة الذروة في الحضانة لمدة 3 ساعات | |||
| أ1 |
|
|
7.69 | 517.1923 (-1.13) |
|
|||
| A2 |
|
|
8.39 | 313.1292 (-0.88) |
|
|||
| A3 |
|
|
9.03 | 545.2243 (0.17) |
|
|||
| A4 |
|
|
9.37 | 561.2188 (-0.66) |
|
|||
| A5 |
|
|
9.69 | ٣٤١.١٦٠٣ (-١.٤٠) |
|
|||
| A6 |
|
|
11.19 | 369.1920 (-0.34) |
|
|||
| أ7 |
|
|
12.02 | ٣٩٩.٢٠٢٣ (-٠.٩٦) |
|
|||
| أ8 |
|
|
12.27 | 314.1134 (-0.52) |
|
|||
| أ9 |
|
|
12.41 | 355.1400 (-0.29) |
|
|||
| A10 |
|
|
15.84 | 355.1760 (-1.23) |
|
|||
| أ11 |
|
|
١٦.٥٦ | 383.2072 (- 1.45) |
|
|||
| إيزوتونيتازين (الأصل) |
|
17.21 | 411.2386 (- 1.09) |
|
||||
| أ12 |
|
|
17.86 | 603.2296 (- 0.22) |
|
تحمل الكتلة، 5 جزء في المليون
تم اكتشافها في جميع العينات، على الرغم من أنها لم تكن مستقلبات رئيسية. تم اكتشاف Ba و Bb بأثر رجعي في الحاضنات، ولكن مع شدة إشارة أقل من العتبة المحددة.
تم اكتشافها في جميع العينات، على الرغم من أنها لم تكن مستقلبات رئيسية. تم اكتشاف Ba و Bb بأثر رجعي في الحاضنات، ولكن مع شدة إشارة أقل من العتبة المحددة.
تم البحث عن المستقلبات في عينات الدم (الحالة رقم 5) والبول (الحالتان رقم 3 و4) من الحالات الإيجابية لـ etodesnitazene (الجدول 4). من بين 17 مستقلبًا تم تحديدها في الحاضنات، تم الكشف عن 15 منها في الدم أو البول: C1، C5،
(C3) ، و etodesnitazene كانت سائدة في الدم؛ و
(C3) ، و etodesnitazene كانت سائدة في الدم؛ و
نقاش
في المختبر مقابل العينات الأصلية والمقارنة بين النظائر
تم العثور على ارتباط جيد بين حضانات الميتونيتازين والإيتوديسنيتازين مقابل عينات الدم والبول الإيجابية الحقيقية، حيث وُجدت معظم المستقلبات في العينات، وكانت المستقلبات الرئيسية هي نفسها. يتم عرض المصير الأيضي للايزوتونيتازين والميتونيتازين والإيتوديسنيتازين والميتوديسنيتازين في البشر في الشكل 5. كانت نتائج الايزوتونيتازين في المختبر ونتائج الميتونيتازين في المختبر ونتائج الدم والبول بعد الوفاة متسقة مع النتائج المبلغ عنها سابقًا من بعد الوفاة.
مساحة قمة الطيف الكتلي للميتونيتيزين والمواد الأيضية في وضع التأين الإيجابي بعد 3 ساعات من الحضانة مع خلايا الكبد البشرية وفي العينات بعد الوفاة
مساحة قمة الطيف الكتلي للميتونيتيزين والمواد الأيضية في وضع التأين الإيجابي بعد 3 ساعات من الحضانة مع خلايا الكبد البشرية وفي العينات بعد الوفاة
الجدول 2 التحول الأيضي، التركيب العنصري، زمن الاحتفاظ (RT)، الكتلة الدقيقة لأيون الجزيء، الانحراف عن الكتلة الدقيقة النظرية، والكروماتوغرافيا السائلة-الكتلة العالية الدقة
| هوية | التركيب العنصري | RT، دقيقة |
|
منطقة الذروة في الحاضنات لمدة 3 ساعات | قضية الدم #1 | قضية الدم #2 | منطقة الذروة في البول الحالة رقم 1 | |
| بدون التحلل المائي | مع التحلل المائي | |||||||
| با |
|
٥.٥٢ | 353.2336 (0.03) |
|
ND |
|
|
|
| ب1 |
|
7.76 | 517.1926 (0.58) |
|
|
|
|
ND |
| بي بي |
|
٧.٧ | 395.2442 (0.12) |
|
|
|
|
|
| ب2 |
|
9.11 | 545.2241 (0.16) |
|
ND | ND | ND | ND |
| ب3 |
|
9.77 | ٣٤١.١٦٠٦ (٠.٦٣) |
|
|
|
ND |
|
| ب4 |
|
11.27 | ٣٦٩.١٩١٩ (٠.٥٨) |
|
|
ND |
|
|
| ب5 |
|
12.36 | 314.1134 (0.42) |
|
|
|
|
|
| ب6 |
|
١٣.٦٦ | 355.1759 (1.59) |
|
|
|
|
|
| ميتونيتيزين (الأصل) |
|
15.02 | ٣٨٣.٢٠٧٣ (١.٢٩) |
|
|
|
|
|
| ب7 |
|
16.84 | ٣٦٩.١٥٦١ (٠.٩٩) |
|
ND |
|
ND | ND |
تحمل الكتلة، 5 جزء في المليون؛ غير مكتشف
تم العثور عليها بأثر رجعي في الحاضنات بعد التعرف عليها في عينات أصلية
حالات العمل (Krotulski وآخرون 2020، 2021). ومع ذلك،
الهيدروكسيل
تم العثور عليها بأثر رجعي في الحاضنات بعد التعرف عليها في عينات أصلية
حالات العمل (Krotulski وآخرون 2020، 2021). ومع ذلك،
الهيدروكسيل
الجدول 3 التحول الأيضي، التركيب العنصري، زمن الاحتفاظ (RT)، الكتلة الدقيقة لأيون الجزيء، الانحراف عن الكتلة الدقيقة النظرية، ومساحة قمة الكروماتوغرافيا السائلة-الطيف الكتلي عالي الدقة للإيتوديسنيتازين والتمثيلات الأيضية في وضع التأين الإيجابي بعد 3 ساعات من الحضانة مع خلايا الكبد البشرية وفي العينات بعد الوفاة
| هوية | التحول الحيوي | التركيب العنصري | RT، دقيقة |
|
منطقة الذروة في الحاضنات لمدة 3 ساعات | حالة الدم رقم 5 | منطقة الذروة في البول | |||
| حالة البول رقم 3 | حالة البول رقم 4 | |||||||||
| بدون التحلل المائي | مع التحلل المائي | بدون التحلل المائي | مع التحلل المائي | |||||||
| C1 |
|
|
1.39 | 472.2080 (0.33) |
|
ND |
|
|
|
|
| C2 |
|
|
1.90 | 340.2019 (-0.07) |
|
|
|
|
|
|
| C3 |
|
|
2.10 | 296.1758 (0.24) |
|
|
|
|
|
|
| C4 |
|
|
2.69 | 500.2395 (0.81) |
|
|
|
|
|
|
| كا |
|
|
3.21 | 340.2019 (-0.05) |
|
ND |
|
|
|
|
| C5 |
|
|
3.63 | 340.2020 (0.05) |
|
ND |
|
|
|
|
| C6 |
|
|
٤.٤٣ | ٣٢٤.٢٠٧١ (٠.٢٥) |
|
|
|
|
|
|
| سي بي |
|
|
5.39 | 445.1605 (-0.09) |
|
ND |
|
ND |
|
|
| نسخة إلى | هيدروكسيليشن (O-إيثيل) |
|
٥.٧٦ | 368.2331 (-0.14) |
|
|
|
|
|
|
| C7 |
|
|
5.89 | ٢٨٣.١٠٧٥ (-٠.٨٤) |
|
|
|
|
|
|
| C8 |
|
|
6.56 | 340.2016 (-0.95) |
|
|
|
|
|
|
| سي9 |
|
|
6.86 | 296.1756 (-0.47) |
|
ND |
|
|
|
|
| C10 |
|
|
7.19 | 269.1283 (-0.46) |
|
ND |
|
|
|
|
الجدول 3 (مستمر)
| هوية | التحول الحيوي | التركيب العنصري | RT، دقيقة | نسبة الكتلة إلى الشحنة (m/z)
|
منطقة الذروة في
|
حالة الدم رقم 5 | منطقة الذروة في البول | |||
| حالة البول رقم 3 | حالة البول رقم 4 | |||||||||
| بدون التحلل المائي | مع التحلل المائي | بدون التحلل المائي | مع التحلل المائي | |||||||
| سي11 | الهيدروكسيل (البنزيميدازول أو
|
|
7.97 | 368.2330 (-0.61) |
|
|
|
|
|
|
| C12 |
|
|
8.05 | ٣٢٤.٢٠٦٦ (-١.٣٥) |
|
|
|
|
|
|
| سي 13 |
|
|
٨.٨٠ | ٣٢٢.١٩١١ (٠.٩٠) |
|
|
|
|
|
|
| إيتوديسنيتازين (الأصل) |
|
9.89 | 352.2379 (-1.39) |
|
|
|
|
|
|
|
| سي دي |
|
|
10.46 | ٣٣٨.١٨٦٣ (٠.٠٠) |
|
ND |
|
|
|
|
| هذا | الهيدروكسيل (البنزيميدازول) |
|
10.69 | 368.2332 (-0.05) |
|
|
|
|
|
|
| C14 | إزالة الأمين التأكسدية
|
|
11.69 | 311.1389 (-0.42) |
|
ND |
|
|
|
|
| C15 | إزالة الأمين التأكسدية + الهيدروكسلة
|
|
12.04 | 313.1544 (0.99) |
|
|
ND | ND | ND | ND |
| سي16 |
|
|
12.42 | ٣٣٨.١٨٦٠ (-٠.٩٠) |
|
ND | ND | ND | ND | ND |
| C17 | إزالة الأمين التأكسدية |
|
12.98 | 297.1597 (-0.18) |
|
ND |
|
|
|
|
تحمل الكتلة، 5 جزء في المليون؛ غير مكتشف
تم العثور عليها بأثر رجعي في الحاضنات بعد التعرف عليها في عينات أصلية
مساحة قمة الطيف الكتلي لمادة الميتوديسنيتازين والمواد الأيضية في وضع التأين الإيجابي بعد 3 ساعات من الحضانة مع خلايا الكبد البشرية
تم العثور عليها بأثر رجعي في الحاضنات بعد التعرف عليها في عينات أصلية
مساحة قمة الطيف الكتلي لمادة الميتوديسنيتازين والمواد الأيضية في وضع التأين الإيجابي بعد 3 ساعات من الحضانة مع خلايا الكبد البشرية
الجدول 4 التحول الأيضي، التركيب العنصري، زمن الاحتفاظ (RT)، الكتلة الدقيقة لأيون الجزيء، الانحراف عن الكتلة الدقيقة النظرية، وكروماتوغرافيا السائل-التحليل الطيفي الكتلي عالي الدقة-
| هوية | التحول الحيوي | التركيب العنصري | RT، دقيقة |
|
منطقة الذروة في الحاضنات لمدة 3 ساعات |
| D1 |
|
|
2.09 | 296.1756 (1.35) |
|
| D2 |
|
|
2.47 | 500.2392 (0.15) |
|
| D3 |
|
|
٤.٤٤ | ٣٢٤.٢٠٧١ (٠.١٨) |
|
| D4 |
|
|
٤.٦٣ | 326.1863 (-0.01) |
|
| D5 |
|
|
٤.٨٥ | 282.1601 (0.04) |
|
| D6 |
|
|
6.18 | 310.1911 (-0.9) |
|
| D7 | الهيدروكسيل (إيميدازول) |
|
6.35 | ٣٥٤.٢١٧٥ (-٠.٣) |
|
| ميتوديسنيتازين |
|
8.17 | ٣٣٨.٢٢٢٢ (١.٤٥) |
|
|
| D8 |
|
|
10.46 | ٣٢٤.١٧٠٥ (-٠.٥) |
|
| D9 | إزالة الأمين التأكسدية |
|
10.93 | 283.1440 (-0.4) |
|
| D10 |
|
|
13.04 | 326.1863 (-0.01) |
|
تحمل الكتلة، 5 جزء في المليون
تم الكشف عن المستقلبات بشدة أقل بكثير في عينات الميتونيتازين مقارنةً بالعينات الأصلية، مما قد يشير إلى الأيض خارج الكبد. على عكس ملاحظاتنا، وجد كروتولسكي وآخرون أن 5-أمينوميتونيتازين كان المستقلب الرئيسي في دم جميع الحالات الأربعة عشر التي تم فيها الكشف عن مستقلبات الميتونيتازين (كروتولسكي وآخرون 2021). أعد المؤلفون العينات باستخدام استخراج سائل-سائل، مما قد يكون أثر على الاسترداد النسبي للمستقلبات، ولكن، على العكس، قد يكون ترسيب البروتين في الدراسة الحالية قد أثر على التأثير النسبي للمصفوفة للمستقلبات. قد تكون هناك أسباب محتملة أخرى لهذه الفجوة بسبب عدم استقرار المستقلب، أو إعادة توزيع ما بعد الوفاة المختلفة، أو التباينات الجينية بين الأفراد. هناك حاجة إلى مزيد من التحقيق باستخدام معيار مرجعي نقي للمستقلب لفهم أهميته بشكل أفضل.
تم الكشف عن المستقلبات بشدة أقل بكثير في عينات الميتونيتازين مقارنةً بالعينات الأصلية، مما قد يشير إلى الأيض خارج الكبد. على عكس ملاحظاتنا، وجد كروتولسكي وآخرون أن 5-أمينوميتونيتازين كان المستقلب الرئيسي في دم جميع الحالات الأربعة عشر التي تم فيها الكشف عن مستقلبات الميتونيتازين (كروتولسكي وآخرون 2021). أعد المؤلفون العينات باستخدام استخراج سائل-سائل، مما قد يكون أثر على الاسترداد النسبي للمستقلبات، ولكن، على العكس، قد يكون ترسيب البروتين في الدراسة الحالية قد أثر على التأثير النسبي للمصفوفة للمستقلبات. قد تكون هناك أسباب محتملة أخرى لهذه الفجوة بسبب عدم استقرار المستقلب، أو إعادة توزيع ما بعد الوفاة المختلفة، أو التباينات الجينية بين الأفراد. هناك حاجة إلى مزيد من التحقيق باستخدام معيار مرجعي نقي للمستقلب لفهم أهميته بشكل أفضل.
من المثير للاهتمام، أنه يتماشى مع التقارير المنشورة سابقًا حول نتائج الإيزوتونيتازين والميتونيتيزين من الأعمال الجنائية (كروتولسكي وآخرون 2020، 2021)، على الرغم من أن
قد يفسر هذا التباين،
قد يفسر هذا التباين،
ملاحظة مهمة أخرى هي شدة الميتونيتازين والإيتوديسنيتازين في العينات الأصلية، مما يتناقض مع إشارة المركب الأصلي التي كانت غير ذات صلة في الحاضنات. في عينات الدم والبول الإيجابية للميتونيتازين، كانت إشارة الميتونيتازين أكثر كثافة من تلك الخاصة بمنتجاته الأيضية. في الدم الإيجابي للإيتوديسنيتازين، كانت إشارة المركب الأصلي أكثر كثافة من تلك الخاصة بمنتجاته الأيضية، ولكن، على الرغم من كونها كثيفة، لم تكن سائدة في البول؛ كان الإيتوديسنيتازين هو خامس أكثر علامة حيوية كثافة في الحالة رقم 3 والثالثة في الحالة رقم 4، خلف
الشكل 5 مصير الأيض للإيزوتونيتازين، الميتونيتازين، الإيتوديسنيتازين، والميتوديسنيتازين في البشر (المنتجات الأيضية الرئيسية). جلوك، جلوكورونيد
كون سلسلة الألكوكسي مفتاحًا لارتباط إنزيمات الأيض. هناك حاجة إلى مزيد من البيانات حول الحركية الدوائية للمنتجات الأيضية مع المعايير المنقاة لفهم هذه الاختلافات بشكل كامل.
مؤشرات الاستهلاك
المستقلبات الرئيسية التي تم تحديدها في حضانات خلايا الكبد البشرية والعينات الأصلية معروضة في الشكل 5.
في البول،
سلسلة جانبية. وبالمثل، إيتوديسنيتازين وميتوديسنيتازين
سلسلة جانبية. وبالمثل، إيتوديسنيتازين وميتوديسنيتازين
في الدم،
الاستنتاجات
من الصعب التنبؤ بمستقلبات NPS للمركبات الجديدة، حيث أن التعديلات الهيكلية الطفيفة قد تؤثر بشكل كبير على استقلابها (Di Trana et al. 2021; Brunetti et al. 2023). لذلك، فإن تحديد المستقلبات في البشر ضروري لتحديد مؤشرات حيوية محددة لمستقلبات استهلاك NPS (Carlier et al. 2018, 2020, 2022). استكشفت الدراسة الحالية استقلاب البشر لأربعة نظائر من النيتازين، إيزوتونيتازين، ميتونيتازين، إيتوديسنيتازين، وميتوديسنيتازين. يعتبر تحديد مستقلبات هذه الأفيونيات الاصطناعية مهمًا بشكل خاص نظرًا لأن عدة مستقلبات أثبتت أنها منبهات قوية لمستقبلات MOR في المختبر (Vandeputte et al. 2021). وُجدت مؤشرات حيوية محددة للمستقلبات للمساعدة في توثيق علماء السموم التحليليين لحالات التسمم بالأفيونيات السريرية والجنائية وتمكين المزيد من الدراسات الحركية الدوائية. نقترح الأبوين، و
معلومات إضافية تحتوي النسخة الإلكترونية على مواد إضافية متاحة علىhttps://doi.org/10.1007/s00204-024-03735-0.
شكر وتقدير تم تمويل هذا البحث من قبل قسم سياسات المخدرات في إيطاليا، تحت أسماء المشروع “Effetti delle NPS: Sviluppo di una multicentrica di ricerca per il potenziamento informativo del Sistema di Allerta Precoce” و”SNAP”.
تمويل تم توفير تمويل الوصول المفتوح من قبل جامعة بوليتكنيك ماركي ضمن اتفاقية CRUI-CARE.
توفر البيانات البيانات المشتقة التي تدعم نتائج هذه الدراسة متاحة من المؤلف المراسل عند الطلب.
الإعلانات
تضارب المصالح يعلن المؤلفون عدم وجود تضارب في المصالح. لم يكن للجهات الممولة دور في تصميم الدراسة؛ في جمع البيانات أو تحليلها أو تفسيرها؛ في كتابة المخطوطة، أو في اتخاذ القرار لنشر النتائج.
الوصول المفتوح هذه المقالة مرخصة بموجب رخصة المشاع الإبداعي للاستخدام والمشاركة والتكيف والتوزيع وإعادة الإنتاج في أي وسيلة أو صيغة، طالما أنك تعطي الائتمان المناسب للمؤلفين الأصليين والمصدر، وتوفر رابطًا لرخصة المشاع الإبداعي، وتوضح ما إذا كانت هناك تغييرات قد أُجريت. الصور أو المواد الأخرى من طرف ثالث في هذه المقالة مشمولة في رخصة المشاع الإبداعي للمقالة، ما لم يُشار إلى خلاف ذلك في سطر ائتمان للمادة. إذا لم تكن المادة مشمولة في رخصة المشاع الإبداعي للمقالة واستخدامك المقصود غير مسموح به بموجب اللوائح القانونية أو يتجاوز الاستخدام المسموح به، ستحتاج إلى الحصول على إذن مباشرة من صاحب حقوق الطبع والنشر. لعرض نسخة من هذه الرخصة، قم بزيارةhttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
References
Bao Y, Meng S, Shi J, Lu L (2019) Control of fentanyl-related substances in China. Lancet Psychiatry 6:e15. https://doi.org/10. 1016/S2215-0366(19)30218-4
Barrios R, Lawrence SV, Rosen LW (2024) China primer: illicit fentanyl and China’s role. https://crsreports.congress.gov/product/pdf/ IF/IF10890. Accessed 2 Feb 2024
Berardinelli D, Taoussi O, Carlier J et al (2024) In vitro, in vivo metabolism and quantification of the novel synthetic opioid N-piperidinyl etonitazene (etonitazepipne). Clin Chem Lab Med. https://doi. org/10.1515/cclm-2023-1360
Brunetti P, Pirani F, Carlier J et al (2021) A 2017-2019 update on acute intoxications and fatalities from illicit fentanyl and analogs. J Anal Toxicol 45:537-554. https://doi.org/10.1093/JAT/BKAA115
Brunetti P, Lo Faro AF, Di Trana A et al (2023)
De Bruyn KC, Šícho M, Mazzolari A, Kirchmair J (2021) GLORYx: Prediction of the metabolites resulting from phase 1 and phase 2 biotransformations of xenobiotics. Chem Res Toxicol 34:286299. https://doi.org/10.1021/acs.chemrestox.0c00224
Barrios R, Lawrence SV, Rosen LW (2024) China primer: illicit fentanyl and China’s role. https://crsreports.congress.gov/product/pdf/ IF/IF10890. Accessed 2 Feb 2024
Berardinelli D, Taoussi O, Carlier J et al (2024) In vitro, in vivo metabolism and quantification of the novel synthetic opioid N-piperidinyl etonitazene (etonitazepipne). Clin Chem Lab Med. https://doi. org/10.1515/cclm-2023-1360
Brunetti P, Pirani F, Carlier J et al (2021) A 2017-2019 update on acute intoxications and fatalities from illicit fentanyl and analogs. J Anal Toxicol 45:537-554. https://doi.org/10.1093/JAT/BKAA115
Brunetti P, Lo Faro AF, Di Trana A et al (2023)
De Bruyn KC, Šícho M, Mazzolari A, Kirchmair J (2021) GLORYx: Prediction of the metabolites resulting from phase 1 and phase 2 biotransformations of xenobiotics. Chem Res Toxicol 34:286299. https://doi.org/10.1021/acs.chemrestox.0c00224
Calello DP, Aldy K, Jefri M et al (2022) Identification of a novel opioid, N-piperidinyl etonitazene (etonitazepipne), in patients with suspected opioid overdose. Clin Toxicol 60:1067-1069. https:// doi.org/10.1080/15563650.2022.2084406
Carlier J, Diao X, Huestis MA (2018) Synthetic cannabinoid BB-22 (QUCHIC): human hepatocytes metabolism with liquid chroma-tography-high resolution mass spectrometry detection. J Pharm Biomed Anal 157:27-35. https://doi.org/10.1016/J.JPBA.2018. 05.007
Carlier J, Diao X, Huestis MA (2018) Synthetic cannabinoid BB-22 (QUCHIC): human hepatocytes metabolism with liquid chroma-tography-high resolution mass spectrometry detection. J Pharm Biomed Anal 157:27-35. https://doi.org/10.1016/J.JPBA.2018. 05.007
Carlier J, Diao X, Giorgetti R et al (2020) Pyrrolidinyl synthetic cathinones
Carlier J, Berardinelli D, Montanari E et al (2022)
analysis and targeted/untargeted data mining. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci 1193:123162. https://doi.org/ 10.1016/j.jchromb.2022.123162
analysis and targeted/untargeted data mining. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci 1193:123162. https://doi.org/ 10.1016/j.jchromb.2022.123162
Center for Forensic Science Research and Education (CFSRE) (2024) Trend reports-NPS opioids in the united states Q4 2023. https:// www.cfsre.org/nps-discovery/trend-reports/nps-opioids/report/ 49?trend_type_id=2. Accessed 2 February 2024
Di Trana A, Brunetti P, Giorgetti R et al (2021) In silico prediction, LC-HRMS/MS analysis, and targeted/untargeted data-mining workflow for the profiling of phenylfentanyl in vitro metabolites. Talanta 235:122740. https://doi.org/10.1016/J.TALANTA.2021. 122740
Di Trana A, La Maida N, Froldi R et al (2023) The new synthetic benzimidazole opioid etonitazepipne: an emerging fatal harm and a challenge for laboratory medicine. Clin Chem Lab Med 61:E200E202. https://doi.org/10.1515/CCLM-2023-0186
Drug Enforcement Administration (DEA) (2018) Schedules of controlled substances: temporary placement of fentanyl-related substances in schedule I. Temporary amendment; temporary scheduling order. Fed Regist 83:5188-5192
Drug Enforcement Administration (DEA) Diversion control division (2023) isotonitazene. https://www.deadiversion.usdoj.gov/drug_ chem_info/isotonitazene.pdf. Accessed 2 February 2024
European Monitoring Centre for Drugs and Drug Addiction (EMCDDA) (2022) European drug report 2022: trends and developments. https://www.emcdda.europa.eu/publications/edr/trendsdevelopments/2022_en. accessed 2 Feb 2024
European Monitoring Centre for Drugs and Drug Addiction (EMCDDA) (2023a) The drug situation in Europe up to 2023 – an overview and assessment of emerging threats and new developments (european drug report 2023). https://www.emcdda.europa. eu/publications/european-drug-report/2023/drug-situation-in-europe-up-to-2023_en. accessed 2 Feb 2024
European Monitoring Centre for Drugs and Drug Addiction (EMCDDA) (2023b) New psychoactive substances – the current situation in europe (european drug report 2023). https://www. emcdda.europa.eu/publications/european-drug-report/2023/new-psychoactive-substances_en. accessed 2 Feb 2024
Grigoryev A, Kavanagh P, Dowling G, Rodin I (2023) Tentative identification of etazene (etodesnitazene) metabolites in rat serum and urine by gas chromatography-mass spectrometry and accurate mass liquid chromatography-mass spectrometry. J Anal Toxicol 46:1032-1037. https://doi.org/10.1093/JAT/BKAC001
Hunger A, Kebrle J, Rossi A, Hoffmann K (1957) Synthesis of analgesically active benzimidazole derivatives with basic substitutions. Experientia 13:400-401. https://doi.org/10.1007/BF02161116
Hunger A, Kebrle J, Rossi A, Hoffmann K (1960) Benzimidazol-derivate und verwandte heterocyclen VI. Synthese von phenyl-[1-ami-noalkyl-benzimidazolyl-(2)]-essigsäure-estern und -amiden. Helv Chim Acta 43:1727-1733. https://doi.org/10.1002/hlca. 19600 430634
Keller BO, Sui J, Young AB, Whittal RM (2008) Interferences and contaminants encountered in modern mass spectrometry. Anal Chim Acta 627:71-81. https://doi.org/10.1016/J.ACA.2008.04.043
Krotulski AJ, Papsun DM, Kacinko SL, Logan BK (2020) Isotonitazene quantitation and metabolite discovery in authentic forensic casework. J Anal Toxicol 44:521-530. https://doi.org/10.1093/ JAT/BKAA016
Krotulski AJ, Papsun DM, Walton SE, Logan BK (2021) Metonitazene in the united states-forensic toxicology assessment of a
potent new synthetic opioid using liquid chromatography mass spectrometry. Drug Test Anal 13:1697-1711. https://doi.org/10. 1002/dta. 3115
Mattson CL, Tanz LJ, Quinn K et al (2021) Trends and geographic patterns in drug and synthetic opioid overdose deaths-United States, 2013-2019. MMWR Morb Mortal Wkly Rep 70(6):202207. https://doi.org/10.15585/MMWR.MM7006A4
Di Trana A, Brunetti P, Giorgetti R et al (2021) In silico prediction, LC-HRMS/MS analysis, and targeted/untargeted data-mining workflow for the profiling of phenylfentanyl in vitro metabolites. Talanta 235:122740. https://doi.org/10.1016/J.TALANTA.2021. 122740
Di Trana A, La Maida N, Froldi R et al (2023) The new synthetic benzimidazole opioid etonitazepipne: an emerging fatal harm and a challenge for laboratory medicine. Clin Chem Lab Med 61:E200E202. https://doi.org/10.1515/CCLM-2023-0186
Drug Enforcement Administration (DEA) (2018) Schedules of controlled substances: temporary placement of fentanyl-related substances in schedule I. Temporary amendment; temporary scheduling order. Fed Regist 83:5188-5192
Drug Enforcement Administration (DEA) Diversion control division (2023) isotonitazene. https://www.deadiversion.usdoj.gov/drug_ chem_info/isotonitazene.pdf. Accessed 2 February 2024
European Monitoring Centre for Drugs and Drug Addiction (EMCDDA) (2022) European drug report 2022: trends and developments. https://www.emcdda.europa.eu/publications/edr/trendsdevelopments/2022_en. accessed 2 Feb 2024
European Monitoring Centre for Drugs and Drug Addiction (EMCDDA) (2023a) The drug situation in Europe up to 2023 – an overview and assessment of emerging threats and new developments (european drug report 2023). https://www.emcdda.europa. eu/publications/european-drug-report/2023/drug-situation-in-europe-up-to-2023_en. accessed 2 Feb 2024
European Monitoring Centre for Drugs and Drug Addiction (EMCDDA) (2023b) New psychoactive substances – the current situation in europe (european drug report 2023). https://www. emcdda.europa.eu/publications/european-drug-report/2023/new-psychoactive-substances_en. accessed 2 Feb 2024
Grigoryev A, Kavanagh P, Dowling G, Rodin I (2023) Tentative identification of etazene (etodesnitazene) metabolites in rat serum and urine by gas chromatography-mass spectrometry and accurate mass liquid chromatography-mass spectrometry. J Anal Toxicol 46:1032-1037. https://doi.org/10.1093/JAT/BKAC001
Hunger A, Kebrle J, Rossi A, Hoffmann K (1957) Synthesis of analgesically active benzimidazole derivatives with basic substitutions. Experientia 13:400-401. https://doi.org/10.1007/BF02161116
Hunger A, Kebrle J, Rossi A, Hoffmann K (1960) Benzimidazol-derivate und verwandte heterocyclen VI. Synthese von phenyl-[1-ami-noalkyl-benzimidazolyl-(2)]-essigsäure-estern und -amiden. Helv Chim Acta 43:1727-1733. https://doi.org/10.1002/hlca. 19600 430634
Keller BO, Sui J, Young AB, Whittal RM (2008) Interferences and contaminants encountered in modern mass spectrometry. Anal Chim Acta 627:71-81. https://doi.org/10.1016/J.ACA.2008.04.043
Krotulski AJ, Papsun DM, Kacinko SL, Logan BK (2020) Isotonitazene quantitation and metabolite discovery in authentic forensic casework. J Anal Toxicol 44:521-530. https://doi.org/10.1093/ JAT/BKAA016
Krotulski AJ, Papsun DM, Walton SE, Logan BK (2021) Metonitazene in the united states-forensic toxicology assessment of a
potent new synthetic opioid using liquid chromatography mass spectrometry. Drug Test Anal 13:1697-1711. https://doi.org/10. 1002/dta. 3115
Mattson CL, Tanz LJ, Quinn K et al (2021) Trends and geographic patterns in drug and synthetic opioid overdose deaths-United States, 2013-2019. MMWR Morb Mortal Wkly Rep 70(6):202207. https://doi.org/10.15585/MMWR.MM7006A4
Montanari E, Madeo G, Pichini S et al (2022) Acute intoxications and fatalities associated with benzimidazole opioid (nitazene analog) use: a systematic review. Ther Drug Monit 44:494-510. https:// doi.org/10.1097/FTD. 0000000000000970
Papsun DM, Krotulski AJ, Logan BK (2022) Proliferation of novel synthetic opioids in postmortem investigations after core-structure scheduling for fentanyl-related substances. Am J Forensic Med Pathol 43:315-327. https://doi.org/10.1097/PAF. 0000000000 000787
Prekupec MP, Mansky PA, Baumann MH (2017) Misuse of novel synthetic opioids: a deadly new trend. J Addict Med 11:256-265. https://doi.org/10.1097/ADM. 0000000000000324
Schumann JL, Syrjanen R, Alford K et al (2023) Intoxications in an Australian emergency department involving “nitazene” benzylbenzimidazole synthetic opioids (etodesnitazene, butonitazene and protonitazene). J Anal Toxicol 47:E6-E9. https://doi.org/10.1093/ JAT/BKAC062
Ujváry I, Christie R, Evans-Brown M et al (2021) DARK classics in chemical neuroscience: etonitazene and related benzimidazoles. ACS Chem Neurosci 12:1072-1092. https://doi.org/10.1021/ ACSCHEMNEURO.1C00037
United Nations Office on Drugs and Crime (UNODC) (2020) The growing complexity of the opioid crisis-Global SMART update, Volume 24. https://www.unodc.org/documents/scientific/Global_ SMART_Update_2020-Vol.24-Eng.pdf Accessed 2 Feb 2024
Vandeputte MM, Van Uytfanghe K, Layle NK (2021) Synthesis, chemical characterization, and-opioid receptor activity assessment of the emerging group of nitazene new synthetic opioids. ACS Chem Neurosci 12:1241-1251. https://doi.org/10.1021/acschemneuro. 1c00064
Vandeputte MM, Krotulski AJ, Walther D et al (2022a) Pharmacological evaluation and forensic case series of N -pyrrolidino etonitazene (etonitazepyne), a newly emerging 2-benzylbenzimidazole “nitazene” synthetic opioid. Arch Toxicol 96:1845-1863. https:// doi.org/10.1007/S00204-022-03276-4
Vandeputte MM, Verougstraete N, Walther D et al (2022b) First identification, chemical analysis and pharmacological characterization of N-piperidinyl etonitazene (etonitazepipne), a recent addition to the 2-benzylbenzimidazole opioid subclass. Arch Toxicol 96:1865-1880. https://doi.org/10.1007/S00204-022-03294-2
Verougstraete N, Verhaeghe A, Germonpré J et al (2023) Identification of etazene (etodesnitazene) metabolites in human urine by LC-HRMS. Drug Test Anal 15:235-239. https://doi.org/10.1002/ DTA. 3377
Papsun DM, Krotulski AJ, Logan BK (2022) Proliferation of novel synthetic opioids in postmortem investigations after core-structure scheduling for fentanyl-related substances. Am J Forensic Med Pathol 43:315-327. https://doi.org/10.1097/PAF. 0000000000 000787
Prekupec MP, Mansky PA, Baumann MH (2017) Misuse of novel synthetic opioids: a deadly new trend. J Addict Med 11:256-265. https://doi.org/10.1097/ADM. 0000000000000324
Schumann JL, Syrjanen R, Alford K et al (2023) Intoxications in an Australian emergency department involving “nitazene” benzylbenzimidazole synthetic opioids (etodesnitazene, butonitazene and protonitazene). J Anal Toxicol 47:E6-E9. https://doi.org/10.1093/ JAT/BKAC062
Ujváry I, Christie R, Evans-Brown M et al (2021) DARK classics in chemical neuroscience: etonitazene and related benzimidazoles. ACS Chem Neurosci 12:1072-1092. https://doi.org/10.1021/ ACSCHEMNEURO.1C00037
United Nations Office on Drugs and Crime (UNODC) (2020) The growing complexity of the opioid crisis-Global SMART update, Volume 24. https://www.unodc.org/documents/scientific/Global_ SMART_Update_2020-Vol.24-Eng.pdf Accessed 2 Feb 2024
Vandeputte MM, Van Uytfanghe K, Layle NK (2021) Synthesis, chemical characterization, and-opioid receptor activity assessment of the emerging group of nitazene new synthetic opioids. ACS Chem Neurosci 12:1241-1251. https://doi.org/10.1021/acschemneuro. 1c00064
Vandeputte MM, Krotulski AJ, Walther D et al (2022a) Pharmacological evaluation and forensic case series of N -pyrrolidino etonitazene (etonitazepyne), a newly emerging 2-benzylbenzimidazole “nitazene” synthetic opioid. Arch Toxicol 96:1845-1863. https:// doi.org/10.1007/S00204-022-03276-4
Vandeputte MM, Verougstraete N, Walther D et al (2022b) First identification, chemical analysis and pharmacological characterization of N-piperidinyl etonitazene (etonitazepipne), a recent addition to the 2-benzylbenzimidazole opioid subclass. Arch Toxicol 96:1865-1880. https://doi.org/10.1007/S00204-022-03294-2
Verougstraete N, Verhaeghe A, Germonpré J et al (2023) Identification of etazene (etodesnitazene) metabolites in human urine by LC-HRMS. Drug Test Anal 15:235-239. https://doi.org/10.1002/ DTA. 3377
Publisher’s Note Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.
- Francesco P. Busardò
fra.busardo@libero.it
Unit of Forensic Toxicology, Section of Legal Medicine, Department of Biomedical Sciences and Public Health, Marche Polytechnic University, Via Tronto 10/a, 60126 Ancona AN, Italy
2 Department of Anatomical, Histological, Forensic and Orthopaedic Sciences, Sapienza University of Rome, Rome, Italy
Department of Trauma Surgery, IRCCS Galeazzi Orthopedic Institute, Milan, Italy
4 Department of Forensic Genetics and Forensic Toxicology, National Board of Forensic Medicine, Linköping, Sweden
5 Institute of Forensic Medicine, Forensic Toxicology, Medical Center, University of Freiburg, Faculty of Medicine, University of Freiburg, Freiburg, Germany
Journal: Archives of Toxicology, Volume: 98, Issue: 7
DOI: https://doi.org/10.1007/s00204-024-03735-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38582802
Publication Date: 2024-04-06
DOI: https://doi.org/10.1007/s00204-024-03735-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38582802
Publication Date: 2024-04-06
Human metabolism of four synthetic benzimidazole opioids: isotonitazene, metonitazene, etodesnitazene, and metodesnitazene
Received: 21 February 2024 / Accepted: 11 March 2024 / Published online: 6 April 2024
© The Author(s) 2024
© The Author(s) 2024
Abstract
Following isotonitazene scheduling in 2019, the availability of alternative 2-benzylbenzimidazole opioids (nitazenes) on the global drug market increased, resulting in many fatalities worldwide. Nitazenes are potent
Keywords New synthetic opioids
Introduction
In the early 2010s, the USA was struck by the “opioid crisis”, as illicit fentanyl and new synthetic opioids (NSOs) flooded the illegal drug market (Prekupec et al. 2017). As a result, the number of opioid-related overdose deaths sharply increased in the USA from 2013 onwards, mainly involving fentanyl and analogues (Mattson et al. 2021), and the fatal trend spread worldwide shortly after (UNODC 2020; Brunetti et al. 2021). Subsequent to the scheduling of fentanyl analogues in the USA and China in 2019, users turned to other NSO subclasses including benzimidazole opioids (nitazene analogues) (Bao et al. 2019; Papsun et al. 2022; DEA 2023; Barrios et al. 2024).
Benzimidazole opioids are
Metabolite detection is critical to document drug consumption in clinical and forensic settings, and phase I metabolites of isotonitazene and metonitazene have been identified in authentic cases of consumption (Krotulski et al. 2020, 2021). However, the focus was on reporting isotonitazene and metonitazene concentrations, and phase II metabolites were not investigated. Metabolite detection is also crucial since they can be active. For example, isotonitazene major metabolites 4′-hydroxyl-nitazene, 5-amino-isotonitazene, and
parent in in vitro experiments evaluating MOR activation (Vandeputte et al. 2021). Etodesnitazene major phase I metabolites were recently identified in rats (Grigoryev et al. 2023). The metabolic fate of other benzimidazole opioids was not yet assessed.
parent in in vitro experiments evaluating MOR activation (Vandeputte et al. 2021). Etodesnitazene major phase I metabolites were recently identified in rats (Grigoryev et al. 2023). The metabolic fate of other benzimidazole opioids was not yet assessed.
To continue these efforts to describe the metabolism of emerging opioids, the aim of the present study was to investigate the human metabolism of isotonitazene and metonitazene in human hepatocyte incubations as well as in positive samples from postmortem cases to confirm the previously published data, include phase II metabolites, and verify suitability of the in vitro model for predicting the metabolism of benzimidazole opioids in humans. This model was then applied to etodesnitazene and metodesnitazene to identify suitable metabolite biomarkers of consumption.
Materials and methods
Chemicals and reagents
Isotonitazene, metonitazene, etodesnitazene, metodesnitazene, 4′-hydroxyl-nitazene,
LC-MS grade water, acetonitrile, and methanol were obtained from Carlo Erba (Cornaredo, Italy), and LC-MS grade formic acid was obtained from Sigma Aldrich. Reagent grade ammonium acetate from Levanchimica (Bari, Italy) and LC grade acetic acid from Sigma Aldrich were used to prepare
Thawing medium and cryopreserved 10 -donor-pooled human hepatocytes were purchased from Lonza (Basel, Switzerland). 1-Glutamine, HEPES (2-[4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazinyl]ethanesulfonic acid), and Williams’ medium E were bought from Sigma Aldrich. 1-Glutamine and HEPES were dissolved in Williams’ medium E to 2 and
In silico metabolite prediction
Phase I and phase II putative metabolites of isotonitazene, metonitazene, etodesnitazene, and metodesnitazene were predicted with GLORYx freeware (De Bruyn Kops et al. 2021). First-generation metabolites with a prediction score equal or higher than
second-generation metabolites was multiplied to the score of the corresponding first-generation metabolite to calculate an “adjusted score”.
second-generation metabolites was multiplied to the score of the corresponding first-generation metabolite to calculate an “adjusted score”.
Human hepatocyte incubations
Incubations were conducted as previously described (Di Trana et al. 2021). Briefly, the hepatocytes were thawed in thawing medium at
Postmortem samples
Postmortem biological samples from five nitazene-positive cases were analyzed. Case #1 (Sweden) was positive for metonitazene; blood and urine were collected. Case #2 (Munich, Germany) was positive for metonitazene; blood was collected; metonitazene was not quantified, but JWH210, THJ-2201, 4-fluoromethylphenidate, oxycodone, noroxycodone, and naloxone were also detected; acute polydrug intoxication was determined as the cause of death. Cases #3 and #4 (Sweden) were positive for etodesnitazene; urine was collected in both cases. Case #5 (Munich, Germany) was positive for etodesnitazene; blood was collected; etodesnitazene concentration was
Sample preparation
Incubates
After thawing at room temperature,
Urine and blood samples
Samples were thawed at room temperature, and
At the same time, to study metabolite glucuronidation,
Liquid chromatography-high-resolution tandem mass spectrometry settings
Extracted samples were kept in an autosampler at
Liquid chromatography
Separation was performed through a Kinetex Biphenyl column (
returning to initial conditions within 0.1 min ; re-equilibration time was 4.9 min .
returning to initial conditions within 0.1 min ; re-equilibration time was 4.9 min .
High-resolution tandem mass spectrometry
HESI source settings were optimized using isotonitazene, metonitazene, etodesnitazene, metodesnitazene, 4′-hydroxylnitazene, and 5-amino-isotonitazene signal after injecting the standards at
Data were acquired in full-scan HRMS/data-dependent HRMS/MS modes (FullMS/ddMS
Metabolite identification
LC-HRMS/MS data were processed with Thermo Scientific Compound Discoverer in a single analysis, as previously described (Di Trana et al. 2021). Briefly, the ions were compared to a list of theoretical metabolites generated according to the settings displayed in Table S3 (intensity threshold,
4′-Hydroxyl-nitazene,
4′-Hydroxyl-nitazene,
LC-HRMS/MS conditions to confirm their detection in incubates and samples.
Results
In silico metabolite prediction
Human metabolite predictions are presented in Supplementary Table S1. A total of ten first-generation (pA1 to pA10 by ascending prediction score) and 45 s-generation (pAX-1 to pAX -14 by ascending prediction score, pAX representing the corresponding first-generation metabolite) metabolites were predicted for isotonitazene; 13 metabolites were duplicates. A total of 11 first-generation ( pB 1 to pB 11 ) and 40 s-generation ( pBX -1 to pBX -10) metabolites were predicted for metonitazene; 10 metabolites were duplicates. A total of 10 first-generation ( pC 1 to pC 10 ) and 40 s-generation ( pCX – 1 to pCX -12) metabolites were predicted for etodesnitazene; 15 metabolites were duplicates. A total of 8 first-generation (pD1 to pD8) and 35 s-generation (pDX-1 to pDX-10) metabolites were predicted for metodesnitazene; 10 metabolites were duplicates. First-generation metabolites for all four nitazenes were produced by
To assist in LC-HRMS/MS analysis, all the predicted metabolites were included in the LC-HRMS/MS inclusion list (Supplementary Table S2). All predicted metabolic reactions and combinations were included in the list of possible transformations for data mining.
HRMS/MS fragmentation pattern of isotonitazene, metonitazene, etodesnitazene, and metodesnitazene
All four compounds were detected only in positive-ionization mode under the applied analytical conditions.
As expected from structural analogues, they displayed similar fragmentation patterns (Figs. 1 and 2). For the four analogues, the most intense fragments corresponded to the
Fig. 1 HRMS/MS spectra of isotonitazene, metonitazene, and major metabolites identified in human hepatocyte incubates and authentic postmortem samples as well as suggested fragmentation patterns. A5 and B3 are the same metabolite; A6 and B4 are the same metabolite
was produced through
Metabolite identification in human hepatocyte incubations
LC-HRMS data were automatically mined to produce a list of potential metabolites that were manually checked by the operators. Isotonitazene LC-HRMS area was
Fig. 2 HRMS/MS spectra of etodesnitazene, metodesnitazene, and major metabolites identified in human hepatocyte incubates and authentic postmortem samples as well as suggested fragmentation patterns. C3 and D1 are the same metabolite; C6 and D3 are the same metabolite
the detection threshold. Metabolites’ signal was always higher in positive-ionization mode, and negative ionization did not bring more information for structure elucidation. All data are therefore reported in the positive-ionization mode in this article. HRMS/MS spectra of major metabolites are displayed in Figs. 1 and 2. The structure elucidation of major metabolites is described below.
Further minor reactions included another
O-dealkylation and further O-glucuronidation
Fig. 3 Extracted-ion chromatograms of isotonitazene, metonitazene, and metabolites identified in human hepatocyte incubates and authentic postmortem samples. Mass tolerance, 5 ppm
isotonitazene (A6). Isotonitazene and metonitazene structural difference being carried by the alkoxy side chain, A6 and B4 were the same molecules; metabolites C6 from etodesnitazene and D3 from metodesnitazene were also the same molecules. Propyl (
(4′-hydroxyl-nitazene) was confirmed through the injection of the commercially available reference standard.
(4′-hydroxyl-nitazene) was confirmed through the injection of the commercially available reference standard.
Subsequent
Combination of
Combination of
Fig. 4 Extracted-ion chromatograms of etodesnitazene, metodesnitazene, and metabolites identified in human hepatocyte incubates and authentic postmortem samples. Mass tolerance, 5 ppm
A5/B3 and C3/D1 underwent further
respectively. Remarkably, C 1 eluted at the very beginning of the LC gradient, demonstrating the importance of LC setting optimization for metabolite identification studies to avoid missing more polar metabolites.
respectively. Remarkably, C 1 eluted at the very beginning of the LC gradient, demonstrating the importance of LC setting optimization for metabolite identification studies to avoid missing more polar metabolites.
Metabolite identification in postmortem samples
Blood (case #1) and blood and urine (case #2) samples from metonitazene-positive cases were analyzed (Table 3). Out of 7 metabolites identified in vitro, 6 were detected in either blood or urine: all metabolites identified in vitro were found in both blood samples beside B2 and B7 in case #1, and B2 and B4 in case #2; B2, B3, and B7 were not detected in the non-hydrolyzed urine, and B1 (glucuronide), B2 (glucuronide), and
spectrometry peak area of isotonitazene and metabolites in positiveionization mode after 3-h Incubation with human hepatocytes
spectrometry peak area of isotonitazene and metabolites in positiveionization mode after 3-h Incubation with human hepatocytes
Table 1 Metabolic transformation, elemental composition, retention time (RT), accurate mass of molecular ion, deviation from theoretical accurate mass, and liquid chromatography-high-resolution mass
| ID | Biotransformation | Elemental composition | RT, min | m/z (
|
Peak area in 3-h incubate | |||
| A1 |
|
|
7.69 | 517.1923 (-1.13) |
|
|||
| A2 |
|
|
8.39 | 313.1292 (-0.88) |
|
|||
| A3 |
|
|
9.03 | 545.2243 (0.17) |
|
|||
| A4 |
|
|
9.37 | 561.2188 (-0.66) |
|
|||
| A5 |
|
|
9.69 | 341.1603 (-1.40) |
|
|||
| A6 |
|
|
11.19 | 369.1920 (-0.34) |
|
|||
| A7 |
|
|
12.02 | 399.2023 (-0.96) |
|
|||
| A8 |
|
|
12.27 | 314.1134 (-0.52) |
|
|||
| A9 |
|
|
12.41 | 355.1400 (-0.29) |
|
|||
| A10 |
|
|
15.84 | 355.1760 (-1.23) |
|
|||
| A11 |
|
|
16.56 | 383.2072 (- 1.45) |
|
|||
| Isotonitazene (parent) |
|
17.21 | 411.2386 (- 1.09) |
|
||||
| A12 |
|
|
17.86 | 603.2296 (- 0.22) |
|
Mass tolerance, 5 ppm
were detected in all samples, although they were not major metabolites. Ba and Bb were retrospectively detected in incubates, but with a signal intensity below the established threshold.
were detected in all samples, although they were not major metabolites. Ba and Bb were retrospectively detected in incubates, but with a signal intensity below the established threshold.
Metabolites were searched in blood (case #5) and urine (cases #3 and #4) samples from etodesnitazene-positive cases (Table 4). Out of 17 metabolites identified in incubates, 15 were detected in either blood or urine: C1, C5,
(C3), and etodesnitazene were preponderant in blood; and
(C3), and etodesnitazene were preponderant in blood; and
Discussion
In vitro versus authentic samples and comparison between analogues
Good correlation was found between metonitazene and etodesnitazene incubations versus authentic positive blood and urine samples as most in vitro metabolites were found in the samples, and major metabolites were the same. The suggested metabolic fate of isotonitazene, metonitazene, etodesnitazene, and metodesnitazene in humans is displayed in Fig. 5. Isotonitazene in vitro results and metonitazene in vitro and postmortem blood and urine results were consistent with previously reported findings from postmortem
spectrometry peak area of metonitazene and metabolites in positiveionization mode after 3-h Incubation with human hepatocytes and in postmortem samples
spectrometry peak area of metonitazene and metabolites in positiveionization mode after 3-h Incubation with human hepatocytes and in postmortem samples
Table 2 Metabolic transformation, elemental composition, retention time (RT), accurate mass of molecular ion, deviation from theoretical accurate mass, and liquid chromatography-high-resolution mass
| ID | Elemental composition | RT, min |
|
Peak area in 3-h incubates | Blood Case #1 | Blood Case #2 | Peak area in urine Case #1 | |
| Without hydrolysis | With hydrolysis | |||||||
| Ba |
|
5.52 | 353.2336 (0.03) |
|
ND |
|
|
|
| B1 |
|
7.76 | 517.1926 (0.58) |
|
|
|
|
ND |
| Bb |
|
7.7 | 395.2442 (0.12) |
|
|
|
|
|
| B2 |
|
9.11 | 545.2241 (0.16) |
|
ND | ND | ND | ND |
| B3 |
|
9.77 | 341.1606 (0.63) |
|
|
|
ND |
|
| B4 |
|
11.27 | 369.1919 (0.58) |
|
|
ND |
|
|
| B5 |
|
12.36 | 314.1134 (0.42) |
|
|
|
|
|
| B6 |
|
13.66 | 355.1759 (1.59) |
|
|
|
|
|
| Metonitazene (parent) |
|
15.02 | 383.2073 (1.29) |
|
|
|
|
|
| B7 |
|
16.84 | 369.1561 (0.99) |
|
ND |
|
ND | ND |
Mass tolerance, 5 ppm ; ND not detected
*Found retrospectively in incubates after identification in authentic samples
casework (Krotulski et al. 2020, 2021). However,
hydroxylation and
*Found retrospectively in incubates after identification in authentic samples
casework (Krotulski et al. 2020, 2021). However,
hydroxylation and
Table 3 Metabolic transformation, elemental composition, retention time (RT), accurate mass of molecular ion, deviation from theoretical accurate mass, and liquid chromatography-high-resolution mass spectrometry peak area of etodesnitazene and metabolites in positive-ionization mode after 3-h Incubation with human hepatocytes and in postmortem samples
| ID | Biotransformation | Elemental composition | RT, min |
|
Peak area in 3-h incubates | Blood case #5 | Peak area in urine | |||
| Urine case #3 | Urine case #4 | |||||||||
| Without hydrolysis | With hydrolysis | Without hydrolysis | With hydrolysis | |||||||
| C1 |
|
|
1.39 | 472.2080 (0.33) |
|
ND |
|
|
|
|
| C2 |
|
|
1.90 | 340.2019 (-0.07) |
|
|
|
|
|
|
| C3 |
|
|
2.10 | 296.1758 (0.24) |
|
|
|
|
|
|
| C4 |
|
|
2.69 | 500.2395 (0.81) |
|
|
|
|
|
|
| Ca |
|
|
3.21 | 340.2019 (-0.05) |
|
ND |
|
|
|
|
| C5 |
|
|
3.63 | 340.2020 (0.05) |
|
ND |
|
|
|
|
| C6 |
|
|
4.43 | 324.2071 (0.25) |
|
|
|
|
|
|
| Cb |
|
|
5.39 | 445.1605 (-0.09) |
|
ND |
|
ND |
|
|
| Cc | Hydroxylation (O-ethyl) |
|
5.76 | 368.2331 (-0.14) |
|
|
|
|
|
|
| C7 |
|
|
5.89 | 283.1075 (-0.84) |
|
|
|
|
|
|
| C8 |
|
|
6.56 | 340.2016 (-0.95) |
|
|
|
|
|
|
| C9 |
|
|
6.86 | 296.1756 (-0.47) |
|
ND |
|
|
|
|
| C10 |
|
|
7.19 | 269.1283 (-0.46) |
|
ND |
|
|
|
|
Table 3 (continued)
| ID | Biotransformation | Elemental composition | RT, min | m/z (
|
Peak area in
|
Blood case #5 | Peak area in urine | |||
| Urine case #3 | Urine case #4 | |||||||||
| Without hydrolysis | With hydrolysis | Without hydrolysis | With hydrolysis | |||||||
| C11 | Hydroxylation (benzimidazole or
|
|
7.97 | 368.2330 (-0.61) |
|
|
|
|
|
|
| C12 |
|
|
8.05 | 324.2066 (-1.35) |
|
|
|
|
|
|
| C13 |
|
|
8.80 | 322.1911 (0.90) |
|
|
|
|
|
|
| Etodesnitazene (parent) |
|
9.89 | 352.2379 (-1.39) |
|
|
|
|
|
|
|
| Cd |
|
|
10.46 | 338.1863 (0.00) |
|
ND |
|
|
|
|
| Ce | Hydroxylation (benzimidazole) |
|
10.69 | 368.2332 (-0.05) |
|
|
|
|
|
|
| C14 | Oxidative deamination
|
|
11.69 | 311.1389 (-0.42) |
|
ND |
|
|
|
|
| C15 | Oxidative deamination + Hydroxylation (
|
|
12.04 | 313.1544 (0.99) |
|
|
ND | ND | ND | ND |
| C16 |
|
|
12.42 | 338.1860 (-0.90) |
|
ND | ND | ND | ND | ND |
| C17 | Oxidative deamination |
|
12.98 | 297.1597 (-0.18) |
|
ND |
|
|
|
|
Mass tolerance, 5 ppm ; ND not detected
*Found retrospectively in incubates after identification in authentic samples
trometry peak area of metodesnitazene and metabolites in positiveionization mode after 3-h Incubation with human hepatocytes
*Found retrospectively in incubates after identification in authentic samples
trometry peak area of metodesnitazene and metabolites in positiveionization mode after 3-h Incubation with human hepatocytes
Table 4 Metabolic transformation, elemental composition, retention time (RT), accurate mass of molecular ion, deviation from theoretical accurate mass, and liquid chromatography-high-resolution mass spec-
| ID | Biotransformation | Elemental composition | RT, min |
|
Peak area in 3-h incubates |
| D1 |
|
|
2.09 | 296.1756 (1.35) |
|
| D2 |
|
|
2.47 | 500.2392 (0.15) |
|
| D3 |
|
|
4.44 | 324.2071 (0.18) |
|
| D4 |
|
|
4.63 | 326.1863 (-0.01) |
|
| D5 |
|
|
4.85 | 282.1601 (0.04) |
|
| D6 |
|
|
6.18 | 310.1911 (-0.9) |
|
| D7 | Hydroxylation (imidazole) |
|
6.35 | 354.2175 (-0.3) |
|
| Metodesnitazene |
|
8.17 | 338.2222 (1.45) |
|
|
| D8 |
|
|
10.46 | 324.1705 (-0.5) |
|
| D9 | Oxidative deamination |
|
10.93 | 283.1440 (-0.4) |
|
| D10 |
|
|
13.04 | 326.1863 (-0.01) |
|
Mass tolerance, 5 ppm
metabolites were detected with a much lower intensity in metonitazene incubates compared to authentic samples, potentially indicating extra-hepatic metabolism. Contrary to our observations, Krotulski et al. found that 5 -aminometonitazene was the main metabolite in the blood of all 14 cases in which metonitazene metabolites were detected (Krotulski et al. 2021). The authors prepared the samples with a liquid-liquid extraction, which might have affected the relative recovery of the metabolites, but, conversely, the protein precipitation of the present study might have affected the relative matrix effect of the metabolites. Other potential reasons to this discrepancy might be due to the instability of the metabolite, a different postmortem redistribution, or interindividual genetic variations. Further investigation with a purified reference standard of the metabolite is necessary to further understand its significance.
metabolites were detected with a much lower intensity in metonitazene incubates compared to authentic samples, potentially indicating extra-hepatic metabolism. Contrary to our observations, Krotulski et al. found that 5 -aminometonitazene was the main metabolite in the blood of all 14 cases in which metonitazene metabolites were detected (Krotulski et al. 2021). The authors prepared the samples with a liquid-liquid extraction, which might have affected the relative recovery of the metabolites, but, conversely, the protein precipitation of the present study might have affected the relative matrix effect of the metabolites. Other potential reasons to this discrepancy might be due to the instability of the metabolite, a different postmortem redistribution, or interindividual genetic variations. Further investigation with a purified reference standard of the metabolite is necessary to further understand its significance.
Interestingly, consistent with previously published reports on isotonitazene and metonitazene results from forensic casework (Krotulski et al. 2020, 2021), although
might explain this discrepancy,
might explain this discrepancy,
Another important observation is the intensity of metonitazene and etodesnitazene in authentic samples, contrasting the parent’s signal being irrelevant in incubates. In metonitazene-positive blood and urine samples, metonitazene signal was more intense than that of its metabolites. In etodesnitazene-positive blood, the parent’s signal was more intense than that of its metabolites, but, although intense, was not predominant in urine; etodesnitazene was the fifth most intense biomarker in case #3 and the third most intense in case #4, behind
Fig. 5 Isotonitazene, metonitazene, etodesnitazene, and metodesnitazene metabolic fate in humans (major metabolites). Gluc, glucuronide
of the alkoxy chain being key to metabolic enzyme docking. More data on the pharmacokinetics of the metabolites with purified standards is necessary to fully understand these differences.
Biomarkers of consumption
The major metabolites identified in human hepatocyte incubations and authentic samples are displayed in Fig. 5.
In urine,
side chain. Similarly, etodesnitazene and metodesnitazene
side chain. Similarly, etodesnitazene and metodesnitazene
In blood, the
Conclusions
NPS metabolites of new compounds are difficult to predict, as minor structural modifications may substantially impact their metabolism (Di Trana et al. 2021; Brunetti et al. 2023). Therefore, metabolite identification in humans is necessary to identify specific metabolite biomarkers of NPS consumption (Carlier et al. 2018, 2020, 2022). The present study explored the human metabolism of four nitazene analogues, isotonitazene, metonitazene, etodesnitazene, and metodesnitazene. The identification of these synthetic opioids’ metabolites is especially important considering that several metabolites proved to be highly potent MOR agonists in vitro (Vandeputte et al. 2021). Specific metabolite biomarkers were found to help analytical toxicologists’ documentation of clinical and forensic opioid intoxication cases and enable further pharmacokinetic studies. We suggest the parent, and
Supplementary Information The online version contains supplementary material available at https://doi.org/10.1007/s00204-024-03735-0.
Acknowledgements This research was funded by the Department for Drug Policies, in Italy, under the project’s names “Effetti delle NPS: Sviluppo di una multicentrica di ricerca per il potenziamento informativo del Sistema di Allerta Precoce” and “SNAP”.
Funding Open access funding provided by Università Politecnica delle Marche within the CRUI-CARE Agreement.
Data availability Derived data supporting the findings of this study are available from the corresponding author upon request.
Declarations
Conflict of interest The authors declare no conflict of interest. The funders had no role in the design of the study; in the collection, analyses, or interpretation of data; in the writing of the manuscript, or in the decision to publish the results.
Open Access This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License, which permits use, sharing, adaptation, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source, provide a link to the Creative Commons licence, and indicate if changes were made. The images or other third party material in this article are included in the article’s Creative Commons licence, unless indicated otherwise in a credit line to the material. If material is not included in the article’s Creative Commons licence and your intended use is not permitted by statutory regulation or exceeds the permitted use, you will need to obtain permission directly from the copyright holder. To view a copy of this licence, visit http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
References
Bao Y, Meng S, Shi J, Lu L (2019) Control of fentanyl-related substances in China. Lancet Psychiatry 6:e15. https://doi.org/10. 1016/S2215-0366(19)30218-4
Barrios R, Lawrence SV, Rosen LW (2024) China primer: illicit fentanyl and China’s role. https://crsreports.congress.gov/product/pdf/ IF/IF10890. Accessed 2 Feb 2024
Berardinelli D, Taoussi O, Carlier J et al (2024) In vitro, in vivo metabolism and quantification of the novel synthetic opioid N-piperidinyl etonitazene (etonitazepipne). Clin Chem Lab Med. https://doi. org/10.1515/cclm-2023-1360
Brunetti P, Pirani F, Carlier J et al (2021) A 2017-2019 update on acute intoxications and fatalities from illicit fentanyl and analogs. J Anal Toxicol 45:537-554. https://doi.org/10.1093/JAT/BKAA115
Brunetti P, Lo Faro AF, Di Trana A et al (2023)
De Bruyn KC, Šícho M, Mazzolari A, Kirchmair J (2021) GLORYx: Prediction of the metabolites resulting from phase 1 and phase 2 biotransformations of xenobiotics. Chem Res Toxicol 34:286299. https://doi.org/10.1021/acs.chemrestox.0c00224
Barrios R, Lawrence SV, Rosen LW (2024) China primer: illicit fentanyl and China’s role. https://crsreports.congress.gov/product/pdf/ IF/IF10890. Accessed 2 Feb 2024
Berardinelli D, Taoussi O, Carlier J et al (2024) In vitro, in vivo metabolism and quantification of the novel synthetic opioid N-piperidinyl etonitazene (etonitazepipne). Clin Chem Lab Med. https://doi. org/10.1515/cclm-2023-1360
Brunetti P, Pirani F, Carlier J et al (2021) A 2017-2019 update on acute intoxications and fatalities from illicit fentanyl and analogs. J Anal Toxicol 45:537-554. https://doi.org/10.1093/JAT/BKAA115
Brunetti P, Lo Faro AF, Di Trana A et al (2023)
De Bruyn KC, Šícho M, Mazzolari A, Kirchmair J (2021) GLORYx: Prediction of the metabolites resulting from phase 1 and phase 2 biotransformations of xenobiotics. Chem Res Toxicol 34:286299. https://doi.org/10.1021/acs.chemrestox.0c00224
Calello DP, Aldy K, Jefri M et al (2022) Identification of a novel opioid, N-piperidinyl etonitazene (etonitazepipne), in patients with suspected opioid overdose. Clin Toxicol 60:1067-1069. https:// doi.org/10.1080/15563650.2022.2084406
Carlier J, Diao X, Huestis MA (2018) Synthetic cannabinoid BB-22 (QUCHIC): human hepatocytes metabolism with liquid chroma-tography-high resolution mass spectrometry detection. J Pharm Biomed Anal 157:27-35. https://doi.org/10.1016/J.JPBA.2018. 05.007
Carlier J, Diao X, Huestis MA (2018) Synthetic cannabinoid BB-22 (QUCHIC): human hepatocytes metabolism with liquid chroma-tography-high resolution mass spectrometry detection. J Pharm Biomed Anal 157:27-35. https://doi.org/10.1016/J.JPBA.2018. 05.007
Carlier J, Diao X, Giorgetti R et al (2020) Pyrrolidinyl synthetic cathinones
Carlier J, Berardinelli D, Montanari E et al (2022)
analysis and targeted/untargeted data mining. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci 1193:123162. https://doi.org/ 10.1016/j.jchromb.2022.123162
analysis and targeted/untargeted data mining. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci 1193:123162. https://doi.org/ 10.1016/j.jchromb.2022.123162
Center for Forensic Science Research and Education (CFSRE) (2024) Trend reports-NPS opioids in the united states Q4 2023. https:// www.cfsre.org/nps-discovery/trend-reports/nps-opioids/report/ 49?trend_type_id=2. Accessed 2 February 2024
Di Trana A, Brunetti P, Giorgetti R et al (2021) In silico prediction, LC-HRMS/MS analysis, and targeted/untargeted data-mining workflow for the profiling of phenylfentanyl in vitro metabolites. Talanta 235:122740. https://doi.org/10.1016/J.TALANTA.2021. 122740
Di Trana A, La Maida N, Froldi R et al (2023) The new synthetic benzimidazole opioid etonitazepipne: an emerging fatal harm and a challenge for laboratory medicine. Clin Chem Lab Med 61:E200E202. https://doi.org/10.1515/CCLM-2023-0186
Drug Enforcement Administration (DEA) (2018) Schedules of controlled substances: temporary placement of fentanyl-related substances in schedule I. Temporary amendment; temporary scheduling order. Fed Regist 83:5188-5192
Drug Enforcement Administration (DEA) Diversion control division (2023) isotonitazene. https://www.deadiversion.usdoj.gov/drug_ chem_info/isotonitazene.pdf. Accessed 2 February 2024
European Monitoring Centre for Drugs and Drug Addiction (EMCDDA) (2022) European drug report 2022: trends and developments. https://www.emcdda.europa.eu/publications/edr/trendsdevelopments/2022_en. accessed 2 Feb 2024
European Monitoring Centre for Drugs and Drug Addiction (EMCDDA) (2023a) The drug situation in Europe up to 2023 – an overview and assessment of emerging threats and new developments (european drug report 2023). https://www.emcdda.europa. eu/publications/european-drug-report/2023/drug-situation-in-europe-up-to-2023_en. accessed 2 Feb 2024
European Monitoring Centre for Drugs and Drug Addiction (EMCDDA) (2023b) New psychoactive substances – the current situation in europe (european drug report 2023). https://www. emcdda.europa.eu/publications/european-drug-report/2023/new-psychoactive-substances_en. accessed 2 Feb 2024
Grigoryev A, Kavanagh P, Dowling G, Rodin I (2023) Tentative identification of etazene (etodesnitazene) metabolites in rat serum and urine by gas chromatography-mass spectrometry and accurate mass liquid chromatography-mass spectrometry. J Anal Toxicol 46:1032-1037. https://doi.org/10.1093/JAT/BKAC001
Hunger A, Kebrle J, Rossi A, Hoffmann K (1957) Synthesis of analgesically active benzimidazole derivatives with basic substitutions. Experientia 13:400-401. https://doi.org/10.1007/BF02161116
Hunger A, Kebrle J, Rossi A, Hoffmann K (1960) Benzimidazol-derivate und verwandte heterocyclen VI. Synthese von phenyl-[1-ami-noalkyl-benzimidazolyl-(2)]-essigsäure-estern und -amiden. Helv Chim Acta 43:1727-1733. https://doi.org/10.1002/hlca. 19600 430634
Keller BO, Sui J, Young AB, Whittal RM (2008) Interferences and contaminants encountered in modern mass spectrometry. Anal Chim Acta 627:71-81. https://doi.org/10.1016/J.ACA.2008.04.043
Krotulski AJ, Papsun DM, Kacinko SL, Logan BK (2020) Isotonitazene quantitation and metabolite discovery in authentic forensic casework. J Anal Toxicol 44:521-530. https://doi.org/10.1093/ JAT/BKAA016
Krotulski AJ, Papsun DM, Walton SE, Logan BK (2021) Metonitazene in the united states-forensic toxicology assessment of a
potent new synthetic opioid using liquid chromatography mass spectrometry. Drug Test Anal 13:1697-1711. https://doi.org/10. 1002/dta. 3115
Mattson CL, Tanz LJ, Quinn K et al (2021) Trends and geographic patterns in drug and synthetic opioid overdose deaths-United States, 2013-2019. MMWR Morb Mortal Wkly Rep 70(6):202207. https://doi.org/10.15585/MMWR.MM7006A4
Di Trana A, Brunetti P, Giorgetti R et al (2021) In silico prediction, LC-HRMS/MS analysis, and targeted/untargeted data-mining workflow for the profiling of phenylfentanyl in vitro metabolites. Talanta 235:122740. https://doi.org/10.1016/J.TALANTA.2021. 122740
Di Trana A, La Maida N, Froldi R et al (2023) The new synthetic benzimidazole opioid etonitazepipne: an emerging fatal harm and a challenge for laboratory medicine. Clin Chem Lab Med 61:E200E202. https://doi.org/10.1515/CCLM-2023-0186
Drug Enforcement Administration (DEA) (2018) Schedules of controlled substances: temporary placement of fentanyl-related substances in schedule I. Temporary amendment; temporary scheduling order. Fed Regist 83:5188-5192
Drug Enforcement Administration (DEA) Diversion control division (2023) isotonitazene. https://www.deadiversion.usdoj.gov/drug_ chem_info/isotonitazene.pdf. Accessed 2 February 2024
European Monitoring Centre for Drugs and Drug Addiction (EMCDDA) (2022) European drug report 2022: trends and developments. https://www.emcdda.europa.eu/publications/edr/trendsdevelopments/2022_en. accessed 2 Feb 2024
European Monitoring Centre for Drugs and Drug Addiction (EMCDDA) (2023a) The drug situation in Europe up to 2023 – an overview and assessment of emerging threats and new developments (european drug report 2023). https://www.emcdda.europa. eu/publications/european-drug-report/2023/drug-situation-in-europe-up-to-2023_en. accessed 2 Feb 2024
European Monitoring Centre for Drugs and Drug Addiction (EMCDDA) (2023b) New psychoactive substances – the current situation in europe (european drug report 2023). https://www. emcdda.europa.eu/publications/european-drug-report/2023/new-psychoactive-substances_en. accessed 2 Feb 2024
Grigoryev A, Kavanagh P, Dowling G, Rodin I (2023) Tentative identification of etazene (etodesnitazene) metabolites in rat serum and urine by gas chromatography-mass spectrometry and accurate mass liquid chromatography-mass spectrometry. J Anal Toxicol 46:1032-1037. https://doi.org/10.1093/JAT/BKAC001
Hunger A, Kebrle J, Rossi A, Hoffmann K (1957) Synthesis of analgesically active benzimidazole derivatives with basic substitutions. Experientia 13:400-401. https://doi.org/10.1007/BF02161116
Hunger A, Kebrle J, Rossi A, Hoffmann K (1960) Benzimidazol-derivate und verwandte heterocyclen VI. Synthese von phenyl-[1-ami-noalkyl-benzimidazolyl-(2)]-essigsäure-estern und -amiden. Helv Chim Acta 43:1727-1733. https://doi.org/10.1002/hlca. 19600 430634
Keller BO, Sui J, Young AB, Whittal RM (2008) Interferences and contaminants encountered in modern mass spectrometry. Anal Chim Acta 627:71-81. https://doi.org/10.1016/J.ACA.2008.04.043
Krotulski AJ, Papsun DM, Kacinko SL, Logan BK (2020) Isotonitazene quantitation and metabolite discovery in authentic forensic casework. J Anal Toxicol 44:521-530. https://doi.org/10.1093/ JAT/BKAA016
Krotulski AJ, Papsun DM, Walton SE, Logan BK (2021) Metonitazene in the united states-forensic toxicology assessment of a
potent new synthetic opioid using liquid chromatography mass spectrometry. Drug Test Anal 13:1697-1711. https://doi.org/10. 1002/dta. 3115
Mattson CL, Tanz LJ, Quinn K et al (2021) Trends and geographic patterns in drug and synthetic opioid overdose deaths-United States, 2013-2019. MMWR Morb Mortal Wkly Rep 70(6):202207. https://doi.org/10.15585/MMWR.MM7006A4
Montanari E, Madeo G, Pichini S et al (2022) Acute intoxications and fatalities associated with benzimidazole opioid (nitazene analog) use: a systematic review. Ther Drug Monit 44:494-510. https:// doi.org/10.1097/FTD. 0000000000000970
Papsun DM, Krotulski AJ, Logan BK (2022) Proliferation of novel synthetic opioids in postmortem investigations after core-structure scheduling for fentanyl-related substances. Am J Forensic Med Pathol 43:315-327. https://doi.org/10.1097/PAF. 0000000000 000787
Prekupec MP, Mansky PA, Baumann MH (2017) Misuse of novel synthetic opioids: a deadly new trend. J Addict Med 11:256-265. https://doi.org/10.1097/ADM. 0000000000000324
Schumann JL, Syrjanen R, Alford K et al (2023) Intoxications in an Australian emergency department involving “nitazene” benzylbenzimidazole synthetic opioids (etodesnitazene, butonitazene and protonitazene). J Anal Toxicol 47:E6-E9. https://doi.org/10.1093/ JAT/BKAC062
Ujváry I, Christie R, Evans-Brown M et al (2021) DARK classics in chemical neuroscience: etonitazene and related benzimidazoles. ACS Chem Neurosci 12:1072-1092. https://doi.org/10.1021/ ACSCHEMNEURO.1C00037
United Nations Office on Drugs and Crime (UNODC) (2020) The growing complexity of the opioid crisis-Global SMART update, Volume 24. https://www.unodc.org/documents/scientific/Global_ SMART_Update_2020-Vol.24-Eng.pdf Accessed 2 Feb 2024
Vandeputte MM, Van Uytfanghe K, Layle NK (2021) Synthesis, chemical characterization, and-opioid receptor activity assessment of the emerging group of nitazene new synthetic opioids. ACS Chem Neurosci 12:1241-1251. https://doi.org/10.1021/acschemneuro. 1c00064
Vandeputte MM, Krotulski AJ, Walther D et al (2022a) Pharmacological evaluation and forensic case series of N -pyrrolidino etonitazene (etonitazepyne), a newly emerging 2-benzylbenzimidazole “nitazene” synthetic opioid. Arch Toxicol 96:1845-1863. https:// doi.org/10.1007/S00204-022-03276-4
Vandeputte MM, Verougstraete N, Walther D et al (2022b) First identification, chemical analysis and pharmacological characterization of N-piperidinyl etonitazene (etonitazepipne), a recent addition to the 2-benzylbenzimidazole opioid subclass. Arch Toxicol 96:1865-1880. https://doi.org/10.1007/S00204-022-03294-2
Verougstraete N, Verhaeghe A, Germonpré J et al (2023) Identification of etazene (etodesnitazene) metabolites in human urine by LC-HRMS. Drug Test Anal 15:235-239. https://doi.org/10.1002/ DTA. 3377
Papsun DM, Krotulski AJ, Logan BK (2022) Proliferation of novel synthetic opioids in postmortem investigations after core-structure scheduling for fentanyl-related substances. Am J Forensic Med Pathol 43:315-327. https://doi.org/10.1097/PAF. 0000000000 000787
Prekupec MP, Mansky PA, Baumann MH (2017) Misuse of novel synthetic opioids: a deadly new trend. J Addict Med 11:256-265. https://doi.org/10.1097/ADM. 0000000000000324
Schumann JL, Syrjanen R, Alford K et al (2023) Intoxications in an Australian emergency department involving “nitazene” benzylbenzimidazole synthetic opioids (etodesnitazene, butonitazene and protonitazene). J Anal Toxicol 47:E6-E9. https://doi.org/10.1093/ JAT/BKAC062
Ujváry I, Christie R, Evans-Brown M et al (2021) DARK classics in chemical neuroscience: etonitazene and related benzimidazoles. ACS Chem Neurosci 12:1072-1092. https://doi.org/10.1021/ ACSCHEMNEURO.1C00037
United Nations Office on Drugs and Crime (UNODC) (2020) The growing complexity of the opioid crisis-Global SMART update, Volume 24. https://www.unodc.org/documents/scientific/Global_ SMART_Update_2020-Vol.24-Eng.pdf Accessed 2 Feb 2024
Vandeputte MM, Van Uytfanghe K, Layle NK (2021) Synthesis, chemical characterization, and-opioid receptor activity assessment of the emerging group of nitazene new synthetic opioids. ACS Chem Neurosci 12:1241-1251. https://doi.org/10.1021/acschemneuro. 1c00064
Vandeputte MM, Krotulski AJ, Walther D et al (2022a) Pharmacological evaluation and forensic case series of N -pyrrolidino etonitazene (etonitazepyne), a newly emerging 2-benzylbenzimidazole “nitazene” synthetic opioid. Arch Toxicol 96:1845-1863. https:// doi.org/10.1007/S00204-022-03276-4
Vandeputte MM, Verougstraete N, Walther D et al (2022b) First identification, chemical analysis and pharmacological characterization of N-piperidinyl etonitazene (etonitazepipne), a recent addition to the 2-benzylbenzimidazole opioid subclass. Arch Toxicol 96:1865-1880. https://doi.org/10.1007/S00204-022-03294-2
Verougstraete N, Verhaeghe A, Germonpré J et al (2023) Identification of etazene (etodesnitazene) metabolites in human urine by LC-HRMS. Drug Test Anal 15:235-239. https://doi.org/10.1002/ DTA. 3377
Publisher’s Note Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.
- Francesco P. Busardò
fra.busardo@libero.it
Unit of Forensic Toxicology, Section of Legal Medicine, Department of Biomedical Sciences and Public Health, Marche Polytechnic University, Via Tronto 10/a, 60126 Ancona AN, Italy
2 Department of Anatomical, Histological, Forensic and Orthopaedic Sciences, Sapienza University of Rome, Rome, Italy
Department of Trauma Surgery, IRCCS Galeazzi Orthopedic Institute, Milan, Italy
4 Department of Forensic Genetics and Forensic Toxicology, National Board of Forensic Medicine, Linköping, Sweden
5 Institute of Forensic Medicine, Forensic Toxicology, Medical Center, University of Freiburg, Faculty of Medicine, University of Freiburg, Freiburg, Germany