DOI: https://doi.org/10.1007/s00204-024-03735-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38582802
تاريخ النشر: 2024-04-06
المؤلف: Omayema Taoussi وآخرون
الموضوع الرئيسي: علم السموم الجنائي وتحليل المخدرات
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في الأيض البشري لأربعة نظائر نيتازين – إيزوتونيتازين، ميتونيتازين، إيتوديسنيتازين، وميتوديسنيتازين – بعد ظهورها في سوق المخدرات العالمي والوفيات المرتبطة بها. استخدمت الدراسة نموذج كبد بشري مكون من 10 متبرعين لتحليل المستقلبات الناتجة عن هذه المركبات، باستخدام الكروماتوغرافيا السائلة-الطيف الكتلي عالي الدقة والتنبؤات الحاسوبية. تم تحديد ما مجموعه اثني عشر، تسعة، اثنان وعشرون، وعشرة مستقلبات لإيزوتونيتازين، ميتونيتازين، إيتوديسنيتازين، وميتوديسنيتازين، على التوالي، مع تحولات أيضية رئيسية تشمل نزع الإيثيل و نزع الألكيل.
تؤكد النتائج على أهمية تحديد علامات المستقلبات البيولوجية المحددة للتوثيق السريري والجنائي لاستخدام الأفيونيات، خاصة وأن بعض المستقلبات تظهر قوة عالية كمنبهات لمستقبلات µ-opioid. توصي الدراسة بالمركب الأم ومستقلباته N-deethyl و O-dealkyl كعلامات حيوية في البول (بعد التحلل المائي للجلوكورونيد)، والمركب الأم مع مستقلبات N-deethyl و O-dealkyl و N-deethyl-O-dealkyl كعلامات حيوية في الدم. تؤكد التوافق بين النتائج في المختبر وما بعد الوفاة صحة نموذج الكبد كأداة فعالة للتنبؤ بأيض أفيونيات البنزيميدازول.
مقدمة
تستعرض المقدمة ظهور أزمة الأفيون في الولايات المتحدة خلال أوائل العقد 2010، مدفوعة بتدفق الفنتانيل غير المشروع والأفيونيات الاصطناعية الجديدة (NSOs)، مما أدى إلى زيادة كبيرة في وفيات الجرعة الزائدة المرتبطة بالأفيون من عام 2013 فصاعدًا. توسعت الأزمة عالميًا، مع تحول المستخدمين إلى أفيونيات البنزيميدازول، وخاصة نظائر النيتازين، بعد جدولة نظائر الفنتانيل في عام 2019. هذه الأفيونيات البنزيميدازول، التي هي منبهات لمستقبلات μ-opioid (MOR)، تظهر أنشطة دوائية يمكن أن تتجاوز تلك الخاصة بالفنتانيل، مما يؤدي إلى العديد من حالات التسمم والوفيات المبلغ عنها.
تؤكد هذه الفقرة على التحديات في اكتشاف أفيونيات البنزيميدازول بسبب تركيزاتها المنخفضة في المصفوفات البيولوجية ووجودها المشترك مع مثبطات الجهاز العصبي المركزي الأخرى. هذا يعقد التقييم الوبائي للتسممات والوفيات ذات الصلة. تهدف الدراسة إلى التحقيق في أيض إيزوتونيتازين وميتونيتازين في حضانات الكبد البشري وعينات ما بعد الوفاة، مع التركيز على تحديد المستقلبات من المرحلة الثانية والتحقق من صحة النموذج في المختبر للتنبؤ بأيض هذه الأفيونيات لدى البشر. بالإضافة إلى ذلك، ستمتد الأبحاث إلى إيتوديسنيتازين وميتوديسنيتازين لتحديد علامات المستقلبات المحتملة للاستهلاك.
الطرق
تستعرض فقرة “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. توضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك مصادرها وطرق تحضيرها، بالإضافة إلى إعداد التجربة، الذي قد يتضمن تقنيات وأدوات متنوعة ذات صلة بأهداف البحث. تصف الفقرة أيضًا البروتوكولات المتبعة لجمع البيانات وتحليلها، مما يضمن إمكانية تكرار النتائج وموثوقيتها.
بالإضافة إلى ذلك، يتم تحديد أي طرق إحصائية تم تطبيقها لتفسير البيانات، بما في ذلك البرامج المستخدمة والمعايير للدلالة. يسمح هذا النهج الشامل بفهم واضح لكيفية إجراء البحث، مما يسهل الدراسات المستقبلية لتكرار أو البناء على النتائج.
النتائج
تقدم فقرة “النتائج” نتائج الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من الإجراءات التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، مع تأكيد التحليلات الإحصائية على قوة هذه العلاقات. يتم الإبلاغ عن مقاييس محددة، مثل قيم p وفترات الثقة، لدعم الاستنتاجات المستخلصة.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن النموذج أو الفرضية المقترحة تفسر بشكل فعال الظواهر الملاحظة، كما يتضح من توافق البيانات مع التنبؤات النظرية. يتم استخدام تمثيلات رسومية، بما في ذلك الرسوم البيانية والمخططات، لتوضيح الاتجاهات والأنماط، مما يعزز من قابلية تفسير النتائج. بشكل عام، توفر النتائج أدلة قوية تدعم الفرضيات الأولية وتساهم برؤى قيمة في مجال الدراسة.
المناقشة
في هذه الفقرة، يناقش المؤلفون المنهجيات والنتائج المتعلقة بأيض النيتازينات، وخاصة إيزوتونيتازين، ميتونيتازين، إيتوديسنيتازين، وميتوديسنيتازين، باستخدام حضانات الكبد البشري وعينات بيولوجية ما بعد الوفاة. استخدمت الدراسة مواد كيميائية ومركبات متنوعة، بما في ذلك β-glucuronidase ووسائط محددة لزراعة الكبد، لتحليل المسارات الأيضية لهذه المركبات. أشارت التنبؤات الحاسوبية إلى وجود مستقلبات من الجيل الأول والثاني، مع تحديد التحولات الرئيسية كـ N-deethylation و O-dealkylation و O-glucuronidation. أكد المؤلفون وجود عدة مستقلبات من خلال الكروماتوغرافيا السائلة-الطيف الكتلي عالي الدقة (LC-HRMS/MS)، مما يظهر أن الملفات الأيضية الملاحظة في المختبر تتطابق بشكل وثيق مع تلك الموجودة في عينات ما بعد الوفاة الأصلية.
تسلط النتائج الضوء على وجود ارتباط قوي بين نتائج المختبر والعينات الأصلية، خاصة بالنسبة لميتونيتازين وإيتوديسنيتازين، مما يشير إلى أن حضانات الكبد البشري تعتبر نموذجًا تنبؤيًا موثوقًا لأيض النيتازين. من الجدير بالذكر أن الدراسة حددت تناقضات في ملفات المستقلبات مقارنة بالتقارير السابقة، خاصة فيما يتعلق بوجود مستقلبات مختزلة نيترو وهيمنة بعض المستقلبات في عينات البول. يؤكد المؤلفون على أهمية نتائجهم في فهم مصير النيتازينات الأيضية لدى البشر، مع الاعتراف أيضًا بالاختلافات المحتملة بين الأنواع والحاجة إلى مزيد من التحقيق في المسارات الأيضية المعنية. بشكل عام، تسهم الأبحاث برؤى قيمة في الديناميكا الدوائية للنيتازينات وتأثيراتها على السموم الجنائية.
DOI: https://doi.org/10.1007/s00204-024-03735-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38582802
Publication Date: 2024-04-06
Author(s): Omayema Taoussi et al.
Primary Topic: Forensic Toxicology and Drug Analysis
Overview
This research investigates the human metabolism of four nitazene analogues—isotonitazene, metonitazene, etodesnitazene, and metodesnitazene—following their emergence on the global drug market and associated fatalities. The study utilized a 10-donor-pooled human hepatocyte model to analyze the metabolites produced from these compounds, employing liquid chromatography-high-resolution tandem mass spectrometry and in silico predictions. A total of twelve, nine, twenty-two, and ten metabolites were identified for isotonitazene, metonitazene, etodesnitazene, and metodesnitazene, respectively, with key metabolic transformations including N-deethylation and O-dealkylation.
The findings underscore the importance of identifying specific metabolite biomarkers for clinical and forensic documentation of opioid use, particularly as some metabolites exhibit high potency as µ-opioid receptor agonists. The study recommends the parent compound and its O-dealkyl and N-deethyl-O-dealkyl metabolites as biomarkers in urine (post-glucuronide hydrolysis), and the parent along with N-deethyl, O-dealkyl, and N-deethyl-O-dealkyl metabolites as biomarkers in blood. The consistency between in vitro and postmortem results validates the hepatocyte model as an effective tool for predicting the metabolism of benzimidazole opioids.
Introduction
The introduction outlines the emergence of the opioid crisis in the USA during the early 2010s, driven by the influx of illicit fentanyl and new synthetic opioids (NSOs), leading to a significant rise in opioid-related overdose deaths from 2013 onwards. The crisis expanded globally, with users shifting to benzimidazole opioids, particularly nitazene analogues, following the scheduling of fentanyl analogues in 2019. These benzimidazole opioids, which are μ-opioid receptor (MOR) agonists, exhibit pharmacological activities that can surpass those of fentanyl, resulting in numerous reported cases of intoxication and fatalities.
The section emphasizes the challenges in detecting benzimidazole opioids due to their low concentrations in biological matrices and their common co-occurrence with other central nervous system depressants. This complicates the epidemiological assessment of related intoxications and deaths. The study aims to investigate the metabolism of isotonitazene and metonitazene in human hepatocyte incubations and postmortem samples, focusing on identifying phase II metabolites and validating the in vitro model for predicting human metabolism of these opioids. Additionally, the research will extend to etodesnitazene and metodesnitazene to identify potential metabolite biomarkers for consumption.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including their sources and preparation methods, as well as the experimental setup, which may involve various techniques and instruments relevant to the research objectives. The section also describes the protocols followed for data collection and analysis, ensuring reproducibility and reliability of the results.
Additionally, any statistical methods applied to interpret the data are specified, including the software used and the criteria for significance. This comprehensive approach allows for a clear understanding of how the research was conducted, facilitating future studies to replicate or build upon the findings.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the experimental or analytical procedures employed. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Specific metrics, such as p-values and confidence intervals, are reported to substantiate the conclusions drawn.
Additionally, the results demonstrate that the proposed model or hypothesis effectively explains the observed phenomena, as evidenced by the fit of the data to the theoretical predictions. Graphical representations, including plots and charts, are utilized to illustrate trends and patterns, further enhancing the interpretability of the findings. Overall, the results provide compelling evidence supporting the initial hypotheses and contribute valuable insights to the field of study.
Discussion
In this section, the authors discuss the methodologies and findings related to the metabolism of nitazenes, specifically isotonitazene, metonitazene, etodesnitazene, and metodesnitazene, using human hepatocyte incubations and postmortem biological samples. The study utilized various chemicals and reagents, including β-glucuronidase and specific media for hepatocyte culture, to analyze the metabolic pathways of these compounds. In silico predictions indicated multiple first- and second-generation metabolites, with major transformations identified as N-deethylation, O-dealkylation, and O-glucuronidation. The authors confirmed the presence of several metabolites through liquid chromatography-high-resolution tandem mass spectrometry (LC-HRMS/MS), demonstrating that the metabolic profiles observed in vitro closely matched those found in authentic postmortem samples.
The findings highlight a strong correlation between in vitro and authentic sample results, particularly for metonitazene and etodesnitazene, suggesting that human hepatocyte incubations serve as a reliable predictive model for nitazene metabolism. Notably, the study identified discrepancies in metabolite profiles compared to previous reports, particularly regarding the presence of nitro-reduced metabolites and the dominance of certain metabolites in urine samples. The authors emphasize the importance of their findings in understanding the metabolic fate of nitazenes in humans, while also acknowledging potential inter-species differences and the need for further investigation into the metabolic pathways involved. Overall, the research contributes valuable insights into the pharmacokinetics of nitazenes and their implications for forensic toxicology.