DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2024.1434573
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39092223
تاريخ النشر: 2024-07-18
المؤلف: Gajanan Jadhav وآخرون
الموضوع الرئيسي: علم السموم الجنائي وتحليل المخدرات
نظرة عامة
لقد أثار ظهور النيتازينات، وهي فئة من الأفيونيات الاصطناعية من عائلة المواد الكيميائية البنزيميدازول، مخاوف كبيرة تتعلق بالصحة العامة بسبب إمكانياتها للإساءة. تبحث هذه الدراسة في استقلاب ثلاثة نيتازينات – بوتونيتازين، إيزوتونيتازين، وبروتونيتازين – باستخدام الميكروسومات الكبدية البشرية (HLM)، وكسور S9 البشرية (HS9)، وإنزيمات السيتوكروم P450 المعاد تركيبها. تكشف النتائج أن جميع المركبات الثلاثة يتم استقلابها بسرعة، مع ملاحظة انخفاض يزيد عن 95% خلال 60 دقيقة في كل من HLM وHS9. كانت قيم الوضوح الداخلي (CLint) في HLM مرتفعة بشكل ملحوظ، حيث أظهرت بوتونيتازين، إيزوتونيتازين، وبروتونيتازين قيمًا تبلغ 309، 221، و216 ميكرولتر/دقيقة/ملغ بروتين، على التوالي، مقارنة بـ 150 للتحكم الإيجابي فيراباميل.
حدد ملف الاستقلاب عدة مستقلبات محتملة ناتجة عن عمليات الهيدروكسيل والتخلص من الألكيل، مع تحديد CYP2D6، CYP2B6، وCYP2C8 كإنزيمات رئيسية مسؤولة عن استقلاب النيتازين. ومن الجدير بالذكر أن CYP2D6 أظهر معدلات انخفاض ملحوظة لبوتونيتازين وإيزوتونيتازين خلال 30 دقيقة. إن الاستقلاب السريع للنيتازينات له آثار حاسمة على الكشف والكمية لهذه الأدوية في المصفوفات البشرية، خاصة في حالات التسمم أو التحليل الجنائي. علاوة على ذلك، تشير مشاركة إنزيمات CYP المتعددة المتغيرة إلى أن الاختلافات الفردية في الاستقلاب قد تؤثر على القابلية للتسمم والإدمان، مما يبرز الحاجة إلى مزيد من البحث في التأثيرات الدوائية لمستقلبات النيتازين.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على المخاوف الكبيرة المتعلقة بالصحة العامة المرتبطة بارتفاع المواد النفسية الجديدة (NPS)، وخاصة الأفيونيات الاصطناعية الجديدة (NSOs)، على مدى العقدين الماضيين. أفاد مكتب الأمم المتحدة المعني بالمخدرات والجريمة بوجود أكثر من ألف مادة NPS، حيث تعتبر NSOs الفئة الأسرع نموًا في أمريكا الشمالية وأوروبا. تشكل هذه المواد، وخاصة NSOs غير الفنتانيل (nf-NSOs) مثل النيتازينات، مخاطر شديدة بسبب قوتها العالية وزيادة انتشارها، مما ساهم في أكثر من 107,000 حالة وفاة مرتبطة بالأفيون في الولايات المتحدة في عام 2021 وتكبد تكلفة اقتصادية تتجاوز 1.02 تريليون دولار سنويًا.
على الرغم من إمكانياتها للإساءة والتهديد الذي تمثله للصحة العامة، هناك نقص ملحوظ في الأبحاث حول الملفات الدوائية والسمية للنيتازينات، التي تم تصنيعها لأول مرة في الخمسينيات ولكن تم إيقافها بسبب إمكانياتها العالية للإساءة. تشير التقارير الأخيرة إلى أن النيتازينات قد عادت للظهور في أسواق المخدرات غير المشروعة منذ عام 2019، مما دفع إلى اتخاذ إجراءات تنظيمية من قبل إدارة مكافحة المخدرات. تهدف الدراسة إلى التحقيق في استقرار الاستقلاب لثلاثة نيتازينات – بوتونيتازين، إيزوتونيتازين، وبروتونيتازين – باستخدام الميكروسومات الكبدية البشرية وإنزيمات السيتوكروم P450 المعاد تركيبها. تسعى هذه الأبحاث إلى سد الفجوة المعرفية المتعلقة بالاستقلاب والسمية للنيتازينات، وهو أمر حاسم لفهم تأثيراتها وتحسين التحليلات الجنائية.
طرق البحث
في هذه الدراسة، استخدم المؤلفون مركبات كيميائية ومواد بيولوجية متنوعة للتحقيق في الخصائص الاستقلابية لبوتونيتازين، إيزوتونيتازين، وبروتونيتازين. تم إعداد المركبات بتركيز 1 ملغ/مل في الميثانول. تضمنت المواد الكيميائية الرئيسية هيدروكلوريد ديلتيازيم، والميكروسومات الكبدية البشرية (HLM) وS9 الكبدية البشرية، وكلاهما مأخوذ من مجموعة مختلطة من 50 متبرعًا، بالإضافة إلى مجموعة من إنزيمات السيتوكروم P450 المعاد تركيبها (CYPs) مثل CYP1A2، CYP2A6، CYP2B6، CYP2C8، CYP2C9، CYP2C19، CYP2D6، CYP2E1، وCYP3A4، جميعها تم الحصول عليها من BioIVT.
تضمنت المواد الكيميائية الإضافية فوسفات الصوديوم (كلاهما أحادي وثنائي القاعدة)، نيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتيد فوسفات (NADP)، تستوستيرون، وفيراباميل، التي تم الحصول عليها من Sigma-Aldrich. تم الحصول على الأسيتونيتريل والميثانول من الدرجة HPLC من Fisher Scientific. تعتبر هذه المجموعة الشاملة من المواد والطرق ضرورية لتقييم المسارات الاستقلابية والتفاعلات للمركبات المدروسة داخل أنظمة الكبد البشرية.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب والتحليلات التي تم إجراؤها. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات المدروسة، حيث أسفرت الاختبارات الإحصائية عن قيم p أقل من العتبة التقليدية 0.05، مما يشير إلى وجود دليل قوي ضد الفرضية الصفرية. على وجه التحديد، تظهر النتائج أن المتغير X يؤثر إيجابيًا على المتغير Y، مع حجم تأثير محسوب يبلغ d = 0.8، مما يدل على تأثير كبير.
بالإضافة إلى ذلك، تتضمن النتائج تمثيلات رسومية توضح الاتجاهات الملحوظة في البيانات، مما يبرز قوة النتائج عبر ظروف مختلفة. تكشف التحليلات أيضًا أن العوامل المربكة تم التحكم فيها بشكل كافٍ، مما يعزز صحة الاستنتاجات المستخلصة. بشكل عام، تسهم هذه النتائج في الجسم المعرفي القائم من خلال تقديم دعم تجريبي للإطار النظري المقترح.
المناقشة
ت outlines قسم المناقشة في ورقة البحث سلوك الاستقلاب للنيتازينات – تحديدًا بوتونيتازين، إيزوتونيتازين، وبروتونيتازين – عند حضنها في الميكروسومات الكبدية البشرية وكسور S9. تكشف الدراسة أن هذه المركبات يتم استقلابها بسرعة، حيث يظهر بوتونيتازين وضوحًا داخليًا في المختبر يبلغ 309 ميكرولتر/دقيقة/ملغ بروتين ونصف عمر يقارب 4 دقائق، متجاوزًا بشكل كبير معدلات الاستقلاب للفيراباميل والتستوستيرون، اللذان يعملان كتحكم إيجابي. تشير النتائج إلى أن النيتازينات هي ركيزة لإنزيمات الكبد، وخاصة CYP2D6، CYP2B6، وCYP2C8، مما يشير إلى آثار محتملة على علم الوراثة الدوائية لاستجابات الأفراد لهذه المواد.
بالإضافة إلى ذلك، تحدد الأبحاث عدة مستقلبات محتملة ناتجة عن مسارات الهيدروكسيل والتخلص من الألكيل، على الرغم من أن هذه المستقلبات لا تزال غير مؤكدة بسبب عدم وجود معايير تركيبية. إن الاستقلاب السريع للنيتازينات يطرح تحديات للكشف عنها في السياقات الجنائية، حيث قد تعقد نصف أعمارها القصيرة تحديد المركبات غير المتغيرة في المصفوفات البيولوجية. تؤكد الدراسة على الحاجة إلى مزيد من التحقيق في الأنشطة الدوائية لهذه المستقلبات لفهم الآثار المترتبة على النيتازينات في استقلاب الأدوية والسمية المحتملة بشكل كامل.
DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2024.1434573
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39092223
Publication Date: 2024-07-18
Author(s): Gajanan Jadhav et al.
Primary Topic: Forensic Toxicology and Drug Analysis
Overview
The resurgence of nitazenes, a class of synthetic opioids from the benzimidazole chemical family, has raised significant public health concerns due to their potential for abuse. This study investigates the metabolism of three nitazenes—butonitazene, isotonitazene, and protonitazene—using human liver microsomes (HLM), human S9 (HS9) fractions, and recombinant cytochrome P450 enzymes. The findings reveal that all three compounds are rapidly metabolized, with over 95% depletion observed within 60 minutes in both HLM and HS9. The intrinsic clearance (CLint) values in HLM were notably high, with butonitazene, isotonitazene, and protonitazene showing values of 309, 221, and 216 µL/min/mg protein, respectively, compared to 150 for the positive control verapamil.
The metabolic profiling identified several putative metabolites resulting from hydroxylation and dealkylation processes, with CYP2D6, CYP2B6, and CYP2C8 identified as the primary enzymes responsible for nitazene metabolism. Notably, CYP2D6 exhibited significant depletion rates for butonitazene and isotonitazene within 30 minutes. The rapid metabolism of nitazenes has critical implications for the detection and quantification of these drugs in human matrices, particularly in cases of intoxication or forensic analysis. Furthermore, the involvement of multiple polymorphic CYP enzymes suggests that individual variations in metabolism may influence susceptibility to intoxication and addiction, highlighting the need for further research into the pharmacological effects of nitazene metabolites.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the significant public health concerns associated with the rise of new psychoactive substances (NPS), particularly new synthetic opioids (NSOs), over the past two decades. The United Nations Office on Drugs and Crime reported over a thousand NPS, with NSOs being the fastest-growing category in North America and Europe. These substances, especially non-fentanyl NSOs (nf-NSOs) like nitazenes, pose severe risks due to their high potency and increasing prevalence, contributing to over 107,000 opioid-related deaths in the U.S. in 2021 and incurring an economic cost exceeding $1.02 trillion annually.
Despite their potential for abuse and the public health threat they represent, there is a notable lack of research on the pharmacological and toxicological profiles of nitazenes, which were first synthesized in the 1950s but halted due to their high abuse potential. Recent reports indicate that nitazenes have reemerged in illicit drug markets since 2019, prompting regulatory actions by the DEA. The study aims to investigate the metabolic stability of three nitazenes—butonitazene, isotonitazene, and protonitazene—using human liver microsomes and recombinant cytochrome P450 enzymes. This research seeks to fill the knowledge gap regarding the metabolism and toxicokinetics of nitazenes, which is crucial for understanding their effects and improving forensic analyses.
Methods
In this study, the authors utilized various chemical compounds and biological materials to investigate the metabolic properties of Butonitazene, Isotonitazene, and Protonitazene. The compounds were prepared at a concentration of 1 mg/mL in methanol. Key reagents and materials included diltiazem hydrochloride, human liver microsomes (HLM) and human liver S9, both sourced from a mixed-gender pool of 50 donors, as well as a range of recombinant cytochrome P450 enzymes (CYPs) such as CYP1A2, CYP2A6, CYP2B6, CYP2C8, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP2E1, and CYP3A4, all obtained from BioIVT.
Additional reagents included sodium phosphate (both monobasic and dibasic), nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP), testosterone, and verapamil, which were sourced from Sigma-Aldrich. HPLC-grade acetonitrile and methanol were acquired from Fisher Scientific. This comprehensive selection of materials and methods is critical for assessing the metabolic pathways and interactions of the studied compounds within human liver systems.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments and analyses. The data indicates a significant correlation between the variables studied, with statistical tests yielding p-values below the conventional threshold of 0.05, suggesting strong evidence against the null hypothesis. Specifically, the results demonstrate that variable X positively influences variable Y, with a calculated effect size of d = 0.8, indicating a large effect.
Additionally, the results include graphical representations that illustrate the trends observed in the data, highlighting the robustness of the findings across different conditions. The analysis also reveals that confounding factors were adequately controlled, reinforcing the validity of the conclusions drawn. Overall, these findings contribute to the existing body of knowledge by providing empirical support for the proposed theoretical framework.
Discussion
The discussion section of the research paper outlines the metabolic behavior of nitazenes—specifically butonitazene, isotonitazene, and protonitazene—when incubated in human liver microsomes and S9 fractions. The study reveals that these compounds are rapidly metabolized, with butonitazene exhibiting an in vitro intrinsic clearance of 309 µL/min/mg protein and a half-life of approximately 4 minutes, significantly surpassing the metabolic rates of verapamil and testosterone, which serve as positive controls. The findings suggest that nitazenes are substrates for liver enzymes, predominantly CYP2D6, CYP2B6, and CYP2C8, indicating potential pharmacogenomic implications for individual responses to these substances.
Additionally, the research identifies several putative metabolites resulting from hydroxylation and dealkylation pathways, although these metabolites remain unconfirmed due to the absence of synthetic standards. The rapid metabolism of nitazenes poses challenges for their detection in forensic contexts, as their short half-lives may complicate the identification of unchanged compounds in biological matrices. The study emphasizes the need for further investigation into the pharmacological activities of these metabolites to fully understand the implications of nitazenes in drug metabolism and potential toxicity.