la neurobiología y la farmacocinética de los cannabinoides marilyn a. huestis, ph.d. chief,...
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La neurobiología y la Farmacocinética de los
Cannabinoides
Marilyn A. Huestis, Ph.D.
Chief, Chemistry & Drug MetabolismIRP, National Institute on Drug Abuse, NIH
Resumen
Farmacología de los CannabinoidesFarmacocinética de los CannabinoidesInterpretación de los Resultados
Forenses de los CannabinoidesTiempo estimado de exposición a la
DrogaEfectos del Cannabis en el rendimiento
al manejarMarcadores Biológicos del Uso de
Cannabis
Relevancia
El Cannabis es la droga más comúnmente usada
Se saben los efectos en el rendimiento y el comportamiento, incluyendo las alteraciones en el estado de ánimo, la deficiencia de la memoria, la coordinación motriz y la percepción sensorial
Las consecuencias en la salud incluyen efectos respiratorios, endocrinos e inmunológicos
RelevanciaPotencial terapéutico de los agonistas
cannabinoides: supresión de la espasticidad muscular, náuseas y dolor, aumento del apetito
Potencial terapéutico de los antagonistas cannabinoides:obesidad, dejar de fumar & en animales, disminuye la recidiva al alcohol, las metanfetaminas, la heroína y la cocaína
Los Cannabinoides antagonistas pueden ser útiles para la farmacoterapia en la adicción
Mecanismos de Acción del Cannabis
El THC se une a los receptores cannabinoides e interfiere con importantes sistemas neurotransmisores cannabinoides endógenos
Receptores CB-1 principalmente
en el SNCReceptores CB-2 en el sistema inmune Receptores No CB1, no CB2Los ligando endógenos incluyen la
Anandamina & otras etanolamidas Neurotransmisores liberados desde las
membranas celulares para una respuesta rápida
Mecanismos de Recaptación identificados
Mecanismos de Acción del CannabisLa distribución del CB1 en el SNC
concuerda con la deficiencia psicotrópica de cognición, la memoria, el control motriz, y la percepción de la recompensa y el dolor
El sistema cannabinoide endógeno también juega un papel importante en el apetito, el control hormonal, la implantación embrionaria y la modulación de la actividad de otros importantes neurotransmisores
El CB1 se encuentra también en los testículos y el músculo liso vascular
Farmacología Cannabinoide
CONHCH2CH2OH
(CH2)4CH3
H3C
H3C
H
H
OH
CH3
O
∆9 - Tetrahidrocannabinol(THC)
NN
NH
N
O
H3C
Cl
Cl
Cl
Rimonabant (SR141716)
Arachydonilethanolamide(Anandamida)
Farmacología del CannabisGraves Efectos Fisiológicos
TaquicardiaInyección ConjuntivalSequedad de la boca y la gargantaAumento del apetitoVasodilataciónBroncodilataciónDisminución del ritmo respiratorio
Efectos Fisiológicos del Cannabis
6060
4040
2020
00
00 11 22 33HorasHoras
∆ ∆ lpmlpm
PlaceboPlacebo
1.75% THC1.75% THC3.55% THC3.55% THC
Ritmo Ritmo CardíacoCardíaco
Farmacología Cannabis
Graves Efectos conductualesEuforia/RelajaciónPercepción del tiempo
alteradaFalta de concentraciónDeficiencia en el aprendizaje y la
memoriaCambios de estados de ánimo
Reacciones de pánicoParanoia
Efectos Subjetivos del Cannabis
5050
4040
3030
2020
1010
-1-1 11 22 3300
ScoreScore
Horas
PlaceboPlacebo
1.75% THC1.75% THC3.55% THC3.55% THC
N=6N=6
Feel DrugFeel Drug
Farmacocinética Cannabinoide
Absorción: InhalaciónRápida, los picos ocurren mientras se fumaDisponibilidad sistémica 18 - 50%La topografía de la inhalación es importante: duración de la bocanada,
volumen de la inhalación, tiempo de
retención, tiempo entre bocanadas, experiencia del fumador
Absorción: InhalaciónVía altamente eficiente de llegada
de la droga al cerebro, similar a la vía IVInicio rápido de los efectos, debido a la
velocidad de la llegada de la droga al cerebroLa llegada efectiva de la droga al cerebro
contribuye al gran abuso de las drogas
inhaladas
THC, 11-OH-THC & THCCOOH Concentraciones de Plasma
180180
150150
120120
9090
6060
3030
00-2-2 22 66 1010 1414 1818 2222
THCng/mLTHC
ng/mL
MinutesMinutos
THCTHC
11-OH THC11-OH- THC
THCCOOHTHCCOOH
InhaleInhala
N = 6N = 6
Absorción: Oral
Absorción lenta y erráticaNiveles de Pico bajos, ocurren 1 - 5 hDisponibilidad sistémica baja 6 - 20%Vehículo importante, degradación en
tracto gastrointestinal, efecto de primer paso en el hígado
Los efectos aparecen después, duran más, efectos mayores a niveles más bajos de THC
THC ≈ 11-OH-THC
Concentraciones de Plasma Cannabinoide después de dos
Dosis de 2.5 mg de Dronabinol (THC Sintético)
TH
C &
T
HC
&
11-O
H-T
HC
11
-OH
-TH
C
(ng/
mL
)(n
g/m
L)
TiempoTiempo (h)(h)
TH
CC
OO
H
TH
CC
OO
H
(ng/
mL
)(n
g/m
L)
00
1010
2020
3030
00
0.50.5
11
1.51.5
22
00 55 1010 1515 2020 2525
THCCOOH11-OH-THCTHC
DistribuciónLipofílica, extensa &
rápidamente distribuido a los tejidosDepuración ≈ flujo hepático 0,8 L/min.Alta Unión de Proteína en sangre ≈ 97%Volumen de distribución ≈ 10 L/Kg.Circulación enterohepáticaLiberación lenta de relación de la droga
secuestrada de los tejidos, limita el paso en la eliminación
THC, 11-OH-THC, THCCOOH Niveles de Plasma
HoursHoras00
THCTHC11-OH THC11-OH THCTHCCOOHTHCCOOH
-1-1
160160
140140
120120
100100
8080
6060
4040
2020
0011 22 33 44
ng/mLng/mL
Concentraciones de THC en Sangre/Plasma
Baja distribución THC a los GRsTHC Plasma ~ 2X THC sangreSi THC ~ 11-OH-THC puede indicar
uso oralTHC vs. THC - glucuronoideConcentraciones residuales en usuarios
crónicosEl descenso rápido del THC requiere la
recolección rápida de la muestra y bajo límite de detección/cuantificación
MetabolismoRápido & extensivoFase 1: oxidación,
metabolitos primarios 11-OH-THC, 8 & 8ß-OH-THC, THCCOOH, poca oxidación de la cadena lateral
Fase 2: glucoronización, sulfaciónCitocroma P450, CYP2C9 & 11, CYP3A no
hay diferencia entre los sexos, o entre usuarios frecuentes o no
Hígado, pulmón e intestino
H
(CH2)4CH3
H3CH
OH
CH3
OH3C
H
(CH2)4CH3
H3CH
OH
COOH
OH3C
H
(CH2)4CH3
H3CH
OH
OH3C
CH2OH
Conjugation
9-THC9-THC 11-Hydroxy-9-THC11-Hydroxy-9-THC 11-Nor-9-Carboxy-9-THC11-Nor-9-Carboxy-9-THC
9-THC Metabolic Scheme9-THC Metabolic Scheme
THC Medio Relación Dosis-Concentración
ng/mLng/mL
00
5050
100100
150150
200200
250250
300300
-0.2-0.2 0.00.0 0.20.2 0.40.4 0.60.6 0.80.8 1.01.0
1.75%1.75%3.55%3.55%
Fumar
N=6N=6
Concentraciones Individuales de THC en Plasma
00
100100
200200
300300
-0.4-0.4 -0.2-0.2 0.00.0 0.20.2 0.40.4 0.60.6 0.80.8 1.01.0
Subject BSubject BSubject CSubject CSubject ESubject ESubject FSubject FSubject GSubject GSubject HSubject H
ng/mLng/mL
HoursHoursSmokingSmoking
3.55% THC3.55% THC
ExcreciónExcreción Urinaria ~ 15-30%,
Excreción Fecal ~ 27-65%Vidas medias estimadas afectadas por el
tiempo de la muestra, la sensibilidad y la especificidad del ensayo y la frecuencia de uso
Plasma THC t ½ estima rango de 20 horas a 12 días, mejor cálculo ~ 4,3 d
Orina THCCOOH t 1/2 mejor cálculo ~ 3,0 días
OrinaLímite 50 ng/mL :
Ventana de detección
1 a 2 días en fumadores
no frecuentes
Los grandes fumadores tienen un período de detección mayor
Kemp:E coli ß glucuronidasa THC, 11-OH-THC & THCCOOH en orina
OrinaTHC Urinario
& 11-OH-THC predicen el tiempo
transcurrido después de haber fumadoAltas concentraciones de THC & 11-OH-
THC encontradas en casos “DUID” (manejar bajo los efectos de las drogas)
Huestis: el THC es muy útil para predecir, 11-OH-THC encontrado días después del último uso
Excreción Urinaria de THC & Metabolitos después de un cigarrillo con 2,74% de THC
SujetoSujeto GGGG GGGG
0
100
200
300
-1 9 19 29 39 49 59 69 79 89
THC
11-OH-THC
THCCOOH
Horas
ng/mL
Interpretación de resultados forenses de Cannabinoides
Dosis desconocidaTiempo de uso
desconocidoVía de administración
desconocida
Frecuencia de uso desconocida
¿Concentraciones residuales de la droga?
Curvas Concentración Efecto
100100
THC ng/mLTHC ng/mL
BPM BPM
120120
140140
8080
2002001501501001005050006060
.15 h.15 h
.25 h.25 h
.05 h.05 h
.10 h.10 h.79 h.79 h
12 h12 h
6 h6 h
VAS Feel DrugVAS Feel Drug
20020015015010010050500000
1010
2020
3030
4040
5050
.20 h.20 h.38 h.38 h
.07 h.07 h
.15 h.15 h
.79 h.79 h
Heart RateHeart Rate
¿Tiempo de exposición a la droga?
Metabolitos únicosRelaciones de metabolitosTiempos de detección¿Muestra pre o
postmortem?
¿Inhalación pasiva o contaminación externa?
Modelos Predictivos para Estimar el Tiempo de Uso de
Cannabis según las Concentraciones Cannabinoideas
en Plasma
Modelos Predictivos para Estimar el Tiempo de Uso de Marihuana
Model IModel I Model IIModel II
100100
1010
11
.1.1
.01.01
100100
1010
11
.1.1
.01.0110001000100100101011.1.1 10001000100100101011.01.01 .1.1
THC, ng/mLTHC, ng/mL THCCOOH/THCTHCCOOH/THC
-0.698 • Log THC + 0.687 -0.698 • Log THC + 0.687 0.576 • Log THCCOOH/THC - 0.1760.576 • Log THCCOOH/THC - 0.176
HrsHrs
N = 168 r = 0.949N = 168 r = 0.949 N = 168 r = 0.919N = 168 r = 0.919
Log h = Log h =
Intervalos de Confianza (95%) en Lapsos Estimados de Uso de
Marihuana
Modelo IIModelo I
00 55 1010 1515 2020 2525
4.04.0
8.08.0
6.06.0
2.02.0
1.01.0
0.50.5
HorasHoras
Lapso
Transcurrido
Estimado (Hours)
Lapso Transcurrido
Estimado (Horas)
Lapso Transcurrido Estimado
Tiempo Estimado de Último UsoModelo I (N = 717)
90,7% de exactitud (650 dentro del 95% de IC)64 casos, sobreestimación media 15 min.
(1 - 50 min.)3 casos, subestimación media 5 min.
(2 - 11 min.)
Modelo II (N = 704)95,2% de exactitud (670 dentro del 95% de IC)12 casos, sobreestimación media 2 min.
(1 - 7 min.)22 casos, subestimación media 37 min.
(1 - 94 min.) dos casos > 1 h
Estimación Después de Varios Cigarrillos
Modelo I (N = 290)89,7% de exactitud (260 dentro del 95% de IC)27 casos, sobreestimación media 17 min.
(1 - 50 min.)3 casos, subestimación media 5 min.
(2 - 11 min.)
Modelo II (N = 290)97,6% de exactitud (283 dentro del 95% de IC)7 casos, sobreestimación media 2 min.
(1 - 4 min.)No hay casos de subestimación en el tiempo
estimado
Predicciones de THC ≥ 0.5 y < 2 ng/mL
Modelo I (N = 76)80,3% de exactitud (61 dentro del 95% de IC)15 casos, sobrestimación media 31 min.
(3 - 50 min.)No hay casos de subestimación
Modelo II (N = 76)76,3% de exactitud (58 dentro del 95% de IC)No hay casos de sobreestimación18 casos, subestimación media 35 min.
(1 - 87 min.)
95% de IC Modelos I & II Combinados
Todos los 717 casos98,5% de exactitud (706 dentro del 95% de IC)
11 casos, sobreestimación media 2 min. (1 - 4 min.)
No hay casos de subestimación en el 95% de IC
Después del 2do cigarrillo (N = 290)98,3% de exactitud (285 dentro del 95% de IC)
5 casos, sobreestimación media 3 min. (1 - 4 min.)
No hay casos de subestimación en el 95% de IC
THC ≥ 0.5 & < 2 ng/mL (N = 76)100% de exactitud (76 dentro del 95% de IC)
Otros Marcadores Biológicos Cannabinoides:
Fluido Oral, Sudor y Pelo
Testeado de Fluido OralPuntos fuertes:
Recopilación observadaDifícil de adulterarRecopilación de muestras de género neutro pH de fluido oral más bajo en comparación con la sangre Puede estar en correlación con concentraciones
en plasmaRefleja el uso más reciente de droga
(dependiente del límite)
Testeado de Fluido OralLimitaciones:
Volumen de la muestraGeneralmente baja, especialmente después del uso de estimulantesRecopilación de volumen desconocido
Absorción de droga en dispositivo de recolecciónTampón de elución
Recuperación diferencial de drogaDiluye el fluido oral reduciendo la sensitividadInterfiere con las técnicas CL/EM
Testeado de Fluido Oral
Limitaciones:La estimulación de flujo
salival reduce la
concentraciones
de drogaPotencial para
contaminación pasiva
de drogas fumadas
y orales
Cannabinoides en Fluido OralHuestis et al 1992
El fluido oral puede tener correlación temporalmente con el plasma y el comportamiento, pero
las amplias diferencias intersujetos no permiten la predicción de comportamiento en las concentraciones de fluido oral concurrentesEl fluido oral provee una medida de
exposición, no de deficiencia
Niedbala: Intercept DOA Collection Device y Intercept Micro-Plate EIA (muestra 1.0 ng/mL, CG/EM/EM THC 0.5 ng/mL)
Positivo después de fumar cannabis:15 ± 2 h (rango 1-24) por Inmunoensayo de
Enzimas 13 ± 3 h (rango 1-24) por CG/EM/EM
Potencial para contaminación de cannabis fumada en fluido oral hasta 30 min. después de exposición
Cannabinoides en Fluido Oral
Cannabinoides en Fluido OralFluido Oral
El inmunoanálisis debería estar dirigido a la medición de THC, no de THCCOOH
Guías propuestas por el DHHS para testeado de drogas en lugares de trabajo: detectaron 4 ng/mL cannabinoides, confirmaron 2 ng/mL THC
Se informó que el THCCOOH puede ser detectado en concentraciones pg/mL por EM en Tandem
Sudor y PeloVentana de detección más larga que
intoxicación/ impedimento por drogasPocos datos de sudor y pelo después de
administración cannabinoide controladaTHC en sudor; los parches pueden absorber
THCTHC y concentraciones de THCCOOH más
bajas en pelo para evitar la contaminación pasiva
El pelo es mucho menos sensitivo para cannabinoides que otros matrices
No parece ser sesgo de color para THC y THCCOOH
Efectos del Cannabis sobreel Rendimiento al Manejar
Cannabis: Deficiencia para Manejar
El cannabis es la droga ilegal más común en conductores con capacidades disminuidas y en heridos y muertos en accidentes automovilísticos>1/4 de conductores mayores de 16 informó
manejar ocasionalmente bajo la influencia de alcohol, marihuana o ambos (1996 NHS)
Soderstrom 1988 1023 casos de trauma34.7% > 2 ng/mL33% ≥ 10 ng/mL
THC en suero
Correlaciones Concentración-EfectoRelación compleja entre concentraciones
de droga y capacidades fisiológicas y de comportamiento disminuidas
Pocos datos experimentales relacionando concentraciones en sangre y disminución de capacidad para manejar
Interpretación de la contribución de la droga a la causa de los accidentes complicada por muchos factores incluyendo interacciones de drogas, tolerancia a drogas, experiencia para manejar, condiciones climáticas y del camino, edad y salud del conductor
Cannabis y el rendimiento al manejarEstudios epidemiológicos
Incidencia de drogas en tasas de accidentes fatales y no fatales y casos de manejo bajo influencia comparadas con las tasas de incidentes en conductores comunes
% significativamente mayor, las drogas pueden contribuir
Pobremente controlado; se necesitan concentraciones en conductores sin accidentes
Requiere sangre en lugar de aliento
Sesgo selectivo; sólo BAC < límite legal
Análisis de CulpabilidadResponsabilidad adscripta por accidentes en
relación a los tests de drogas que dieron positivoÍndice >1 sugiere la contribución de drogas en el
accidente/ la disminución de capacidad para manejar
No se necesita un control de conductores no accidentados si se juzga la culpabilidad sin saber el estado del conductor en relación a las drogas y el alcohol
LimitacionesRetrasos en la recopilación de muestrasPocos casos de uso solamente de cannabis
Análisis de Culpabilidad
Drummer TIAFT 2002El 13% de los conductores fatalmente heridos
en Australia tenía THC y/o THCCOOHTHC en el 70% de éstos, sangre media
10ng/mLEn 3.398 casos, si hay THC en la sangre, hay
un 2,8 más de probabilidad de haber un accidente que en conductores libre de drogas; similar al BAC 0.10-0.15 g %
Si THC ≥ 5 ng/mL, el cociente de probabilidad es = 6.8
Acción Experimental en el LaboratorioAyuda a entender
los efectos y a predecir la
disminución de capacidades en tareas complicadasProvee la base para estudios simuladores;
cursos de manejo abiertos y cerradosEvidencia más temprana de un peligro de
drogas potencialProvee un mejor control de condiciones
experimentales
Cuestiones Metodológicas¿Reconocer la validez de la tarea?Incapacidad para dar dosis tan grandes
como las autoadministradasCapacidad para traducir en deficiencias
de comportamiento complejo; dificultad de tareas
Número limitado de sujetos debido al costoLos efectos del cannabis son más
neurológicos y menos psicomotores después del etanol
¿Es el examen estándar de DUID sensible a la disminución de capacidad para manejar después del cannabis?
Acción Experimental en el Laboratorio
THC tiene efectos significativos en tareas cognitivas y psicomotoras asociadas con el manejo
Habilidad crítica para el manejo seguro de automóviles incluyendo medidas de coordinación, seguimiento y vigilancia, memoria, aprendizaje, atención, procesamiento de información, toma de decisiones y percepción seguida del uso del cannabis
Simuladores de Manejo y Cursos de Manejo Cerrados y Abiertos
Se parece a manejar, carece de
emergencias, distracciones y eventos inesperados
Inhabilidad para dar dosis autoadministradas
Cuanto más difícil es la tarea, mayor es la probabilidad de que el THC disminuya el desempeño
Simuladores de Manejo y Cursos de Manejo Cerrados y Abiertos
El THC aumenta la desviación estándarde la posición
lateral y variabilidad del avance
Incremento del tiempo para tomar decisiones
Dificultad para el manejo monótono y prolongado
¡Gracias por su atención!