Open Access

Anna Geraths

• Synthetische Cannabinoide sind seit Anfang der 2000er Jahre als Alternative zum Cannabiskonsum bekannt. Als erstes synthetisches Cannabinoid konnte JWH-018 in dem Produkt „Spice“ identifiziert werden. Aufgrund von teils behandlungspflichtigen, erheblichen Nebenwirkungen sowie von Todesfällen wurden bislang keine Probandenstudien durchgeführt. Als erste kontrollierte Untersuchung wurde eine Pilotstudie mit sechs Probanden und sehr niedrigen Dosierungen (2 und 3 mg im Vergleich mit Placebo) mit der am besten erforschten Substanz, JWH-018, abgeschlossen. Mit der Entnahme von 14 Serum- und Speichel- sowie 5 Urinproben über einen Zeitraum von 12 Stunden nach Inhalation sollten Daten zur Pharmakokinetik und zum Metabolismus erhoben werden. Blut, Urin und Speichel wurden nach flüssig-flüssig Extraktion mittels Flüssigchromatographie-Tandemmassenspektrometrie analysiert. Die Methoden wurden nach aktuellen Richtlinien vollständig validiert. Serumkonzentrationen wurden zur Korrelation mit beobachteten Wirkungen bestimmt. Die maximale Serumkonzentration von JWH-018 erreichte bereits 5 min nach Inhalation 2,9-9,9 ng/ml und nahm innerhalb der nächsten 1,5 h deutlich ab, gefolgt von einem multiexponentiellen Abfall (t½ im Median 1,3 h und 5,7 h). Bei zwei Probanden lagen noch bis zu 4 Wochen nach der Applikation Spuren von JWH-018 vor. Die Konzentration des Pentansäuremetaboliten war etwas höher als die der 3-, 4- und 5-Hydroxypentylmetaboliten und des 6-Hydroxyindolmetaboliten. Bei der JWH-018 Pentansäure zeigte sich jedoch im Vergleich ein späteres Erreichen der Maximalkonzentration sowie eine deutliche Plateauphase, was sich durch enterohepatisches Cycling erklären lassen könnte. Speicheltests dienen im forensischen wie klinischen Umfeld häufig als Schnelltest und als Indikator für anhaltende Wirkungen. Die Speichelasservierung und -lagerung erfolgte mit dem Quantisal-System. Maximale Konzentrationen von JWH-018 waren 2,2-2036 (Median 25,7) ng/ml direkt nach Inhalation und sanken in der nächsten Stunde auf nur 0,08-8,42 (Median 0,89) ng/ml, Metabolite wurden nicht nachgewiesen. Innerhalb der Eliminationsphase (mittlere Halbwertszeit 1,69 h) konnte JWH-018 während 6-12 (Median 8) h nachgewiesen werden (0,024 ng/ml Quantifizierungs-grenze). Das Konzentrationsverhältnis von Speichel zu Serum variierte intra- und interindividuell stark in einem Bereich von 0,05-555 (Median 1,38) ng/ml, was eine Extrapolation der Speichelkonzentrationen auf Serum/Plasma ausschließt. Urin wurde zu mindestens 5 Zeitpunkten entnommen und sowohl mit, als auch ohne β Glukuronidasebehandlung analysiert. Die Muttersubstanz war nicht nachweisbar, dafür 13 ihrer Metaboliten, die alle hochgradig konjugiert vorlagen. Die Konzentrationen des vorherrschenden Metaboliten, JWH-018 Pentansäure, lagen unter 5 ng/ml, wurden aber bei zwei Probanden noch bis zu 4 Wochen nach der Einnahme nachgewiesen. Die JWH-073 Butansäure wurde in die Urinanalyse miteinbezogen, da es Hinweise auf eine metabolische Bildung gab. Die Untersuchungsergebnisse können klar belegen, dass die Butansäure als Metabolit nach Konsum von JWH-018 entsteht. Wie im Serum wurden die Metabolite 3-, 4- und 5-Hydroxypentyl- sowie 6-Hydroxyindol-JWH-018 nachgewiesen. Zusätzlich zeigten sich aber auch geringe Signale von 4-, 5- und 7 Hydroxyindol- sowie von 2-Hydroxypentyl-JWH-018 und ein Signal neben dem 3 Hydroxypentylmetaboliten, welches ein weiteres hydroxyliertes Isomer repräsentieren dürfte. Weiterhin zeigten sich wie bereits im Serum auch in allen Urinproben bis zu zwei Messsignale mit den gleichen Fragmenten wie die JWH-018 Pentansäure. In Anlehnung an eine in-vitro Metabolismusstudie ist davon auszugehen, dass es sich um dihydroxylierte und dehydrierte Isomere von JWH-018 handelt, die als Hydroxy-Keto-Metabolite postuliert wurden. Im Allgemeinen lagen hydroxylierte Metaboliten bereits 10 h nach der Inhalation in Konzentrationen von weniger als 1 ng/ml vor. Die unterschiedliche Ausscheidung von Carbonsäuren und hydroxylierten Metaboliten kann bei der Einordnung des Konsumzeitpunkts helfen. Alle Konzentrationen lagen deutlich niedriger als für Urinproben von authentischen JWH-018 Konsumenten beschrieben. Bei der Auswertung der Messdaten in Bezug auf die 2 mg und die 3 mg Dosis ließen sich keine signifikanten Unterschiede nachweisen, was sich nach Untersuchung der nicht inhalierten Restmengen durch erhebliche Schwankungen in der Applikation erklären lässt. Die Daten sprechen für eine ausgeprägte Mehrkompartimentkinetik und eine langsame terminale Eliminierung von JWH-018 und allen Metaboliten, was zu einer Akkumulation bei chronischen Konsumenten führen kann. Dies ähnelt den Erfahrungen mit dem Cannabiswirkstoff Tetrahydrocannabinol (THC) und legt langanhaltende Effekte und eine Toleranzentwicklung nahe.
• Synthetic cannabinoids are known as an alternative to cannabis since the beginning of the 2000s. The first synthetic cannabinoid identified in a “spice” product was JWH-018. Because of severe side effects that required medical treatment and even reported cases of death, controlled studies have been lacking. As a first controlled study, a pilot study with six subjects and rather low doses (2 and 3 mg compared to placebo) of the best-known substance, JWH-018, was performed. To collect data on pharmacokinetics and metabolism, 14 serum- and oral fluid- and at least 5 urine samples were taken up to 12 hours after administration. Blood, urine and oral fluid were analysed via liquid chromatography-tandem mass spectrometry after liquid-liquid extraction. The methods were entirely validated according to current guidelines. Serum concentrations were determined for correlation to observed effects. Maximum concentrations of JWH-018 reached 2.9-9.9 ng/ml only 5 min after inhalation and decreased significantly during the next 1.5 h, followed by an multiexponential decrease (t½ as median 1.3 h and 5.7 h). In two subjects traces of JWH-018 were detected up to 4 weeks after inhalation of the substance. The concentration of the pentanoic acid metabolite was higher than those of the 3-, 4- and 5-hydroxypentyl metabolites and the 6-hydroxyindole metabolite. In comparison the pentanoic acid reached maximum concentrations later and a plateau phase was observed, for this enterohepatic cycling could be an explanation. Oral fluid samples are often used in forensic and clinical settings as a quick test and an indicator for persistent effects. The asservation and storing of the oral fluid samples was accomplished with the quantisal-system. Maximum concentrations of JWH-018 were between 2.2 to 2036 (median 25.7) ng/ml immediately after inhalation and decreased within the next hour to only 0.08-8.42 (median 0.89) ng/ml, metabolites were not detected. For the duration of the elimination phase (mean half-life 1.69 h) JWH-018 was detected (limit of quantification 0.024 ng/ml) for 6-12 (median 8) h. The concentration ratio of oral fluid to serum was intra- and interindividual highly variable in a range from 0.05 to 555 (median 1.38) ng/ml, which excludes an extrapolation of oral fluid to serum concentration. At least 5 urine samples were taken and analysed with and without β-glucuronidase treatment. The parent compound was not detectable, but 13 of its metabolites, all highly glucuronidated. The concentrations of the main metabolite, JWH-018 pentanoic acid, were lower than 5 ng/ml, but still detectable up to 4 weeks after administration in two subjects. JWH-073 butanoic acid was added to the urine analysis, because there were hints on its metabolic formation. The results clearly state JWH-073 butanoic acid as a regular metabolite after consumption of JWH-018. In accordance with serum, the JWH-018 3-, 4- and 5-hydroxypentyl metabolites as well as the 6-hydroxyindole metabolite were identified. Furthermore, low signals of 4-, 5- and 7-hydroxyindole and 2-hydroxypentyl showed up as well as another signal next to the 3-hydroxypentyl metabolite, which is likely to be another hydroxylated isomer. On top of that, like in serum, all urine samples showed up to two more signals with the same fragments as JWH-018 pentanoic acid. Referring to an in-vitro metabolism study it is to assume that they are dihydroxylation isomers of JWH-018 with a dehydrated alkyl residue. In general, the concentration of the hydroxylated metabolites was under 1 ng/ml only 10 h after inhalation. The different elimination of carboxylic acids and hydroxylated metabolites may help to classify the time of consumption. All concentrations were markedly lower than found in urine samples of authentic JWH-018 consumers. Evaluation of the data showed no significant difference between the 2 mg and 3 mg doses, explained by the analysis of the not inhaled residues, which showed high variability in the application. The present data suggest multi-compartment pharmacokinetics and a prolonged terminal elimination of JWH-018 and all metabolites, which may cause accumulation in chronic consumer. This is similar to the active substance of cannabis, tetrahydrocannabinol (THC), and suggests long-lasting effects and tolerance development.