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Hypertonie stellt in der westlichen Welt die Haupttodesursache dar, obwohl sie im Hinblick auf die pharmakologischen Therapieoptionen gut behandelbar ist. Hauptursächlich ist hierfür eine, vor allem durch eine Non-Adhärenz (u.a. bedingt durch den asymptomatischen Charakter) und in selteneren Fällen eine aufgrund einer therapieresistente Hypertonie (TRH) verursachte, unzureichende Blutdruckkontrolle. Eine Möglichkeit zur Überprüfung der Therapietreue in der antihypertensiven Therapie ist der qualitative Nachweis der Arzneistoffe im Blut oder Urin. Unklar ist, inwiefern die Substanzen in einer biologischen Probe innerhalb des Dosierungsintervalls oder darüber hinaus nachweisbar sind und es zu einer Falschbeurteilung kommen kann.
Daher wurde eine quantitative chromatographisch-tandem-massenspektrometrische Methode für das Therapeutische Drug Monitoring von blutdrucksenkenden Arzneistoffen entwickelt und analytisch vollständig validiert. Bei 38 Patienten mit überwachter Medikamenteneinnahme wurde die Aussagekraft der Methode hinsichtlich der Bestätigung einer Adhärenz zunächst mittels zweier Wirkstoffkonzentrationen im Serum (Tal- und Spitzenspiegel) überprüft. Zur Bewertung der Konzentrationen wurden zwei Konzepte evaluiert. Einerseits wurde die untere Grenze des therapeutischen Referenzbereiches (TRR, Literaturdaten) und andererseits die mittels Rechenmodell (Daten pharmakokinetischer Studien) individuell ermittelte, dosisbezogene Arzneimittelkonzentration (DRC) evaluiert. In einem zweiten Studienansatz wurde diese neue quantitative Methode an einem Kollektiv von 36 ambulanten Patienten (ohne überwachte Medikamenteneinnahme) angewendet und zur Überprüfung der Aussagekraft mit Ergebnissen des etablierten Urinscreenings verglichen.
Die gemessenen Wirkstoffkonzentrationen von Atenolol (64 bis 564 ng/ml), Bisoprolol (2,5 bis 53 ng/ml), Metoprolol (5,8 bis 110 ng/ml), Nebivolol (0,32 bis 3,4 ng/ml), Hydrochlorothiazid (15 bis 606 ng/ml), Furosemid (22 ng/ml), Torasemid (17 bis 1829 ng/ml), Canrenon (25 bis 221 ng/ml), Amlodipin (2,4 bis 35 ng/ml), Lercanidipin (0,24 bis 21 ng/ml), Candesartan (6,0 bis 268 ng/ml), Telmisartan (22 bis 375 ng/ml) und Valsartan (115 bis 7962 ng/ml) haben gezeigt, dass die quantitative Analyse von Antihypertensiva in Serumproben und deren Auswertung auf Basis der individuell berechneten unteren DRC in der Beurteilung einer Adhärenz vielversprechend ist.
Die Auswertung auf Basis der unteren Grenze des TRR signalisierte bei den stationären Patienten (überwachte Einnahme) innerhalb der Substanzklasse der Diuretika (ohne Torasemid) bei 16,7 %, der β-Blocker bei 29,4 %, der Calciumkanal-Blocker bei 14,8 % und der AT1-Antagonisten bei 25 % fälschlicherweise eine Non-Adhärenz.
Die rein qualitative Urinanalyse zeigte im Falle der β-Blocker Atenolol, Bisoprolol und des Diuretikums HCT aufgrund einer hohen Bioverfügbarkeit, einer langen Halbwertszeit oder einer überwiegend renalen Ausscheidung der Muttersubstanz ein Nachweisfenster über das Dosierungsintervall hinaus, was bedingt, dass einige Patienten fälschlicherweise als adhärent gewertet wurden. Ein anderes Problem zeigte sich bei einigen Patienten, die mit dem AT1-Antagonist Candesartan oder dem Calciumkanal-Blocker Lercanidipin behandelt wurden und die als non-adhärent eingestuft wurden. Eine geringe Bioverfügbarkeit, eine hohe Metabolisierungsrate oder geringe renale Ausscheidung der unveränderten Arzneistoffe lies auf eine mangelhafte Nachweisbarkeit innerhalb des Dosierungsintervalls und damit auf eine eingeschränkte Beurteilbarkeit schließen.
Aus den Untersuchungen ergibt sich, dass es bei Anwendung qualitativer Nachweismethoden aufgrund besonderer Pharmakokinetiken einzelner antihypertensiver Wirkstoffe zur Fehleinschätzung der Adhärenz kommen kann. Die neu entwickelte Methodik in Form einer quantitativen Serumanalyse ist unter Verwendung patientenindividueller Bewertungskriterien bei dieser Fragestellung überlegen.
Methylphenidat ist ein Dopaminreuptakehemmer, der in seiner chemischen Struktur dem Amphetamin ähnlich ist. Klinisch wird es in der Behandlung des juvenilen Aufmerksamkeitsdefizit-Syndroms (ADHS) eingesetzt. Aber auch eine steigende Anzahl Erwachsener, die am ADHS leiden, profitiert von dessen therapeutischen Wirkungen. Bei gleichzeitiger Einnahme von Methylphenidat und Ethanol wird aus beiden der aktive Metabolit Ethylphenidat gebildet. Zur Charakterisierung der pharmakokinetischen Eigenschaften von Methylphenidat bei gleichzeitiger Ethanolaufnahme, wurden Untersuchungen zum in-vitro Metabolismus in humanem Leberhomogenat und ein von der Ethikkommission und der Bundesbehörde genehmigter Probandenversuch nach AMG durchgeführt. Dabei wurden drei verschiedene Konditionen mit variierter Einnahmereihenfolge der Prüfsubstanzen bei 9 gesunden männlichen Probanden untersucht, die die alleinige Aufnahme von Methylphenidat (20 mg), die Aufnahme von Methylphenidat (20 mg) 30 Minuten nach Ethanolaufnahme (Wein bis zu einer BAK von ca. 0,8 ‰) und die Einnahme von Methylphenidat (20 mg) 30 Minuten vor Ethanolaufnahme (Wein bis zu einer BAK von ca. 0,8 ‰) beinhalteten. Blutproben wurden über einen Messzeitraum bis zu 7 h entnommen und durch eine neu entwickelte validierte Methode mit Hochleistungsflüssigkeitschromatographie-Flugzeitmassenspektrometrie (LC-TOF) analysiert. Die in-vitro Versuche zeigten, dass nur in Gegenwart von Leberenzymen Ethylphenidat gebildet wurde, bei alleiniger Inkubation von Methylphenidat und Ethanol in Puffer konnte die Bildung von Ethylphenidat nicht nachgewiesen werden. In-vitro zeigten die Leberenzyme außerdem für die Ethylphenidatbildung eine Sättigung durch hohe Konzentration von Methylphenidat (Sättigung ab 0,7 mg/l) und Ethanol (Sättigung ab 5,3 g/L), die durchaus in der Anflutungsphase nach Medikamentenaufnahme in der Leber vorliegen können. Der Metabolismus zu Ritalinsäure wurde durch Ethanol deutlich gehemmt. Die enzymatische Reaktion war außerdem signifikant (p < 0,01) durch Natriumfluorid hemmbar. Bei zusätzlicher Inkubation mit Kokain (äquimolar zu Methylphenidat), konnte ebenfalls eine signifikant Verringerung der Bildung (p < 0,01) von Ethylphenidat und Ritalinsäure gezeigt werden. Dies gab einen Hinweis auf das am Metabolismus beteiligte Enzym, die humane Carboxylesterase 1A, die den Metabolismus von Kokain katalysiert. Außerdem konnte eine geringfügige Bildung von Ethylphenidat bei Inkubation von Methylphenidat und Ethanol in Serum gezeigt werden, die über eine durch Fluorid hemmbare Esterase katalysiert wurde. Im Probandenversuch fand sich in Kombination mit Ethanol ebenfalls die Bildung von Ethylphenidat. Die Konzentrationen lagen im Bereich von 0,3-3,2 mikro g/l. Methylphenidat wurde im Bereich von 4,6-28,6 mikro g/l und Ritalinsäure in einem Bereich von 187-442 mikro g/l nachgewiesen, was sich mit Ergebnissen anderer Studien deckt. Aus den quantitativen Daten wurden die pharmakokinetischen Parameter nach Einkompartimentmodell ermittelt. Für Methylphenidat wurden dabei anders als bei Kokain, bei dem sich nach Ethanolaufnahme die Wirkstoffkonzentrationen signifikant erhöhen, keine signifikanten Unterschiede bei Vergleich der 3 untersuchten Konditionen festgestellt, obwohl sich tendenziell höhere Wirkstoffkonzentrationen bei Einnahme zusammen mit Ethanol zeigten. Die Ethanolgabe vor anstatt nach Methylphenidateinnahme verzögerte die Ritalinsäurebildung (tmax 2,6 vs. 1,8 h) und im Vergleich zu der Einnahme von Methylphenidat ohne Ethanol lagen die maximalen Werte (Cmax) signifikant niedriger. Bezüglich Ethylphenidat konnte eine Erhöhung (p < 0,05) der Cmax und der Area under the curve gefunden werden, wenn Alkohol vor Methylphenidat eingenommen wurde. Im Vergleich zu Kokain, das fast 1:1 zu Kokaethylen umgesetzt wird, konnte Ethylphenidat aber nur in Spuren nachgewiesen werden. Ein Proband zeigte neben hohen Methylphenidatkonzentrationen (> 25 ng/ml) niedrige Ritalinsäurekonzentrationen (< 90 ng/ml) bei normaler Ethylphenidatbildung, was auf eine Hemmung des Methylphenidatmetabolismus bezüglich der Hydrolyse zu Ritalinsäure hindeutete. Dieser Proband wurde als „poor metabolizer“ klassifiziert. Von Kokaethylen ist bekannt, dass es bei verlängerter Halbwertszeit eine ähnlich ausgeprägte Wirkung wie Kokain besitzt. Die Eliminationshalbwertszeit von Ethylphenidat war dagegen deutlich kürzer als die von Methylphenidat (1,5 vs. 2,6 h). Die Pharmakodynamik von Ethylphenidat wurde in der Studie nicht erfasst, aus den subjektiven Berichten der Probanden ergaben sich jedoch keine deutlichen Unterschiede in der Medikamentenwirkung bei gleichzeitigem Konsum von Ethanol und Methylphenidat im Vergleich zur alleinigen Methylphenidateinnahme.
Synthetische Cannabinoide sind strukturell variable Substanzen, die an die gleichen CB1- und CB2-Rezeptoren binden wie ∆9-THC und bei Konsumenten vergleichbare Symptome auslösen. Die psychoaktiven Substanzen werden Kräutermischungen beigemengt und gelten unter Konsumenten vermeintlich als ungefährlich. Aufgrund erhöhter Bindungsaffinitäten zu den Cannabinoidrezeptoren sind viele synthetische Cannabinoide potenter als ∆9-THC und lösen daher stärkere Symptome aus als der Konsum von ∆9-THC. Der Konsum von synthetischen Cannabinoiden führt zu zentraler Sedierung und Beeinträchtigungen in der Feinmotorik; dies ist nicht mit dem sicheren Führen eines Fahrzeugs kompatibel. Durch die strukturelle Varianz von synthetischen Cannabinoiden und ein stetig wechselndes Spektrum aktuell auf dem Drogenmarkt erhältlicher Substanzen ist der generelle Nachweis des Konsums von synthetischen Cannabinoiden limitiert. Bislang sind synthetische Cannabinoide in Blut oder Urin nur bei bekannter Struktur und vorhandenen Referenzmaterialien mit Sicherheit nachweisbar. Studien zur Prävalenz von synthetischen Cannabinoiden sind rar und basieren häufig auf Umfragen, da auf Probenanalysen basierende Studien meist nicht alle aktuellen synthetischen Cannabinoiden erfassen. In der vorliegenden Arbeit wurde die Prävalenz von synthetischen Cannabinoiden unter Fällen aus Verkehrs- und Kriminaldelikten des Jahres 2010 in Hessen bestimmt, um zu zeigen wie häufig synthetische Cannabinoide in forensischen Analysen unentdeckt bleiben. Die analytische Methode wurde entwickelt sowie validiert und war für alle 31 synthetischen Cannabinoide, die bis 2011 auf dem Drogenmarkt erhältlich waren, sensitiv. Eine repräsentative Stichprobe bestehen aus 20% aller Blutproben (422 aus 2201) des Jahres 2010 wurde nachuntersucht. Weitere Auswertungen wurden auf Basis von Fallakten durchgeführt. Unter den analysierten Blutproben enthielten 12 Proben synthetische Cannabinoide, woraus für das Jahr 2010 eine Prävalenz von synthetischen Cannabinoiden unter Fällen aus Verkehrs- und Kriminaldelikten von 2,8% ermittelt wurde. Das am häufigsten detektierte synthetische Cannabinoid war JWH-122. Die Konzentrationen lagen überwiegend im niedrigen Bereich (unter 1 ng/ml bis 3 ng/ml). In einem Fall wurde eine vergleichsweise hohe Konzentration des JWH-122 mit circa 73 ng/ml gemessen, wobei neben Apathie keine weiteren Symptome dokumentiert wurden. Alle Konsumenten waren männlich; das Alter lag in 11 Fällen zwischen 18 und 38 Jahren (median 22 Jahre) und die Konsumenten waren Verdächtige von Verkehrsdelikten. Eine weitere positiv getestete Blutprobe stammte aus einem Kriminaldelikt; der Verdächtige war 46 Jahre alt. Die Auswertung der Konsummuster zeigte in 10 von 12 Fällen (83,3%) einen Mischkonsum. Nur in zwei Fällen lag ausschließlicher Konsum von synthetischen Cannabinoiden vor. Die Kombination von synthetischen Cannabinoiden mit ∆9-THC oder Alkohol war mit je vier Fällen häufig. In sechs Fällen wurde eine Vielfalt anderer psychoaktiver Drogen oder Medikamente in den Blutproben nachgewiesen. Die dokumentierten Ausfallserscheinungen waren meist moderat und ließen sich durch die Effekte von Cannabinoiden, Alkohol oder anderen gefundenen Drogen oder Medikamenten erklären. Im Fall eines Konsumenten hat sich nach den Angaben in ärztlichen und polizeilichen Berichten durch den nachgewiesenen Konsum von synthetischen Cannabinoiden eine vorbestehende Psychose verschlimmert. Fazit: Durch die geringe Prävalenz synthetischer Cannabinoide, fehlende routinemäßige Erfassbarkeit sowie Häufigkeit des Mischkonsums müssen Träger von rechtsmedizinischen Instituten in Ausstattung und Personal investieren, um den modernen Ansprüche an die Leistungsfähigkeit gerecht zu werden.
Pharmakokinetik von JWH-018 und seinen Metaboliten in menschlichen Serum-, Urin- und Speichelproben
(2019)
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.
