La neurobiología y la Farmacocinética de los Cannabinoides

1. La neurobiología y la Farmacocinética de los Cannabinoides Marilyn A. Huestis, Ph.D. Chief, Chemistry & Drug MetabolismIRP, National Institute on Drug Abuse, NIH

2. Resumen • Farmacología de los Cannabinoides • Farmacocinética de los Cannabinoides • Interpretación de los Resultados Forenses de los Cannabinoides • Tiempo estimado de exposición a la Droga • Efectos del Cannabis en el rendimiento al manejar • Marcadores Biológicos del Uso de Cannabis

3. 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

4. Relevancia • Potencial 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

5. 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 SNC • Receptores CB-2 en el sistema inmune • Receptores No CB1, no CB2 • Los ligando endógenos incluyen la Anandamina & otras etanolamidas • Neurotransmisores liberados desde las membranas celulares para una respuesta rápida • Mecanismos de Recaptación identificados

6. Mecanismos de Acción del Cannabis • La 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

7. O H C 3 N CH 3 N H N OH N H Cl H Cl H C 3 (CH ) CH O 2 4 3 H C 3 ∆ - Tetrahidrocannabinol 9 Cl (THC) Rimonabant (SR141716) CONHCH CH OH 2 2 Arachydonilethanolamide (Anandamida) Farmacología Cannabinoide

8. Farmacología del Cannabis • Graves Efectos Fisiológicos • Taquicardia • Inyección Conjuntival • Sequedad de la boca y la garganta • Aumento del apetito • Vasodilatación • Broncodilatación • Disminución del ritmo respiratorio

9. Efectos Fisiológicos del Cannabis Ritmo Cardíaco ∆ lpm Horas

10. Farmacología Cannabis • Graves Efectos conductuales • Euforia/Relajación • Percepción del tiempo alterada • Falta de concentración • Deficiencia en el aprendizaje y la memoria • Cambios de estados deánimo • Reacciones de pánico • Paranoia

11. Feel Drug N=6 Score Horas Efectos Subjetivos del Cannabis

12. Farmacocinética Cannabinoide

13. Absorción: Inhalación • Rápida, los picos ocurren mientras se fuma • Disponibilidad 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

14. Absorción: Inhalación • Vía altamente eficiente de llegada de la droga al cerebro, similar a la vía IV • Inicio rápido de los efectos, debido a la velocidad de la llegada de la droga al cerebro • La llegada efectiva de la droga al cerebro contribuye al gran abuso de las drogas inhaladas

15. 180 180 THC 150 THC 150 11-OH- THC 11-OH THC THCCOOH THC THCCOOH THC 120 120 Inhala Inhale ng/mL ng/mL N = 6 N = 6 90 90 60 60 30 30 0 0 -2 2 6 10 14 18 22 -2 2 6 10 14 18 22 Minutos Minutes THC, 11-OH-THC & THCCOOH Concentraciones de Plasma

16. Absorción: Oral • Absorción lenta y errática • Niveles de Pico bajos, ocurren 1 - 5 h • Disponibilidad 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

17. 2 30 THCCOOH 11-OH-THC 1.5 THC THC & 11-OH-THC (ng/mL) 20 THCCOOH (ng/mL) 1 10 0.5 0 0 0 5 10 15 20 25 Tiempo(h) Concentraciones de Plasma Cannabinoide después de dos Dosis de 2.5 mg de Dronabinol (THC Sintético)

18. Distribución • Lipofílica, extensa & rápidamente distribuido a los tejidos • Depuración ≈ flujo hepático 0,8 L/min. • Alta Unión de Proteína en sangre ≈ 97% • Volumen de distribución ≈ 10 L/Kg. • Circulación enterohepática • Liberación lenta de relación de la droga secuestrada de los tejidos, limita el paso en la eliminación

19. THC, 11-OH-THC, THCCOOH Niveles de Plasma 160 160 140 140 THC THC 11-OH THC 11-OH THC 120 THCCOOH 120 THCCOOH 100 100 ng/mL ng/mL 80 80 60 60 40 40 20 20 0 0 -1 0 1 2 3 4 -1 0 1 2 3 4 Horas Hours

20. Concentraciones de THC en Sangre/Plasma • Baja distribución THC a los GRs • THC Plasma ~ 2X THC sangre • Si THC ~ 11-OH-THC puede indicar uso oral • THC vs. THC - glucuronoide • Concentraciones residuales en usuarios crónicos • El descenso rápido del THC requiere la recolección rápida de la muestra y bajo límite de detección/cuantificación

21. Metabolismo • Rápido & extensivo • Fase 1: oxidación, metabolitos primarios 11-OH-THC, 8 & 8ß-OH-THC, THCCOOH, poca oxidación de la cadena lateral • Fase 2: glucoronización, sulfación • Citocroma P450, CYP2C9 & 11, CYP3A no hay diferencia entre los sexos, o entre usuarios frecuentes o no • Hígado, pulmón e intestino

23. THC Medio Relación Dosis-Concentración 300 300 250 250 1.75% 1.75% 200 200 3.55% 3.55% ng/mL ng/mL 150 150 N=6 100 100 50 50 0 0 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Fumar

24. Concentraciones Individuales de THC en Plasma

25. Excreción • Excreción 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

26. Orina • Límite 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

27. Orina • THC Urinario& 11-OH-THC predicen el tiempo transcurrido después de haber fumado • Altas 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

28. Excreción Urinaria de THC & Metabolitos después de un cigarrillo con 2,74% de THC 300 Sujeto GGGG THCCOOH ng/mL 11-OH-THC THC 200 100 0 39 49 59 69 79 89 -1 9 19 29 Horas

29. Interpretación de resultados forenses de Cannabinoides • Dosis desconocida • Tiempo de uso desconocido • Vía de administración desconocida • Frecuencia de uso desconocida • ¿Concentraciones residuales de la droga?

30. Curvas Concentración Efecto

31. ¿Tiempo de exposición a la droga? • Metabolitos únicos • Relaciones de metabolitos • Tiempos de detección • ¿Muestra pre o postmortem? • ¿Inhalación pasiva o contaminación externa?

32. Modelos Predictivos para Estimar el Tiempo de Uso de Cannabis según las Concentraciones Cannabinoideas en Plasma

33. Modelos Predictivos para Estimar el Tiempo de Uso de Marihuana

34. Intervalos de Confianza (95%) en Lapsos Estimados de Uso de Marihuana 8.0 8.0 6.0 6.0 Lapso Lapso 4.0 4.0 Transcurrido Transcurrido Estimado Estimado 2.0 2.0 (Horas) (Hours) Modelo II Modelo I 1.0 1.0 Lapso 0.5 0.5 Transcurrido Estimado 0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25 Horas Horas

35. Tiempo Estimado de Último Uso • Modelo 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

36. 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

37. 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 sobreestimación • 18 casos, subestimación media 35 min. (1 - 87 min.)

38. 95% de IC Modelos I & II Combinados • Todos los 717 casos • 98,5% 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)

39. Otros Marcadores Biológicos Cannabinoides: Fluido Oral, Sudor y Pelo

40. Testeado de Fluido Oral • Puntos fuertes: • Recopilación observada • Difícil de adulterar • Recopilación de muestras de género neutro • pH de fluido oral más bajo en comparación con la sangre • Puede estar en correlación con concentraciones en plasma • Refleja el uso más reciente de droga (dependiente del límite)

41. Testeado de Fluido Oral • Limitaciones: • Volumen de la muestra • Generalmente baja, especialmente después del uso de estimulantes • Recopilación de volumen desconocido • Absorción de droga en dispositivo de recolección • Tampón de elución • Recuperación diferencial de droga • Diluye el fluido oral reduciendo la sensitividad • Interfiere con las técnicas CL/EM

42. Testeado de Fluido Oral • Limitaciones: • La estimulación de flujo salival reduce la concentraciones de droga • Potencial para contaminación pasiva de drogas fumadas y orales

43. Cannabinoides en Fluido Oral • Huestis 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 concurrentes • El fluido oral provee una medida de exposición, no de deficiencia

44. Cannabinoides en Fluido Oral • 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

45. Cannabinoides en Fluido Oral • Fluido Oral • El inmunoanálisis debería estar dirigido a la medición de THC, no de THCCOOH • Guías propuestas por el DHHSpara 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 porEM en Tandem

46. Sudor y Pelo • Ventana de detección más larga que intoxicación/ impedimento por drogas • Pocos datos de sudor y pelo después de administración cannabinoide controlada • THC en sudor; los parches pueden absorber THC • THC 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

47. Efectos del Cannabis sobreel Rendimiento al Manejar

48. 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 trauma • 34.7% > 2 ng/mL • 33% ≥ 10 ng/mL THC en suero

49. Correlaciones Concentración-Efecto • Relación 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

50. Cannabis y el rendimiento al manejar • Estudios 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;sóloBAC < límite legal