濫用藥物體內(nèi)代謝的研究進展

丁碧粉，邵　雷，張潤生，梁　晨，張玉榮（1.上海師范大學生命與環(huán)境科學學院，上海 004；.中國醫(yī)藥工業(yè)研究總院上海醫(yī)藥工業(yè)研究院 創(chuàng)新藥物與制藥工藝國家重點實驗室，上海 00040；.上海市公安局物證鑒定中心 上海市現(xiàn)場物證重點實驗室，上海 0008）

濫用藥物體內(nèi)代謝的研究進展

丁碧粉1，2，邵雷2，張潤生3，梁晨3，張玉榮3
（1.上海師范大學生命與環(huán)境科學學院，上海 200234；2.中國醫(yī)藥工業(yè)研究總院上海醫(yī)藥工業(yè)研究院 創(chuàng)新藥物與制藥工藝國家重點實驗室，上海 200040；3.上海市公安局物證鑒定中心 上海市現(xiàn)場物證重點實驗室，上海 200083）

毒品在體內(nèi)尿苷二磷酸葡醛酸轉(zhuǎn)移酶、細胞色素P450、羧酸酯酶、磺基轉(zhuǎn)移酶、丁酰膽堿酯酶、兒茶酚-O-甲基轉(zhuǎn)移酶和嗎啡6-脫氫酶等代謝酶催化下，發(fā)生葡萄糖醛酸化、水解、氧化、磺酸化等多種反應，生成有活性或者無活性的代謝產(chǎn)物，然后經(jīng)尿液、膽汁或者其他途徑排出體外。不同毒品的代謝途徑不同。本文介紹了近年來嗎啡類、苯丙胺類、氯胺酮、大麻類和可卡因等毒品在人和動物體內(nèi)的代謝研究，綜述了這些毒品體內(nèi)代謝的代謝部位、代謝酶、代謝產(chǎn)物及其生理活性的研究進展。

法醫(yī)毒物學；毒品；綜述［文獻類型］；代謝

目前國際上主要流行的毒品種類包括嗎啡類、苯丙胺類、氯胺酮、大麻類、可卡因等。這些毒品經(jīng)口服、注射、燙吸、抽吸、鼻吸等方式攝入人體后，在不同部位的催化酶作用下迅速代謝、轉(zhuǎn)化。結(jié)構(gòu)相近的毒品往往具有共同的代謝途徑，例如，在海洛因和可待因代謝為嗎啡的過程中，需要特定的酶來催化，但嗎啡的代謝則經(jīng)過共同的途徑。毒品代謝產(chǎn)生的中間產(chǎn)物往往具有很強的生理活性，可作為生物樣本中毒品檢測的標志物，本文綜述了近年來人和動物體內(nèi)毒品代謝的主要研究進展。

1　嗎啡類

嗎啡主要在肝中代謝，但是也有報道其在小腸、肺、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、皮膚組織、大腦和腎中的代謝，且大部分代謝產(chǎn)物都具有藥理學活性［1］。嗎啡在肝中主要經(jīng)尿苷二磷酸葡醛酸轉(zhuǎn)移酶（UDP-glucuronosyl transferases，UGT）催化生成尿苷二磷酸葡萄糖醛酸化產(chǎn)物，通過膽汁和尿液排出體外。60%的嗎啡在UGT1A1、UGT1A3、UGT1A6、UGT1A8、UGT1A9、UGT1A10、UGT2A1和UGT2B7的作用下轉(zhuǎn)變成嗎啡-3-葡糖苷酸（morphine-3-glucuronide，M3G），約10%的嗎啡在UGT2B7作用下形成嗎啡-6-葡糖苷酸（morphine-6-glucuronide，M6G）［2］，也有文獻［3］報道UGT1A1和UGT1A8在體外催化M6G的形成。另有少于1%的嗎啡轉(zhuǎn)變成嗎啡-3，6-二葡糖苷酸（morphine-3，6-diglucuronide，M-3，6-G）。嗎啡使用者尿液中還發(fā)現(xiàn)嗎啡-3-葡萄糖苷，嗎啡的葡萄糖苷酸化和糖基化都由UGT2B7催化，可能是一個互補的途徑［4］。Suleman等［5］在動物神經(jīng)細胞和星形膠質(zhì)細胞中發(fā)現(xiàn)UGT1A6 和UGT2B7存在，這表明，在中樞神經(jīng)細胞可能發(fā)生嗎啡的葡萄糖苷酸化。M6G是一個鎮(zhèn)痛活性比嗎啡高的阿片受體激動劑。M3G無阿片活性但具有使用嗎啡鎮(zhèn)痛時的副作用，如痛覺過敏、異常疼痛等。Knych等［6］通過給馬靜脈注射嗎啡并觀察馬的行為、蹬蹄數(shù)以及腸胃活動，認為馬體內(nèi)的M3G代謝和神經(jīng)興奮的行為呈正相關(guān)。Handal等［7］發(fā)現(xiàn)M3G和嗎啡處理的小鼠有多動癥，認為嗎啡葡糖苷酸代謝物在嗎啡成癮的發(fā)展中起一定的作用。Andersson等［8］發(fā)現(xiàn)在所有海洛因濫用者和嗎啡使用者的尿液和血漿樣品中都檢出嗎啡-3-硫酸鹽（morphine-3-sulfate，M3S），但是其濃度遠遠低于M3G，僅從一名新生兒的血漿樣品和一名海洛因濫用者的尿液中檢出嗎啡-6-硫酸鹽（morphine-6-sulfate，M6S）。M6S形成速率較低，所以檢出率低。但在體外肝細胞液提取物試驗中，M3S和M6S形成速率相同。體外試驗［9］證明，磺基轉(zhuǎn)移酶（sulfotransferase，SULT）1A3是人體肝細胞中催化嗎啡和羥嗎啡酮硫化的主要酶，而SULT1A1則催化羥嗎啡酮的硫化。除葡萄糖苷酸化和硫化外，嗎啡的代謝途徑還包括在肝嗎啡6-脫氫酶作用下轉(zhuǎn)變成嗎啡酮、在細胞色素P450（cytochrome P450，CYP450）亞型CYP3A4 和CYP2C8作用下N-脫甲基成去甲基嗎啡［10］。嗎啡酮是嗎啡次要的尿液代謝產(chǎn)物，但相關(guān)研究較少。體內(nèi)嗎啡的量一般為氫嗎啡酮的7～25倍，氫嗎啡酮的產(chǎn)生與嗎啡濃度存在依賴關(guān)系，但是嗎啡濃度高時，氫嗎啡酮的含量可能飽和。

海洛因，又稱雙乙酰嗎啡、二乙酰嗎啡，在人類血漿中很不穩(wěn)定，但比嗎啡更容易通過血腦屏障。在血液中羧酸酯酶1（human liver carboxylesterase form 1，hCE-1）和羧酸酯酶 2（hCE-2）的水解作用下脫去第一個乙酰基形成6-單乙酰嗎啡（6-AM），然后在hCE-2的作用下快速脫去第二個乙?；纬蓡岱龋?1］。Wyman等［12］研究發(fā)現(xiàn)海洛因在毒品濫用者體內(nèi)分布不同，肝中游離嗎啡濃度最高，其次是腦脊液和玻璃體液。6-AM是海洛因相對穩(wěn)定的代謝產(chǎn)物，不由可待因、嗎啡代謝產(chǎn)生，可用來區(qū)分海洛因和嗎啡的攝入。攝入海洛因后，血液、汗液、大腦、細胞外液、胎糞中均能檢出6-AM［13-15］。Guerrini等［16］研究人體大腦的六個區(qū)域，包括海馬體、額葉、枕葉、基底核、延髓和腦橋，發(fā)現(xiàn)海洛因和代謝產(chǎn)物嗎啡分布沒有明顯的差異。

可待因代謝主要發(fā)生在肝中，在腸道、大腦和中樞神經(jīng)系統(tǒng)也有發(fā)生。肝中可待因的濃度也是最高，但血液、腦脊液以及玻璃體液中濃度相同［12］?？纱虻拇x途徑包括N-脫甲基、O-脫甲基和葡萄苷酸化。攝入可待因的0%～15%在CYP2D6作用下O-脫甲基形成嗎啡，從而產(chǎn)生鎮(zhèn)痛效果，然后進一步葡萄糖醛酸化為無活性的M3G和有活性的M6G。50%～70%的可待因在UGT2B7作用下代謝成可待因-6-葡糖苷酸（codeine-6-glucuronide，C6G）［3］，替代嗎啡發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用。10%～15%的可待因在CYP3A4作用下N-脫甲基成去甲基可待因，血漿中另有一小部分去甲基可待因在CYP3A4的作用下O-脫甲基成去甲基嗎啡。也有報道［17］發(fā)現(xiàn)口服可待因產(chǎn)生比嗎啡具有更大鎮(zhèn)痛活性的代謝產(chǎn)物氫可酮。Hutchinson等［18］研究證明氫可酮在CYP2D6和CYP3A4的作用下分別通過O-脫甲基和N-脫甲基的方式形成氫嗎啡酮和去甲可待因酮。

2　苯丙胺類

甲基苯丙胺（methamphetamine，MAMP）和苯丙胺（amphetamine，AMP）均屬作用較強的苯丙胺類中樞神經(jīng)興奮劑。MAMP主要在肝中進行生物轉(zhuǎn)化，代謝方式主要是側(cè)鏈水解，N-脫甲基形成苯丙胺，脫氨基轉(zhuǎn)變?yōu)楸奖傺趸癁楸郊姿?，最終可代謝為苯甲酸和馬尿酸，以與葡萄糖醛酸、硫酸等結(jié)合的形式排出。其氧化過程依賴于肝微粒體內(nèi)的CYP450混合功能氧化酶系統(tǒng)CYP2D6亞型，而結(jié)合過程則有葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶、SULT參與。部分MAMP通過芳香族的羥基化作用代謝為對羥基甲基苯丙胺（p-hydroxyl methamphetamine，p-OHMA）［19］。

亞甲基雙氧基甲基苯丙胺（methylenedioxy methamphetamine，MDMA）在腸道很容易被吸收，口服2h達到最大血漿濃度，主要通過N-脫烷基形成3，4-亞甲二氧基苯丙胺（3，4-methylendioxyamphetamine，MDA），以及O-脫甲基形成中間體3，4-二羥基苯丙胺（3，4-dihydroxyamphetamine，HHA）和3，4-二羥基甲基苯丙胺（3，4-dihydroxymethamphetamine，HHMA）。HHA和HHMA再經(jīng)過O-甲基化形成4，羥基-3，甲基-甲基苯丙胺（4-hydroxy-3-methoxymethamphetamine，HMMA）和4，羥基-3，甲基-苯丙胺（4-hydroxy-3-methoxyamphetamine，HMA）。但約 65%的MDMA以原形從尿液排出體外。3，4-亞甲基雙氧基乙基苯丙胺（3，4-methylenedioxyethylamphetamine，MDEA）通過N-脫乙基形成MDA和4-羥基-3，甲基-乙基苯丙胺（4-hydroxy-3-methoxyethylamphetamine，HMEA）。參與MDMA、MDA和MDEA代謝的酶有CYP2D6、CYP3A4以及兒茶酚-O-甲基轉(zhuǎn)移酶，通過O-脫甲基、N-脫烷基和O-甲基化作用最終形成HMA。

Bartu等［20］研究兩個靜脈注射MAMP的哺乳期年輕女性，4h后在兩者尿液均檢測到大量的MAMP和少量的AMP，24h后在母乳分別檢測到111和281μg/L 的MAMP、4和15 μg/L的AMP。Scheidweiler等［21］在研究MAMP和MDMA在野生型和轉(zhuǎn)基因小鼠體內(nèi)代謝和分布時，在小鼠血漿和大腦同時檢測到MAMP 和MDMA以及他們各自的代謝產(chǎn)物AMP、p-OHMA 和MDA、HMMA、HMA。另外通過收集人體唾液也可以準確檢測上述物質(zhì)。

3　氯胺酮

氯胺酮（ketamine）是苯環(huán)己哌啶的衍生物，也是兩種同分異構(gòu)體S-氯胺酮（S-K）和R-氯胺酮（R-K）的消旋混合物，屬N-甲基-D-門冬氨酸（NMDA）受體拮抗劑。氯胺酮的代謝主要由肝CYP450催化，經(jīng)腎排出體外。氯胺酮的半衰期在不同年齡的Sprague-Dawley鼠血液中差別較大，在幼鼠體內(nèi)約2 h，但是在成年鼠體內(nèi)約為13h［22］。Zhao等［23-24］確定CYP2B6是馬體內(nèi)氯胺酮和去甲氯胺酮 （norketamine，NK）的代謝酶。氯胺酮在肝的代謝分為兩個階段，第一階段是借助于CYP450的氧化作用將雜環(huán)原子N-脫甲基形成NK，催化酶包括CYP3A4、CYP2C19、CYP2B6、CYP2A6、CYP2D6和CYP2C9，NK進一步在CYP2B6 和CYP2A6羥基化作用下產(chǎn)生有活性的羥基去甲氯胺酮（hydroxynorketamine，HNK）。第二階段通過和谷胱甘肽、氨基酸的結(jié)合形成一個易于排出體外的脫氫去甲氯胺酮（dehydronorketamine，DHNK）。N-脫甲基是人體內(nèi)氯胺酮主要的代謝途徑，通過這種途徑代謝的氯胺酮占攝入總量的80%，約有5%通過氯胺酮在動物的肝、腎、腸和肺羥基化為羥基氯胺酮（hydroxyketamine，HK）［25］。研究［26］認為，前72h內(nèi)尿中氯胺酮及其代謝物的排泄總量為注射量的26%。約10%～15%的氯胺酮以原形、其余80%以葡萄糖酸結(jié)合態(tài)的形式（即DHNK）經(jīng)過腎和膽汁排出體外。有研究［23］從氯胺酮使用者的尿液和血漿中檢出HK、HNK、DHNK，230min后發(fā)現(xiàn)9名患者中有4人的主要代謝產(chǎn)物是DHNK，3人是NK，2人是HNK。健康志愿者攝入50mg氯胺酮30min后，在血漿內(nèi)分別檢測到氯胺酮和去甲氯胺酮的同分異構(gòu)體（R-K、S-K、R-NK和S-NK）［27］。Parkina等［28］收集了口服50mg氯胺酮的4名健康志愿者59、56、53和98d的頭發(fā)，發(fā)現(xiàn)氯胺酮、NK和DHNK在4名志愿者頭發(fā)的不同位置均有分布。

4　大麻類

大麻包括400多種化學物質(zhì)，比如大麻酚（cannabinol，CBN）、大麻二酚（cannabidiol，CBD）等，但其主要有效化學成分是四氫大麻酚（tetrahydrocannabinol，THC）。Jiang等［29］研究了CBD在人體肝微粒體的體外代謝，發(fā)現(xiàn)CBD的 6α羥基化主要由CYP3A4和CYP2C19催化，CBD的7α羥基化主要由CYP2C19來完成。人的肝微粒體中CYP2C9和CYP3A4分別為催化大麻素11位和8（7）位羥基化的主要酶，另外CYP3A4還催化Δ8-THC的7α和7β位的羥基化、Δ9-THC的9α和10α位的環(huán)氧化［30］。

Δ9-THC是攝入大麻后在使用者唾液發(fā)現(xiàn)的主要成分。Janicka等［31］研究發(fā)現(xiàn)在吸食大麻和被動吸食大麻者的唾液中均可檢測到Δ9-THC，但是只有在吸食者的體內(nèi)檢測到四氫大麻酸。Poklis等［32］研究也發(fā)現(xiàn)被動吸入大麻的小鼠大腦中未檢測到THCA，但是大腦中THC和11-羥基-Δ9-四氧大麻酚（11-hydroxy-Δ9-THC，11-OH-Δ9-THC）、大麻環(huán)萜酚（cannabichromene，CBC）和CBD的濃度和攝入的大麻中THC、CBC以及CBD的濃度成正比。THC是高脂溶性的化合物，主要分布在脂肪、肝、大腦和腎組織。人體內(nèi)大部分的THC都是在肝CYP2C9作用下轉(zhuǎn)變成主要代謝產(chǎn)物11-OH-Δ9-THC，通過尿液和糞便排出體外。

THC-COOH及其葡糖苷酸結(jié)合物是Δ9-THC在血漿主要的代謝產(chǎn)物，另外后者也是Δ9-THC在尿液的主要代謝產(chǎn)物。由于脂肪的儲存作用，使葡糖苷酸結(jié)合物具有約30h的半衰期。藥物動力學數(shù)據(jù)分析顯示靜脈注射THC在血漿的半衰期是30h，口服的半衰期是23h［33］。

5　可卡因

可卡因是由芽子堿的羧基甲醇酯和羥基苯甲酸酯構(gòu)成的雙酯型生物堿。可卡因有鹽酸鹽和游離堿兩種常見化學形式。其鹽酸鹽是白色水溶性的晶體，可以通過鼻吸、吸食、肌肉注射和靜脈注射來攝入。根據(jù)攝入的方式，可卡因可以吸附在黏膜和腸道。在酸性環(huán)境下，可卡因以離子的形式存在而不能通過細胞，而在堿性環(huán)境下，因為離子化程度降低而比較容易吸收。鼻吸法攝入的可卡因可快速通過鼻腔黏膜進入循環(huán)系統(tǒng)，而吸食法攝入的可卡因可迅速從肺進入血液，通過注射而攝入的可卡因快速進入血流從而立即產(chǎn)生立即強烈的作用。吸食60min或注射10～20min后，血漿可卡因即可達到最大濃度［34］。

可卡因在靈長目動物體內(nèi)的主要代謝產(chǎn)物為苯甲酰酯或甲基酯水解生成芽子堿甲酯（ecgonine methyl ester，EME）和苯甲酰芽子堿（benzoylecgonine，BE）。BE是可卡因在尿液中主要的代謝產(chǎn)物，根據(jù)藥物攝入方式的不同，尿液中的BE占攝入可卡因的13%～39%，沒發(fā)生改變的可卡因原形占0.5%～1.8%，EME占13%～21%［35］。在頭發(fā)樣品中，可卡因的濃度比BE大。約1%～9%的可卡因最終以原形出現(xiàn)在尿液中，而且也可以從糞便和唾液中檢出［34］。

人體可卡因的主要代謝酶是丁酰膽堿酯酶（butyrylcholinesterase，BChE）和兩個羧酸酯酶 hCE-1、hCE-2［36］。其中，BChE催化苯甲酰酯的水解，hCE-1 和hCE-2分別催化甲基酯和苯甲酰酯的水解。BChE是血清中可卡因主要的水解酶［37］，Sun等［38-39］發(fā)現(xiàn)BChE突變體可以使血漿中可卡因的清除率提高20倍，并且完全清除可卡因在嚙齒類動物上的多動癥效應。約95%的可卡因在體內(nèi)通過水解代謝，其余在肝CYP3A4的氧化作用下N-脫甲基形成與可卡因具有相似生理效果的去甲可卡因，這也是可卡因的第一步氧化反應［40］。去甲可卡因一部分通過hCE-1的催化作用水解為苯甲酯去甲可卡因（benzene ester norcocaine，BNE），另一部分在血漿中BChE作用下水解成去甲基芽子堿甲酯（norecgonine methyl ester，NorEME），在較大程度上增大了去甲可卡因在人體內(nèi)的清除率。Srinivasan等［41］推測CYP1A、CYP2A、CYP3A和CYP2B參與N-羥基化去甲可卡因的形成。Smith等［42］研究發(fā)現(xiàn)可卡因代謝物在體內(nèi)的最大濃度和可卡因劑量有關(guān)，而達到最大濃度的時間和可卡因劑量無關(guān)，攝入方式對代謝物的最大濃度和達到最大濃度的時間并沒有顯著影響?？煽ㄒ虻钠渌x產(chǎn)物還包括在動物肝微粒體作用下產(chǎn)生的對羥基-可卡因（p-hydroxycocaine，PHOCOC）、間羥基-可卡因（m-hydroxycocaine，MHOCOC）、對羥基-苯甲酰愛康寧（p-hydroxybenzoylecgonine，PHOBE）和鄰羥基-苯甲酰愛康寧（m-hydroxybenzoylecgonine，MHOBE）。Srinivasan［41］在懷孕的Sprague-Dawley小鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)可卡因的代謝產(chǎn)物PHOCOC、PHOBE和BE，芳香基團的羥基化是Sprague-Dawley小鼠體內(nèi)可卡因代謝的主要途徑，并且PHOBE的形成路線優(yōu)于MHOBE。若在吸食可卡因的同時攝入乙醇，可卡因?qū)⒑鸵掖荚诟昔驶D(zhuǎn)移酶的作用下形成比可卡因活性更強的乙基苯甲酰芽子堿（可卡乙堿，cocaethylene，CE）［43］。

6　小　結(jié)

嗎啡、海洛因、可待因、甲基苯丙胺、氯胺酮、可卡因等常見毒品進入體內(nèi)后，在多種酶的參與下發(fā)生氧化、葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移、O-脫甲基、N-脫甲基、羥基化等反應，主要代謝酶為肝的UGT和CYP450酶系，還包括SULT、hCE、嗎啡6-脫氫酶、BChE、兒茶酚-O-甲基轉(zhuǎn)移酶等。對毒品體內(nèi)代謝途徑的研究，可以進一步闡明毒品的體內(nèi)作用機制，促進相關(guān)催化酶的發(fā)現(xiàn)和鑒定，可以明確不同個體間毒品代謝的差異，從而提供個性化的毒品戒斷治療和毒品代謝物的檢測。毒品代謝途徑的研究還可以明確毒品的代謝部位，并可能發(fā)現(xiàn)新的代謝標志物。

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（本文編輯：嚴慧）

Research Progress on Abused Drugs Metabolic in vivo

DING Bi-fen1，2，SHAO Lei2，ZHANG Run-sheng3，LIANG Chen3，ZHANG Yu-rong3
（1.College of Life and Environmental Sciences，Shanghai Normal University，Shanghai 200234，China；2.State Key Laboratory of Drug and Pharmaceutical Process，Shanghai Institute of Pharmaceutical Industry，China State Institute of Pharmaceutical Industry，Shanghai 200040，China；3.Shanghai Key laboratory of Crime Scene Evidence，Institute of Forensic Science，Shanghai Public Security Bureau，Shanghai 200083，China）Abstract：Under the catalysis of a variety of metabolic enzymes in vivo，such as UDP-glucuronyl trans-

forensic toxicology；drugs；review［publication type］；metabolism

DF795.1

A

10.3969/j.issn.1004-5619.2016.04.013

1004-5619（2016）04-0290-06ferases，cytochromeP450，carboxylesterase，sulfotransferase，butyrylcholinesterase，catechol-O-methyl transferase and 6-morphine dehydrogenase，the drugs perform glucuronidation，hydrolysis，oxidation，sulfonation and other reactions，then translate into active or inactive metabolites，which are excreted through urination，bile or the other pathways at last.Different drugs own their different metabolic pathways.This paper introduces the studies about the metabolism of drugs in human and animal in recent years，such as morphine-like drugs，amphetamine，ketamine，cannabis and cocaine，and reviews the research progress about the sites of metabolism，metabolic enzymes，metabolites and physiological activity of those drugs metabolic in vivo.

丁碧粉（1987—），女，碩士研究生，主要從事微生物藥物的制備與分析；E-mail：dingbifenjgh@163.com

張玉榮，男，主任法醫(yī)師，主要從事毒品、毒物分析；E-mail：yr_zhang@126.com

2016-03-16）