新型策劃藥甲卡西酮的法醫(yī)毒理學(xué)研究現(xiàn)狀

鄧燕飛，劉 良，楊智曦，梁 曼

（1.華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院法醫(yī)學(xué)系，湖北 武漢 430030；2.重慶市人口和計(jì)劃生育科學(xué)技術(shù)研究院國(guó)家衛(wèi)生計(jì)生委出生缺陷與生殖健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 重慶市正鼎司法鑒定所，重慶 400020）

甲卡西酮[1]（methcathinone，結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖1）是一種新型中樞神經(jīng)興奮劑，于1928年首次合成，次年SAEMDE BURNAGA SANCHEZ以toluyl-alpha-monomethy laminoethy lcetone的名稱首次介紹了甲卡西酮及合成過(guò)程，最初被用作抗抑郁藥，但因嚴(yán)重的不良反應(yīng)逐漸被臨床棄用[2]。后發(fā)現(xiàn)甲卡西酮與海洛因、可卡因、甲基苯丙胺（methamphetamine，MA）等傳統(tǒng)毒品，新型毒品具有相似的結(jié)構(gòu)或作用，能產(chǎn)生欣快、情緒高漲等作用，在全世界范圍內(nèi)被廣泛濫用，尤其流行于年輕人群體。甲卡西酮作為策劃藥具有效用高、易于制作、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，濫用致死案例越來(lái)越多[3]，引起國(guó)內(nèi)外高度關(guān)注，成為當(dāng)今世界危害最大的精神活性物質(zhì)之一。2005年，國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局、公安部、衛(wèi)生部聯(lián)合發(fā)布公告，將其作為第一類精神藥品進(jìn)行管制。截至2010年5月，歐盟有22個(gè)成員國(guó)報(bào)告甲卡西酮濫用的案例，各國(guó)相繼出臺(tái)法律法規(guī)對(duì)其進(jìn)行管制[4]。

圖1 甲卡西酮結(jié)構(gòu)式

甲卡西酮的前體物質(zhì)是卡西酮，卡西酮是從天然植物恰特草（Khat）中提取的主要活性物質(zhì)，因通過(guò)咀嚼新鮮葉子獲得興奮性和刺激性[5]而被發(fā)掘。甲卡西酮存在左旋、右旋兩種對(duì)映體，左旋甲卡西酮藥效較右旋甲卡西酮強(qiáng)[6]。由于β-酮基的作用，甲卡西酮化學(xué)性質(zhì)較卡西酮穩(wěn)定，親脂性較苯丙胺類物質(zhì)（如甲基苯丙胺）強(qiáng)，易通過(guò)血腦屏障作用于神經(jīng)系統(tǒng)，引起中樞神經(jīng)興奮。濫用者多采用口服、鼻吸及靜脈注射等方式[7]：鼻吸給藥后10～20min起效，持續(xù)時(shí)長(zhǎng)1～2h；口服15～45 min后起效，持續(xù)時(shí)長(zhǎng)2～4 h；而靜脈注射10～15min后即可達(dá)到藥物效用峰值，持續(xù)時(shí)長(zhǎng)最短，僅30min。濫用劑量為1mg～1000g，進(jìn)入人體后迅速分布于各器官。甲卡西酮的半數(shù)有效量（50%effect dose，ED50）為0.37（0.22～0.61）mg/kg，主要代謝途徑是N-去甲基化及β-酮氧化[8]。BUSARDò等[9]對(duì)10個(gè)活體及10個(gè)尸體血液樣本中甲卡西酮穩(wěn)定性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)冷凍條件下加入防腐劑有利于維持血液樣品中甲卡西酮含量的穩(wěn)定。

1 甲卡西酮毒理作用

甲卡西酮主要作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的大腦皮質(zhì)、紋狀體及海馬區(qū)，可同時(shí)刺激中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)末梢釋放單胺類神經(jīng)遞質(zhì)如多巴胺（dopamine，DA）、5-羥色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT），產(chǎn)生興奮作用[10]。研究結(jié)果[11]表明，甲卡西酮可能通過(guò)三個(gè)途徑刺激單胺類神經(jīng)遞質(zhì)的釋放：（1）甲卡西酮通過(guò)識(shí)別單胺類神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)體受體與單胺類物質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合轉(zhuǎn)運(yùn)體，從而抑制神經(jīng)遞質(zhì)再攝取，使突觸間隙的神經(jīng)遞質(zhì)濃度升高，相應(yīng)引起單胺類神經(jīng)功能改變；甲卡西酮對(duì)各神經(jīng)遞質(zhì)的作用程度及部位不同，對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)5-HT的作用主要集中作用于海馬及前皮質(zhì)部位，而對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)DA的作用主要作用于紋狀體。（2）甲卡西酮還能作為一種體內(nèi)神經(jīng)刺激因子，直接刺激神經(jīng)元釋放單胺類神經(jīng)遞質(zhì)，有助于神經(jīng)遞質(zhì)濃度升高。（3）甲卡西酮對(duì)多巴胺類神經(jīng)元胞體產(chǎn)生毒性，間接影響多巴胺類神經(jīng)遞質(zhì)的釋放[12]。也有研究[13]發(fā)現(xiàn)，高劑量注射甲卡西酮后降低了5-HT合成的限速酶色氨酸羥化酶及DA合成的限速酶酪氨酸羥化酶的活性，影響神經(jīng)遞質(zhì)的合成。

2 甲卡西酮中毒癥狀

甲卡西酮初次或小劑量使用能產(chǎn)生欣快感、精力增加、性欲提高、記憶力增強(qiáng)、社交能力提高等效果，同甲基苯丙胺類似；大劑量使用則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的精神癥狀、肌肉抽搐、心率增加、視力改變、記憶力下降、抑郁、爆發(fā)性高熱、流涎、驚厥等急性中毒癥狀，甚至導(dǎo)致死亡。國(guó)內(nèi)外均有此類中毒案例報(bào)道[14]。

甲卡西酮長(zhǎng)期使用引起慢性中毒的研究較少見(jiàn)。NICHOLSON等[15]報(bào)道，一成年男性服用甲卡西酮90d后出現(xiàn)難以忍受的頭痛癥狀，心電圖示S-T段抬高，生物化學(xué)檢查見(jiàn)血清肌鈣濃度顯著提高，心臟MRI顯示外側(cè)心肌節(jié)段出現(xiàn)高信號(hào)的T2加權(quán)序列等一系列符合心肌炎癥的改變，提示長(zhǎng)期食用甲卡西酮會(huì)對(duì)心肌產(chǎn)生明顯的毒性。徐鵬等[16]通過(guò)對(duì)大鼠染毒卡西酮類衍生物4-甲基乙卡西酮（4-methylecathinone，4-MEC）進(jìn)行水迷宮實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，4-MEC的慢性使用降低了大鼠的認(rèn)知功能，使其空間位置記憶能力顯著降低，甲卡西酮與4-MEC結(jié)構(gòu)相似，其慢性毒性作用實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)甲卡西酮的研究具有參考作用。臨床上，常用中等劑量的苯二氮（benzodiazepines）及物理降溫等對(duì)甲卡西酮中毒后的心動(dòng)過(guò)速和高溫等癥狀進(jìn)行對(duì)癥治療，故進(jìn)行法醫(yī)學(xué)鑒定時(shí)應(yīng)對(duì)治療目的或聯(lián)合濫用加以鑒別。

值得注意的是，近20年國(guó)外相繼報(bào)道了大量因食用甲卡西酮致帕金森癥狀的案例[17]。如de BIE等[18]報(bào)道一名36歲男性，服用甲卡西酮1年左右，初期出現(xiàn)性欲增加、嗜睡、運(yùn)動(dòng)功能減退等癥狀，且呈進(jìn)行性加重趨勢(shì)，后期逐漸出現(xiàn)陣發(fā)性肌痙攣、姿勢(shì)不穩(wěn)定、步態(tài)障礙等典型的帕金森癥狀。有資料[19]表明，甲卡西酮可通過(guò)原材料偽麻黃堿在大劑量氧化劑高錳酸鉀作用下制成，合成甲卡西酮往往含有大量錳離子，濫用后易造成體內(nèi)蓄積；錳作為一種神經(jīng)毒物，可通過(guò)血腦屏障作用于神經(jīng)系統(tǒng)導(dǎo)致退行性病變，因此甲卡西酮長(zhǎng)期濫用者體內(nèi)聚集大量錳離子可導(dǎo)致嚴(yán)重的帕金森癥狀，對(duì)心血管也具有高毒性。SIKK等[20]通過(guò)對(duì)俄羅斯及東歐國(guó)家38名甲卡西酮濫用者的隨訪，發(fā)現(xiàn)其頭發(fā)、血漿及尿液中的金屬錳離子濃度顯著高于正常值且伴有帕金森癥狀。法醫(yī)學(xué)鑒定可充分利用錳離子水平在樣品中的穩(wěn)定性這一特質(zhì)，當(dāng)血液樣本遭到污染或缺失時(shí)，對(duì)濫用者尿液中的錳含量進(jìn)行檢測(cè)來(lái)判斷是否存在甲卡西酮長(zhǎng)期濫用。此外，研究者[21]通過(guò)對(duì)18名長(zhǎng)期濫用甲卡西酮者隨訪，證實(shí)長(zhǎng)期濫用甲卡西酮會(huì)導(dǎo)致永久運(yùn)動(dòng)障礙，中途停藥卻不會(huì)引起血中錳濃度下降，因此血錳含量或更適于作為甲卡西酮濫用的輔助證據(jù)。

3 甲卡西酮中毒機(jī)制

3.1 甲卡西酮毒性機(jī)制與氧化應(yīng)激相關(guān)性

實(shí)驗(yàn)結(jié)果[22]表明，甲卡西酮通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)體進(jìn)入神經(jīng)元及神經(jīng)末梢，除胞外及突觸間隙的DA和5-HT等單胺類神經(jīng)遞質(zhì)含量顯著升高以發(fā)揮其毒理作用外，還通過(guò)單胺氧化酶（monoamine oxidase，MAO）作用產(chǎn)生一系列活性氧類（reactive oxygen species，ROS），引起超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過(guò)氧化氫酶、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（glutathinone peroxidase，GPx）、神經(jīng)型一氧化氮合酶（neuronal nitric oxide synthase，nNOS）及脂質(zhì)過(guò)氧化水平升高等改變。有實(shí)驗(yàn)結(jié)果[23]證實(shí)，氧化活性產(chǎn)物具有細(xì)胞毒性，表現(xiàn)為升高的NOS產(chǎn)生NO致細(xì)胞損傷；氧自由基與NO形成硝基化產(chǎn)物，對(duì)生物分子進(jìn)行硝基化，破壞蛋白質(zhì)、核酸等細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)的正常功能，導(dǎo)致細(xì)胞死亡；產(chǎn)生的羥自由基及氧化劑與磷脂結(jié)合，破壞細(xì)胞膜及細(xì)胞核和線粒體等細(xì)胞結(jié)構(gòu)，從而影響細(xì)胞活力，最終損害細(xì)胞。但也有研究[13]發(fā)現(xiàn)，甲卡西酮的攝入不會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)元和神經(jīng)末梢DA及5-HT的升高以及氧化應(yīng)激反應(yīng)，故甲卡西酮的具體氧化應(yīng)激機(jī)制仍需深入研究。

相較于其他濫用物質(zhì)，甲卡西酮的毒性作用機(jī)制尚不明確。由于甲卡西酮與MA具有相似的結(jié)構(gòu)及毒性作用，兩者是否具有相似的作用機(jī)制有待證實(shí)。YOUNG等[24]研究發(fā)現(xiàn)，以0.4 mg/kg氨基酸受體拮抗劑氟哌啶醇預(yù)處理大鼠，再以0.5mg/kg劑量注射甲卡西酮，其心動(dòng)過(guò)速、體溫升高、心血管收縮等癥狀可得到顯著改善，不易驚厥、死亡，證明氨基酸受體拮抗劑能降低甲卡西酮的神經(jīng)毒性。MA的研究已趨成熟，主要機(jī)制是通過(guò)氧化應(yīng)激發(fā)揮其神經(jīng)毒性，而ROCKHOLD等[25]研究發(fā)現(xiàn)，氨基酸受體拮抗劑能降低其神經(jīng)毒性，相同的毒性抑制劑提示甲卡西酮與MA可能具有相似的毒性作用機(jī)制，如氧化應(yīng)激。

SAFHI等[26]通過(guò)甲卡西酮前體物質(zhì)卡西酮染毒雄性大鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，大鼠邊緣系統(tǒng)的脂質(zhì)過(guò)氧化狀態(tài)與抗氧化酶GPx、谷胱甘肽還原酶（glutathione reductase，GR）、過(guò)氧化氫酶、谷胱甘肽（glutathione，GSH）活性水平改變具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，即對(duì)大鼠腦組織產(chǎn)生氧化應(yīng)激損傷，而卡西酮作為甲卡西酮去甲基化的前體物質(zhì)，進(jìn)一步提示了甲卡西酮神經(jīng)毒性機(jī)制與氧化應(yīng)激的相關(guān)性。

3.2 甲卡西酮毒性機(jī)制與高溫相關(guān)性

高溫是甲卡西酮中毒的典型癥狀之一，濫用者體溫可高達(dá)42℃甚至致死。研究[14]分析認(rèn)為，甲卡西酮主要通過(guò)促進(jìn)DA的釋放增加交感神經(jīng)興奮性、影響體溫調(diào)節(jié)中樞、誘導(dǎo)肌肉運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)等作用使機(jī)體體溫升高。MILLER等[27]經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，注射甲卡西酮的大鼠其運(yùn)動(dòng)刺激性增強(qiáng)，機(jī)體內(nèi)環(huán)境溫度升高，且神經(jīng)末梢及神經(jīng)元DA及血清素濃度也相應(yīng)顯著升高。VALENTE等[28]體外肝細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，常溫下甲卡西酮類似物使肝細(xì)胞的生存能力下降，ROS生成增加，線粒體功能障礙，而在高溫狀態(tài)下，上述細(xì)胞毒性顯著增加。分析認(rèn)為機(jī)體高溫可提高氧化應(yīng)激相關(guān)酶如MAO等的活性，且高溫也是一種親氧化狀態(tài)，使細(xì)胞更易于發(fā)生氧化反應(yīng)，從而提高氧化應(yīng)激效率，產(chǎn)生更多活性氧物質(zhì)，另外高溫還會(huì)刺激單胺類物質(zhì)的釋放，促進(jìn)凋亡相關(guān)通路，致凋亡增加。因此，體溫調(diào)節(jié)失衡可能是甲卡西酮神經(jīng)毒性機(jī)制的作用途徑之一。

4 成癮機(jī)制

甲卡西酮的成癮性及濫用性已得到證實(shí)。BONANO等[29]研究發(fā)現(xiàn)，甲卡西酮及其類似物對(duì)大鼠顱內(nèi)自我刺激調(diào)節(jié)（intracranial self-stimulation，ICSS）產(chǎn)生易化作用，且具有藥物劑量及時(shí)間依賴特點(diǎn)。ICSS是最常用于評(píng)估濫用潛能的行為程序，主要通過(guò)將電極定位到顱內(nèi)前部進(jìn)行頻率信號(hào)接收來(lái)反映顱腦刺激，以評(píng)估該藥物的成癮性。BONANO的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，甲卡西酮誘導(dǎo)大鼠腦部的刺激信號(hào)頻率顯著增加，即甲卡西酮具有潛在的成癮性。

近年來(lái)，少有對(duì)甲卡西酮成癮機(jī)制的研究，僅臨床資料[30]顯示，甲卡西酮具有明顯的劑量依賴關(guān)系及戒斷癥狀。研究結(jié)果[31]證明，藥物的成癮性與獎(jiǎng)賞效應(yīng)相關(guān)，即一種正性強(qiáng)化效應(yīng)。中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)存在著獎(jiǎng)賞系統(tǒng)，包括弓狀核、杏仁核、藍(lán)斑、中腦導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)、腹側(cè)被蓋區(qū)、伏隔核等腦區(qū)，外延有海馬、額葉皮質(zhì)等與情緒、學(xué)習(xí)和記憶密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)。目前普遍認(rèn)為，各種因素（如藥物）刺激腦內(nèi)獎(jiǎng)賞系統(tǒng)，引起伏隔核內(nèi)DA釋放量增多，從而產(chǎn)生獎(jiǎng)賞效應(yīng)[32]。已有研究結(jié)果[33]顯示，甲卡西酮通過(guò)多種途徑引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)神經(jīng)元細(xì)胞外DA等神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，參與了獎(jiǎng)賞效應(yīng)的形成。如：HADLOCK等[34]對(duì)大鼠多次重復(fù)給予甲卡西酮藥物后，大腦內(nèi)DA的含量升高具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；LOPEZ-ARNAU等[22]發(fā)現(xiàn)，攝入甲卡西酮的小鼠，其紋狀體、伏隔核等獎(jiǎng)賞系統(tǒng)DA2受體密度發(fā)生顯著改變；也有研究[35]觀察到大腦5-HT密度發(fā)生相應(yīng)變化；大鼠食用甲卡西酮后，體質(zhì)量減輕，額葉皮質(zhì)DA轉(zhuǎn)運(yùn)體較對(duì)照組顯著減少。研究[30]表明，卡西酮類藥物均使大鼠形成自身給藥行為、強(qiáng)化運(yùn)動(dòng)行為及位置性偏愛(ài)行為；給慢性卡西酮類中毒患者DA受體抑制劑，有效降低了其產(chǎn)生的強(qiáng)化作用及早期戒斷癥狀。值得注意的是，GERMAN等[36]對(duì)大鼠間隔性甲卡西酮給藥后，發(fā)現(xiàn)大鼠背側(cè)紋狀體及蒼白球內(nèi)的強(qiáng)啡肽含量升高。已有資料[37]表明，強(qiáng)啡肽是種內(nèi)源性阿片肽物質(zhì)及κ受體激動(dòng)劑，高度集中于多巴胺能中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)，具有抑制基底節(jié)和邊緣系統(tǒng)細(xì)胞外DA的攝取以及誘導(dǎo)DA的釋放，從而導(dǎo)致DA含量升高的作用。

5 甲卡西酮的分析檢測(cè)

目前，國(guó)內(nèi)就甲卡西酮的研究主要集中于原藥的分析和鑒定中，甲卡西酮的分析檢測(cè)一直是國(guó)內(nèi)研究的重點(diǎn)，也是法醫(yī)毒理學(xué)的重要內(nèi)容，同國(guó)外檢測(cè)方法類似，一般采用色譜分離和氣質(zhì)聯(lián)用法。常穎等[38]建立了高效液相色譜法對(duì)甲卡西酮進(jìn)行定性定量分析，流動(dòng)相為三氟乙酸、乙腈混合物，檢測(cè)波長(zhǎng)254nm的條件下，甲卡西酮的質(zhì)量濃度在0.5～1000μg/mL范圍內(nèi)與色譜峰面積呈良好的線性關(guān)系，檢出限達(dá)0.063 μg/mL。錢振華等[39]同樣用上述方法對(duì)三種卡西酮類物質(zhì)同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于疑似違禁品中含有多種卡西酮類的樣品進(jìn)行分析檢驗(yàn)具有重要法醫(yī)學(xué)意義。張紅波等[40]用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法成功檢出了實(shí)際案件樣品中的甲卡西酮，樣本回收率為98.7%，檢測(cè)限達(dá)0.014 μg/mL，且一直作為法醫(yī)案件中檢測(cè)手段的首選?？紤]到樣品在氣質(zhì)儀中的熱降解，GLICKSBERG等[41]采用四級(jí)桿液相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜儀對(duì)血液、尿液中22種卡西酮類物質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)分析，減少了樣本的損耗。PERERA等[42]利用手性液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法檢測(cè)甲卡西酮及其類似物。JANKOVICS等[43]用反相色譜柱法成功分離出了混合粉末樣品中的6個(gè)甲卡西酮類似物，并用質(zhì)譜儀進(jìn)行了分析，檢測(cè)限達(dá)2 ng/mL。也有文獻(xiàn)[44]報(bào)道了紅外光譜、紫外光譜、毛細(xì)血管電泳等方法分析甲卡西酮。在實(shí)際案件檢測(cè)中，對(duì)甲卡西酮樣品的提取同樣也是檢測(cè)的重要環(huán)節(jié)。代勇等[45]采用頂空固相微萃取方法對(duì)尿液中的甲卡西酮進(jìn)行提取，用乙烯二醇-二乙烯基苯共聚物萃取頭頂空萃取20min，并運(yùn)用氣相色譜-質(zhì)譜儀進(jìn)行含量檢測(cè)。此后，在上述方法基礎(chǔ)上，采用新的液相小體積法進(jìn)行提取，用高效液相色譜法進(jìn)行含量檢測(cè)，是微量及痕量檢材中快捷而又簡(jiǎn)便的提取方法[46]。趙永根等[47]采用ProElut PLS固相萃取柱萃取尿樣中的甲卡西酮，用氣質(zhì)聯(lián)用法檢測(cè)，并應(yīng)用于實(shí)際案件。此外，李文海等[48]采用快速溶劑萃取儀對(duì)血液中的甲卡西酮進(jìn)行提取。

6 甲卡西酮的法醫(yī)毒理學(xué)研究展望

近年來(lái)，甲卡西酮在國(guó)內(nèi)的流行呈上升趨勢(shì)，信息時(shí)代網(wǎng)絡(luò)銷售便捷，加劇了策劃藥甲卡西酮管制的難度。目前多通過(guò)氣相或液相色譜、質(zhì)譜法進(jìn)行甲卡西酮樣品檢測(cè)，尚無(wú)相關(guān)檢測(cè)試紙等快速檢測(cè)方法。面對(duì)甲卡西酮濫用所致危害日益加劇的形勢(shì)，甲卡西酮相關(guān)研究已受到密切關(guān)注。綜上，國(guó)內(nèi)外對(duì)甲卡西酮的研究大多停留在檢測(cè)分析、毒理學(xué)及藥理學(xué)作用等方面，而其相關(guān)的法醫(yī)毒理學(xué)研究較少。甲卡西酮導(dǎo)致的死亡與神經(jīng)損傷結(jié)果具有相關(guān)性，深入研究甲卡西酮對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的毒性作用，尤其是甲卡西酮急慢性中毒發(fā)生的神經(jīng)損傷機(jī)制，將有利于完善其法醫(yī)毒理學(xué)研究，為相應(yīng)管制政策和法規(guī)制定提供參考，同時(shí)也給法醫(yī)工作者對(duì)相關(guān)案件的處理帶來(lái)指導(dǎo)作用。