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

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

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

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

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

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

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

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

Efectos Fisiológicos del Cannabis Ritmo Cardíaco ∆ lpm Horas

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

Efectos Subjetivos del Cannabis Score Horas N=6 Feel Drug

Farmacocinética Cannabinoide

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Concentraciones Individuales de THC en Plasma

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

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

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

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 -1 9 19 29 39 49 59 69 79 89 Horas

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?

Curvas Concentración Efecto

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

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

Modelos Predictivos para Estimar el Tiempo de Uso de Marihuana

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

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

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

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.)

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.) THC ≥ 0.5 & < 2 ng/mL (N = 76) 100% de exactitud (76 dentro del 95% de IC)

Otros Marcadores Biológicos Cannabinoides: Fluido Oral, Sudor y Pelo

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)

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

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

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

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

Cannabinoides en Fluido Oral El inmunoanálisis debería estar dirigido a la medición de THC, no de THCCOOH Guías propuestas por el DHHS para 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 por EM en Tandem

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

Efectos del Cannabis sobre el Rendimiento al Manejar

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

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

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; sólo BAC < límite legal

Análisis de Culpabilidad Responsabilidad adscripta por accidentes en relación a los tests de drogas que dieron positivo Índice >1 sugiere la contribución de drogas en el accidente/ la disminución de capacidad para manejar No se necesita un control de conductores no accidentados si se juzga la culpabilidad sin saber el estado del conductor en relación a las drogas y el alcohol Limitaciones Retrasos en la recopilación de muestras Pocos casos de uso solamente de cannabis

Análisis de Culpabilidad Drummer TIAFT 2002 El 13% de los conductores fatalmente heridos en Australia tenía THC y/o THCCOOH THC en el 70% de éstos, sangre media 10ng/mL En 3.398 casos, si hay THC en la sangre, hay un 2,8 más de probabilidad de haber un accidente que en conductores libre de drogas; similar al BAC 0.10-0.15 g % Si THC ≥ 5 ng/mL, el cociente de probabilidad es = 6.8

Acción Experimental en el Laboratorio Ayuda a entender los efectos y a predecir la disminución de capacidades en tareas complicadas Provee la base para estudios simuladores; cursos de manejo abiertos y cerrados Evidencia más temprana de un peligro de drogas potencial Provee un mejor control de condiciones experimentales

Cuestiones Metodológicas ¿Reconocer la validez de la tarea? Incapacidad para dar dosis tan grandes como las autoadministradas Capacidad para traducir en deficiencias de comportamiento complejo; dificultad de tareas Número limitado de sujetos debido al costo Los efectos del cannabis son más neurológicos y menos psicomotores después del etanol ¿Es el examen estándar de DUID sensible a la disminución de capacidad para manejar después del cannabis?

Acción Experimental en el Laboratorio THC tiene efectos significativos en tareas cognitivas y psicomotoras asociadas con el manejo Habilidad crítica para el manejo seguro de automóviles incluyendo medidas de coordinación, seguimiento y vigilancia, memoria, aprendizaje, atención, procesamiento de información, toma de decisiones y percepción seguida del uso del cannabis

Simuladores de Manejo y Cursos de Manejo Cerrados y Abiertos Se parece a manejar, carece de emergencias, distracciones y eventos inesperados Inhabilidad para dar dosis autoadministradas Cuanto más difícil es la tarea, mayor es la probabilidad de que el THC disminuya el desempeño

Simuladores de Manejo y Cursos de Manejo Cerrados y Abiertos El THC aumenta la desviación estándar de la posición lateral y variabilidad del avance Incremento del tiempo para tomar decisiones Dificultad para el manejo monótono y prolongado

¡Gracias por su atención!