Možnosti ultrarychlé toxikologické diagnostiky u akutních příhod toxikomanů

11. 7. 2001 0:00

Ing. Luděk Šprongl, CSc.

Univerzita Karlova v Praze, 2. LF a FN Motol, Ústav klinické biochemie a patobiochemie

Klíčová slova

drogy • screening • POCT • amfetaminy • kanabinoidy • benzodiazepiny • kokain • opiáty • alkohol

Úvod

Užívání a zároveň i zneužívání léků a drog je bohužel ve společnosti široce rozšířeno. To je fakt, na který je třeba reagovat. A zároveň je pravdou, že uživatelé drog nechtějí či již ani nemohou toto užívání omezit nebo ukončit. Na druhou stranu se veřejnost obává dopadu konzumace drog na bezpečnost a na řadu lidských činností. Proto vzrůstá i požadavek na testování osob z hlediska užívání drog. Vývoj testovacích metod je podporován ze tří hlavních důvodů:

1. Ochrana před nebezpečným chováním jedinců pod vlivem drog.

2. Rozpoznání typu užívané drogy z hlediska zdravotních problémů spojených s jejím užíváním.

3. Nutnost co nejrychlejšího stanovení jak u závažných zdravotních stavů, tak při jiné kontrole osob (zaměstnání, řidiči, celnice, kriminální delikty).

Obecně je toxikologie studiem otrav. Detailněji se týká chemických a fyzikálních vlastností toxických látek, jejich fyziologického vlivu na organismus a chování, kvalitativních a kvantitativních metod určených k analýze těchto látek v biologickém i nebiologickém materiálu a vývoji postupů při léčbě otrav. Toxickou látkou je podle definic jakákoli látka, záleží pouze na množství, kterým se stává škodlivou. Proto se toxikologie zabývá také vyhledáváním množství látky nebezpečného pro organismus, což je velmi důležité především pro sledování hladin léků a drog.

Obsahem následujícího sdělení není obecně celá toxikologie, ale jen část zabývající se detekcí látek zneužívaných toxikomany v biologickém materiálu. Z hlediska rozšíření užívání a ohrožení společnosti se jedná především o následující látky:

n Amfetaminy, metamfetaminy

n Barbituráty

n Benzodiazepiny

n Kanabinoidy

n Opiáty

n Kokain

n Alkohol

n Metadon

n Jiné (LSD, metaqualon, PCP, propoxyfen)

Pro jejich určení existují tři stupně analytických postupů. Prvním je rychlá analýza v terénu, u lůžka ap. Obecně patří tento typ testů do kategorie tzv. POCT – Point of Care Testing. Česká terminologie zatím není jasná, obvykle se používá uvedená anglická zkratka. Lze snad použít obrat „testy v místě péče“, „testy u pacienta“ či, jak je v názvu uvedeno, i „ultrarychlá diagnostika“. Oproti některým běžným metodám toxikologický POCT screening nevyžaduje přístrojové vybavení, jedná se téměř vždy o proužkové testy s vizuálním hodnocením.

Druhým stupněm analýzy je screening prováděný v laboratořích klinické chemie. Tyto testy bývají též poměrně rychlé, často ne pouze kvalitativní, ale i semikvantitativní, a někdy dokonce i kvantitativní. Nenahradí sice testy v terénu, ale v nemocnicích bývají výhodnější než proužkové testy (z hlediska kvality i ceny stanovení).

Třetím stupněm jsou tzv. konfirmační metody, používající drahé a náročné techniky. Provádějí se většinou ve specializovaných laboratořích, je nutné v nich potvrdit všechny pozitivní výsledky .

První dva stupně analýzy tedy slouží pro rychlou diagnostiku, třetí stupeň lze použít k forenzní analýze a k potvrzení předběžných výsledků.

Jednotlivé skupiny drog

Amfetaminy a metamfetaminy

Amfetamin a amfetaminové deriváty jsou chemicky látky odvozené od fenyletylaminů. Jedná se o syntetické drogy vytvořené a konstantně modifikované jejich výrobci. Mateřskou látkou je amfetamin, který byl poprvé syntetizován roku 1887. Původně byl používán při inhalační terapii, dodnes se používá k léčbě narkolepsie, obezity atd. Jeho stimulační účinky byly objeveny v roce 1922, účinky metamfetaminu jsou podstatně silnější. I ostatní syntetické drogy odvozené od amfetaminu jsou koncipovány tak, aby byl jejich účinek několikanásobně vyšší. Patří sem tyto deriváty: fenyletylaminy (DOM), metoxyamfetaminy (DOB), metylendioxyamfetaminy (MDA, MDMA, MDEA – entaktogeny, extáze).

Barbituráty

Barbituráty mají nízký terapeutický index a relativně vysoký potenciál zneužití. Je to hlavní a nejvíce používaná skupina syntetických sedativ a hypnotik. V malých dávkách jsou barbituráty extrémně efektními sedativy, eliminujícími pocity nervozity a napětí. Ve vyšších dávkách jsou efektivními hypnotiky. Omezují potřebu spánku, vyvolávají euforii a zvýšenou aktivitu, efekt je podobný účinkům alkoholu.

Barbituráty lze rozdělit do následujících skupin:

n krátkodobě účinkující (účinná sedativa, anestetika) – amobarbital, butabarbital, pentobarbital, sekobarbital atd.,

n střednědobě účinkující,

n s dlouhotrvajícím účinkem – mefobarbital, fenobarbital.

Benzodiazepiny

Od roku 1960 bylo syntetizováno okolo 2000 různých přípravků na bázi benzodiazepinů. Více než 100 je jich v současnosti užíváno v medicíně. Vzhledem ke svým vlastnostem (efektivnost, minimalizace vedlejších účinků) patří mezi nejčastěji předepisované léky na západní polokouli. Využívají se jako sedativa, hypnotika, antixiolytika, antikonvulzíva. Zároveň bohužel hrají stále významnější úlohu na drogové scéně jako náhrada či alternativa jiných drog. Nerozšířenější jsou chlorodiazepiny, diazepam, oxazepam a alprazolam.

Kanabinoidy

Kanabinoidy jsou skupinou látek s C-21 řetězcem. Byly nalezeny v rostlině druhu Cannabis sativa.

Jde o zhruba 60 látek, nejdůležitější jsou tetrahydrokanabinol (THC) – primární psychoaktivní látka, dále kanabidiol (CBD) a kanabinol (CBN). Obsah jednotlivých látek v droze závisí na podnebí, sklizni, zpracování a skladování. Na trhu jsou tyto drogy známy jako marihuana nebo hašiš (odlišné zpracování rostlin).

Opiáty

Čisté opium je získáváno ze semínek máku. Hlavními alkaloidy zde obsaženými jsou morfin (8–14 %), narkotin (2–8 %), papaverin (1 až 3 %) a thebain (0,2–1 %). Nejznámějšími drogami připravenými z čistého opia jsou heroin a morfium. Heroin je syntetická droga připravená dvojitou acetylací z morfia či morfium obsahujícího opia. Poprvé byla připravena roku 1874 pro využití v medicíně. To je však nyní v celé Evropě a řadě dalších zemí zakázáno. Další opiáty – morfium a kodein – jsou na drogové scéně používány daleko méně.

Kokain

Kokain (kokainhydrochlorid) je získáván z listů rostliny koka (Rythroxylon coca) pěstované především v Jižní Americe. Kokain byl používán již původním obyvatelstvem Jižní Ameriky a dodnes je populární jako rekreační droga. Známými formami kokainu jsou tzv. „crack“ a „freebase“.

Metadon

Metadon je opioid používaný pro náhražkovou terapii jednotlivců závislých na heroinu. Vzhledem k obdobné struktuře saturuje opiátové receptory, a tak odstraňuje abstinenční problémy. Má podstatně nižší účinky i vedlejší efekty.

Jiné

Do této skupiny lze zařadit drogy málo rozšířené na našem území, ale i tak je nutno mít možnost je detekovat.

LSD (dietylamid kyseliny lysergové), syntetická droga s halucinogenními účinky.

Fencyklidin [1-(1-fenylcyklohexyl)-piperidin], syntetická droga rozšířená především v USA.

Propoxyfen, opioid strukturou podobný metadonu, ale nebezpečnější.

Alkohol

Alkohol je společností daleko více tolerován než ostatní výše uvedené drogy. Vzhledem k jeho účinkům a následkům užívání (vzhledem k rozšíření) je však jeho nebezpečnost stejná. Proto je běžně zařazován do drogového screeningu a je nutno ho zařadit k metodám potřebným v toxikologickém POCT.

Analytické postupy

Pro testování závislosti na drogách lze použít řadu biologických materiálů – plná krev, sérum, plazma, moč, pot, sliny, vlasy ap. Pro techniky POCT je však vzhledem k potřebné jednoduchosti používána nejčastěji moč, v poslední době se objevují testy pracující se vzorky slin či potu.

V současné době existuje na trhu řada POCT pro detekci drog v moči. Jedná se o nepřístrojové imunochemické testy připravené pro použití v místě sběru vzorku. Obecně pouze určí pozitivitu či negativitu na základě předem určených a dohodnutých hranic pozitivity. Mnohé z těchto produktů obsahují i kontroly pozitivity. Podle potřeby lze použít výrobky detekující jak jednu, tak až 7 různých drog. Testy na alkohol bývají vždy samostatné.

Používané analytické techniky

Kompetitivní vazba na mikročástice

Příkladem je TRIAGE (BioSite Diagnostics, San Diego, USA). Principem testu je „soutěž“ drogy v moči a drogy navázané na mikročásticích koloidního zlata o vazbu na pro drogu specifickou první protilátku. Směs se pak pohybuje přes membránu obsahující imobilizovanou druhou specifickou protilátku. Jestliže je droga přítomna ve vzorku v nadhraniční koncentraci, dojde k nedostatku první protilátky pro vazbu na mikročástice. Ty se pak naváží na druhou protilátku, se kterou vytvoří barevný pruh, viditelný po promytí membrány. Pokud droga ve vzorku není přítomna (nebo je přítomna podprahově), první protilátky je dost pro tvorbu konjugátů se všemi mikročásticemi a barevný pruh se netvoří.

===== Homogenní mikročásticová chromatografie =====
V tomto systému „soutěží“ droga ve vzorku a konjugát drogy imobilizovaný na porézní membráně o limitované množství vazebných míst protilátky navázané na barevných mikročásticích. Pokud je ve vzorku nadprahové množství drogy, naváže se tato na mikročástice a konjugát na membráně se neaktivuje. Mikročástice jsou odplaveny a není vidět zbarvení. V opačném případě se barevné mikročástice naváží na drogu na membráně a vytvoří tak barevný pruh.

Tohoto principu využívají např. systémy OnTrak Testcup (Roche Diagnostic, Branchburg, USA), microLine (Drug Screening Systems, Blackwood, USA), First Check (WorldWide Medical Corp., Irvine, USA).

Kompetitivní enzymo-imunoanalýza na pevné fázi

V tomto systému „soutěží“ droga v moči s konjugátem droga-enzym o omezené množství vazebných míst specifické protilátky imobilizované na membráně. Následně je membrána promyta k odstranění nenavázaného konjugátu a je přidán enzymový substrát. Tvorba zbarvení je nepřímo úměrná koncentraci drogy ve vzorku.

Příkladem je I. D. Block (IDS Corp., St. Joseph, USA), SyvaRapid (DadeBehring, Coppertino, USA).

===== Latex asistovaná imunoanalýza =====
Droga v moči a konjugát latexových částic s drogou „soutěží“ o vazebná místa na protilátce. Pokud droga ve vzorku není, latexové částice aglutinují s protilátkou a tvoří zákal. Čím více testované drogy ve vzorku, tím slabší zákal.

Metody je využito u systému Abuscreen Ontrak (Roche, Branchburg, USA).

Práce se vzorkem

Existuje několik postupů pro sběr moče s cílem eliminovat občasné snahy jednotlivců ovlivnit vzorek tak, aby drogy nebyly detekovány. Jde například o snahu zaměnit vzorek, naředit vzorek nebo ho jinak ovlivnit, jak bude dále popsáno. Moč by měla být sbírána do ověřených nádobek a tato nádobka by měla být jednoznačně popsána i pro další identifikaci. Musí být zajištěna možnost dopravit vzorek ke konfirmaci s jasnou a nezpochybnitelnou identifikací.

Budoucnost POCT v toxikologii je ve využití i jiných biologických tekutin. Prvním krokem je příprava testů ze slin. I zde velmi záleží na technice odběru, u testů je popsána a je nutno ji přesně dodržet. Zatím jsou na trhu dostupné testy na alkohol a kokain, testy na ostatní drogy jsou v některých zemích ve schvalovacím řízení. Problémem zatím je, že nejsou přesně stanoveny hranice pozitivity pro jednotlivé látky.

Další cestou je možnost stanovení hladin drog v potu. Na trhu je dostupný výrobek s názvem DRUGWIPE (Securetec, Rosenheim, SRN) s možností testovat opiáty, kanabinoidy, kokain a amfetaminy. Podle odběru z více míst lze rozlišit uživatele drogy od prodejce. Principem metody je výše popsaný postup s koloidním zlatem

Při použití POCT metod je nutno přesně dodržovat předepsaný postup, především objemy vzorku a určené časy. Při nedodržení přesných pravidel nemusí dojít k očekávanému zabarvení a následkem toho může dojít i ke špatnému vyhodnocení testu.

Ovlivnění výsledku

Pro všechny metody existuje řada interferencí, které mohou ovlivnit výsledky. Je nutno je znát a vzít v úvahu při hodnocení výsledku.

Do první skupiny lze zařadit neúmyslné ovlivnění. Falešné zvýšení (tedy falešná pozitivita) může být způsobeno detergenty, mýdlem, b-glukuronidázou, etylénglykolem, konzumací jídel s makovými semínky (opiáty), peroxidem vodíku, léčbou ibuprofenem.

Naopak příčinou falešné negativity může být Aspirin, salicyláty, kyselina askorbová, ocet, NaCl, amoniak, glutaraldehyd (konzervans moče).

Druhou skupinou interferencí je úmyslné ovlivnění výsledku konzumentem drogy. To znamená, že do vzorku jsou přidány jiné látky – adulterace. Principiálně lze toto ovlivnění rozdělit do 4 skupin:

1. interference s imunochemickou reakcí – přídavek kyselin a louhů,

2. interference barvení – salicyláty,

3. destrukce drogy či metabolitu ve vzorku – přídavek kyseliny chromové, peroxidu vodíku, nitrátů,

4. ředění vzorku – vodou, jinou močí atd.

Poslední bod lze kontrolovat pomocí teploty moče a hladiny kreatininu.

Využití POCT testů pro drogy

Na trhu existuje řada výrobků pro rychlou diagnostiku drog v moči. Lze je v podstatě rozdělit do několika skupin:

1. papírové proužkové testy semikvantitativní a kvalitativní pro jeden analyt,

2. proužkové testy s ochranou a případnou kvalitativní kontrolou pro jeden analyt,

3. stejný typ testů pro více analytů (2–7),

4. kvalitativní testy v nádobce.

Ad 1

Jedná se o nejrychlejší a nejjednodušší testy, podobné dobře známým proužkům pro kvalitativní analýzu moči (tzv. moč chemicky). Pro test není potřeba žádné další zařízení – pipety, míchadla atd. Proužek se pouze ponoří do moči v libovolné nádobce na několik sekund (podle výrobce, nutno dodržet přesný čas). Tato doba je dostatečná k absorpci vzorku do stripu. Vzorek pak migruje proužkem a je detekován některým ze způsobů uvedených v analytických metodách. Míra zbarvení proužku na označeném místě odpovídá koncentraci sledované látky v moči.

Tento typ testu lze použít kdykoli a kdekoli. Provádějícím osobám stačí přesně dodržovat návod. Problémem je kontrola kvality a nebezpečí chyby ve výrobě proužku. Pro práci v terénu s potřebou co nejrychlejší a nejjednodušší analýzy je nejvhodnější, přestože může být zatížen největší chybou. Nevýhodou je i to, že každý proužek je pro jeden test. Vhodný je tedy tam, kde je významné podezření na jednu látku. Jinak je nutno použít více proužků najednou, což situaci nijak nekomplikuje. Vhodné je test ihned zopakovat, a tím eliminovat vliv náhodné chyby.

Ad 2

Druhý typ testu již není tak rychlý, výsledek je znám během několika minut. Test je robustnější než prvně citovaný a také spolehlivější. Vhodný opět tam, kde je vysoká pravděpodobnost užití určité látky, nebo je potřeba použít více testovacích proužků simultánně. Součástí proužku bývá i indikátor dokončení analýzy a u některých výrobců i pozitivní kontrola.

Ad 3

V podstatě jde o stejný typ jako v bodě 2. Výhodou je detekce více analytů na jednom proužku. Detekční zóny bývají nad sebou, principiálně obdoba proužků z bodu 2.

Ad 4

Testovací nádobky jsou vhodné tam, kde se předpokládá transport vzorku ke konfirmaci. Moč se sbírá rovnou do určené nádobky, která se pevně uzavře. Na boku je pak testovací oblast pro většinu běžných drog. Mnohdy je součástí i semikvantitativní hodnocení kreatininu, hustoty moče či teploty – pro ochranu před falšováním vzorku.

Tyto nádobky lze u pozitivních testů odeslat přímo do specializované laboratoře.

Závěr

Pro rychlou diagnostiku přítomnosti drog v organismu je vhodné používat některou z uvedených POCT technik s močí jako vzorkem. Výhody tohoto postupu jsou následující:

n množství empirických dat, které existuje pro tento postup, je větší než pro jakoukoli jinou techniku a materiál a díky tomu jsou dobře definovány hranice pozitivity,

n na trhu je dostatečný výběr vhodných produktů,

n jednoduchost a rychlost těchto testů umožňuje provádět je tam, kde je třeba,

n koncentrace drog v moči je vyšší než v séru, proto je detekce v moči snazší,

n drogy jsou v moči detekovatelné déle než v krvi,

n práce se vzorky moči je jednodušší než se vzorky krve.

Pro spolehlivost výsledku je nutno vždy přesně dodržovat pracovní postup. Platí pravidlo, že každý test je tak kvalitní jako ten, kdo ho používá.

Literatura

BADIA, R., de la TORRE, R., CORCIONE, S., SEGURA, J. Analytical approaches of European Union laboratories to drugs of abuse analysis. Clin Chem, 1998, 44, p. 790–799.

BUECHLER, KF., MOI, S., NOAR, BE. Simultaneous detection of seven drug of abuse by the Triage panel for drugs of abuse. Clin Chem, 1992, 38, p. 1678–1684.

BURTIS, CA., ASHWOOD, ER. (Eds) Tietz Textbook of Clinical Chemistry. 3rd ed. W. B. Saunders Company, 1999.

FERRARA, SD., TEDESHI, L., FRISON, G., et al. Drugs of abuse testing in urine: Statistical approach and experimental comparison of immunochemical and chromatographic techniques. J Anal Toxicol, 1994, 18, p. 278–2913.

KAPLAN, LA., PESCE, AJ. Clinical Chemistry Theory, Analysis, Correlation. 3rd ed., Mosby, 1996.

KRANZLER, HR., STONE, J., MCLAUGHLIN, L. Evaluation of point-of-care testing product for drug of abuse. Drug and Alcohol Dependence,1995, 40, p. 55–62.

YOUNG, DS. Effects of Preanalytical Variables on Clinical Laboratory Tests. 2nd ed. AACC Press, 1999.

YOUNG, DS. Effects of Drugs on Clinical Laboratory Tests. 4th ed. AACC Press, 1998.

e-mail: ludek.sprongl@mail.com