Domande Chimica tossicologica

Domande chimica tossicologica

Barbiturici

L’acido barbiturico si sintetizza a partire dall’acido malonico con l’urea, tuttavia, è privo di attività depressiva sul SNC poiché per tale attività è necessaria la sostituzione sul C5 a dare i barbiturici 5,5 di-sostituiti. Dal punto di vista chimico-fisico presentano 3 gruppi carbonilici per cui è possibile scrivere la forma enolica, inoltre nei barbiturici mono e bisostituiti si ha enolizzazione con la formazione di strutture lattamiche.

A pH fisiologico, avendo una pKa compresa tra 7-8 (sono acidi deboli), sono in forma non ionizzata e quindi liposolubili per questo generalmente passano bene le barriere e vengono ben assorbiti. Parlando di solubilità si può parlare del Tiopentale, barbiturico ad azione ultrarapida, che presenta la sostituzione del C=O in posizione 2 con il C=S che porta ad un aumento notevole di liposolubilità. Per questo in pochi secondi raggiunge il SNC, dove svolge l’azione depressiva, ed è quindi utilizzato per indurre l’anestesia generale che deve essere poi mantenuta con un mix di anestetici. Il Tiopentale ha però un’azione poco duratura poiché è rapidamente ridistribuito dal SNC agli altri tessuti per questo il suo effetto svanisce molto presto.

È proprio sulla base della durata d’azione, che dipende dalla sostituzione sul C5 e sull’N1, che possiamo classificare i barbiturici in lunga, intermedia, rapida e ultrarapida azione e sulla base di questo i vari barbiturici trovano impieghi terapeutici differenti. Infatti:

• Sostituzione dei due H legati al C5 è fondamentale per l’attività.
• Sostituzione con radicali lineari a 5-6 atomi di C comporta un’azione depressiva sul SNC, così come la presenza di insaturazioni, mentre catene lineari più lunghe portano ad azione stimolante.
• Sostituzioni con anelli aromatici sul C5 portano ad un’attività anticonvulsivante.
• Sostituzioni con catene lineari permette un’azione lunga, mentre cicloesenilici e ciclopentenilici portano ad azione breve.
• Sostituzione dell’O sul C2 con S porta ad azione ultrarapida.

A causa dei numerosi effetti collaterali molti impieghi terapeutici dei barbiturici sono stati sostituiti con l’utilizzo delle benzodiazepine, più sicure. Infatti non sono più particolarmente utilizzati come ipnotico-sedativi in caso di insonnia, ma vengono ancora utilizzati come anticonvulsivanti e come induttori di anestesia. I barbiturici sono ben assorbiti a livello orale e i sali sodici sono assorbiti più rapidamente rispetto alle basi libere; sono poi metabolizzati prevalentemente per ossidazione dei radicali presenti sul C5 a dare metaboliti inattivi che vengono poi eliminati come tali o coniugati con acido glucuronico nelle urine. Tuttavia, nel caso del tiopentale l’azione viene a cessare non è per metabolizzazione a composti inattivi, ma per ridistribuzione e allontanamento dal SNC. Recentemente è stata scoperta anche una possibile N-glicosilazione che avviene tuttavia soprattutto nelle popolazioni orientali come metodo di metabolizzazione dei barbiturici.

L’azione di questi farmaci è sul SNC poiché hanno azione depressiva su tutti i tessuti eccitabili. Tuttavia, siccome non alterano la percezione del dolore e la reazione ad esso finché non si ha perdita di coscienza, non si può fare affidamento su questi farmaci per avere un effetto sedativo-ipnotico in presenza di dolore. Hanno poi azione sul sonno, infatti questo processo fisiologicamente è suddiviso in due fasi:

• Sonno NON-REM sincronizzato o sonno ortodosso.
• Sonno REM desincronizzato o sonno paradosso: è nel sonno REM che avvengono i sogni. I barbiturici vanno a modificare marcatamente il sonno REM, alterando il sonno fisiologico e portano ad assenza del sonno REM con possibili eventi psicotici. In funzione di questo non sono più utilizzati nel trattamento dell’insonnia, dove si prediligono le benzodiazepine come Alprazolam e Lorazepam.

Effetti psicologici: tali effetti dipendono molto dal soggetto che assume il farmaco poiché in alcuni casi, a basse dosi, si può avere sollevamento dall’ansia, in altri invece si ha aumento dell’aggressività, atassia e alterazione della coordinazione motoria. Danno dipendenza psico-fisica e instaurano tolleranza la quale è dovuta all’induzione degli enzimi metabolici e alla ridotta risposta dei neuroni ai barbiturici stessi. Questo porta il soggetto ad aumentare progressivamente la dose fino a poter arrivare a dosi molto tossiche; la dipendenza psichica si instaura a dosaggi di circa 500mg e porta il soggetto al bisogno di continuare ad assumere la sostanza. Tuttavia, l’interruzione porta a sindromi di astinenza con sintomatologia varia che va dall’agitazione, irritabilità, palpitazioni fino al delirio che si può verificare anche da 2-4 giorni dall’ultima assunzione.

Sono sostanze iscritte in tabella del DPR 309/90 ed in particolare nella tabella II del DPR modificato dalla legge 49 del 2006. Nella tabella II sez. A sono presenti tutti i barbiturici a breve, intermedia e lunga durata d’azione; nella sezione C sono presenti i preparati monocomponenti che presentano il fenobarbitale e il berbexaclone; nella tabella II sezione D sono presenti i barbiturici in associazione ad altri PA.

Allucinogeni psichedelici

Gli allucinogeni psichedelici sono una classe di sostanze d’abuso in grado di dare alterazioni delle percezioni sensoriali, allucinazioni visive, uditive, stati dissociativi… il termine psichedelico deriva dal termine psicotomimetico ad indicare effetti simil psicosi. L’esperienza psichedelica è infatti caratterizzata da uno stato di ipersensibilità generalizzata con un ricordo conscio e vivido dell’esperienza stessa. Una delle esperienze più particolari è la sinestesia, cioè la percezione distorta dei sensi dove, per esempio, una percezione uditiva viene percepita come una percezione visiva; tuttavia, si può andare incontro anche alla distruzione dell’ego che può essere anche molto pericoloso perché il soggetto non si ricorda chi è, il proprio nome fino ad arrivare a comportamenti distruttivi.

Gli allucinogeni psichedelici sono divisi in classi:

• Derivati feniletilamminici: all’interno di questa classe fa parte la mescalina. Questa molecola ha una struttura amfetamina-simile, con un anello fenolico a cui è legata una catena etilamminica. La mescalina è una sostanza stupefacente che si trova all’interno di un particolare cactus messicano nominato Peyote. Rispetto ad altri allucinogeni la mescalina ha effetti molto minori, la sua attività infatti non è molto elevata, tuttavia, la somministrazione del fitocomplesso porta ad un effetto sinergico. In questa classe troviamo anche le metossiamfetamine proprio perché la metossilazione si è visto essere responsabile di una maggiore attività serotoninergica con conseguente maggiori effetti allucinatori. Tra questi si ha il DOM che ha effetti simili alla mescalina, quindi molto meno potente dell’LSD, ma a dosaggi minori. E il TMA che può essere presente in diversi isomeri ed è caratterizzato da allucinazioni visive piacevoli e non spiacevoli post-uso per cui bisogna stare attenti per il maggior potenziale d’abuso.
• Derivati indolaminici: all’interno di questa classe abbiamo l’accucinogeno psichedelico più importante, l’LSD, e le triptamine sostituite (psilocina e dimetiltriptamina). L’LSD è un derivato semisintetico dell’acido lisergico che è un derivato dall’Ergot ed è estratto dal fungo Claviceps purpurea. Tale fungo può andare ad attaccare diversi cereali, come la segale (segale cornuta) e nei tempi antichi è stato responsabile di diverse epidemie. Nel 1938 Hoffman sintetizzò l’LSD per la prima volta e si autosomministrò microgrammi di sostanza per poterne capire gli effetti; egli riporta che solo dopo una notte di riposo gli effetti erano scomparsi ed era tornato alla normalità. L’LSD è infatti un potentissimo allucinogeno poiché va ad agire sul sistema serotoninergico, potenziando la sinapsi, e ha affinità elevata per il recettore 5-HT2A. Tuttavia tale molecola ha anche effetti secondari ma il meccanismo non è ancora del tutto chiarito. Generalmente viene assorbito bene per via orale e viene assunto ai dosaggi di 25-300 microgrammi, viene ampiamente distribuito al SNC e viene poi metabolizzato a diversi metaboliti con il 13,14-idrossiLSD oppure l’N-demetilLSD. La durata d’azione è di 6-8h. Questa sostanza stupefacente inizia ad essere utilizzata in America negli anni ’60-70 soprattutto dagli hippy e solo negli anni successivi viene utilizzata molto anche in Italia. Per quanto riguarda questa droga non si può parlare di vera e propria dipendenza fisica e nemmeno psichica poiché in molti soggetti lascia sensazioni spiacevoli post-uso, ma in soggetti predisposti si può instaurare. Al giorno d’oggi si sta pensando una possibile applicazione in ambito psichiatrico, in particolare nella depressione maggiore e nel disturbo ossessivo compulsivo, anche perché si pensa che per gli effetti che ha possa andare a migliorare e facilitare anche il rapporto con lo psicoterapeuta. Inoltre, è in grado di riportare alla luce ricordi passati dimenticati dal soggetto e questo può essere importante proprio per il percorso psicologico. All’interno di questa classe fanno parte anche psilocina e psilocibina, PA dei funghi allucinogeni. In realtà la psilocibina è convertita a psilocina nell’organismo e ha un’azione simile a quella dell’LSD, ma molto meno potente, poiché va ad agire sul sistema serotoninergico con affinità per i recettori 5-HT2A dando così importanti effetti allucinogeni. Generalmente sono venduti in forma essiccata e vengono ben assorbiti a livello orale. Sono ovviamente inseriti in tabella del DPR 309/90, ma la particolarità è che le spore non contenendo i PA non sono stupefacenti, ma dalla coltivazione delle spore stesse si possono ottenere funghi allucinogeni. La dimetiltriptamina è anche definita l’LSD dell’uomo d’affari poiché ha effetti simili all’LSD ma una durata d’azione molto minore.
• Derivati arilcicloesamminici: all’interno di questa classe fanno parte sostanze che non agiscono sul sistema serotoninergico, a differenza di quelle precedenti, ma sul sistema glutammatergico. In particolare, sia Ketamina e PCP, cioè fenciclidina, sono antagonisti del recettore NMDA. La PCP viene utilizzata ai dosaggi di 5-10mg e viene ben assorbita a livello orale dando effetti simili a quelli della ketamina. Quest’ultima può anche essere utilizzata a livello terapeutico in caso di depressione maggiore con istinti suicidari, tuttavia, è anche una sostanza stupefacente che può creare dipendenza. La ketamina viene usata ai dosaggi di 10-150mg, tuttavia, ai dosaggi di 300mg si hanno delle esperienze vicine alla morte dove il soggetto riporta di uscire da un tunnel buio che porta alla luce. La ketamina può anche dare morte per soffocamento per cui bisogna stare attenti a possibile overdose.

Ricerca generica e mirata

Per poter effettuare un’adeguata analisi chimico-tossicologica è di fondamentale importanza preparare e trattare il campione all’analisi stessa per questo, in primo luogo, è essenziale la raccolta e la conservazione del materiale. Il campionamento è una fase cruciale poiché questo deve essere rappresentativo quindi, se per esempio vengono sequestrati 20Kg di polvere bianca, non si analizzeranno tutti i 20Kg ma solo un campione e questo deve essere rappresentativo dell’intero lotto affinché i dati ottenuti siano affidabili. Si procede poi alla ricerca generica piuttosto che mirata e alla successiva valutazione del dato positivo/negativo.

La ricerca generica viene effettuata sia su materiale biologico che non biologico quando non si sa il tipo di sostanza da analizzare per questo è molto più complessa e ampia in modo tale da comprendere il numero maggiore di sostanze possibile. Invece, la ricerca mirata viene effettuata quando si conosce già il tipo di sostanza da ricercare e bisogna valutare se questa è effettivamente presente nel campione oppure no, ma può anche essere effettuata dopo l’analisi generica.

In funzione del tipo di analisi il campionamento sarà differente, infatti, nel caso dell’analisi generica serve generalmente un campione più grande rispetto a quello che serve per un’analisi mirata. Come accennato precedentemente, l’analisi generica può essere effettuata:

• Su materiale non biologico: generalmente merce sequestrata dalle autorità competenti perché potenzialmente contenente sostanze stupefacenti.
• Su materiale biologico: in questo caso si può avere materiale da cadavere o da soggetto vivente. Nel primo caso può essere utile la ricerca per valutare il tipo di sostanza che ha causato l’omicidio o il suicidio e per definire quindi una diagnosi di morte (responsabilità del medico legale), invece nel caso di analisi su campioni biologici di soggetto vivo può essere utile la ricerca per valutare un potenziale avvelenamento, per test antidoping, per possibile intossicazione sul posto di lavoro.

Nel momento in cui si ha a che fare con un cadavere è molto importante effettuare l’autopsia il prima possibile dopo la morte per evitare possibili reazioni chimiche che potrebbero compromettere l’analisi stessa (es. fermentazione del glucosio a etanolo). In questo caso è utile prelevare campioni di encefalo, fegato e reni poiché sono gli organi in cui si concentra maggiormente la sostanza in quanto l’encefalo è molto spesso sito d’azione, mentre fegato e reni i maggiori organi deputati alla metabolizzazione ed eliminazione della sostanza stessa. Si possono però anche prelevare campioni di sangue dalle cavità cardiache, bile, urina, tessuto muscolare e adiposo (per valutare un possibile accumulo di sostanze lipofile) e denti/ossa. Invece, nel caso di soggetto vivente sicuramente il campione più facile da avere è l’urina, tuttavia in questo caso la C della sostanza è generalmente bassa ed è facilmente adulterabile, ma si può anche ottenere un campione di sangue, dove si ha correlazione diretta tra concentrazione nel campione e dose assunta, e di capelli, importanti per avere una “storia d’abuso”.

Nel caso della ricerca generica, sui campioni ottenuti, si fanno generalmente test di screening. Questi sono test generalmente semplici e veloci che permettono di identificare i campioni negativi da quelli non negativi, che potrebbero non contenere la sostanza o contenere la sostanza ma ad una concentrazione minore rispetto al cut-off. I campioni non negativi vanno poi incontro ad ulteriori test per la conferma effettiva della positività. Tra questi i test immuno-tossicologici sono molto importanti e questi si basano sulla competizione per il legame all’anticorpo tra la sostanza eventualmente presente nel campione e la stessa sostanza marcata. Questi generalmente sono utilizzati per la ricerca di sostanze stupefacenti e psicofarmaci e più precisamente si può parlare di: saggio radioimmunologico, saggio con stabilizzazione dell’elettrone libero, saggio con inibizione dell’emoagglutinazione, saggio EIA, saggio con aggregazione delle microparticelle e saggio ad immunofluorescenza.

Tutti questi test hanno elevata sensibilità, notevole velocità di esecuzione, scarsissima quantità di materiale richiesto e non necessaria il pretrattamento del campione. Un test molto importante è quello dello stick immunologico: test molto semplice in cui la comparsa di due linee indica negatività mentre la comparsa di una sola linea indica positività. In questo caso si utilizza uno stick sul quale viene immobilizzata la droga. Quando lo stick viene immerso nell’urina, che può eventualmente presentare la sostanza da ricercare, per capillarità l’urina sale lungo lo stick stesso permettendo la migrazione degli anticorpi marcati con microparticelle colorate. In assenza di sostanza questi anticorpi si legano alla droga immobilizzata sul campione provocando la comparsa della seconda linea colorata. Invece, in presenza della sostanza, questa si lega agli anticorpi marcati con microparticelle impedendo il legame con la droga immobilizzata e impedendo quindi la comparsa della seconda linea colorata.

Diagnosi di avvelenamento

Esistono 4 criteri importanti per poter fare una diagnosi di avvelenamento.

• Criterio circostanziale: acquisizione e valutazione di tutte le notizie /circostanze collegate all’evento che ha portato all’avvelenamento. Criterio con il quale si ha l’obiettivo di conoscere i fatti per questo molto importante è anche il sopralluogo della scena per valutare la possibile presenza di farmaci o di altri oggetti utili alla diagnosi. L’intervento del medico legale è richiesto quando si tratta di delitto contro la persona come suicidio, omicidio o morte accidentale/per colpa (negligenza, imperizia, imprudenza).
• Criterio anamnestico: valutazione degli elementi che possono avere effetto sulla morte. Si valutano anche i dati sintomatologici come la presenza di tetano piuttosto che di aumento di acetilcolina-esterasi che possono far pensare ad una intossicazione di pesticidi…tutti questi dati vengono appresi da un medico competente poiché sono elementi decisivi sia per l’analisi generica che per la qualità dell’avvelenamento. In questi casi bisogna però stare attenti all’immediatezza d’azione del tossico e alla mancanza di testimoni.
• Criterio anatomo-patologico: analisi e valutazione dei dati che provengono dal cadavere,