宗興森，何丹丹，王媛媛，柯 星，范一雷

(1.浙江警察學院 浙江省毒品防控技術(shù)研究重點實驗室，浙江 杭州 310051；2.浙江工業(yè)大學 化工學院，浙江 杭州 310012)

1 合成大麻素的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀

近10年，全世界地下非法市場上出現(xiàn)大量的新精神活性藥物，這些藥物大多被不法分子濫用于“娛樂”消遣。為規(guī)避當?shù)卣姆?，地下非法藥物制造者大多采用科學文獻報告和大型醫(yī)藥公司合成的精神活性物質(zhì)，通過化學結(jié)構(gòu)的略微修飾，生產(chǎn)出新的精神活性化合物。在化學類別中，被稱為“合成大麻素”的合成大麻素受體調(diào)節(jié)劑一直處于最前沿[1]。合成大麻素是一類對人體作用機理與天然大麻素四氫大麻酚(THC)相似的新精神性物質(zhì)，主要通過和人體內(nèi)的大麻素受體CB1和CB2結(jié)合而發(fā)揮作用結(jié)合。相比于天然大麻素，合成大麻素在人體內(nèi)發(fā)揮的藥效作用更強，對人體的危害更大[2]。合成大麻素的藥效作用是通過與細胞膜的特異性相互結(jié)合而產(chǎn)生的[3]。在 1980 年，大麻素受體經(jīng)過鑒定，用 CB 縮寫來表示，并根據(jù)發(fā)現(xiàn)的順序分別編號為 CB1、CB2[4]。CB1、CB2都是G蛋白偶聯(lián)受體家族[5]，它們之間的區(qū)別主要在氨基酸序列、信號傳導機制和組織分布等方面[6]。絕大多數(shù)的CB1受體在中樞神經(jīng)系統(tǒng)(Cns)中表達[7]，在某些情況下，也存在于神經(jīng)元的樹突和胞體上[8]。大麻素可能通過表達CB1受體的偶聯(lián)和細胞類型來調(diào)節(jié)不同的細胞功能[9]。在神經(jīng)元胞體上表達的CB1受體的激活增加Erk活性，并誘導腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)表達。大麻素類化合物的神經(jīng)保護作用，可能部分是通過這一機制介導的[10]。小鼠實驗證明，與CB2受體結(jié)合的大麻素，導致免疫應答的變化，特別是在巨噬細胞誘導的輔助T細胞活化水平上[11]。新合成的大麻素類化合物繼續(xù)出現(xiàn)在市場上，而這些新化合物大多是作用于CB1受體。研究表明，大麻素可以抑制多種神經(jīng)遞質(zhì)的釋放：當CB1受體被大麻素激活后，經(jīng)過G蛋白傳導，抑制腺苷酸環(huán)化酶，使cAMP含量減少，進而抑制了cAMP依賴的蛋白激酶，蛋白激酶被抑制后使外向性K+流興奮；同時，CB1受體還與Ca2+通道偶聯(lián)，大麻素作用后，使Ca2+內(nèi)流減少，進而使突觸前膜神經(jīng)元內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)釋放減少，最后影響突觸后膜分別產(chǎn)生興奮性或抑制性作用[12]。

從1960 年開始，已經(jīng)開始出現(xiàn)Δ9-THC 的類似物，如HU-210、大麻隆、屈大麻酚等。10 年后，Pfizer[13-14]開發(fā)了環(huán)己基苯酚(CP)系列的化合物，樣品包括合成大麻素CP-59、CP-47和它們的n-烷基同系物。1994 年，美國化學家 Huffman等[3]研制了以萘甲?；胚犷悶橹鞯南盗谢衔?，主要包括萘甲基吲哚類、萘甲?；量╊悺⑤良谆犷惡捅揭阴＿胚犷惖?，即最早的合成大麻素。后來被命名為 JWH 系列化合物，包括 JWH-018、JWH-073 和 JWH-200等。合成大麻素從萘甲酰吲哚開始(JWH-018)，逐漸發(fā)展為萘甲?；?THJ)，然后為吲唑(AKB-48)，直至吲哚甲酰胺(MDMB-CHMINACA)[15]。根據(jù)合成大麻素出現(xiàn)的時間，可以簡單的將合成大麻素分成兩代，JWH-018、JWH-250屬于第一代，AM-2201屬于第二代[16]。從結(jié)構(gòu)上來說，很多合成大麻素與經(jīng)典大麻素無關(guān)。按照結(jié)構(gòu)來分，合成大麻素大致可分為七類，即：萘甲酰基吲哚類(JWH-018)、萘甲基吲哚類、萘甲?；量╊?、萘甲基茚類、苯乙?；胚犷?JWH-250)、環(huán)乙基苯酚類(CP47，497)和傳統(tǒng)大麻素[17]。多數(shù)傳統(tǒng)的大麻素類化合物，是以部分還原的二苯吡喃結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)合成的[18]。合成大麻素的主體結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 合成大麻素的主體結(jié)構(gòu)

主體結(jié)構(gòu)包含一個雜環(huán)核心結(jié)構(gòu)、一個取代基、一個連接雜環(huán)核心結(jié)構(gòu)和取代基的基團和一個側(cè)鏈。雜環(huán)核心結(jié)構(gòu)一般為吲哚、吲唑、2-甲基吲哚結(jié)構(gòu)等；取代基主要是親脂性取代基，包括萘基、氨基酸衍生物等；連接基團一般為酰胺基、羰基等；側(cè)鏈主要是親脂側(cè)鏈，如戊基、氟化戊基、對氟芐基等。大部分合成大麻素的結(jié)構(gòu)都是由主體部分發(fā)展而來的。

每年都有數(shù)十種新的精神活性物質(zhì)出現(xiàn)在歐洲的毒品市場上。這些化合物中最豐富的是合成大麻素。最初幾年，在吸毒人群中，JWH化合物尤其流行。然而，隨著新化合物的產(chǎn)生，合成大麻素的基團也不斷增加[19]。2012年，在美國運動員的血液樣本中發(fā)現(xiàn)JWH-018和JWH-073；2014年，在因受影響駕駛而被罰款的人的血液樣本中，檢出多種合成大麻素，包括AM-2201和JWH-018[20]；2014年，在俄羅斯，MDMB-FUBINACA引起了60多起的中毒事件，其中包括15人死亡。2015 年，波蘭大規(guī)模爆發(fā)了幾百起中毒事件，包括至少3起致命事件，均由使用一種名為“運動員”的新型精神活性物質(zhì)產(chǎn)品造成。這種產(chǎn)品中含有合成大麻素混合物，其中還有MDMB-CHMICA[21]。對于大多數(shù)合成大麻素類化合物，我們了解的藥理學和毒理學知識不多，但這些化合物會對人類健康造成嚴重危害是必然的。

在2000年，合成大麻素第一次以草藥的形式在市面上出現(xiàn)，并作為一種新型的精神活性物質(zhì)在全球的范圍內(nèi)有著非常廣泛的使用。在2008年以前，在“娛樂”毒品市場上很少或根本沒有觀察到合成大麻素類藥物，但目前它們已成為“娛樂”性精神活性物質(zhì)中應用最廣泛的一類，占設(shè)計藥物市場的28%，超過合成卡西酮(25%)或色胺致幻劑(4%)[22]。自2008年以來，新的精神活性物質(zhì)的數(shù)量迅速增加[23 ]，2014年達到101種。自2015年以來，新物質(zhì)的數(shù)量略有減少，但是仍處于較高水平[24 ]?！跋懔?Spice)”毒品是一類添加合成大麻素的植物制品，制毒者通常將合成大麻素用有機溶劑溶解，噴涂于香料或藥草上并加入添加劑，晾干后即制得成品。這類毒品在國外最早出現(xiàn)于 2006 年，2008 年開始流行[25]。最近幾年，隨著對新型香料產(chǎn)品研究的深入，以及對潛在健康問題的關(guān)注，世界上不少國家都采取了立法行動來禁止或者用別的方式來管制“香料”產(chǎn)品和其相關(guān)的化合物。在中國，除了2013年對第12個物質(zhì)的第一次管制外，2015年10月1日對116種非醫(yī)療用麻醉藥品和精神藥物進行了控制，其中包括40種合成大麻素。世界衛(wèi)生組織估計，2013年，年齡在15～64歲之間的1.818億人使用大麻用于非醫(yī)療用途(世界衛(wèi)生組織，2016年)。聯(lián)合國毒品和犯罪問題辦公室2015年的世界毒品報告指出，合成大麻素占所有新型精神活性物質(zhì)的39%(美國，2016年)[26]。2016年7月之后，又增加22種合成大麻素。如AB-CHMINACA和MAB-CHIMINACA，UR-144和XLR-11，PB-22和5F-PB-22[27]。目前，已有600多種合成大麻素已被報道[28]。

2 合成大麻素的檢測

合成大麻素的種類較多，不同種類的合成大麻素結(jié)構(gòu)相差較大；這給合成大麻素的檢測帶來了一定的難度。近幾年，我國對合成大麻素的分析主要是對“香料”產(chǎn)品中主要成分的檢測以及對新型成分的結(jié)構(gòu)鑒定[29]。目前，對合成大麻素類藥物的檢測分析主要有以下幾種：薄層色譜法、核磁共振(NMR)和紅外光譜分析法(IR)、色質(zhì)聯(lián)用技術(shù)(包括氣質(zhì)聯(lián)用(GC-MS)和液質(zhì)聯(lián)用(LC-MS))。

薄層色譜法是一種簡單快速的檢測方法，目前有關(guān)于薄層色譜法檢測合成大麻素的報道相對較少。在很多實驗室中，GC和HPLC已經(jīng)代替了這種方法，但是對于安非他明、天然大麻素、阿片類藥等濫用藥物，薄層色譜法仍然在使用[30]。Logan等[31]人在2012年曾用薄層色譜法檢測美國草本香料混合物中的合成大麻素，結(jié)合GC-MS等其他檢測分析方法，最終測定了JWH-018、JWH-019、JWH-073、JWH-081、JWH-200、JWH-210、JWH-250、49RCS-4、RCS-8，AM-2201和AM-694等各種合成大麻素，還發(fā)現(xiàn)了其他非大麻素類藥物。

NMR和 IR對 LC-MS 和 GC-MS 中的未知峰有很重要的補充作用。Ji Hyun等[32]人對吲唑-3-甲酰胺類合成大麻素進行鑒定和表征，以DMSO-d6為溶劑進行NMR實驗，通過NMR和IR實驗，進一步確定DMBA-CHMINACA為MDMB-CHMINACA的水解形式，并確定了DMBA-CHMINACA的結(jié)構(gòu)。2012年，Simolka等[33]人對德國市場上的七種商業(yè)“香料”產(chǎn)品進行了分析，它們都含有大量的合成大麻素，實驗通過核磁共振波譜確定所有化合物的結(jié)構(gòu)，并進一步用紫外、質(zhì)譜等方法對其進行了表征。

GC-MS是一種常用的分離技術(shù)，在大多數(shù)實驗室中，被用于鑒別和定量檢測生物樣品中的藥物成分[34]。然而，GC-MS也有一些不足之處，如高保留率和對分析物質(zhì)量的限制，且不適用于一些熱不穩(wěn)定的化合物，所以在對某些化合物前處理時通常需要進行衍生化處理。Akira等[35]人總結(jié)了關(guān)于草藥中合成大麻素的GC-MS檢測方法：將草藥樣品放入頂空小瓶，蓋上聚四氟乙烯/硅酮隔板；樣品在 200 ℃ 下孵育，脈沖攪拌轉(zhuǎn)速為 250 r/min；將羧基/聚二甲基硅氧烷纖維插入頂空 5 min 進行萃??；然后將纖維注入氣相色譜入口 15 min，解吸分析物；最后得到合成大麻素在樣品中的LOD值至少為 20 μg。Ojanpera[36]采用GC-APCI-QTOFMS鑒別血液中的新型精神活性物質(zhì)，對綿陽血中的5中精神活性進行了分析鑒定。

國內(nèi)對合成大麻素的檢測一般較多采用高效液相色譜法，而LC-MS /MS具有靈敏度高，準確度高等優(yōu)勢，且相比較液相色譜而言具有分析時間短等優(yōu)點。2014年，張春水等[37]人檢測常見10種合成大麻素的高效液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜(HPLC-MS /MS)定性、定量分析方法，并依據(jù)質(zhì)譜特征推測了其碎裂途徑。

3 對合成大麻素代謝物的研究

大多數(shù)的合成大麻素都具有親脂性，并且在人體中快速代謝，在常規(guī)的生物樣品中很難檢測到母體藥物，所以找到和合成大麻素的生物標記物就至關(guān)重要。對合成大麻素代謝物的研究主要分為體內(nèi)代謝和體外代謝，體外代謝方法主要有人肝細胞培養(yǎng)和肝微粒體孵育實驗。體內(nèi)代謝主要有大鼠模型和斑馬魚模型。 Wohlfarth等[38]人通過實驗比較了體內(nèi)、體外代謝的優(yōu)缺點。對于體內(nèi)代謝，主要的檢測途徑有尿液中代謝物的檢測和血漿中代謝物的檢測。而對于體內(nèi)實驗獲得的樣品要進行前處理，通常使用的前處理方法有液液萃取、固相萃取等。Per Ole M[39]用UHPLC-QTOF-MS對尿液中合成大麻素代謝物進行定量，進樣之前對樣品進行前處理，采用的前處理方法為固相萃取，比較了不同的固相萃取柱最終選擇了HLB固相萃取柱，HLB固相由親水性和親脂性相結(jié)合而成，該吸附劑不需要調(diào)節(jié)和平衡步驟，且回收率較高。GC-MS和LC-MS是檢測合成大麻素最常用的儀器。GC-MS由于其極性高、揮發(fā)性低，在檢測合成大麻素代謝物方面有其局限性。相比之下，LC-MS是分析非揮發(fā)性化合物、極性化合物、熱不穩(wěn)定化合物和大分子化合物的首選儀器。

現(xiàn)在購買得到的人肝細胞保留了大多數(shù)Ⅰ相和Ⅱ相酶的活性，通過實驗可得到高質(zhì)量的代謝數(shù)據(jù)，但是人肝細胞價格比肝微粒體昂貴的多，且一旦解凍必須充分利用，不可再次冷凍。Karl[40]通過FUBIMINA在人肝細胞中的代謝來識別FUBIMINA與其異構(gòu)體THJ-2201；為了區(qū)分FUBIMINA和THJ-2201，實驗通過采用相同的采集和處理方法對同一程序孵育的THJ-2201肝細胞樣本進行了分析。在人肝細胞中孵育FUBIMINA異構(gòu)體，通過HPLC-HR-MS分析孵育樣品，表征獨特的主要代謝物保留時間和碎片分布，并與病例尿液樣本進行比較。Diao[41]通過高分辨質(zhì)譜研究EG-018在人肝細胞中的代謝情況，找到適宜的尿標志物代謝物記錄EG-018的消耗情況，并用Compound Discoverer軟件對其原始數(shù)據(jù)進行分析處理。

HLM體外孵育實驗具有操作簡單，成本低等優(yōu)點，但該實驗不能定量的估計體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)化，Lukas等[42]人通過人肝微粒體體外實驗孵育CUMYL-PEGACLONE，檢測其Ⅰ相代謝物以及對30份真實尿液樣本進行了檢測，尿液用ACN和NH4+HCOO-進行液液萃?。籆UMYL-PEGACLONE是一種新型的合成大麻素；實驗通過采用液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜和液相色譜串聯(lián)高分辨質(zhì)譜技術(shù)在體內(nèi)檢測到這種新物質(zhì)的Ⅰ期代謝產(chǎn)物。最終共檢測到22種不同的Ⅰ期代謝產(chǎn)物，其中包括羥基化、脫氫等常見的代謝方式。Claudio等[43]人研究了合成大麻素AB-CHMINACA的體外和體內(nèi)人體代謝，體外代謝研究為體外肝微粒體孵育實驗，體內(nèi)實驗則用一名AB-CHMINACA使用者的尿液，50 μL 尿液用 150 μL 乙腈稀釋乙腈并渦旋30秒。然后將樣品用 10000 r/min 的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，持續(xù) 2 min。 然后將上清液轉(zhuǎn)移到用于分析的進樣小瓶。采用液相色譜-飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對AB-CHMINACA代謝產(chǎn)物的形成進行監(jiān)測，檢測到26種AB-CHMINACA的代謝產(chǎn)物，包括7種單羥基化代謝物和6種二羥基化代謝物，以及AB-CHMINACA脫烷基化產(chǎn)物，全部由細胞色素P450(CYP)酶產(chǎn)生，兩種羧化代謝物，可能由酰胺酶產(chǎn)生；其中羥基化和羧化可能為其主要的代謝方式。Shimpei[44]研究了高效液相色譜-高分辨質(zhì)譜聯(lián)用測定用人肝微粒體孵育合成大麻素AM 1220的體外代謝，并將實驗所得數(shù)據(jù)與文獻中人體的數(shù)據(jù)進行比較。Ariane Wohlfarth等[45]人研究研究了戊環(huán)吲哚/戊環(huán)咪唑合成大麻素AB-PINACA和5F-AB-PINACA的代謝產(chǎn)物。

大鼠體內(nèi)實驗容易操作，動物的血漿和尿液的收集相對容易，但是大鼠代謝模型相較于人體代謝來說還是存在物種差異。APINAC是一種新型的合成大麻素；Jungjoong等[46]人采用大鼠模型，研究了APINAC在體內(nèi)和體外的代謝，體外采用鼠肝微粒體模型，體內(nèi)實驗給大鼠靜脈注射APINAC 5 mg/kg，特定的時間點采集血樣，并且在給藥一天內(nèi)采集尿樣，然后由液相色譜串聯(lián)高分辨質(zhì)譜和液相串聯(lián)低分辨質(zhì)譜進行檢測?？偣苍赗LMS和大鼠尿液中可檢出22種APINAC代謝產(chǎn)物。APINAC主要通過酯水解生成羧酸，是APINAC攝入的典型標志。Sabina等[47]人研究了四種合成大麻素的代謝反應，使用MetaSite軟件自動分配代謝物結(jié)構(gòu)來執(zhí)行代謝物的鑒定，使用MetaSite軟件進行的計算機代謝預測顯示了實驗和計算機數(shù)據(jù)之間的良好一致性。

斑馬魚生長迅速，且斑馬魚與人類基因組同源性高[48]，可產(chǎn)生與人體相似的Ⅰ相氧化和還原代謝物。但目前為止，國內(nèi)外做合成大麻素斑馬魚代謝實驗的較少。 Xu等[49]人采用人肝微粒體和斑馬魚模型研究了新的非法藥物AMB-FUBINACA的代謝特征。

4 結(jié)語

本文對合成大麻素的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀進行了介紹，總結(jié)了合成大麻素的檢測方法及其代謝物的研究方法，列舉了近幾年來對合成大麻素及其代謝物的研究一些常見的檢測方法和研究手段，為能建立一個能快速、準確檢測合成大麻素及其代謝物的新方法奠定基礎(chǔ)，為進一步研究合成大麻素代謝物的結(jié)構(gòu)給予方法指導。