TOXICOLOGIE Dr. Sarah Wille ‘Train the trainers’ 20 september 2010 1

Presentatie ‘train the trainers’ Inleiding: Wat is Toxicologie? Farmacokinetiek: Wat doet het lichaam met vreemde stoffen? Verschillende stalen en hun voor-en nadelen Farmacodynamiek: Wat effect hebben vreemde stoffen op het lichaam? Verschillende drugs en hun effecten Wetgeving ivm verkeersveiligheid Expertises Analysemethoden Odds rtio, which is the multiplier for the increased accident risk

Wat is Toxicologie? “De dosis maakt het vergif” De wetenschap die de nadelige effecten bestudeert van chemische en biologische stoffen op levende organismen Welke stoffen zijn aanwezig? Welke concentratie? (therapeutisch, toxisch, lethaal) Relatie concentratie en effect? “De dosis maakt het vergif” Paracelsus (Theophrastus Bombastus von Hohenheim 1493-1541) Odds rtio, which is the multiplier for the increased accident risk

Wat is Toxicologie? Gedrags-toxicologie (ante-mortem toxicologie) Bepalen van de aanwezigheid of afwezigheid van lichaamsvreemde stoffen bij levende personen Evaluatie van hun effect of het menselijk gedrag en prestaties Drug- of geneesmiddelengebruik vaststellen of weerleggen Aantonen van ‘onder invloed zijn’ Verklaren van gedragswijziging bv. bij verkrachting, … Post-mortem toxicologie Bepalen van de aan- of afwezigheid van lichaamsvreemde stoffen om de mogelijke doodsoorzaak te vinden Odds rtio, which is the multiplier for the increased accident risk

Farmacokinetiek: Wat gebeurt er in het lichaam met de drug/geneesmiddel? Privacy, less adulteration,….

Bloedbaan TOEDIENING ABSORPTIE &VERDELING AFBRAAK &UITSCHEIDING Oraal  MAAG/DARMKANAAL LEVER: metabolisatie Intraveneus Bloedbaan Inhalatie  LONGEN NIER: excretie (urine) Snuiven  NEUSSLIJMVLIES WEEFSELS o.a. HERSENEN (bloedhersenbarrière) EFFECT Haar Nagels Zweet Speeksel Uitgeademde lucht onder de vorm van het oorspronkelijk product, een metaboliet (afbraakproduct), of een conjugaat hoofdzakelijk via de nieren – concentratie in waterig milieu: URINE excretie via de longen: vluchtige stoffen  evenwicht tussen de bloedconcentratie en de lucht thv de longblaasjes  principe van de ademtest

Conventionele matrices Bloed Hoofdzakelijk de ongemetaboliseerde stof mogelijke correlatie met het effect op het ogenblik van de staalname d.w.z.: ‘onder invloed zijn’ invasieve staalname relatief kort detectievenster lage concentraties (ng/ml) enzymatische afbraak van bepaalde componenten : bloedvenules met fluoride en bewaartemperatuur belangrijk (+4 ou -20°C) Toepassingsgebieden voor een bloedafname bij Verkeersveiligheid :  Rijden onder invloed van alcohol en drugs

Conventionele matrices Urine Geen invasieve staalname Langer detectievenster (± dagen) Hogere concentraties (µg/ml), groter volume Oriënterende sneltesten beschikbaar Hoofdzakelijk detectie van metabolieten Geen relatie concentratie – effect Vervalsing mogelijk Toepassingsgebieden voor een urine staalname bij verkeersveiligheid: Bewijs van druggebruik of niet-druggebruik enkel oriënterende test ( )

Alternatieve matrices Speeksel Hoofdzakelijk de ongemetaboliseerde stof Niet invasieve afname Langer detectievenster dan bloed, korter dan urine Passieve diffusie vanuit bloed naar speeksel Hoeveelheid staal is minimaal Geen concentratie-effect relatie zuurtegraad speeksel is variabel Type collector Fysico-chemische eigenschappen van drugs of geneesmiddelen Contaminatie door roken, snuiven of orale inname Toepassingsgebieden voor een speeksel staalname bij verkeersveiligheid: Bewijs van recent druggebruik

Alternatieve matrices Haar Ongemetaboliseerde stof en/of metaboliet Niet invasieve afname; twee lokken van 0.5-1 cm diameter Detectie terug in de tijd Geen concentratie-effect relatie Toepassingsgebieden voor een haarstaal bij verkeersveilighied: Bewijs van druggebruik of niet-druggebruik in verleden teruggave van rijbewijs (Duitsland, Italië)

Biologische matrices: samenvatting Conventionele Matrices Alternatieve Matrices Type Bloed Urine Speeksel Haren Detectievenster + ++ +(+) +++ Staalvolume (+) Afname gemak concentratie aan drugs Kwaliteit van de informatie

Farmacodynamiek: Wat is het effect van drugs/geneesmiddelen op het lichaam? Farmacologisch effect Therapeutisch (gewild) Bijwerkingen (toxisch) Letaal Bloed Conc. Minimum therapeutische concentratie Therapeutische concentratiegebied Tijd Minimum toxische concentratie

INDELING PSYCHOTROPE STOFFEN PSYCHOLEPTICA: onderdrukken het centraal zenuwstelsel “downers” PSYCHOANALEPTICA: stimuleren het centraal zenuwstelsel “uppers” PSYCHODYSLEPTICA: verstoren het centraal zenuwstelsel “bewustzijnsverruimend” Esther: evaluation of oral fluid screening devices by tispol to harmonize European police requirements

PSYCHOLEPTICA OPIATEN Grote familie met een werkings-mechanisme verwant aan morfine: Morfine: pijnstiller voor de behandeling van matige tot ernstige pijn Codeïne: gebruikt voor zijn hoestwerende activiteit Heroïne: werking sneller en krachtiger (2-3 x) dan morfine Effecten/Toxiciteit: Na de ‘rush’ een kalmerend effect (‘weg van de wereld’) Bloedconcentraties bij intoxicatie zeer variabel naar gelang de graad van tolerantie Heroïne: zeer verslavend, bij onthouding ‘cold turkey’ depressie ademhalingsstelsel leidend tot coma Esther: evaluation of oral fluid screening devices by tispol to harmonize European police requirements

Effect PSYCHOLEPTICA op rijvaardigheid Heroïne Sedatie (slaperigheid, geen aandacht besteden aan reflexen van buitenaf) Afwisselende heldere en bewusteloze momenten Miosis (verminderde aanpassing van ogen aan duisternis) Reactiesnelheid verminderd Esther: evaluation of oral fluid screening devices by tispol to harmonize European police requirements

PSYCHOANALEPTICA COCAÏNE Cocaïne is afkomstig van de coca-plant HCl-zout: IV injectie, gesnoven base ‘crack’ gerookt lokaal anaestheticum Effecten/Toxiciteit : Cardio-vasculair (versnelde hartslag, hartritmestoornissen) Neurologisch (agitatie, euforie, hallucinaties, convulsies, psychose) Psychische verslaving en zekere graad van tolerantie Gelijktijdige inname van alcohol : Cocaethyleen cardiotoxiciteit Angst (wanneer de effecten verminderen) Esther: evaluation of oral fluid screening devices by tispol to harmonize European police requirements

PSYCHOANALEPTICA AMFETAMINE ANALOGEN Synthetische afgeleiden van fenylethylamine, gerelateerd aan efedrine MDMA = XTC (3,4-methyleendioxymethamfetamine) Designer drugs (mCPP, Ketamine, MBDB, …)  Wetgeving ontwijken Gebruik: Dancings/Rave parties Behandeling van obesitas, ADHD, narcolepsie Effecten/Toxiciteit : Euforie, algemeen welbehagen, entactogeen, mentale en emotionele scherpe inzichten Onderdrukken van signalen van honger, dorst, vermoeidheid Neurologisch: agitatie, verwardheid, hallucinaties, depressie, irrationeel gedrag Cardiovasculair: verhoging hartritme, bloeddruk Verhoging lichaamstemperatuur (hyperthermie) Psychische afhankelijkheid Esther: evaluation of oral fluid screening devices by tispol to harmonize European police requirements

Effect PSYCHOANALEPTICA op rijvaardigheid Cocaïne Reactiesnelheid verbeterd, aandacht verscherpt Roekeloosheid neemt toe Mydriasis (verminderde aanpassing van ogen aan licht) Dadelijk na gebruik: vermoeidheid, depressie, zenuwachtigheid, slaperigheid Amfetamine-analogen Tunnelvisie MDMA: éénvoudige taken verbeteren complexe taken verergeren rijgedrag Esther: evaluation of oral fluid screening devices by tispol to harmonize European police requirements

PSYCHODYSLEPTICA CANNABIS Actief bestanddeel van cannabis sativa is Δ9-Tetrahydrocannabinol Effecten/Toxiciteit : euforie, ontspanning, verandering van zintuigelijke waarnemingen verlies van concentratie en korte-termijn geheugen, paranoia Duur effect 3-6 uur na roken van een joint Effect afhankelijk van dosering, rooktechniek, gewenning gebruiker, metabolisatie Esther: evaluation of oral fluid screening devices by tispol to harmonize European police requirements

Effect PSYCHODYSLEPTICA op rijvaardigheid THC Geen goede correlatie bloedconcentratie en effect Lage doseringen: bewust van ‘onder invloed’ Trager rijden, voorzichtiger, meer afstand houden Hogere doseringen: slechte coördinatie, evenwichtsstoornissen, geheugenverlies, impulsiviteit Farmacokinetiek: absorbeert snel na roken van een joint (bloedconcentratie ) verdeelt zich snel naar de weefsels toe o.a. naar de hersenen retentie in vetweefsel metabolisatie thv de lever tot OH-THC en THC-COOH

Andere Drugs/Geneesmiddelen GHB (gamma hydroxyboterzuur) Lichaamseigen in bloedplasma: 1-2 g/ml in urine: tot 10 g/ml post–mortem: productie van GHB in–vitro Snelle afbraak in het lichaam tot CO2 en H2O slechts enkele uren opspoorbaar in bloed tot maximum 12 uur in urine Effecten lage dosis : sociale remmingen, libido, euforie (XTC) hoge dosis : kalmerend, bewusteloos, coma, depressie v.d. ademhaling Verschil toxische dosis en therapeutische dosis is zeer klein  Effect op rijgedrag: vaak valt persoon in slaap tijdens het rijden Liquid extasy = GHB en niet XTC! Kleurloos, geurloos, smaakloos

Graad van dronkenschap Andere Drugs/Geneesmiddelen Alcohol Alcoholgehalte (g/l) Graad van dronkenschap Symptomen 0,1-0,3 Infra klinisch Geen significante symptomen 0,3-1,0 Euforie - Zelfvertrouwen vergroot - Verminderde aandacht - Verstoring van de motorische coördinatie 0,9-2,0 ‘Onder invloed’ - Vertragen van de reactietijd - Visuele verstoringen - Motorische incoördinatie - Zelfoverschatting 1,5-3,0 Dronkenschap Zware intoxicatie - Mentale verwardheid - Desorientatie, moeilijkheden bij stappen - Emotioneel onstabiel - Duidelijke visuele verstoringen 2,5-4,0 Uitgesproken staat van dronkenschap Zeer zware intoxicaite - Verlies van motorische vaardigheden - Vallen - Overgeven, incontinetie - Kan leiden tot de dood (bv. Bij kinderen) 3,5-5,0 Coma - Bewusteloosheid, coma, hypothermie - Mogelijke respiratoire depressie dat kan leiden tot de dood >5,0 Dood Respiratoire depressie Liquid extasy = GHB en niet XTC! Kleurloos, geurloos, smaakloos (Kintz P., Toxicologie et Pharmacologie médico-légales, 1998)

Drug effecten: samenvatting Psycholeptica Heroine, Alcohol, Slaap-en kalmeermiddelen (benzodiazepines), neuroleptica, GHB (hoge dosis),… Effect op rijvaardigheid: sedatie, verwardheid, reactiesnelheid verminderd Psychoanaleptica Cocaïne, Amfetamine-analogen, GHB (lage dosis), Alcohol,… Effect op rijvaardigheid: Roekeloosheid, vermoeidheid Psychodysleptica Cannabis, LSD, sommige designer drugs, mescaline, psylocibine,… Verandering van zintuigelijke waarnemingen Esther: evaluation of oral fluid screening devices by tispol to harmonize European police requirements

Wetgeving - rijden onder invloed: ethanol (1) KB 27 april 2007 – betreffende de methode tot het bepalen van het alcoholgehalte in het bloed: o.a. analytische techniek, bepalen van de meetonzekerheid, erkenning experts Wettelijke limiet: 0,5 g/l (= 0,5 promille) Esther: evaluation of oral fluid screening devices by tispol to harmonize European police requirements

Wetgeving - rijden onder invloed: ethanol (1I) KB 27 april 2007 – bijlage II, punt 7 Terugrekening in de tijd 0,15 g/l eerste 4 uur 0,10 g/l volgende 2 uur niet als bloedethanolconc. < 0,2 g/l op voorwaarde dat bestuurder niet gedronken tussen de feiten en de bloedafname. Absorptie Eliminatie Esther: evaluation of oral fluid screening devices by tispol to harmonize European police requirements

Verkeersveiligheid - rijden onder invloed: drugs 31 maart 1999 Testbatterij Aanwijzing van gebruik Geen aanwijzing van gebruik Urine Screening Bestuurder mag doorrijden - + Lab confirmatie: GC-MS Bestuurder mag doorrijden

Wet tot invoering van speekseltesten op drugs in het verkeer 31 juli 2009 Checklist Aanwijzing van recent gebruik Geen aanwijzing van recent gebruik Speeksel Screening Bestuurder mag doorrijden - + Lab confirmatie: GC-MS of LC-MS/MS Bestuurder mag doorrijden

Screening Immunologische Screeningstechnieken Snel Niet specifiek: Spoort bepaalde ‘groepen’ van drugs of geneesmiddelen op, eerder dan een specifieke molecule bvb. opiaten, amfetamines Semi-kwantitatief: Concentratie hoger of lager dan een bepaalde vooropgestelde grenswaarde, de zgn. Cut-off waarde Morfine MDMA Amf. Resultaten dienen ALTIJD bevestigd te worden met een specifieke, kwantitatieve techniek

Screening Screeningstechnieken Immunologische tests niet mogelijk voor GHB, bepaalde designer drugs, bepaalde geneesmiddelen Vandaar keuze: THC, Amfetamine, MDMA, Cocaïne, Heroïne Urine screening Hogere concentraties Grotere volumes Langere detectietijden Vervalsing mogelijk Speeksel screening Lagere concentraties Kleinere volumes Detectietijden vergelijkbaar met bloed Directe afname (minder invloed voor vervalsing) OPLETTEN: 15 minuten wachten na snoep, eten, kauwgom,…

Screening 4-4-2017 Voordeel screening in speeksel ivm urine Korter detectievenster, dus recent gebruik Voorbeeld Cannabis Detectie in metabolieten in urine : < 2-3 dagen (1 à 2 joints/week) < 3-4 weken (chronisch gebruik) Detectie THC in speeksel : < 12 uur Duur effecten: 3-6 uur -100 -80 -60 -40 -20 urine (chronisch) urine (acuut) speeksel Dagen haar bloed Time course of detection. Note differences for urine. 30

Screening: keuze speekseltest Drugwipe, Branan OratectMavand, Oralert

Screening: keuze speekseltest Wettelijke screening cut-off speeksel THC= 25 ng/ml THC according to samhsa no device ok, amphetamine drugwipe would not pass  in fact it works well( concentrations in saliva are much higher!)… Gevoeligheid testen ten opzichte van bloed THC cut-off van 2 ng/ml

Confirmatie in Laboratorium Chromatografische Technieken Specifiek Kwantitatief THC according to samhsa no device ok, amphetamine drugwipe would not pass  in fact it works well( concentrations in saliva are much higher!)…

Confirmatie in Laboratorium Staalvoorbereiding Chromatografie Gas Gaschromatografie Uitleg MS ????? Bedoeling is dat publiek verstaat wat hoe GC_MS min of meer in elkaar zit Met animatie Vloeistofchromatografie Vloeistof

Confirmatie in Laboratorium + foto LC-MS

Confirmatie in Laboratorium Het chromatogram De tijd waarop een piek verschijnt (retentietijd) is karakteristiek voor een bepaalde verbinding Chromatograaf Chromatogram 5 10 15 20 Time (minutes) Abundance A B C D E De relatieve omvang van een piek (opp. of hoogte) is proportioneel mbt het relatief voorkomen van de verbinding in het mengsel Esther: evaluation of oral fluid screening devices by tispol to harmonize European police requirements

Confirmatie in Laboratorium Massaspectrometrie Ionization Mass Sorting (filtering) Detection MS1 Collision Cell MS2 Ion Detector Ion Source Forms ions (charged molecules) Therefore, we have chosen a highly sensitive and selective analytical technique (LC-MS/MS). After compounds separation using liquid chromatography, they are ionized in the ion source and determined by tandem mass analyser. The analyser permits monitoring of unique transitions of the same mother ion leading to high selectivity and sensitivity. Detect ions Sort Ions by Mass (m/z)

Confirmatie in Laboratorium THC in speeksel MRM chromatogram (5 ng/mL in 100 µL gepreserveerd speeksel): 318>196 2.31e4 315>193 2.17e4 311>223 3.69e4 THC-d3 THC cannabidiol cannabinol

Confirmatie in Laboratorium Confirmatie speeksel ten opzichte van bloed Bloed confirmatie Relatie concentratie en effect Invasieve afname Speeksel confirmatie Geen relatie concentratie en effect Niet invasieve afname Kleinere volumes Hogere concentraties Speekselconcentratie afhankelijk van type collector

Confirmatie in Laboratorium Confirmatie speeksel ten opzichte van bloed Zero-tolerantie of ‘onder invloed’? Bloedconcentratie heeft een duidelijker beeld over ‘onder invloed zijn’ Speekselconfirmatie kan bij zero-tolerantie ‘The confirmatory test may be performed in oral fluid but is preferably performed in blood to enable a better interpretation of degree of exposure and likely drug effects. If confirmation is performed on oral fluid, then there is less that can be said about likely drug effects, because the concentrations in this fluid show a poorer correlation to drug effects than do blood concentrations. Nevertheless, when zero-tolerance rules apply, the use of oral fluid confirmation alone is acceptable, provided that there has been no contamination of the fluid during collection’ Prof. Dr. O.H. Drummer (Victoria, Australië) in Ther Drug Monit 30 (2), 2008, p 203-206.

Confirmatie in Laboratorium Confirmatie speeksel ten opzichte van bloed Zero-tolerantie of ‘onder invloed’? ‘Danger Cut-offs’ werden nog niet vastgelegd Grotenhermen et al., Addiction 102, 2007

Confirmatie in Laboratorium Confirmatie speeksel ten opzichte van bloed Keuze cut-off? Gebaseerd op Internationale richtlijnen Analytische betrouwbaarheid Zero-tolerance 2-5 ng/ml serum 30 ng/ml speeksel 71% is ‘onder invloed’ Drug. Alc. Depend.(2006)85:114-122

Confirmatie in Laboratorium Confirmatie speeksel ten opzichte van bloed Keuze speekselcollector Concentratie in speeksel hangt af van Stimulatie van speekselafname Tijd van afname Ratio: 1,2 Spuwen in tube gestimuleerd door zure snoep Ratio: 10-30 Orasure Intercept Collector

Confirmatie in Laboratorium Confirmatie speeksel ten opzichte van bloed BESLUIT Wetgever kiest voor veréénvoudigde procedure die politie zelf kan uitvoeren Door speeksel te kiezen als confirmatie kiest men voor detectie recent gebruik en niet voor ‘onder invloed’ Gekozen cut-offs resulteren in zero-tolerantie Speekselcollector zal geselecteerd worden na publicatie KB Bij problemen met de speekselcollector (door bv. droge mond) is bloedafname mogelijk

Bedankt voor jullie aandacht! Juridische Experten Labo Toxicologie NICC : Sarah Wille, Dr. Apr. (NL) sarah.wille@just.fgov.be Vincent Di Fazio, Lic. Sc. (Fr) vincent.difazio@just.fgov.be Nele Samyn, Dr. Apr. (NL) nele.samyn@just.fgov.be Nationaal Instituut voor Criminalistiek en Criminologie Vilvoordsesteenweg, 100 1120 Brussel Tel : +32 2 240 05 00 Fax: + 32 2 240 05 01