Environmental Health, 2005; 4: 14-14 (más artículos en esta revista)

De cocaína en las aguas de superficie: una nueva herramienta basada en la evidencia para la comunidad vigilar el uso indebido de drogas

BioMed Central
Ettore Zuccato (zuccato@marionegri.it) [1], Chiara Chiabrando (chiabrando@marionegri.it) [1], Sara Castiglioni (castiglioni@marionegri.it) [1], Davide Calamari (davide.calamari @ uninsubria.it) [2], Renzo Bagnati (bagnati@marionegri.it) [1], Silvia Schiarea (schiarea@marionegri.it) [1], Roberto Fanelli (fanelli@marionegri.it) [1]
[1] Department of Environmental Health Sciences, Mario Negri Institute for Pharmacological Research, Via Eritrea 62, 20157 Milan, Italy
[2] Department of Biotechnology and Molecular Sciences, University of Insubria, Via Dunant 3, 21100 Varese, Italy

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Resumen
Antecedentes

De cocaína parece estar aumentando en algunas zonas urbanas de todo el mundo, pero no es sencillo para determinar el alcance real de este fenómeno. Tendencias en el uso indebido de drogas se estima actualmente indirectamente, principalmente por la gran escala social, médica, la delincuencia y las estadísticas que pueden ser tendenciosas o demasiado genérica. Por lo tanto, puso a prueba un enfoque más directo sobre la base de 'campo' pruebas de uso de la cocaína por la población en general.

Métodos

La cocaína y su principal metabolito urinario (benzoilecgonina, BE) se midieron por espectrometría de masas en muestras de agua recogidas del río Po y depuradoras de aguas residuales urbanas de mediano tamaño de las ciudades italianas. De concentración del fármaco, la tasa de flujo de agua, y de la población en cada sitio fueron utilizados para estimar el consumo local de cocaína.

Resultados

Nos demostró que la cocaína y la BE están presentes, y mensurables, en las aguas superficiales de las zonas pobladas. El río más grande de Italia, el Po, con cinco millones de personas en la cuenca de captación, de manera constante llevaron el equivalente a cerca de 4 kg de cocaína por día. Esto supondría una media de uso diario de por lo menos 27 ± 5 dosis (100 mg cada uno) por cada 1000 adultos jóvenes, una estimación que supera con mucho las cifras oficiales nacionales. Los datos procedentes de las depuradoras de aguas residuales que actúa de mediano tamaño ciudades italianas eran compatibles con esta cifra.

Conclusión

Este trabajo muestra por primera vez que un ilícito de drogas, la cocaína, está presente en el medio acuático, es decir, sin tratamiento de aguas residuales urbanas y de un río importante. Hemos usado la cocaína ambientales para estimar los niveles de consumo colectivo de la droga, con un enfoque singular potencial de la capacidad local para vigilar las tendencias del uso indebido de drogas en tiempo real, al tiempo que se preserva el anonimato de las personas. El método ensayado aquí -, en principio, extensible a otras drogas de abuso - podría ser perfeccionado para convertirse en un uniformes, objetivos herramienta para la vigilancia del uso indebido de drogas.

Antecedentes

El uso de la cocaína, uno de los más potentes y adictivos de las drogas ilícitas, parece estar aumentando en algunos países [1 - 3]. Organismos internacionales de la droga sugieren que esto debe ser objeto de estrecha vigilancia, en particular entre los jóvenes en las zonas urbanas [3]. Las tendencias y la magnitud del uso indebido de drogas se estima actualmente indirectamente de las estadísticas generales de la población, principalmente sobre la base de encuestas, entrevistas de consumo, expedientes médicos, y las estadísticas de delincuencia [3, 4]. Estos indicadores generales, sin embargo, no podrá estimación realista del fenómeno a nivel regional, donde socioeconómico específico y patrones culturales pueden influir en el uso indebido de drogas fuertemente los hábitos y tendencias. Además, dado que la libre comunicación de las conductas socialmente censurada es probable que no sea fiable, los datos obtenidos mediante entrevistas a conocidos o potenciales usuarios de que se trate. Nuevos métodos por lo que se requiere no sólo de proporcionar estimaciones más realistas de consumo de drogas ilícitas, sino también para detectar rápidamente los cambios en las tendencias de abuso de las poblaciones locales. Tales métodos, por lo tanto, ayudar a los científicos sociales y las autoridades para responder a los cambios de hábitos con las contramedidas apropiadas de prevención, en "tiempo real".

Diversos estudios, incluido el nuestro, han informado de que terapéuticos y medicamentos veterinarios excretado por los seres humanos y los animales terminan en el medio ambiente acuático a través del sistema de alcantarillado [5 - 9]. Hemos reunido pruebas de que los niveles ambientales de los recursos terapéuticos utilizados en gran medida reflejan aproximadamente la cantidad total consumida por la población local, tal como se calcula a partir de las cifras de prescripción [10 - 12]. Por lo tanto, cuando factores como la droga de la farmacocinética y metabolismo del medio ambiente y el destino de los productos de excreción son adecuadamente tomadas en cuenta, la carga ambiental (importes entrar en el medio ambiente a través del tiempo) de una droga y / o sus metabolitos pueden convertirse en los principales indicadores de la droga del El consumo de la población local. La idea de utilizar posiblemente "no intrusiva de supervisión de drogas en las instalaciones de tratamiento de aguas residuales" "para determinar los parámetros de uso de drogas colectiva a nivel de la comunidad" fue propuesta por Daughton [13] en 2001 pero, que nosotros sepamos, nunca se ha aplicado.

En el presente estudio se prueba si este método podría utilizarse para calcular el consumo de la comunidad por un bien común de abuso de drogas, es decir, la cocaína. En cuanto a las drogas terapéuticas, de hecho, la excreción de productos de la cocaína consumida en una zona determinada, en principio, podría ser objeto de control en el local de aguas residuales (WW), y la recepción de las aguas de superficie (SW). Estos compartimentos ambientales se pueden ver en realidad como una especie de transitorio "depositaria" suficientemente estable para cualquier compuesto excreta por la población local. Así, la detección de una excreción de productos de la cocaína en la Primera Guerra Mundial y SW se podría utilizar para ayudar a estimar el consumo local. Además, en caso de seguimiento regular, el cambio de las concentraciones de drogas en SW WW o podría reflejar los cambios en el uso de drogas en tiempo real.

En los seres humanos, sólo un pequeño porcentaje de una dosis de cocaína se excreta en la orina como fármaco, mientras que una gran cantidad se excreta en forma de benzoilecgonina (BE) [14, 15]. BE es, de hecho, el metabolito en la orina mide a menudo para obtener pruebas de consumo de cocaína en la medicina forense. Por lo tanto, buscó y mide la cocaína y la SER en muestras ambientales acuáticos, pero las concentraciones de ser utilizado para calcular con mayor precisión el consumo de cocaína (ver Métodos).

El método utilizado aquí obviamente - en esta primera vez unrefined la aplicación sobre el terreno - tienen algunas limitaciones intrínsecas (que se mencionan a continuación) en la exactitud de las estimaciones de consumo colectivo. Sin embargo, a nuestro juicio, merece la pena probar si o no este enfoque basado en pruebas científicas que ofrece una importante mejora respecto de los actuales métodos indirectos. Tras haber determinado que la cocaína y la SER en el medio ambiente acuático, nuestro principal objetivo fue verificar la forma en que nuestro consumo en comparación con estimaciones de las cifras oficiales. Nos espera nuestro campo de datos sobre el consumo de cocaína para ofrecer estimaciones en el rango de las estimaciones oficiales, o quizás inferior, pero no superior. De hecho, el tipo de pruebas consistentes de recogida de muestras ambientales y de la suposición, para nuestros cálculos (ver Métodos), podría conducir a los menores de más de las estimaciones, pero difícilmente-estimaciones de la verdadera consumo de cocaína. Un cierto (aún desconocido), la fracción de excreción de los productos de cocaína, entrar en el sistema de alcantarillado de una multitud de puntos de entrada dispersos, de hecho, podría ser perdido y / o degradados antes de llegar al sitio común de muestreo, por lo que en virtud de las estimaciones de la verdadera consumo Cifras. Y, de nuevo, si se considera que la muestra de metabolitos de la cocaína y WW SW no puede razonablemente provenir de otras fuentes que no sean humanos excreción (aparte de esporádicos pero muy improbable caso de la cocaína disposición en la red de alcantarillado o de los ríos), y que su concentración en las aguas que fluyen No puede reflejar la acumulación, debemos concluir que, una vez más, no podríamos haber sobre-estimado verdaderos valores. Con estas salvedades, por lo tanto, a prueba este método en el territorio italiano (Figura 1], y nuestros resultados en comparación con las cifras oficiales para el uso de la cocaína en Italia, obtenidos de las encuestas de la población en general [2].

Métodos
Materiales y productos químicos

Las normas de referencia (99% de pureza), de la cocaína y la SER son de MacFarlan-Smith Ltd (Edimburgo, Reino Unido), y LGC Promochem srl (Milán, Italia), respectivamente. El patrón interno (IS), salbutamol-D 3 (99,1% D) fue de CDN isótopos (Quebec, Canadá). Normas fueron disueltos en metanol al 1 mg / ml y posteriormente diluido a 10 ng / μ l. Pureza de las soluciones que se verificó antes de cada análisis dirigido por HPLC-MS-MS. Todas las soluciones se almacenaron a -20 ° C en la oscuridad. El cartucho utilizado para la extracción en fase sólida de 3 ml desechables OASIS MCX (60 mg, Waters Corp, Milford, MA).

Recogida de muestras

Compuesto de muestras de agua (piscinas de cinco de 500 ml de muestras recogidas cada 30 min) fueron recolectados en cuatro días diferentes desde el río Po en Mezzano, Pavia (Figura 1]. En este sitio de muestreo (promedio de la tasa de flujo para el período, 743 m 3 seg -1), el equivalente de la población de la cuenca es de 5,4 × 10 6. Los caudales fueron amablemente proporcionados por el Ufficio Mareografico ed Idrografico del Po. También se tomaron muestras de agua tomadas del influente WW en cuatro plantas de tratamiento (EDAR) que actúa de mediano tamaño ciudades italianas (Cagliari, Latina, Cuneo, y Varese; ubicación se muestra en la Figura 1]. Caudales de las plantas depuradoras fueron 1,0, 0,36, 0,22 y 0,46 m 3 seg -1, y la población equivalente de 270, 140, 45 y 110 × 10 3, respectivamente. Para cada planta, las 24 h, dos litros compuesta muestra se obtuvo mediante la puesta en común de agua recogidas cada 20 minutos por un dispositivo automático de toma de muestras. Las muestras de agua fueron almacenadas a 4 ° C, y procesadas dentro de los 3 días, para minimizar la posible degradación.

Extracción en fase sólida

La cocaína y la SER se mide por la adaptación de nuestro método de los productos farmacéuticos en el agua de los ríos [10]. Las muestras de agua (500 ml) fueron filtrados en un micro-fibra de vidrio y filtro de pinchos con 10 ng de la SI. El pH se ajustó a 2,0 con HCl 37%. Oasis MCX cartuchos fueron condicionados por lavado antes de usarlo con 6 ml de metanol, 3 ml de agua MilliQ y 3 ml de agua acidificadas a pH 2. Las muestras fueron luego pasada a través de los cartuchos al vacío, con un caudal de 20 ml / min. Los cartuchos fueron secados al vacío durante 5 min y eluye con 2 ml de metanol, y 2 ml de solución de amoníaco al 2% en metanol. El eluates se combinaron y se secaron con una corriente de aire.

Liquid separación cromatográfica

Antes del análisis, las muestras se re-disueltos en 100 μ l de ácido acético al 0,01% en agua (pH 3.5), luego se centrifuga y se transferirán en viales de vidrio. Alícuotas de 10 μ l se inyecta mediante un muestreador automático. El sistema de HPLC consistió de dos bombas de la serie 200 y la serie 200 muestreador automático (Perkin-Elmer, Norwalk, CT). Una Luna C8 columna de 50 mm × 2 mm id, 3 μ m de tamaño de las partículas (Phenomenex, Torrance, CA, EE.UU.) se ha utilizado para la separación cromatográfica. La elución se inició con el 100% de eluyente A (0,1% de ácido fórmico en agua, pH 2) seguidos de 10 min gradiente lineal al 100% de eluyente B (acetonitrilo), 2-min isocratic elución y una de 2 min gradiente lineal El 100% de eluyente A, que se mantuvo durante 6 minutos para equilibrar la columna. Durante el análisis de la tasa de flujo fue de 200 μ l / min y la columna se mantuvo a temperatura ambiente.

Espectrometría de masas (MS-MS)

Un API 3000 triple cuadripolares espectrómetro de masas (Applied Biosystems - Sciex, Thornhill, Ontario, Canadá) se ha utilizado para las determinaciones cuantitativas. El análisis se hace en ESI modo positivo, con un spray de voltaje de 5,4 kV, orificio skimmer voltajes que varió de 30 a 54 V de electrodos y anillo de voltajes de 180 a 280 V. de adquisición de datos se realizó con múltiples reacción de vigilancia (GRM), de la fragmentación seleccionados Productos de la protonadas pseudo-iones moleculares (m / z 290 -> 105 y 290 -> 168 para BE, 304 -> 105 y 304 -> 182 de cocaína, 243 -> 151 y 243 -> Para el IS 169). De cinco puntos se generaron curvas de calibración para cada uno compuesto por 10 μ l de inyección de 0,01% de las soluciones de ácido acético que contengan cantidades conocidas (0-1 ng / μ l) de la SER y la cocaína, y de la SI (0,1 ng / μ l). Curvas de calibración se ejecuta con cada lote de muestras mostraron excelente linealidad (r 2> 0.998). Instrumental en blanco (solución patrón con sólo IS), no mostraron rastros de los compuestos de interferencia. Procedimiento en blanco y recuperaciones se realizaron con agua mineral. Espacios en blanco no mostró detectable de cocaína y BE. Recuperaciones fueron> 90% para ambos compuestos. Los límites de detección fueron, respectivamente, 0,06 y 0,12 ng / litro para la SER y la cocaína (que se calcula como la concentración de dar una señal-ruido en la recuperación de 3 pruebas). La identidad de la cocaína y la SER, y la ausencia de interferencia de compuestos, se confirmó además por MS / MS análisis cualitativos realizados sobre una DecaXP Plus LCQ (Thermo Electron, Waltham, MA) espectrómetro de masas de iones trampa. En este caso, las condiciones cromatográficas son los mismos descritos anteriormente, mientras que el análisis se hizo en masa mediante la adquisición de ESI-MS y MS / MS espectros, correspondiente a la pseudo-iones moleculares de la SER y COC. Las cantidades relativas de los iones fragmento de las sustancias estaban en conformidad (+ / -20%) con las de normas de referencia.

Los cálculos y las hipótesis

Dado que alrededor de medio cocaína dosis se excreta en la orina como BE, y sólo una pequeña fracción de la droga sin cambios, hemos utilizado las concentraciones de BE en la Primera Guerra Mundial o SW para estimar las cantidades de cocaína que se consume localmente. Las concentraciones de cocaína son útiles para verificar que la BE / ratio de cocaína se mantuvo estable y en el rango esperado, con lo que la confianza acerca de su fuente de consumo humano. Si un improbable accidental o intencional de eliminación de una importante cantidad de cocaína que se produzca en cualquiera de estos sitios, la normal BE / ratio de cocaína (ver resultados) sería transitoria y notablemente alterado a favor de la cocaína. BE cargas (g / día) en cada lugar de muestreo - se calcula a partir de la concentración en el agua (ng / litro) y la tasa de flujo de agua (m 3 / seg) - fueron utilizados para estimar la carga de los padres de cocaína, multiplicando por un factor de 2,33. Esto toma en cuenta la BE / cocaína masa molar ratio (0.954) y el promedio de la fracción molar (45%) de una dosis de cocaína que se excreta en forma de BE, de acuerdo con diferentes estudios [14, 15]. Cargas de cocaína fueron relacionados con la población local equivalentes (es decir, el número de personas atendidas por una planta depuradora o que viven en la cuenca de captación del río), con datos procedentes de la 14a italiano General de Población y Vivienda (2001) [16]. La estimación del consumo (g por día por 1000 personas) en cada sitio se hace referencia tanto a la población en general y de los adultos jóvenes (15-34 y), ya que este último grupo se incluyen informes, casi todos los consumidores [2]. Los datos también se expresa como el número de dosis por día por cada 1000 habitantes, en el supuesto de 100 mg como dosis media [1] (el equivalente de cuatro de 25 mg "líneas" de cocaína).

Resultados

La cocaína y la SER se encontraron en la Primera Guerra Mundial y todas las muestras analizadas SW. Las concentraciones en los distintos sitios de muestreo se muestran en la Tabla 1. Como era de esperar, el padre de drogas niveles son mucho más bajos que el metabolito, su proporción en las muestras WW (0,15 ± 0,03, media ± DE) está de acuerdo con el conocido destino metabólico de cocaína en el ser humano. En el río Po, la cocaína / BE ratio se mantuvo estable en el tiempo, pero inferior a lo previsto (0,05 ± 0,02), lo que sugiere un patrón diferente de la degradación y / o partición de la cocaína y la SER en EDAR y en el medio ambiente.

En cuatro ocasiones distintas, en el mismo lugar de muestreo, el río Po se encontró a un ritmo constante a casi 4 kg de cocaína equivalentes por día (Tabla 1]. Esto sugiere un total de alrededor de 40000 dosis por día, o alrededor de siete dosis por cada 1000 personas que viven en la cuenca del río. Sin embargo, considerando sólo los adultos jóvenes, las estimaciones de uso llega a 27 dosis diarias por cada 1000 habitantes (Cuadro 2]. De acuerdo con estos resultados, la cocaína cargas determinadas en el consumo de drogas plantas depuradoras dio estimaciones de alrededor de 2-7 dosis por 1000 personas, o de 9-26 dosis por día por 1000 jóvenes adultos (Tabla 2].

Discusión

El método que hemos probado aquí inicialmente con la cocaína, como una posible nueva herramienta colectiva para vigilar el consumo de drogas ilícitas, dio reproducible estimaciones de la EDAR, confirmó en mayor escala por el río Po datos. Sin embargo, si este método se utiliza en general para la vigilancia continua de los locales de uso de drogas, sería preferible utilizar repetición de muestras en un determinado, bien caracterizado. WW La toma de muestras para análisis de drogas antes de que entra en un centro de comercio se evitarían los cambios en las concentraciones de drogas debido a la eliminación o degradación que puede ocurrir dentro de los centros de comercio. Los niveles de droga ilícita en un gran río de una zona densamente poblada todavía podría servir para ayudar a evaluar el consumo en una escala mayor que la local, pero sólo en los casos en que una droga es bastante estable en el medio ambiente acuático.

Evidentemente, el método aplicado aquí tiene que ser validado y refinado, y está adaptado para otras drogas de abuso antes de que pueda convertirse en un instrumento general para la vigilancia del uso indebido de drogas. Los principales aspectos que se implican a fondo validado la estabilidad química y biológica de la droga principal de la excreción de los productos y de su partición en las aguas residuales. De menos preocupación, en nuestra opinión, es cierta inexactitud en la estimación de consumo que se pudieran derivar de hipótesis relacionadas con la farmacocinética y metabolismo. De hecho, si el consumo es volver a calcular los niveles de excreta productos en un promedio de las drogas-a-metabolito fraccional factor de conversión de múltiples estudios a fondo, la precisión de la estimación sería sólo marginalmente afectados por este parámetro.

Nuestros datos sugieren que el consumo de cocaína real puede ser mucho mayor de lo estimado por los métodos actuales. Este es un resultado sorprendente, teniendo en cuenta que - como se ha dicho antes - el método empleado y las hipótesis sólo puede conducir a subestimar las cifras de consumo. De hecho, no hay mecanismo razonable por la cual la excreción de productos de la cocaína podría acumularse en que fluyen las aguas de superficie, y hemos encontrado concentraciones constantes en el río Po en el tiempo. Por otra parte, después de haber elegido en nuestro estudio para vigilar una abundante metabolito además de los padres de drogas, un aumento de la cocaína, debido a los niveles de disposición ilícita en lugar de uso humano se comunique por un transitorio aumento de la cocaína / metabolito ratio.

Las estadísticas oficiales [2] para el año 2001 indican que en Italia alrededor de 1,1% de los adultos jóvenes (15-34 años de edad) admiten haber usado cocaína "por lo menos una vez en el mes anterior", pero la dosis y frecuencia de uso son No se conoce. Por lo tanto, es difícil estimar la cantidad de cocaína que se consume por la población. Si tenemos en cuenta que en la cuenca del río Po hay alrededor de 1,4 millones de adultos jóvenes, las cifras oficiales en este ámbito se traduciría en al menos 15000 de cocaína por mes. Sin embargo, observamos evidencia de unos 40000 dosis por día, un conjunto mucho más amplio de estimación. El impacto económico de la trata tan gran cantidad de cocaína sería asombroso. La gran cantidad de cocaína (al menos 1500 kilogramos), nuestros resultados sugieren que se consumen por año en la cuenca del río Po equivaldría, de hecho, a alrededor de $ 150 millones de valor en la calle (sobre la base de un promedio EE.UU. calle valor de 100 dólares por gramo [ 17, 18]].

Las estimaciones mencionadas - obtenido de la gran densidad de población de la cuenca del río más grande de Italia - fueron confirmados por valores similares encontrados en una configuración completamente diferente, es decir, en WW urbano de las ciudades intermedias, elegido generalizada en lugares geográficos locales para estimar el consumo de cocaína en un Pequeña escala. La feria de SW y de la correspondencia de los resultados de la Primera Guerra Mundial, a pesar de los diferentes contextos y las hipótesis, sugiere que nuestro enfoque es fiable, y nuestras estimaciones realistas. La variación más bien estrecha de las estimaciones de consumo entre diferentes plantas depuradoras pueden reflejar costumbres locales, como la de las zonas urbanas han elegido algunas diferencias socioculturales.

Conclusión

Las encuestas de la población general son útiles para describir las pautas de uso indebido de drogas, pero son muy caros y, sin duda, demasiado largo para detectar cambios de las tendencias prontamente [4]. El seguimiento continuo de consumo de drogas ilícitas sería muy importante para evaluar el alcance real de este fenómeno, y la detección de cambios en las tendencias. Un cuadro más realista de los patrones de uso de locales para la mayoría de las drogas ilícitas común también sería necesaria para identificar problemas prioritarios y un plan selectivo de las contramedidas. El enfoque basado en pruebas científicas primero aquí, que es, en principio, adaptable a otras drogas ilícitas, podría ser aún más refinado y validado para convertirse en un general, el rápido método para ayudar a estimar el uso indebido de drogas a nivel local. Este enfoque [13], con su singular capacidad de los hábitos de cerca los cambios en tiempo real, podría ser útil para los científicos sociales y autoridades para continuamente actualizada de la evaluación del uso indebido de drogas.

Abreviaturas

WW - aguas residuales

SW - agua de la superficie

EDAR - de tratamiento de aguas residuales

BE - benzoilecgonina

MS - espectrometría de masas

Conflicto de intereses

Los autores declaran que no tienen intereses en conflicto.

Contribuciones de los autores

EZ diseñó el estudio y escribió el documento. CC analizados los datos y escribió el documento. SC recogen y analizan las muestras. DC diseñó el estudio y se analizaron los datos. PO desarrolló el método de análisis y supervisó el análisis. SS recogen y analizan las muestras. RF tuvo la idea original, y el examen crítico de los resultados y el manuscrito. Todos los autores leído y aprobado el manuscrito final.

Agradecimientos

Prof Davide Calamari lamentablemente falleció antes de que el documento se completó. Dedicamos este trabajo a su memoria.

La Universidad y la Investigación Científica Ministerio (MIUR) financiado este estudio (proyecto No. 2002098317, 2002). Silvia Schiarea fue el destinatario de un "COFIN 2002" becas de la Universidad de Insubria.