哌嗪类新精神活性物质及其检验方法研究进展

王继芬, 唐淑臣, 龚晓晓, 蒋宇航, 吴翟灵, 桑国通, 何欣龙

(1.中国人民公安大学，北京 100038；2.新疆警察学院，乌鲁木齐 830013；3.中国人民解放军空降兵训练基地，广西桂林 541003)

1 引言

哌嗪(Piperazine)为白色斜方晶系叶片状结晶，可由乙二胺与1，2-二氯乙烷反应或由氨基乙醇高温下二聚而得[1]。哌嗪类无机酸和有机酸盐是人和动物驱肠虫的有效药物，被誉为“驱蛔灵”。N-苄基哌嗪(BZP)作为哌嗪衍生物由Burroughs和Wellcome于1944年首次合成，并被作为牛的驱虫剂使用。由于哌嗪类与摇头丸主要成分MDMA具有相似的致幻和兴奋作用，后来成为吸食者首选的替代迷幻药。作为一种娱乐性毒品，其在世界各地迅速蔓延，成为全球流行的第三代毒品，即新精神活性物质(NPS)。美国和斯堪的纳维亚半岛国家在1996年首次报道了BZP作为一种新型毒品正在被滥用[2]，在2004年又查获了1-(3-氯苯基)哌嗪(mCPP)。自2000年1月起，BZP就作为一种合成兴奋剂以A2的名义出现在欧洲网站上[3]。其它哌嗪类物质如mCPP在2004年开始进入欧洲，在2006年开始受到管控[4]。此外，巴西还管控了1-(3-三氟甲基苯基)哌嗪(TFMPP)。

目前，在全球范围内哌嗪类物质制造、走私和滥用问题越来越突出。因服用哌嗪类物质中毒乃至致死的案例数见不鲜[5 - 8]。有人在进食含有BZP药物12 h后开始出现急性精神病发作并伴有强烈的被害妄想症状[2]。另外，有人在服用了5粒BZP草药丸和少量酒精后出现肾毒性[5]。3名年轻男性在服用4片药物后出现恶心、有交感神经毒性、瞳孔放大和心动过速等症状，经毒物学检查后发现患者血、尿中均检出BZP[6]。一名年轻女性在服用含有BZP的药片后出现癫痫发作和肾功能衰竭不良情况[7]。鉴于此，世界各国纷纷采取措施，先后立法管控该类药物[8]。早在1975年，新西兰便将哌嗪类药物列为C类管制药物。美国在2002年将BZP列为管控药物以遏制其滥用，英国对其的管控十分严格，加拿大在2012年将其列为3级管控药物[9]。我国在2013年、2015年和2017年分别将苄基哌嗪、1,4-二苄基哌嗪、1-(3-三氟甲基苯基)哌嗪和mCPP、MT-45列入管制[10,11]。本文对哌嗪类新精神活性物质的药理毒理学性质、代谢情况和检验方法展开了综述。

2 哌嗪类新精神活性物质简介

哌嗪类物质是一类苯丙胺样化合物，其基本化学结构是1,4位有2个氮原子的六元杂环，其衍生物包括：N-苄基哌嗪(BZP)和其亚甲二氧基类似物1-(3,4-亚甲基二氧基苄基)哌嗪(MDBP)、1-(4-甲氧基苯基)哌嗪(MeOPP)、1-(3-氯苯基)哌嗪(mCPP)和三氟甲基苯基哌嗪(TFMPP)等。哌嗪类物质主要源于胡椒植物，也可人工合成[2]，主要以片剂、胶囊或者散装粉等形式出现在各种娱乐场所，可以通过口服或者鼻吸的方式摄入，此外也有注射。它们很容易被胃肠道吸收，一部分吸收物被分解，其他则随尿排出。不同个体对哌嗪类物质的排出率存在很大差异，这增加了它们毒性的可变性[2]。目前，我国已列管了6种哌嗪类新精神活性物质，见表1。

表1 我国已管制的6种哌嗪类新精神活性物质

3 哌嗪类新精神活性物质的药理和毒理学性质

哌嗪类物质能刺激5-羟色胺等的释放、抑制和再摄取[12]。其主要分布于松果体和下丘脑，其中90%由胃肠道的肠嗜铬细胞合成[15]。这些肠嗜铬细胞产生的5-HT比所有神经元和其他来源的总和还要多，从而使肠嗜铬细胞成为人体中这种生物胺的主要来源。5-HT也是一种有效的免疫调节剂，可通过其受体以及磺酰化过程影响各种免疫细胞[16]。

哌嗪类新精神活性物质会造成体内5-HT的耗竭，色氨酸羟化酶的失活以及整个前脑末端视野中SERT结合位点的丢失。BZP和TFMPP会引起转运蛋白介导的5-羟色胺([3H]5-HT)和1-甲基-4-苯基吡啶鎓离子([3H]MPP+)的释放，其中BZP是[3H] MPP+的释放剂，而TFMPP是[3H]-5-HT的释放剂，这些释放特性由多巴胺(DAT)和5-HT转运蛋白底物的活性介导[17]。BZP是一种强大的运动刺激剂，可引起下肢活动，嗅觉和头部晃动的剂量依赖性增加，类似于苯丙胺的作用，其主要通过依赖DAT机制从神经元释放DAT和5-HT[18,19]。MDBP是BZP的亚甲基二氧衍生物，也是治疗性药物Fipexide的主要代谢物[20]。其中TFMPP是一种非选择性的5-HT受体激动剂，能与多种5-HT受体亚型和突触前SERT位点相互作用[21]。例如其会对5-HT1和5-HT2受体亚型表现出一定的亲和力[22,23]，它刺激内源性5-HT释放的能力至少比MDMA低三倍[24]。mCPP则通过SERT介导的过程刺激伏隔核中5-HT的释放，类似于典型的5-HT释放剂芬氟拉明[25]，它能影响所有的单胺系统，尤其是血清素途径。mCPP消除半衰期为静脉注射2.4～6.8 h，口服2.6～6.1 h[27]。BZP和TFMPP具有协同作用，能够产生与MDMA相似的作用，但是效力没有MDMA高。TFMPP和mCPP在5-HT2C受体上是完全激动剂[28]。

摄入哌嗪类新精神活性物质的主要毒理学效应包括焦躁、瞳孔散大、窦性心动过速以及高血压。此外还有恶心、呕吐、焦虑、QTc间期延长、低钠血症以及8 h后出现惊厥等[26]。摄入MCPP不会影响心率和血压，而会产生类似的兴奋剂和致幻效应。摄入mCPP会产生兴奋、焦虑、恶心、头痛和潜在的心血管症状。摄入MDBP则可能会导致发烧、严重肝细胞坏死和暴发性肝衰竭。

4 哌嗪类新精神活性物质的体内代谢过程

哌嗪类新精神活性物质的代谢过程受CYP2D6、CYP1A2、CYP3A4、CYP2C19和CYP2C9的影响。BZP的主要代谢途径包括芳香环羟基化和哌嗪基降解[29,30]。其代谢产物主要有4-OH-BZP、4-OH-3-MeO-BZP、3-OH-BZP、哌嗪、苄胺和n-苄二胺。前两者常以葡萄糖醛酸和/或硫酸盐偶联物的形式从尿液中排出[31]。MDBP的代谢是先去甲基化成N-(4-羟基-3-甲氧基苄基)哌嗪，而后其中一部分进行葡萄糖醛酸化或硫酸化，另一部分降解为N-(3,4-亚甲基二氧基苄基)乙二胺和3,4-亚甲基二氧基苄胺及N-脱烷基托吡嗪[29]。苯基哌嗪主要的代谢反应是通过羟基化(mCPP、TFMPP)或邻甲基去甲基化(MeOPP)，此外还包含酚代谢物的部分葡萄糖醛酸化或硫酸化、儿茶酚的甲基化和苯胺衍生物部分的乙酰化。TFMPP是一种对5-HT产生影响的中枢活性化合物[32]。TFMPP代谢反应可分为两步：Ⅰ期反应主要是芳环羟基化和哌嗪部分降解。Ⅱ期反应主要是Ⅰ期代谢物的葡萄糖醛酸化，硫酸化和乙酰化[33]。MeOPP是恩西哌酮、粟粒丁、乌拉地尔、丙氨苄嗪和奥施帕丁等的代谢产物。MeOPP的主要代谢途径包括脱甲基化生成4-HO-PP和哌嗪基的降解，其中CYP2D6是主要负责MeOPP物质O -去甲基化的酶。mCPP是恩佐拉唑、依哌替丁等的代谢物[31]。由于CYP2D6介导的羟基化作用，mCPP主要代谢反应包括芳环的羟基化和哌嗪部分降解，代谢产物为两种羟基-mCPP异构体，N-(3-氯苯基)乙二胺、3-氯苯胺和两种羟基-3-氯苯胺异构体。苯胺衍生物部分被乙酰化为N-乙酰基-羟基-3-氯苯胺异构体和N-乙酰基-3-氯苯胺[34]。由于细胞色素P450参与前体抗抑郁药物和mCPP自身的代谢，这些药物的摄入和遗传多态性以及药物诱导剂的共同作用可能会影响mCPP及其代谢物的代谢情况和血浆浓度[26,35]。CYP1A2、CYP2D6和CYP3A4这三种同工型能够催化TFMPP羟化反应，其中CYP2D6是最重要的酶[36]。

5 哌嗪类新精神活性物质的检验方法

哌嗪类新精神活性物质的检验方法主要有毛细管电泳法[38 - 45]和色谱-质谱联用法[46 - 64]等。

5.1 毛细管电泳法

毛细管电泳[38]操作简单，试样量少，分离效率较高，但在重现性和准确性方面会比色谱法稍微不足。Denis等曾建立了一种快速的毛细管电泳法用于测定药物中的哌嗪，实验以二乙胺作为内标进行哌嗪定量。结果表明该方法线性良好，其精密度和准确性均较好[39]。Bishop等通过优化手性CE分离技术来测定哌嗪类物质，其在23 min内即可检测出6种哌嗪物质[40]。iroká等建立了一种简单的毛细管电泳方法，用于选择性分离和测定oCPP、mCPP和pCPP[41]。

5.2 色谱-质谱联用法

DeRuiter等借助气相色谱-质谱法对MDBP、TFMPP等6个具有异构关系的新精神活性物质进行了分析。实验发现，所有TFMPP-MDBP异构体均与5-HT2B受体显着结合，与3-TFMPP相比，大多数TFMPP-MDBP异构体未与5-HT1受体亚型显着结合[46]。Jing等借助气相色谱/氮磷检测器建立了一种检测1-(3-三氟甲基苯基)哌嗪和1-(3-氯苯基)哌嗪[47]的新的实验方法。氮磷检测器是一种用于检测农药和食品中氮和磷的质量检测器，常以高选择性和灵敏度应用于微分析(如药物和农药，生物化学，食品检验等)并减少物质的干扰[48]。将其应用于生物样品中新精神活性物质的分析有一定的借鉴和参考。Shin等借助液相色谱-串联质谱法测定了人发样品中包括3种哌嗪药物在内的75种滥用药物[49]。实验考察了纯化方式和色谱柱选择，选择了分散固相萃取法作为最优方式，Acquity HSS T3色谱柱最佳色谱柱。最终，该方法使用10 mg头发样品开展实验研究，定量限为2～200 pg/mg，平均回收率在87.1%～105.3%之间。这为少量毛发中多种滥用药物的快速准确检验提供了一定的借鉴和参考。Rocchi等建立并验证了一种通过超高效液相色谱-串联质谱同时筛查和定量口腔液中包括哌嗪等在内的31种新精神活性物质的检验方法[50]。与血液一样，口腔液可检测出摄入几小时内的滥用药物及其代谢物。相比较血液，口腔液在采集过程中不受时间地点的限制，不需要事先对采集人员开展相应培训。由于口腔液中往往有其他粘液和食物残渣，因此需开展相应的预处理，现有报道中的预处理方法有聚合物整体柱微萃取[51]、固相微萃取[52]、液液萃取[53]、固相萃取[54]和填充吸附微萃取[55]等。实验利用填充吸附剂微萃取对样品进行净化，通过超高效液相色谱-串联质谱(UHPLC-MS/MS)进行定量分析。该方法回收率较高，具有良好的分析性能，口腔液可作为滥用药物检测的合适基质。

表2列举了不同检材中哌嗪类物质的分析方法。

表2 哌嗪类物质的分析方法

(续表2)

6 结语和展望

本文介绍了哌嗪类新精神活性物质及其药理毒理学性质、体内代谢过程以及检验方法。哌嗪类物质是一类苯丙胺样化合物，是继苯丙胺类物质之后被滥用的新精神活性物质。摄入哌嗪类新精神活性物质后会出现焦躁、恶心、呕吐、瞳孔散大、窦性心动过速等不良症状。人摄入BZP后会出现心率增加情况；摄入MCPP会产生兴奋和致幻效应；摄入mCPP会产生兴奋、头痛；摄入MDBP则可能会导致发烧、严重肝细胞坏死。哌嗪类新精神活性物质在体内的代谢受CYP2D6、CYP1A2、CYP3A4、CYP2C19和CYP2C9的影响。目前，哌嗪类新精神活性物质的检验方法有色谱、质谱联用法和毛细管电泳法等，且主要以色谱和质谱联用技术为主。

非法制毒工厂以哌嗪为基础物质，通过对其自身化学结构研究，合成出越来越多的一系列活性更高的哌嗪类衍生物，不法分子在很短的时间内研发合成出新的非管制物质。对其检验研究工作任重道远。研究人员应重视其在生物检材和体外不同状态下检验技术的建立和开发以及新型分析仪器在此方面的应用，以期实现对哌嗪类新精神活性物质的准确、快速、实时监测。