N-Ethylpentedrone（NEP，β-酮胺类新精神活性物质）：基于UHPLC-HRMS（超高效液相色谱-高分辨质谱）、分子网络（Molecular Networking）及计算机模拟（in silico prediction）的首次毛发检测及跨多种生物基质人体代谢谱分析

《Archives of Toxicology》：N-Ethylpentedrone: first hair detection and human metabolic profiling across multiple biological matrices using UHPLC-HRMS, molecular networking and in silico prediction

摘要：N-乙基戊酮（N-ethylpentedrone，NEP）是卡西酮类新精神活性物质（New Psychoactive Substance，NPS），自2024年起已被联合国毒品和犯罪问题办公室及欧盟毒品局列管，已引起公共卫生关注。研究人员报道了一例29岁男性在chemsex（化学助性性行为）背景下使用NEP致死的案例。尸体旁发现三个装有灰白至米黄色粉末和晶体的塑料袋，经质子及碳-13核磁共振波谱（1H及13C NMR）和超高效液相色谱-高分辨质谱（UHPLC-HRMS）分析确认三袋物质均为NEP，纯度＞98%。研究人员利用分子网络（Molecular Networking）结合计算机模拟（in silico prediction）对外周血、心血、胆汁、胃液、尿液及毛发中NEP代谢物进行解析，描述了6种I相代谢物；提出NEP（C13H19NO）为摄入的主要生物标志物，代谢物M4（C11H17NO）和M1（C11H15NO）为使用行为的生物标志物，上述物质在各死后体液样本及毛发中均可检出。主要代谢途径包括酮还原（keto-reduction）、N-脱烷基化（N-dealkylation）、羟基化（hydroxylation）及氧化（oxidation），本分析条件下未检出II相代谢物。NEP在外周血和心血中定量浓度分别为18 mg/L和20 mg/L，毛发中为654–755 pg/mg。体液中异常高浓度提示急性NEP中毒，毛发分析证实数月内反复暴露符合慢性使用特征。综上，各死后体液基质及毛发中代谢物的鉴定将深化对潜在用药标志物的理解，有助于加强对N-乙基戊酮使用和滥用的监测与检出。

论文解读：N-Ethylpentedrone（NEP）的人体代谢谱与首次毛发检测——基于UHPLC-HRMS、分子网络及计算机模拟的法医毒理学研究

一、研究背景与意义

N-乙基戊酮（N-ethylpentedrone，NEP）属合成卡西酮类（synthetic cathinones）新精神活性物质（New Psychoactive Substance，NPS），是戊酮（pentedrone）的N-乙基类似物，主要作用于多巴胺转运体（Dopamine Transporter，DAT）、去甲肾上腺素及5-羟色胺再摄取抑制。尽管NEP自2010年代中期已被发现于非法市场并常用于chemsex（化学助性性行为）场景，但截至本研究前尚无NEP及其代谢物在毛发（hair）中检出的文献报道，其在胆汁、胃液等多种死后基质中的分布与代谢谱亦缺乏人体数据。现有代谢研究多局限于尿液及体外肝微粒体模型，且血中NEP致死或中毒浓度参考范围极有限。本文（发表于Archives of Toxicology）通过一例chemsex背景下NEP致死案例，首次在人体毛发中检出NEP及其I相代谢物，并利用超高效液相色谱-高分辨质谱（Ultra-High Performance Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry，UHPLC-HRMS）、分子网络（Molecular Networking）及多软件计算机模拟（in silico prediction：BioTransformer 3.0、SyGMa、MetaTrans、MetaPredictor）解析其跨基质代谢谱，明确原药及代谢物作为生物标志物（biomarker）的价值，为法医毒理学中NEP暴露判定提供关键依据。

二、主要技术方法与样本来源

研究人员对一例29岁男性NEP致死案例采集外周血、心血、胆汁、胃液、尿液及全长7 cm毛发（分段为根端0–2.5 cm及2.5–7 cm段）。扣押粉末经¹H/¹³C NMR确证结构及纯度。生物样本经蛋白沉淀（乙腈）或酸/酶水解（毛发）提取后行UHPLC-HRMS非靶向筛查（dd-MS²全扫描）与靶向定量，采用分子网络聚类关联母核与代谢节点，结合四种软件进行in silico代谢预测筛选潜在代谢物；NEP血浆定量采用Haloperidol-d₄内标，毛发定量采用Mephedrone-d₃内标，方法经验证符合法医毒理学标准（ASB 2019）。

三、研究结果

粉末分析结果（Powder analyses）

seized三袋标称"NEP"及"4-MPD"的物质经¹H/¹³C NMR与UHPLC-HRMS确证均为NEP（纯度＞98%），未检出4-Methylpentedrone（4-MPD），排除同分异构体干扰，保障后续代谢归属可靠性。

死后体液样本分析结果（Postmortem body fluid samples analyses）

外周血NEP 18 mg/L、心血20 mg/L、胃液95 mg/L、胆汁89 mg/L、尿250 mg/L；同时检出治疗浓度Aripiprazole、Diazepam、Oxazepam，无乙醇及其他常见滥用药物。血浓度显著高于文献报道（一般＜1 mg/L），外周/心血比0.88提示无明显死后再分布（postmortem redistribution）。常规免疫筛查及LC-MS/MS未检出苯丙胺类、阿片类、可卡因代谢物及GHB。

NEP代谢探索结果（NEP Metabolism exploration）

分子网络识别出以NEP为母节点的6个关联节点，质量偏移对应酮还原（Δm +2.0154 Da）、羟基化（Δm +15.9949 Da）及N-脱烷基化（Δm ?28.0311 Da）。结合in silico预测与文献比对，鉴定出6种I相代谢物：M1（C₁₁H₁₅NO，N-脱烷基化氧化产物）、M2（C₁₃H₂₁NO，酮还原产物）、M3（C₁₃H₁₉NO₂，芳环羟基化产物，存在位置异构体）、M4（C₁₁H₁₇NO，M1之酮还原产物）、M5（C₁₃H₁₇NO₂，氧化伴脱氢产物）、M6（C₁₃H₁₇NO₃，羧化产物，仅尿中出现）。血、胃液、胆汁中以M2（酮还原产物）丰度最高，次为M4；尿中M1与M2最丰富。分析条件下未检出II相（葡萄糖醛酸结合）代谢物，可能与正离子模式检测限、死亡距末次摄入短（代谢饱和/时间短限制II相形成）或直肠给药部分绕过首过效应有关。

毛发分析结果（Hair analyses）

两段毛发（根端0–2.5 cm：755 pg/mg；远端2.5–7 cm：654 pg/mg）均检出NEP及代谢物M1–M5，M2为最优势代谢物（同血/胆汁趋势）。两段的相近浓度与代谢物谱提示数月持续、较均匀暴露而非单次污染，洗脱水未检出NEP排除外部污染。此为文献首报NEP及代谢物在人体毛发中检出。

四、讨论与结论总结（翻译结论部分）

本研究表明NEP主要经I相生物转化（酮还原、N-脱烷基化、羟基化、氧化）代谢，研究人员于多种死后体液及毛发中一致检出6种I相代谢物，其中M2在血、胆汁、胃液中占优，尿中M1与M2为主。极高血及多基质浓度揭示本次为急性重中毒叠加慢性使用背景，毛发分段分析确证数月反复摄入。未检出II相代谢物可能源于暴露水平、存活时间及正离子模式局限。研究人员提出：NEP母体（C₁₃H₁₉NO）为NEP摄入/中毒诊断的首要生物标志物，N-脱烷基化代谢物M1（C₁₁H₁₅NO）与M4（C₁₁H₁₇NO）可作为使用行为（consumption）的相关生物标志物——三者均于所有死后体液及毛发中稳定检出。本研究填补了NEP在胆汁、毛发等非常规基质中分布与代谢标记物的空白，证明整合UHPLC-HRMS、分子网络及in silico预测是鉴定NPS粉末摄入及解析代谢谱的可靠策略，所鉴定代谢物纳入质谱数据库将有助于法医与临床毒理学中对NEP暴露的监测、识别与风险评估。