LA TOSSICOLOGIA IN SCENA

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1 LA TOSSICOLOGIA IN SCENA La tossicologia d urgenza (il punto di vista del clinico) Carlo Locatelli Servizio di Tossicologia Centro Antiveleni - Centro Nazionale di Informazione Tossicologica IRCCS Fondazione Maugeri e Università degli Studi, Pavia Presidenza del Consiglio dei Ministri Dipartimento Politiche Antidroga Scorta Nazionale Antidoti Ministero della Salute Difesa Civile Centro di Competenza Presidenza del Consiglio dei Ministri Dipartimento della Protezione Civile Ministero della Salute

2 La tossicologia in scena Milano La tossicologia d urgenza (il punto di vista del clinico) Università di Pavia Ospedale - Fondazione Maugeri I.R.C.C.S. - intossicazioni i i i acute SERVIZIO DI TOSSICOLOGIA - disponibilità/necessità analitiche -esempi CENTRO NAZIONALE DI INFORMAZIONE TOSSICOLOGICA - interpretazione del dato - problemi aperti / soluzioni possibili Tossicologia Clinica Servizio di Informazione e Consulenza Esperta CENTRO RICERCHE Farmacovigilanza Tossicovigilanza Presidenza del Consiglio dei Ministri Dipartimento Politiche Antidroga Toxi-Care Centro Antiveleni Carlo Locatelli Scorta Nazionale Antidoti Ministero della Salute Servizio di Tossicologia Difesa Civile Centro Antiveleni - Centro Nazionale di Informazione Tossicologica IRCCS Fondazione Maugeri e Università degli Studi, Pavia Ministero della Salute Attività in ambito SET (Servizio Emergenza Trasporti) Incidenti Chimici Emergenza Tossicologica Industria - Trasporti Centro di Competenza Presidenza del Consiglio dei Ministri Dipartimento della Protezione Civile 2

3 Intossicazioni acute 1 caso / 100 abitanti DRG definiti SDO: > casi anno di dimissione per intossicazione acuta / avvelenamento prestazioni per intossicazioni acute fornite nei servizi d urgenza e non seguite da ricovero: > / anno Prestazioni i specialistiche dei CAV: > / anno 3

4 Management of the poisoned patient diagnosis anamnesis signs and symptoms laboratory analysis instrumental examinations treatment in acute phase supportive treatment decontamination antidotal treatment depurative treatmentt t treatment in post-acute phase variation/suspension of therapy monitoring prognosis follow-up sequelae lesional agent free interval 4

5 Diagnosi clinica sindromi limiti: sostanze diverse possono dare gli stessi sintomi iniziali (es. irritazione vie aree) miscele di sostanze evoluzione rapida dei sintomi (es. rispetto a malattie infettive) non sindromi dd con sindromi / non sindromi di origine non chimica laboratorio h 24 / risposta rapida in urgenza (metodi ad hoc) capacità specifiche per sostanze poco comuni (liste particolari, sostanze di uso industriale, ) Intossicazioni comuni / poco frequenti 5

6 Percentage of drugs of abuse that was suspected and found in acute poisonings according to gender; (a) Females, n = 155 and (b) Males, n = 165. (a) (b) Drugs of abuse were more commonly found than suspected clinically. Ninety two percent of all patients had used such drugs, and ethanol, benzodiazepines and opiates were most common Even though such drugs are more commonly found among patients under the age of 30 years, the use is also extensive in patients older than 50 years. Physicians seem to underestimate the use of drugs of abuse. Therefore, laboratory analyses may aid the clinicians both in acute treatment, and in tailoring proper aftercare for these patients. Bjornaas et al, Clinical Toxicology 2006

7 Ideal tox-lab for the clinician i i (the clinical point of view!) The ideal toxicology laboratory should be available 24h/day remain with cutting-edge equipments offering the best sensitivity/specificity ratio screen thousands of compounds on request provide fast response possess some expertise in toxicokinetics ti and clinical i l toxicology, etc. Poison Control Centre 7

8 Laboratori tossicologici dove cosa 24/24 ore determinazioni qualitative quantitative matrice TAT verifica e conferma Livello 1 farmaci/ sostanze d abuso Livello 2 Livello 1 + pesticidi, glicoli, Livello 3 Livello 2 + agenti industriali, metalli, generica, 8

9 Richieste di esami tossicologici CAV PV Periodo 01/01/ /08/2010 (8 mesi) 4046 casi di consulenze a servizi d urgenza durgenza di Ospedali per valutazione/trattamento intossicazione da farmaci escluse esposizioni valutate non tossiche o di scarsa tossicità esami tossicologici richiesti in 847 casi di cui 577 farmaci 151 farmaci + sostanze d abuso 433 altre sostanze (di cui 200 in associazione i con farmaci e sostanze d abuso) 9

10 diagnosis Lab tests 4 biochemistry (indicators of effects) metabolic acidosis salicylates, cyanides acidosis i + anion gap methanol, glycols l osmolal gap methanol, ethanol, glycols hyperkalemia hypokalemia hypoglycemia cholinesterase digitalis theophyilline salycilates, valproate organophophates 4 toxicological analysis (exposure and dose indicators) poisons/metabolites. antidotes ethanol, pralidoxime,... 10

11 Laboratory assays in ED - clinical toxicology Qualitative Quantitative POSITIVE BIOLOGICAL LEVELS active principle / metabolites NEGATIVE predictor of toxicity guide for specific treatment a) antidotal therapy b) enhanced elimination i i techniques 11

12 Tox-lab assays in ED clinical toxicology background exposure to drugs/toxins is a major cause for patients visits to the ED life-threatening poisoning uncommon poisonings quick response (TAT turn-around-time: time: < 1-2 h) a significant number of ED visits are associated with the presence of alcohol and drugs / drugs of abuse as indicated by history does physicians rely on results of tox-testing testing for emergency management decisions? drugs of abuse NO (?) ethanol? toxic alcohols, paracetamol, salycilates, CO-oximetry, iron, therapeutic drugs (digoxin, lithium,...) YES. 12

13 Tox-lab assays in ED clinical toxicology pro / contra systematic toxicology screening can identify many more substances than clinically suspected often no clinical utility because of the time required laboratory support measures can improve patient care in specific situations (e.g. child abuse, emergency psychiatric clearance) do not address every question or identify every substance serum / plasma and urine tests can be realistically delivered the former are often agents that manufacturers have historically included on instrument menus or that third-part (regulators / agencies) have required request to modify to manufacturers 13

14 Literature guidelines / position paper The Alberta Clinical Practice Guidelines Program. Laboratory guideline for the investigation of the poisoned patient National Poisons Information Service and Association of Clinical Biochemists (List of experts). Laboratory analyses for poisoned patients: joint position paper. Ann Clin Biochem 2002; 39: Wu AHB, McKay C, Larry A. Broussard LA, Hoffman RS, Kwong TC, Moyer TP, Otten EM, Welch SL, Wax P. National Academy of Clinical Biochemistry Laboratory Medicine i Practice Guidelines: Recommendations for the Use of Laboratory Tests to Support Poisoned Patients Who Present to the Emergency Department. Clinical Chemistry 2003; 49 (3): Mégarbane B, Donetti L, Blanc T, Chéron G, Jacobs F (Groupe d experts de la SRLF). Intoxications par médicaments et substances illicites en réanimation. Réanimation, 2006;

15 Tox-lab assays in ED clinical toxicology qualitative ti - semi-quantitative (urine) immunoassays (old) substance of abuse some psychoactive drugs advantages limited cost, ease of execution quick response mayor limitations (poor accuracy need of confirmatory analysis?) low sensibility (false negative) limited specificity (false positive) e.g. cross reactivity positivity also in case of therapeutic dose (possible) absence of correlation between positivity / symptoms influence of diuresis and of kinetic of elimination no correlation with time of exposure 15

16 BDZ in urine immuno-enzymatic assay negative positive direct screening in emergency (35 cases) analysis after enzymatic hydrolysis + extraction 7 27 improved detection threshold after enrichment from 200 ng/ml to 50 ng/ml analytical problems drugs active at low dosage high patient s sensibility to low dosage rapid elimination low capacity of immunoenzymatic method to detect conjugated metabolites Clinical Toxicology 1996; 34:

17 laboratory assays in ED - clinical toxicology qualitative ti (urine) cocaina poppers pp ecstasy benzidamina (met)amfetamina t catinoni i mescalina solventi funghi allucinogeni ayahuaska ketamina Salvia divinorum LSD guaranà psilocibina GHB (γ-idrossibutirrato)/gbl JWH problematiche emergenti 17

18 2 nd line toxicology testing more complicated (and expensive) methods time-consuming (different TAT) recommended in patients with continuing medical problems (from toxicological exposures to drugs/chemicals) unidentified by the 1 st line toxicology testing not necessary (generally, not always!) for patient who are asymptomatic or clinically improving in the ED history of lesional poison 18

19 2 nd line toxicology testing quantitative urine lesional poisons that have low [blood] α-amanitin confirmation of blood assay kinetic of elimination (e.g. metals) monitoring of metabolites e.g. metabolites of ethylene glycol / methanol 19

20 2 nd line toxicology testing quantitative test following the qualitative 1 st line test qualitative positive specific quantitative analysis Sodium dithionite test (urine) +

21 2 nd line toxicology testing quantitative test : urinary amanitin urinary amanitin (ng/ml) > ore diagnosis of amatoxin poisoning hepatotoxicity

22 3 rd line toxicology testing quantitative tests: blood, serum, plasma Uncommon poisonings Uncommon situations Chemical emergencies NBCR risk Confirmation (or not) of previous results (2 nd line testing) Legal aspects Institutional / public health aspects 22

23 Uncommon poisonings represent a minor percentage < 5% of the requests for the toxico-laboratory, but frequently associated with a lifethreatening situation lack of experience (rare cases) lack of standards, d calibration, etc. need to define a strategy to identify risk of uncommon poisonings some preliminary i steps are possible in most hospitals and labs further investigation and identification needs to be referred to a specialized toxico-lab 23

24 uncommon poisonings? methanol ethylene glycol yohimbine colchicine fentanyl scopolamine, atropine, hyoscyamine (datura) alkaloids (Aconitum, Taxus,.) boron metformin oxatomide other digitalis glucosides metals (e.g. lead, Hg, As) cyanide pesticides (e.g. paraquat) new substances of abuse smart-drugs antidotes 24

25 25

26 26 26

27

28 Cocaine-atropine poisoning outbreaks Italy, 2004 and 2007 n. of cases Signs and symptoms agitation, confusion, tachycardia, mydriasis hallucinations, nausea, dry mouth, tachycardia, mydriasis agitation, confusion, tachycardia, mydriasis agitation, confusion, hallucinations, tachycardia, mydriasis Sampling time (hours) atropine in urine (µg/ml) atropine in serum (µg/ml) , agitation, confusion, hallucinations, tachycardia, mydriasis seizure, coma, tachycardia, (dry mouth), mydriasis , n.d. 28

29 49 new substances of abuse in 2010 in EU 4 BMC benzil metil chetone pfpp p-fluorophenylpiperazine 4 MDE(A) metilen diossi etil amfetamina pcpp 1-4 chloro phenyl piperazine 4 MBDB metilen diossi fenil butamina DBZP 14-benzylpiperazine 1,4-benzylpiperazine 4 GHB gamma idrossibutirrato 4 GBL gamma butirro lattone 4 DOB dimetossi-bromoamfetamina 4 2-CB bromo-dimetossifenetilamina (nexus) 4 4-MTA 4-metiltioamfetamina 4 PMA para-metossi amfetamina 4 PMMA para-metossi met amfetamina 4 TMA-2 2,4,5,-tri metossi amfetamina 4 2-CI (NSD) 2,5-dimetossi-4-Iodofenetilamina 4 2C-T-7 (2000) 25-dimetossi-4-(n)- 2,5 propiltiofenetilamina 4 2C-T-2 2,5-dimetossi-4-etiltiofenetilamina 4 mefedrone 4 metilone 2,4-DMA 2,4-dimethoxy-alphamethylbenzeneethanamine 2,5-DMA 2,5-dimethoxy-alphamethylbenzeneethanamine 2-aminoindan 1H-Inden-2-amine, 2,3-dihydro 1-aminoindan 1H-Inden-1-amine, 2,3-dihydro 2-Bromo-dragonfly bromo-benzodifuranylisoprophylamine p DOI 4-iodo-2,5-dimethoxyamphetamine TFMPP trifluorometilfenilpiperazina Kratom Mitragina speciosa mitraginina Betel - Areca Catechu Linn butilone falsa ecstasy. - JWH mefedrone - JWH JWH-122

30 30

31 Interpretation of the analytical data ( PCCs) common pitfalls Factor effect example Measurement during underestimation sustained-release preparat. absorption phase of eventual effects TAD, salicylates Measurement during overestimation of lithium, digoxin, TAD distribution ib ti phase effects Decreased binding to underestimation phenytoin proteins of effects Saturation of binding to underestimation salicylates, valproic acid proteins of effects Binding by antidote variable digoxin/digoxin immune Fab

32 Long-acting preparations ore 32

33 Rilevabilità di sostanze d abuso nelle urine Sostanza giorni oppioidi 2 amfetamine 2 cocaina (metaboliti) 2-5 cannabinoidi uso moderato 5 uso elevato 10 cronico 20 benzodiazepinedose terapeutica 3 dose sovraterapeutica 4-8 metadone 3 modificato da Carrigan et al,

34 Parametri farmacocinetici ed effetti clinici di singole dosi di salicilati Dose per n. cps effetto t/2 VD livelli sierici 70 kg 300 mg (l/kg) (mg/dl) analgesico , , antinfiammatorio 5 0,17 7, antinfiammatorio t i + tinnito it ,20 25, iperventilazione, febbre 20 0,25 51,4 alcalosi respiratoria acidosi metabolica coma > 20 0,30 100,0 convulsioni insufficienza respiratoria e renale morte > 20 0,33 129,9

35 Conclusions toxicological analysis in ED a limited number of agents can be analyzed in 1hinEDs major problems are high number of toxic substances possible interaction due to absorption of several substances analytical cut-off higher than toxic levels improvements are needed for immunoassays and POCT assays for new drugs of abuse must also be developed to meet changing abuse patterns better communication between clinicians and laboratory specialists 35

36 Improvements adapt the lab response to evidence based needs it may be relevant and of better utility to report within the 8 hrs a semi-quantitative drug serum concentration (e.g. with CV < 30%) rather than an accurate and certified drug concentration a week later (e.g. with CV < 5%) to face possible medical or forensic issues advise collection and storage of urine and serum samples rapidly on admission of all suspect case until patient discharge need for an adapted and well designed request form involve all participants (MD, Lab, Nursing): long process! 36

37 Conclusions better availability and organization of tox-labs for the EDs - clinical toxixology activities basic toxicological analysis (e.g. ethanol blood level, iron blood level, COHb, methb, qualitative assays for principal substance of abuse, benzodiazepine, ep e, barbiturates, b ates, tricyclic c antidepressant) essa t) in every ED more specific toxicological analysis (2 nd line tests, quantitaive analysis on blood) at provincial / regional level toxins involved in uncommon poisoning (e.g. colchicine, pesticides, solvents, metals, alkaloids,.) in central ( supra- regional ) laboratories 37

38 Conclusioni Aspetti da considerare/valutare per migliorare le performances tossicologiche di laboratori ospedalieri amministrativi, tecnico-tecnologici, gestionali-organizzativi g clinico-etico-deontologici Attività programmate / in corso survey nazionale su capacità / disponibilità analitiche per urgenze-emergenze tossicologiche documento di consenso adatto alla realtà italiana SITOX - SIBioC SIMEL - AcEMC - GITF SIAARTI - SIMEU - SIP - (ARPA)

39 LA TOSSICOLOGIA IN SCENA : la tossicologia d urgenza ( il laboratorio di tossicologia) Milano 23 giugno 2011 Pietro Papa Fondazione IRCCS Policlinico San Matteo Pavia Servizio di Analisi Chimico Cliniche Laboratorio di Tossicologia Analitica Clinica 39

40 IL LABORATORIO DI TOSSICOLOGIA APPLICATO ALLE INTOSSICAZIONI ACUTE mission Diagnosi: ricerca diretta dell agente eziologico dell intossicazione da effettuarsi nel più breve tempo possibile su matrici biologiche e non conferma del dato anamnestico supporto/rinforzo del dato clinico diagnosi differenziale Prognosi: valutazione della quantità di tossico assorbita indicazione al ricovero/dimissione valutazione del livello di monitoraggio necessario individuazione del reparto più adeguato) Indicazione al trattamento dell opzione terapeutica: (giustificazione ed ottimizzazione trattamento tt t farmacologico/antidotico antidotico/depurativo valutazione efficacia della terapia posta in atto 40

41 IL LABORATORIO DI TOSSICOLOGIA APPLICATO ALLE INTOSSICAZIONI ACUTE mission Dimissione: i i conferma della risoluzione clinica ottimizzazione del periodo di degenza Prova documentale: dato chimico-tossicologico fruibile a fini medico-legali Ricerca: studio di parametri di farmaco/tossicocinetica correlazione concentrazioni tossico-effetti valutazione dell efficacia dei trattamenti terapeutici farmacologici/antidotici/depurativi 41

42 IL LABORATORIO DI TOSSICOLOGIA ANALITICA APPLICATO ALLE INTOSSICAZIONI ACUTE Fattori storici limitanti lo sviluppo Protocolli terapeutici generici ed uniformi per la maggior parte delle intossicazioni (terapia sintomatica) indipendentemente dalla precisazione sulla noxa esogena. Limitato numero di analisi eseguibili in tempi utili Altre analisi necessitanti di tempi lunghi di esecuzione, personale altamente addestrato, tecnologia di elevato costo. Scarso interesse culturale in ambito clinico per questo supporto diagnostico ( sviluppo dottrinale e pratico della tossicologia i analitica in Italia prevalentemente in ambito tossicologico-forense) 42

43 IL LABORATORIO DI TOSSICOLOGIA ANALITICA APPLICATO ALLE INTOSSICAZIONI ACUTE Fattori favorevoli allo sviluppo Sviluppo di protocolli terapeutici specifici (es. antidoti, tecniche di depurazione )per le diverse intossicazioni che trovano il razionale di attuazione solo sulla base di dati certi quali/quantitativi circa l agente causale. Aumentata consapevolezza che: 1) la qualità della cura del paziente intossicato è migliorabile avvalendosi anche del dato di laboratorio. 2) i costi di gestione possono essere ridotti. Sviluppo di tecnologia a supporto delle analisi farmaco- tossicologiche 43

44 Developing Analytical Toxicology Service: Principles and Guidance RJ Flanagan A report prepared for International Programme on Chemical Safety (WHO, ILO, UNEP), February 2005 Analytical toxicology is important since it the only means by which objective evidence of the nature and magnitude of exposure to a particular compound or group of compounds can be obtained 44

45 Casistica Laboratorio Tossicologia Analitica Fondazione IRCCS Policlinico San Matteo Pavia N. casi osservati 280 Ripartizione dei casi di sospetta intossicazione in base alla corrispondenza tra dato anamnestico/clinico ed esito delle analisi di laboratorio Tipo di corrispondenza N. casi % Accordo completo tra sospetto anamnestico- clinico e risultato delle analisi di laboratorio Positività i i solo per alcune delle sostanze sospettate Positività per una o più sostanze oltre a quelle sospettate 11 4 Positività esclusivamente per una o più sostanze diverse da quelle sospettate 3 1 Positività per una o più sostanze in assenza di segnalazione 26 9 Negatività completa in presenza di segnalazione per una più sostanze sospettate Negatività completa in assenza di segnalazione

46 TIPOLOGIA DEGLI ESAMI CHIMICO-TOSSICOLOGICI Screening per singola sostanza Screening per classi di sostanze Screening allargati (comprehensive) Analisi semiquantitative Determinazioni quantitative 46

47 Tecniche analitiche per la diagnosi di intossicazione da sostanze organiche Test immunochimici Test enzimatici Test cromatografici Test colorimetrici 47

48 Tecniche analitiche per la diagnosi di intossicazione da sostanze organiche Test immunochimici es: droghe d abuso farmaci antiepilettici paracetamolo salicilati farmaci cardioattivi altri farmaci 48

49 Tecniche analitiche per la diagnosi di intossicazione da sostanze organiche Test enzimatici es: alcool l etilico GHB 49

50 Tecniche analitiche per la diagnosi di intossicazione da sostanze organiche Test cromatografici i es: Farmaci Droghe d abuso Pesticidi Solventi Sostanze di uso non medicamentoso 50

51 Tecniche analitiche per la diagnosi di intossicazione da sostanze organiche Test colorimetrici es: cianuri e tiocianati paraquat e diquat trieline Salicilati 51

52 National Academy of Clinical Biochemistry Laboratory Medicine Practice Guidelines:Recommendations for the Use of Laboratory Tests to Support Poisoned Patients Who Present to the Emergency Department (A. WU et al., Clinical Cheminstry 2003; 49: ) Introduzione: a causa dei considerevoli limiti delle risorse e delle tecnologie esistenti, è impossibile per tutti i laboratori clinici garantire uno spettro completo di analisi tossicologiche in tempo reale. Attesi questi limiti, bisogna provvedere affinchè i test su siero, plasma e urina abbiano il maggior impatto sulla gestione del paziente esiano realisticamente erogabili 52

53 Suddivisione degli esami chimico-tossicologici a supporto del paziente intossicato Menù di esami da eseguire nei laboratori di tutti gli ospedali : laboratori di I livello Menù di esami da eseguire in laboratori specializzati: laboratori di II livello Criteriologia suddivisione: Rilevanza del dato nella gestione dell intossicazione Grado di difficoltà di esecuzione dell analisi Incidenza dell analita nelle intossicazioni nel territorio d utenza Costo gestione analisi (reagenti, strumentazione etc.) 53

54 Classificazione degli esami chimico-tossicologici secondo le linee guida UK (Ann Clin Biochem 2002:39: ) 339) Gruppo I Carbossiemoblobina Diossina Etanolo Ferro Litio Metaemoglobina Paracetamolo Paraquat (qualitativa su urina) Salicilati Teofillina Gruppo II Arsenico Carbamazepina Fenitoina Fenobarbitale Glicole Mercurio Metanolo Metotrexate Paraquat (quantitativa) Piombo Tiroxina Gruppo I : ANALISI DA EFFETTUARE IL TUTTI GLI OSPEDALI CHE RICOVERANO PAZIENTI ACUTI Gruppo II : ANALISI DA EFFETTUARE IN LABORATORI SPECIALIZZATI 54

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