Good evening everyone.
In this post I will talk about one of the most famous and discussed substances ever: cocaine. It is sadly known as a drug of abuse, it is said to have inspired many artists and musicians but many do not know that it has also been used in pharmacology.
I will try to deal with this topic as completely and scientifically as possible, but without going into too much detail so as not to bore you.
Enjoy the reading!
Photo by Steve Buissinne from Pixabay
Introduction and botany
Cocaine abuse today has reached higher levels than it did during the first cocaine epidemic in the late 19th century. It is estimated that one in four Americans has used cocaine and about six million people in the United States use it regularly. Although the free marketing of drugs is illegal and severely penalized in almost all countries, its use remains widespread in many social, cultural and personal contexts.
But what exactly is cocaine? It is one of the main components of coca, namely Erythroxylum coca, a plant grown in South America (Chile, Argentina, Brazil), Asia (Sri Lanka, Java) and Africa (Madagascar). Chemically it is a tropane alkaloid.
Erythroxylum coca is an evergreen shrub, 1.5-2.5 meters high, with reddish-brown bark, briefly petiolate leaves and flowers in small axillary tops of white-yellowish color. The fruit is an oblong drupe, red in color and containing only one seed.
The aspect that interests us most are the leaves, which in fact constitute the drug, or the part used. Harvesting takes place 3-4 times a year from plants in the fifth year of vegetation and continues until the tenth year of age.
Then there is drying, which can be done in the sun or artificially at a low temperature.
The climatic conditions are very important, in fact the drug on the market comes from crops at altitudes between 400 and 2000 meters and at a constant temperature of 20 °C.
Coca has a smell reminiscent of tea, a bitter, astringent and slightly spicy taste. If chewed, it makes the tongue numb for a while and we'll see why later!
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Properties, therapeutic use and mechanism of action
The therapeutic properties of coca have been known for centuries to the Peruvian and Bolivian populations, who chewed it to reduce the sense of fatigue, hunger, thirst and to increase muscle performance.
Cocaine is a powerful central stimulant: it increases mental alertness and induces a feeling of well-being. It also causes typical manifestations of the activation of the sympathetic nervous system: tachycardia, hypertension, pupillary dilation, peripheral vasoconstriction.
The pharmacological actions of cocaine are largely due to the blocking of the neuronal reuptake of the catecholamines serotonin, noradrenaline and dopamine. This block enhances the actions of endogenous catecholamines, because the levels of these become very high and disproportionate at both central and peripheral levels.
In particular, the enhancement of the action of dopamine in the limbic system, which is that part of the central nervous system that controls the feelings of pleasure, could be responsible for the euphoric effects induced.
Cocaine is an excellent local anesthetic, as it causes a gradual and reversible block of the conductivity of nerve impulses: first of all painful ones and then, gradually, thermal, tactile, proprioceptive and muscular ones. This anesthetic action is due to the blockage of nerve fiber conduction, mainly due to the reduction of permeability to sodium ions.
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Side effects and contraindications
As we all know, cocaine is addictive: chronic use leads to depletion of dopamine deposits followed by depression and the desire to take more cocaine.
It seems, however, that Erythroxylum coca produces less conspicuous chronic poisoning phenomena than those observed with the use of cocaine alone. This raises the suspicion that cocaine is not the main component of coca. Cocaine is present in the blood as early as 30 minutes after the start of coca chewing and reaches its blood peak after 1-2 hours, and then disappears after 5-7 hours. Probably with chewing very low amounts of substance are slowly assimilated and this could explain why chewing coca is less dangerous than using cocaine.
We must remember that cocaine abuse can induce severe toxic effects, including neurotoxicity, cardiotoxicity and hepatotoxicity. Numerous data exist regarding its hepatotoxic effects, associated with oxidative damage induced by lipid peroxidation. The oxidative metabolism of cocaine into reactive oxygen species such as nitrogen peroxide and superoxide anion radicals is thought to be responsible for the liver damage associated with cocaine.
A very famous drug of abuse is the formulation called crack-cocaine, or simply crack, a salt obtained from powdered cocaine by combining it with water and adding sodium bicarbonate. Crack causes several forms of airway injury, including exacerbations of asthma, pulmonary edema and haemorrhage and changes in the nasal mucosa.
Other medical complications found in people who take this drug of abuse are:
- Headache;
- Sexual dysfunctions;
- Violent behavior;
- Chronic cough;
- Convulsions;
- Heart attack.
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The use of cocaine is absolutely contraindicated in pregnancy. In fact, there are numerous studies that describe the teratogenic effects on fetal development of prenatal exposure. Nonetheless, the specific causality of cocaine on human outcome is difficult to ascertain due to the multiple variables associated with substance abuse, including social factors and concomitant use of multiple drugs by mothers, as well as difficulty in confirm timing, dose and frequency of cocaine exposure.
Prematurity, intrauterine growth retardation and fetal termination syndromes have led to the need for new and innovative methodologies for interventions in pregnancies complicated by the use of cocaine and other drugs.
The association of cocaine with other drugs of abuse is also very dangerous:
- Alcohol: Through a transesterification reaction, cocaine and ethanol combine to produce a compound known as cocaethylene. It has a much longer duration of action than cocaine and is neuro- and cardiotoxic;
- Marijuana: Simultaneous use of cocaine and marijuana significantly increases heart rate compared to both drugs alone. These effects are especially noticeable during effort. One study also suggested an increase in blood pressure of up to 20 mm Hg with concomitant use. There is probably a greater absorption of cocaine through the vasodilation of the nasal epithelium induced by cannabinoids and an additive effect in the concentration of catecholamines;
- Nicotine: Concomitant use increases heart rate and vasoconstriction to a greater extent than cocaine or nicotine alone. There is also speculation that the combination of cocaine and nicotine affects dopamine and euphoria.
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History
Let's now see what the most salient passages in the history of cocaine were.
The peoples of some ancient civilizations used coca leaves for religious and ceremonial reasons. For example, remnants of coca leaves have been found in the cheeks of Peruvian mummies. In particular, a mixture of coca leaves and saliva was used as a local anesthetic for ritual drilling. The process involved removing a circular section of bone from the skull, but it is not entirely clear whether these procedures were performed for ritual purposes or to treat pathological conditions.
When the Spaniards conquered South America in 1492, they ignored the evidence of the "power given by the leaf" and abolished the use of coca. Shortly thereafter, however, they discovered the effects, it became legal and a 10% tax was added to the value of the crop. The Spaniards needed local arms for the silver mines, but it was a really hard job and therefore coca intake was widespread because it reduced appetite and increased physical resistance. The coca chewers (coqueros) became very numerous during this period.
It was only in 1800 that a German student managed to isolate the cocaine alkaloid and in 1884 it was used as the first anesthetic. Albert Niemann subsequently perfected the purification process.
In 1863 a chemist named Angelo Mariani marketed a wine called Vin Mariani. As we said before, when combined with alcohol, cocaine led to the formation of an additional powerful compound with an additive effect, known as cocaethylene.
Vin Mariani was competing with drinks sold in the United States such as the original 1886 recipe for the invigorating and popular drink Coca-Cola. In 1906, when the Pure Food and Drug Act was passed, the company began using decocainized leaves. Additionally, the drink began to be flavored using kola nuts, which also acts as a source of caffeine. After 1904, Coca-Cola began to use spent leaves instead of fresh leaves - leftovers from the cocaine extraction process with trace levels of cocaine at the molecular level. Today Coca-Cola uses a non-narcotic coca leaf extract as an ingredient.
In the United States, cocaine was sold as an over-the-counter drug until 1916. It was used extensively for the manufacture of tonics, toothache treatments, patented drugs, and chocolate cocaine tablets. Potential buyers were informed that cocaine "could make the coward brave, the silent eloquent and the sufferer insensitive to pain".
Sigmund Freud, the father of psychoanalysis, began experimenting with cocaine in the early 1880s. At a time when he was going through a very depressed period in his life, he reported that cocaine lifted his spirits and took his mind off his professional and financial difficulties. He also sent cocaine to his fiancée, telling her it would make her strong and give her cheeks a red color. Freud played a significant role in the development of the Western cocaine industry, in fact he would have said "I take very small doses regularly, against depression and indigestion, and with brilliant results".
At the beginning of the twentieth century, cocaine addiction was brought to light and in 1914 the Harrison Narcotics Tax Act was passed which provided for the imposition of a special tax on all people who produced, imported, manufactured, composed, treated, dispensed, sold or distributed coca leaves, its salts, derivatives or preparations.
In the 1920s, cocaine use declined and that decline would become even greater in the 1930s, when amphetamine (speed) became popular with drug addicts.
Nowadays, cocaine is the most commonly used illicit drug of abuse in the United States among those seeking emergency room or detox care and, furthermore, it is the most common cause of drug-related deaths reported by coroners.
Along with other illicit drugs, cocaine is often carried into the body by body packers, who insert a large amount (commonly about 1 kg) of carefully packed drug-containing container in an attempt to smuggle the drug illegally through customs and border crossings. The packages are subsequently removed from the body through fecal elimination and the drugs are retrieved and sold. Filling of the body can occur through oral, anal or vaginal orifices. Couriers are prone to enormous toxicity from leaking or breaking involucre containing the drug.
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I hope I have been sufficiently clear in explaining this interesting topic. If you want to know more, I suggest you to read the scientific researches that you find among the sources.
I finish the post by giving you a wonderful song by Eric Clapton called "Cocaine":
Credits Sean Fox
Let me know what you think and thanks for reading this far.
See you next time,
Delilha
ITA
Buonasera a tutti.
In questo post vi parlo di una delle sostanze più famose e discusse di sempre: la cocaina. È tristemente nota come droga d’abuso, si dice che abbia ispirato numerosi artisti e musicisti ma molti non sanno che è stata anche utilizzata a livello farmacologico.
Cercherò di trattare questo argomento nel modo più completo e scientifico possibile, ma senza entrare troppo nel dettaglio per non annoiare.
Buona lettura!
Foto di Steve Buissinne da Pixabay
Introduzione e botanica
L'abuso di cocaina oggi ha raggiunto livelli più alti di quanto non abbia fatto durante la prima epidemia di cocaina alla fine del XIX secolo. Si stima che un americano su quattro abbia fatto uso di cocaina e circa sei milioni di persone negli Stati Uniti la usino regolarmente. Sebbene la libera commercializzazione della droga sia illecita e severamente penalizzata in quasi tutti i paesi, il suo uso rimane diffuso in molti contesti sociali, culturali e personali.
Ma cos’è esattamente la cocaina? È uno dei componenti principali della coca, ovvero la Erythroxylum coca, una pianta coltivata in America del Sud (Cile, Argentina, Brasile), in Asia (Sri Lanka, Giava) e in Africa (Madagascar). Chimicamente si tratta di un alcaloide tropanico.
Erythroxylum coca è un arbusto sempreverde, alto 1,5-2,5 metri, con corteccia di colore bruno-rossastro, con foglie brevemente picciolate e fiori in piccole cime ascellari di colore bianco-giallastro. Il frutto è una drupa oblunga, di colore rosso e contenente un solo seme.
L’aspetto che ci interessa di più sono le foglie, le quali costituiscono infatti la droga, ovvero la parte utilizzata. La raccolta avviene 3-4 volte all’anno da piante al quinto anno di vegetazione e continua fino al decimo anno di età. Successivamente c’è l’essicamento, che può essere fatto al sole oppure artificialmente a modica temperatura. Le condizioni climatiche sono molto importanti, infatti la droga in commercio proviene da coltivazioni ad altitudine tra i 400 e i 2000 metri e a una temperatura costante di 20 °C.
La coca ha un odore che ricorda il tè, sapore amarognolo, astringente e lievemente piccante. Se masticata rende insensibile la lingua per un po’ di tempo e vedremo dopo perché!
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Proprietà, impiego terapeutico e meccanismo d’azione
Le proprietà terapeutiche della coca sono note da secoli alle popolazioni peruviane e boliviane, le quali la masticavano per attenuare il senso di fatica, di fame, di sete e per aumentare le prestazioni muscolari.
La cocaina è un potente stimolante centrale: fa aumentare la prontezza mentale e induce una sensazione di benessere, inoltre provoca manifestazioni tipiche dell’attivazione del sistema nervoso simpatico: tachicardia, ipertensione, dilatazione pupillare, vasocostrizione periferica.
Le azioni farmacologiche della cocaina sono dovute, in gran parte, al blocco della ricaptazione neuronale delle catecolammine serotonina, noradrenalina e dopamina. Questo blocco potenzia le azioni delle catecolammine endogene, perché i livelli di queste diventano elevatissimi e spropositati a livello sia centrale che periferico. In particolare, il potenziamento dell’azione della dopamina nel sistema limbico, che è quella parte del sistema nervoso centrale che controlla le sensazioni di piacere, potrebbe essere responsabile degli effetti euforici indotti.
La cocaina è un ottimo anestetico locale, in quanto causa un blocco graduale e reversibile della conducibilità degli impulsi nervosi: prima di tutto quelli dolorosi e poi, gradualmente, termici, tattili, propriocettivi e muscolari. Questa azione anestetica è dovuta al blocco della conduzione delle fibre nervose, principalmente per riduzione della permeabilità agli ioni sodio.
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Effetti collaterali e controindicazioni
Come tutti sappiamo, la cocaina dà assuefazione: l’uso cronico porta ad esaurimento dei depositi di dopamina a cui fa seguito depressione e desiderio di assumere altra cocaina.
Sembra, però, che la Erythroxylum coca dia fenomeni di avvelenamento cronico meno appariscenti di quelli che si osservano con l’uso di cocaina da sola. Questo fa nascere il sospetto che la cocaina non sia il principale componente della coca. La cocaina è presente nel sangue già 30 minuti dopo l’inizio della masticazione di coca e raggiunge il picco ematico dopo 1-2 ore, per poi scomparire dopo 5-7 ore. Probabilmente con la masticazione si assimilano lentamente quantità molto basse di sostanza e questo potrebbe spiegare perché il masticare coca è meno pericoloso dell’impiego di cocaina.
Dobbiamo ricordare che l'abuso di cocaina può indurre gravi effetti tossici, tra cui neurotossicità, cardiotossicità ed epatotossicità. Esistono numerosi dati riguardanti i suoi effetti epatotossici, associati al danno ossidativo indotto dalla perossidazione lipidica. Si ritiene che il metabolismo ossidativo della cocaina in specie reattive dell'ossigeno come il perossido di azoto e i radicali anionici superossido sia responsabile del danno epatico associato alla cocaina.
Molto famosa come droga d’abuso è la formulazione chiamata crack-cocaina, o semplicemente crack, un sale si ricava dalla cocaina in polvere combinandola con l'acqua e aggiungendo bicarbonato di sodio. Il crack provoca diverse forme di lesioni alle vie respiratorie, comprese esacerbazioni dell'asma, edema polmonare ed emorragia e alterazioni della mucosa nasale.
Altre complicanze mediche riscontrate nelle persone che assumono questa sostanza d’abuso sono:
- Mal di testa;
- Disfunzioni sessuali;
- Comportamento violento;
- Tosse cronica;
- Convulsioni;
- Infarto miocardico.
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L’uso di cocaina è assolutamente controindicato in gravidanza. Infatti, sono numerosi gli studi che descrivono gli effetti teratogeni sullo sviluppo fetale dell’esposizione prenatale. Ciò nonostante, la causalità specifica della cocaina sull'esito nell'uomo è difficile da accertare a causa delle molteplici variabili associate all'abuso di sostanze, inclusi i fattori sociali e il concomitante uso di più farmaci da parte delle madri, nonché la difficoltà nel confermare i tempi, la dose e la frequenza dell'esposizione alla cocaina.
La prematurità, il ritardo della crescita intrauterina e le sindromi da interruzione fetale hanno portato alla necessità di metodologie nuove e innovative per gli interventi nelle gravidanze complicate dall'uso di cocaina e altri farmaci.
È inoltre molto pericolosa l’associazione di cocaina con altre sostanze d’abuso:
- Alcol: Attraverso una reazione di transesterificazione, la cocaina e l'etanolo si combinano per produrre un composto noto come cocaetilene. Esso ha una durata d'azione molto più lunga della cocaina ed è neuro- e cardiotossico;
- Marijuana: L'uso simultaneo di cocaina e marijuana aumenta significativamente la frequenza cardiaca rispetto a entrambi i farmaci da soli. Questi effetti si notano soprattutto durante lo sforzo. Uno studio ha anche suggerito un aumento della pressione sanguigna fino a 20 mm Hg con l'uso concomitante. Probabilmente si ha un maggiore assorbimento della cocaina attraverso la vasodilatazione dell'epitelio nasale indotta dai cannabinoidi e un effetto additivo nella concentrazione di catecolamine;
- Nicotina: L'uso concomitante aumenta la frequenza cardiaca e la vasocostrizione in misura maggiore rispetto alla sola cocaina o nicotina. Si ipotizza anche che la combinazione di cocaina e nicotina influenzi la dopamina e l'euforia.
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Storia
Vediamo adesso quali sono stati passi più salienti della storia della cocaina.
I popoli di alcune antiche civiltà usavano le foglie di coca per motivi religiosi e cerimoniali. Ad esempio, sono stati trovati resti di foglie di coca nelle guance delle mummie peruviane. In particolare, veniva utilizzata una miscela di foglie di coca e saliva come anestetico locale per le trapanazioni rituali. Il processo consisteva nella rimozione di una sezione circolare di osso dal cranio, ma non è del tutto chiaro se queste procedure fossero eseguite per scopi rituali o per il trattamento di condizioni patologiche.
Quando gli spagnoli conquistarono il Sud America nel 1492, ignorarono le testimonianze del "potere dato dalla foglia" e abolirono l’uso della coca. Poco dopo, però, ne scoprirono gli effetti, divenne legale e al valore del raccolto fu aggiunta una tassa del 10%. Gli spagnoli avevano bisogno di braccia locali per le miniere d'argento, ma si trattava di un lavoro davvero arduo e quindi l'assunzione di coca era molto diffusa perché riduceva l'appetito e aumentava la resistenza fisica. I masticatori di coca (coqueros) divennero moltissimi in questo periodo.
Fu solo nel 1800 che uno studente tedesco riuscì a isolare l'alcaloide della cocaina e nel 1884 fu utilizzato come primo anestetico. Albert Niemann successivamente perfezionò il processo di purificazione.
Nel 1863 un chimico di nome Angelo Mariani commercializzò un vino chiamato Vin Mariani. Come abbiamo detto prima, quando combinata con l’alcol, la cocaina portava alla formazione di un ulteriore composto potente e con effetto additivo, noto come cocaetilene.
Vin Mariani era in competizione con bevande vendute negli Stati Uniti come la ricetta originale del 1886 della Coca-Cola, bevanda rinvigorente e popolare. Nel 1906, quando fu approvato il Pure Food and Drug Act, l'azienda iniziò a utilizzare foglie decocainizzate. Inoltre, la bevanda iniziò a essere aromatizzata utilizzando noci di cola, che funge anche da fonte di caffeina. Dopo il 1904, la Coca-Cola iniziò a usare, al posto delle foglie fresche, le foglie esaurite, ovvero gli avanzi del processo di estrazione della cocaina con i livelli di tracce di cocaina a livello molecolare. Oggi Coca-Cola utilizza come ingrediente un estratto di foglie di coca non narcotico.
Negli Stati Uniti, la cocaina è stata venduta come farmaco da banco fino al 1916. È stata ampiamente utilizzata per la produzione di tonici, cure per il mal di denti, farmaci brevettati e compresse di cocaina al cioccolato. I potenziali acquirenti erano informati che la cocaina "potrebbe rendere il codardo coraggioso, il silenzioso eloquente e il sofferente insensibile al dolore".
Sigmund Freud, il padre della psicoanalisi, all'inizio del 1880 iniziò a sperimentare con la cocaina. In un momento in cui stava attraversando un periodo molto depresso della sua vita, riferì che la cocaina gli risollevò il morale e distolse la sua mente dalle sue difficoltà professionali e finanziarie. Mandò anche la cocaina alla sua fidanzata, dicendole che l'avrebbe resa forte e le avrebbe dato un colore rosso alle guance. Freud giocò un ruolo significativo nello sviluppo dell'industria occidentale della cocaina, infatti avrebbe detto "Ne prendo dosi molto piccole regolarmente, contro la depressione e contro l'indigestione, e con risultati brillanti”.
All'inizio del ventesimo secolo, la tossicodipendenza data dalla cocaina venne messa in luce e nel 1914 fu approvato l'Harrison Narcotics Tax Act che prevedeva l’imposizione di una tassa speciale a tutte le persone che producevano, importavano, fabbricavano, componevano, trattavano, dispensavano, vendevano o distribuivano foglie di coca, suoi sali, derivati o preparati.
Negli anni '20 il consumo di cocaina diminuì e tale declino sarebbe diventato ancora maggiore negli anni '30, quando l'anfetamina (speed) divenne popolare tra i tossicodipendenti.
Al giorno d’oggi, la cocaina è la droga d’abuso illecita più comunemente usata negli Stati Uniti tra coloro che cercano assistenza al pronto soccorso o in centri di disintossicazione e, inoltre, è la causa più frequente di decessi correlati al consumo di stupefacenti segnalata dai medici legali.
Insieme ad altre sostanze illecite, la cocaina viene spesso trasportata all’interno del corpo dai body packers (corrieri), i quali inseriscono una grande quantità (comunemente circa 1 kg) di ovuli contenenti farmaci accuratamente imballati, nel tentativo di contrabbandare illegalmente la droga attraverso la dogana e i valichi di frontiera. Gli ovuli vengono successivamente rimossi dal corpo attraverso l'eliminazione fecale e i farmaci vengono recuperati e venduti. Il riempimento del corpo può avvenire attraverso orifizi orali, anali o vaginali. I corrieri sono soggetti a enorme tossicità dovuta alla fuoriuscita o alla rottura di ovuli contenenti la droga.
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Spero di essere stata abbastanza esaustiva e chiara nell’esposizione di questo interessante argomento. Se volete saperne di più, consiglio di approfondire leggendo le ricerche scientifiche che trovate tra le fonti.
Termino il post regalandovi una canzone meravigliosa di Eric Clapton chiamata “Cocaine”:
Credits Sean Fox
Fatemi sapere cosa ne pensate e grazie per aver letto fino a qui.
Alla prossima,
Delilha
Sources – Fonti:
Cocaine and the nervous system – A. Prakash, G. Das
Cocaine in acute myocardial infarction – G. Lippi, M. Plebani, G. Cervellin
Effects of chronic exposure to crack cocaine on the respiratory tract of mice – P. P. Herculiani
Is your patient using cocaine? Clinical signs that should raise suspicion – E. A. Warner
Cocaine toxicity and hepatic oxidative stress – V. Vitcheva
Cocaine and development: mechanisms of fetal toxicity and neonatal consequences of prenatal cocaine exposure – J. L. Gingras, D. E. Weese-Mayer, R. F. Hume Jr, K. J. O'Donnell
Cocaine: History, Social Implications, and Toxicity – R. A. Goldstein, C. Des Lauriers, A. M. Burda
