Insights into the Passive Partitioning of Amino Acids and Codeine into Human Hair


Gerald G. Krueger, Carla Pitcher, Andrew P. Liimatta, Todd L. Knapp, Kenneth J. Miller II, Diana G. Wilkins, and Douglas E. Rollins

Abstract

Background: Cells that form hair are among the body's most rapidly dividing cells, with each daughter cell becoming part of the hair shaft as it differentiates and lengthens. It follows that hair might contain concentrations of xenobiotics (environmental chemicals, therapeutic drugs, illicit substances, etc.) reflective of the concentration in blood at the time of division and onset of differentiation of cells that give rise to hair.

Objective: This study was designed to gain insight into the passive incorporation of xenobiotics into hair.

Methods: This study focused on the parameters of the passive partitioning of three agents, two water-soluble amino acids (cysteine and glutamine) and codeine into hair. Undamaged black hair from various ethnic groups was incubated in solutions containing the three agents as a function of time and concentration. Hair was washed extensively; time and dose to steady state as well as partitioning coefficients were determined for each agent. Codeine washing with a pH gradient also was carried out.

Results: Data show that the partitioning coefficient of the agents is linear but not stoichiometric. At low doses passive partitioning into hair is efficient, a 1 minute exposure leading to significant retention. Washing extensively with deionized water, the fluid used for passive partitioning of the test agent, will not reversibly extract all of the agent, regardless of race.

Conclusion: Hair can effectively absorb and retain agents of the environment, and this retention occurs via mechanisms other than those inherent to an ion exchange column.

Sommaire

Antécédents: Les cellules qui forment le cheveu sont parmi les cellules du corps qui se divisent le plus rapidement, chaque cellule fille devenant partie de la tige du cheveu à mesure qu'elle se différencie et allonge. Il s'ensuit que le cheveu peut contenir des concentrations de substances xénobiotiques (produits chimiques dans l'environnement, produits thérapeutiques, substances illicites, etc.) en reflétant la concentration dans le sang au moment de la division et du début de la différenciation des cellules qui donnent lieu à la formation du cheveu.

Objectif: La présente étude visait à fournir un aperçu de l'incorporation passive de substances xénobiotiques dans le cheveu.

Méthodes: L'étude portait sur les paramètres de séparation passive de trois agents, soit deux acides aminés hydrosolubles dans l'eau (cystéine et glutamine) ainsi que la codéine. Des cheveux noirs en bon état provenant d'individus de divers groupes ethniques ont été incubés dans des solutions contenant les trois agents selon des durées et concentrations variables. Les cheveux ont ensuite été lavés abondamment; on a alors déterminé pour chaque agent la durée et la dose jusqu'à atteinte de l'état stable ainsi que les coefficients de séparation. On a également lavé la codéine avec un gradient pH.

Résultats: Les données recueillies indiquent que le coefficient de séparation des agents est linéaire mais non stoechiométrique. À faibles doses, la séparation passive est efficace, une exposition d'une minute produisant un taux élevé de rétention. Un lavage abondant avec de l'eau désionisée, le liquide utilisé pour la séparation passive de l'agent testeur, ne permet pas, à l'inverse, d'extraire la totalité de l'agent, et cela quel que soit le groupe ethnique.

Conclusion: Le cheveu peut effectivement absorber et retenir des agents de l'environnement, et cette rétention se produit par des mécanismes autres que ceux qui sont inhérents à une colonne échangeuse d'ions.

Full text available in the print edition / Pour le texte intégral veuillez consulter la version imprimée.


JCMS 1(2) Contents