肝靶向给药系统的研究进展

贺 玲 李健和

[摘要] 肝脏治疗药物由于潜在的不良反应一直影响着人们的生活水平,如何发挥药物的肝靶向性成为医师们的研究热点。本文系统地阐述了肝脏靶向给药系统三大类型的靶向释药原理,并对近年来的研究进展进行了综述和展望。

[关键词] 肝靶向;受体介导;固体脂质纳米粒;磁性导向

[中图分类号] R575 [文献标识码]A [文章编号]1674-4721(2010)03(c)-015-04

肝脏是人体参与消化、排泄、解毒和免疫等过程的重要器官,肝脏疾病是临床常见病和多发病,有些肝病如病毒性肝炎、肝硬化和肝癌等极大地危害着人类的健康。其治疗目的主要是基于药物到达肝脏病变部位、杀灭致病肝病毒、修复受损的病变组织或消除疾病症状。临床用于治疗肝炎、肝纤维化、肝硬化和肝癌等肝脏疾病的药物较多,但大多数药物由于在肝脏分布少、对其他脏器毒副作用大或在体内不稳定等,其临床应用受到很大限制,因此,探索肝脏疾病的有效治疗方法是当今世界面临的一个重要课题。靶向制剂(TDDS)是一类使药物浓集到靶器官、靶组织、靶细胞,既最大限度地发挥了药物的疗效,降低对其他正常器官、组织及全身的毒副作用,又可增加药物的稳定性,减少药物的用量,使制剂具有缓释或控释特性的靶向给药系统,为第四代药物制剂,是药剂学领域研究的热点之一。肝靶向给药系统(HTDDS)可将药物有效地送到肝脏的病变部位,减少全身分布,减少用药的剂量和给药次数,提高药物的治疗指数,降低药物不良反应,因此,HTDDS对肝病治疗具有积极的推动作用。近年来,关于HTDDS用于肝病治疗的研究不断涌现,特别是肝靶向药物临床治疗的积极开展,为肝病的靶向药物治疗提供了科学的理论依据和有益的临床尝试,本文就肝靶向给药系统的类型、原理及近5年来的研究新进展进行综述。

1 肝的主动靶向给药

肝脏的主动靶向是指用修饰的药物载体作为“导弹”,将药物定向地运送到肝细胞中浓集而发挥药效,其主要是利用受体-配体结合或抗原-抗体结合等生物特异性相互作用,以及利用前体药物实现药物的靶向传递[1]。

1.1 去唾液酸糖蛋白受体介导

去唾液酸糖蛋白受体(ASGP-R)是特异性存在于哺乳动物肝细胞上数量丰富的一种异源低聚物的内吞受体,可特异性识别末端带有半乳糖残基或乙酰氨基半乳糖残基的寡糖或寡糖蛋白,并与之相结合,所形成的配基-受体复合物发生微观簇集,然后内陷,复合物被细胞内吞进入溶酶体,释放出负载药物。去唾液酸糖蛋白受体并不被降解,重新被转运到细胞膜上,参与下一轮循环[1]。这种结合具有组织特异性、饱和性、分子特异性和种属性,以末端为半乳糖残基或乙酰氨基半乳糖残基的糖蛋白为载体,与药物相结合获得药物-载体共轭物,这种共轭物在体内能被ASGP-R所识别并结合,从而发挥肝靶向作用。ASGP-R为作用于靶点的肝靶向药物研究,引起了药物研究工作者的极大重视[2-4]。

1.1.1 半乳糖基聚合物的肝靶向由于半乳糖残基修饰药物在体内具有较强的稳定性,以及其修饰较为方便,且其修饰物具有较好的靶向性等诸多优点,因此,以半乳糖残基为配体修饰药物来实现肝靶向,是去唾液酸糖蛋白受体介导的肝靶向研究中最多的[5]。磷酸伯氨喹(PP)是一类抗疟药,其对间日疟原虫红细胞外期及各型疟原虫配子体均有较强的杀灭作用,为防止复发及中断传播的有效药物。由于疟原虫红外期在肝实质细胞内发育以消耗辅酶Ⅱ为原料,因此磷酸伯氨喹的作用在于干扰肝实质细胞内辅酶Ⅱ的还原过程,使辅酶Ⅱ减少,因而严重地破坏了疟原虫的糖代谢及氧化,杀灭疟原虫。然而,在常规剂量时磷酸伯氨喹容易引起疲倦、头昏、恶心、呕吐、腹痛、粒细胞缺乏以及急性溶血性贫血等严重不良反应,使其临床应用受到一定限制。由于磷酸伯氨喹主要作用于肝实质细胞而发挥作用,所以,靶向技术将磷酸伯氨喹主要集中于肝实质细胞,使其他组织中的浓度降低而减少其毒副作用的特点显得非常有意义。因此,Bhadra D等[6]将聚氧化丙烯树脂(PPI)连接的磷酸伯氨喹在外部用半乳糖残基进行修饰(Gal-PPI)后,进而来研究其肝实质细胞的靶向性和其他组织的毒副作用,研究结果发现Gal-PPI与未修饰的PPI相比显著延长了体外释放度,Gal-PPI体外释放能持续5～6 d,而PPI只有1～2 d;溶血毒性实验表明,Gal-PPI要比PPI溶血减少3.5～7.0倍,因此,可以说明Gal-PPI具有比PPI较低的溶血毒性。另外,组织浓度分布数据显示:2 h后Gal-PPI在肝脏中的浓度为(50.7±5.9)%,而在脾和血液中的浓度分别为(5.50±0.05)%和(7.80±0.76)%;PPI在肝脏中的浓度为(25.70±2.89)%,在脾和血液中的浓度分别为(3.40±0.36)%和(21.80±0.89)%,这些数据说明,Gal-PPI具有显著的肝靶向性,并且,由于Gal-PPI在其他组织中的浓度下降而显著减少了不良反应。该实验充分证明了以半乳糖残基修饰的药物具有显著的肝靶向性。

1.1.2 N-乳糖酰化壳聚糖为载体的肝靶向壳聚糖为天然阳离子海洋多糖,由甲壳素脱乙酰基得到,来源广泛且价廉无毒,具有良好的生物相容性和可降解性,可作为缓、控释的制剂载体材料。以壳聚糖为起始原料,利用壳聚糖上的氨基与乳糖衍生物乳糖酸中的羧基进行酰化反应,将半乳糖基偶联至壳聚糖上,制得N-乳糖酰化的壳聚糖,以期能够被ASGP-识别,以成为新型肝靶向的载体。氟尿嘧啶是肝癌治疗中的一种主要药物,然而,其对正常组织的较强毒性多年来一直困扰着国内外科研人员,如何提高氟尿嘧啶在肝癌细胞中的浓度,并减少其在正常组织中的浓度,已成为科学家关注的对象。Zhang C等[7]成功地制备了N-乳糖酰化壳聚糖修饰的氟尿嘧啶,并通过对此修饰物进行各方面性质评价来说明其肝靶向特性。研究结果表明,修饰物与未修饰相比具有明显的优势:修饰物具有较高的包封率,具有较长的体外释放度,具有较高的肝脏浓度和较低的血浆浓度,这些特点极大地克服了氟尿嘧啶这种在正常剂量下,对肝和其他组织带来严重副作用的药物,因此,这种修饰物有助于氟尿嘧啶减少剂量的同时,而不降低它对肝癌细胞的杀死作用。另外,Lina A等[8]将甘草次酸毫微粒表面用壳聚糖修饰,来研究其肝靶向性,研究结果喜人,修饰物在肝实质细胞中的浓度是其他组织浓度的4.9倍。虽然,以N-乳糖酰化壳聚糖为载体进行肝靶向的研究报道不多,但其作为新型肝靶向的载体已体现出它的优越性。

1.2 甘露糖受体介导

近年来的研究已经发现,肝非实质细胞膜上存在有甘露糖受体,并且,在肝纤维化时,肝星状细胞膜上的甘露糖球蛋白Ⅱ受体(M6P/IGF Ⅱ)将会高度表达,利用甘露糖与血清清蛋白(M6P-HSA)为载体修饰药物,能够特异性的作用于肝星状细胞,由M6P/IGF Ⅱ受体介导进入肝星状细胞,在肝星状细胞中结合物经溶酶体降解后释放药物,从而起到肝靶向作用[9]。Adrian JE等[10]通过在脂质体上嫁接甘露糖与人血清清蛋白(M6P-HSA-liposomes),考察了这种修饰物的性质并评价了其肝靶向的效果,研究发现,这种修饰脂质体与空白脂质体相比具有较高的血液循环清除率和显著的肝脏积聚率,修饰脂质体的血浆清除率为(4.0±0.1) ml/(kg·min),而空白脂质体为(0.65±0.01) ml/(kg·min),在肝星状细胞中修饰脂质体的标记物[H3]的浓度要比空白脂质体高出1倍多,这个结果说明,以M6P-HAS为载体的脂质体具有比脂质体更好的肝靶向性,以甘露糖受体介导的肝靶向具有相当的可行性。另外,Greupink R等[11]将抗纤维化和抗肿瘤药物麦考酚酸用甘露糖和牛血清清蛋白嫁接得到了其修饰物,发现这种修饰物具有较高的包封率,体内实验显示,修饰物与原形物麦考酚酸相比,在肝星状细胞中具有明显的浓度差异,在下调肝细胞a-b-晶体蛋白mRNA的水平方面修饰物也具有显著优势,说明麦考酚酸可以通过M6P-HAS修饰实现肝靶向,因此,可以借此减少给药剂量而降低毒副作用。

1.3 胆酸为载体的肝靶向

根据肝细胞对胆酸有很高的摄取能力这一特征,利用胆酸将药物导向肝脏是一条有效途径。胆酸转运体包括位于人体小肠细胞的钠依赖性胆酸转运体(hAsBT)和肝脏细胞膜表面的钠离子-牛磺胆酸转运多肽(NTCP),它能特异性地与胆酸及其一系列衍生物结合,从而将其吸收进入细胞内部而发挥作用。近年来,人们对以胆酸为载体的肝靶向药物的研究不断深入,文献报道的有多肽、降脂药、抗病毒药、抗肿瘤药、降糖药及硝酸酯类药物等与胆酸结合的肝靶向药物[12]。通过细胞及动物实验研究表明,药物与胆酸偶联后,不同程度地增加了药物的肝吸收,降低了药物的毒副作用。有些药物,如胆酸与硝酸酯偶合物(NCX-1000)已进入临床研究阶段[13]。抗HBV药物拉米夫定和抗肿瘤药铂螫合物的胆酸结合物的报道已经证实,其结合物的稳定性和肝选择性靶向都有优异效果[14-15]。

2 肝的被动靶向给药

肝脏的被动靶向即又称为自然靶向,是指载药微粒被巨噬细胞尤其是肝的Kupffer细胞摄取,因此能通过正常生理过程运送至肝、脾等靶器官使药物浓集,在非靶向部位如心、肾等器官含量较少,而显著降低毒副作用。

2.1 毫微粒

毫微粒是一种固态胶体药物释放体系,是将药物溶解、夹嵌、包裹或吸附于聚合材料载体上制成的胶体固态颗粒,是毫微球和毫微囊的统称,其粒径大小为10～1 000 nm,由大分子物质构成,并可作为药物载体。毫微粒具有被动靶向性,主要在于其粒径大小,粒径为50～200 nm的毫微粒进入循环系统后,并不直接释放入全身循环,而是被网状内皮系统(REs)摄取,使得大部分药物在肝脏内蓄积而实现靶向性。Li FQ等[16]用牛血清清蛋白包裹制成了阿魏酸钠毫微粒(SF-BSA-NP),这种毫微粒的粒径为100～200 nm,包封率可达80%以上,载药量为16%,体外缓慢释放药物;体内组织分布显示,SF-BSA-NP在心、肺、脾中的浓度很低,在肝中1 h为66.28%,12 h达80.91%,是阿魏酸钠(SF)溶液型的2.5倍。另外,杨云霞等[17-18]以聚氰基丙烯酸正丁酯为载体,制备了米托蒽醌毫微球,并对其肝癌的抑瘤作用进行了评价,结果显示,毫微球明显降低了米托蒽醌的毒副作用,提高了肝癌的抑制效果。虽然,以毫微粒为载体来实现肝靶向,具有相对简捷的制备工艺,但是,近年来对其的研究报道有所下降,可能由于成型的制备工艺对于其他抗肝病药物达不到粒径范围要求,使得其他药物制成毫微粒时肝靶向性不佳。

2.2 固体脂质纳米粒

脂质体作为定向药物载体而发挥肝靶向性质已具有较长的历史。药物被脂质双分子层包裹后,可选择性的被肝脏网状内皮系统吞噬,使药物浓集于肝脏,发挥肝靶向潜能。然而,脂质体具有在体内外不稳定、药物易于渗漏等特点,导致其肝脏药物浓度减少,靶向性不显著。近年来,以单纯用脂质体来修饰药物而发挥肝靶向的报道非常少见,较多集中在脂质体外层,再用特异性配体修饰来提高其肝靶向性,如近期报道的甲基壳聚糖包裹苦参碱脂质体,其要比单纯苦参碱脂质体的肝靶向性显著提高[19]。

为了克服脂质体的缺点,提高药物肝靶向性能,研究者基于脂质体的理论基础,开展了一种新型纳米粒载药系统-固体脂质纳米粒(solid lipid nanoparticles,SLNs)。SLNs系指以固态的天然或合成类脂如卵磷脂、三酰甘油等为载体材料,将药物包裹或内嵌于类脂核中,制成粒径约为50～1 000 nm的固体胶粒给药系统,其具有毫微粒和脂质体的双重特点,起到可控制药物释放、避免药物泄漏以及良好的靶向性等优点,使得包裹药物在体内泄漏减少,提高了网状内皮系统吞噬率,从而大大地提高了药物在肝脏中的浓度,发挥显著的肝靶向作用,因此,将药物制成固体脂质纳米粒而发挥肝靶向性,已成为近年来科研人员研究的热点。固体脂质纳米粒为载体的肝靶向研究,现在主要集中在一些抗肝纤维化和抗肝炎的药物上,有拉米夫定、水飞蓟素(SM)、苦参素和阿克拉霉素等。水飞蓟素在临床上对多种肝病,如急慢性肝炎、各种肝损伤、肝纤维化和早期肝硬化,具有优良疗效,然而,其溶解性差、口服吸收差、富集于肝脏的药物浓度低等缺点,影响了其临床疗效。为此,何军等[20]采用冷却-匀质法将SM制成固体脂质纳米粒(SM-SLN),并对其稳定性和肝靶向性进行了评价,研究发现SM-SLN平均粒径为(170.67±12.04) nm,其包封率和载药量分别为(87.34±3.06)%和(2.20±0.10)%。SM-SLN的各组织器官浓度结果显示,肝脏相对于血浆和其他器官的靶向效率值(t)均大于1,说明,SM-SLN冻干剂具有明显的肝靶向性。另外,对于氟尿苷二丁酸酯、氧化苦参素和阿克拉霉素A固体脂质纳米粒肝靶向性研究也证实,固体脂质纳米粒载体具有包封率高、载药量大以及肝靶向性显著的优点,尤其是苦参素固体脂质纳米粒对肝脏的相对靶向指数高达360%[21-23]。近年来的研究报道充分说明,以固体脂质纳米粒为载体实现的肝靶向具有相当的可行性和优异性。

3 肝的物理化学靶向给药

肝的物理化学靶向是指利用肝脏的物理因素或化学因素的改变而改变药物载体的性质,最后释放药物的过程。肝脏的物理和化学靶向给药主要有动脉栓塞给药和磁性导向给药。

3.1 动脉栓塞靶向给药

动脉栓塞是指通过插入动脉的导管将栓塞剂输入至靶组织或器官。肝癌的动脉栓塞治疗的理论基础是建立在肝脏接受动脉及门静脉双重血供,而肝癌血供基本上来自动脉(95%)。因此,肝动脉栓塞术能引起肿瘤坏死、缩小,而不会产生肝功能衰竭。故动脉栓塞是切实可行,并且安全有效的肝靶向技术,已经通过大量动物及临床实验资料得到证实,栓塞性微球已较为广泛地用于肝癌的动脉栓塞治疗。目前,临床上已应用莪术油肝动脉灌注栓塞和沙利度胺联合栓塞治疗原发性肝癌。

3.2 磁性导向给药

磁性导向给药是指将药物和磁性材料一起包封于载体材料中,给药后可在体外近肿瘤部位施加一定强度的磁场,使药物在磁场作用下富集于肿瘤部位,即可提高靶区内的药物浓度,从而提高疗效、减少用药剂量、降低全身不良反应。如果对该前体药物载以磁性载体,使磁性前体药物在外磁场作用下定向作用于肝部,就可以实现肝靶向,从而最大程度地减少对其他组织的不良反应。磁性导向给药系统有磁性微球、磁性微囊、磁性毫微粒、磁性脂质体和磁性乳剂等。其中的磁性物质多是直径为10～30 nm的超微粒子,动物实验证明,在外加磁场的作用下,有较好的靶向作用,当外加磁场聚焦于肝脏时便有肝靶向的作用。磁性导向给药过去一直用Fe3O4或者Fe2O3作为磁性载体来包裹药物发挥靶向作用,然而,由于其较低的载药量、容易聚集、分散性差和难于控制微球的粒径和形状等缺点,使得其运用受到限制。近年来研究发现,细菌产生的磁气圈(BMs)由于其具有顺磁性、毫微米尺寸、粒径分布窄、有隔膜界面等特点,已经取代成为了新型的磁性导向给药载体[24-25]。Sun JB等[26]用BMs作为载体包裹阿霉素(DBMs),研究了DBMs的体内外抗肿瘤活性,结果发现DBMs在体内外具有与阿霉素相同的抗肝癌细胞活性,然而,具有比阿霉素明显低的心脏毒性。

磁性导向给药由于靶向性好,制备工艺简捷一直以来受到研究者的青睐,然而,磁性微粉易于在肝、肾的网状内皮系统沉积,引起栓塞的形成或造成中毒。所以,磁性导向给药在肝靶向给药方面的应用受到了一定的限制,有待于进一步的改进。

4 展望

肝脏疾病的高发病率多年来一直影响着人们的生活质量,并且,肝脏治疗药物在临床上所体现的较大不良反应也潜在地危害着人们的健康,如何提高药物的肝脏治疗效果,降低其他组织的毒副作用,已成为科研人员多年来研究和探索的热点。可喜的是,随着研究者的不懈努力,肝靶向给药系统作为一种新型的理论系统得到了不断的丰富和完善。肝脏特异性受体的不断发掘,丰富了肝主动靶向的理论体系;固体脂质纳米粒的出现,推动了肝被动靶向技术的进步;新型磁性载体的发现,拓展了肝物理靶向技术的运用,这一系列的进步都预示着人们克服肝脏疾病的美好未来。目前,随着科研者对药物-固体脂质纳米粒(或纳米粒)-特异性配体这一双重靶向性技术的探讨以及对基因治疗药物靶向性的研究[27-29],使我们有理由相信人类战胜肝脏疾病的美好前景即将到来。

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(收稿日期:2010-02-22)