脑靶向脂质体的研究进展＊

黄向华 ，徐维平 ，，陆 杨 ，徐婷娟 ，顾君彤 ，张勇强

(1.安徽中医学院，安徽 合肥 230031;2.安徽省立医院，安徽 合肥 230001;3.中国科学技术大学，安徽 合肥 230026)

近年来，中枢神经系统疾病的发病率不断增加，特别是脑部肿瘤和神经退行性疾病的发病率及死亡率持续上升。但中枢神经系统在结构与功能上的复杂性导致了中枢神经系统疾病的临床治疗进展缓慢，特别是血脑屏障(blood brain－barrier，BBB)的存在使得治疗药物难以到达病变的脑组织，无法发挥治疗作用。一些具有表面修饰和特殊性质的脂质体，可作为药物载体，穿透血脑屏障，将药物运输到脑内，使其发挥治疗作用，被称为脑靶向载体，笔者就脑靶向脂质体的研究进展作一介绍。

1 血脑屏障结构、组成及转运方式

血脑屏障是由脑毛细血管内皮细胞形成的血液与脑组织之间的屏障，是机体参与固有免疫的内部屏障之一。它由3部分组成，包括脑毛细血管紧密衔接的内皮细胞，脑毛细血管内皮细胞外连续的基底膜，85%的脑毛细血管壁外表面积包围着的神经胶质细胞的终足(或称脚板)[1]。血脑屏障对大脑起到了有效的保护作用，同时也给脑部给药带来了困难。目前，穿透血脑屏障的途径主要有小分子直接经细胞间隙扩散，脂溶性分子的融膜扩散，特异载体通道即胞转，特异受体介导的胞吞，电荷吸附介导的胞吞[2]。

由于血脑屏障的特殊结构和转运特性，常用的促进药物透过血脑屏障的方法主要有:用甘露醇、尿素等造成血液高渗，使脑毛细血管内皮细胞紧密连接瞬时开放;通过鼻腔给药，颈动脉给药入脑;对药物进行结构改构使其更易通过血脑屏障;通过受体或载体介导，其中纳米粒和脂质体备受关注。脂质体在体内无降解、无毒、无免疫性，作为药物载体可以提高治疗指数、降低药物毒副作用、减少给药剂量等，可作为提高药物脑内浓度的理想载体[3]。

脂质体是磷脂分散在水中形成的类球状、包封一部分水相的的封闭囊泡。脂质体通常含有一层或多层磷脂膜，其粒径大小可由20纳米到几十微米，可作为疏水、亲水以及两亲性药物载体。脂质体具有很高的亲脂性，可通过如被动转运、与脑血管内皮细胞膜发生膜融合或通过内吞途径转运至脑实质[4]。

2 脑靶向脂质体的常见类型

2.1 表面修饰的脂质体

普通脂质体在体内可快速被肝、脾和骨髓等组织的网状内皮系统吞噬而无法到达靶位。通过在脂质体表面修饰聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)链，可以形成空间稳定的脂质体，从而避免被吞噬细胞识别，延长脂质体的血液循环时间，增加其脑靶向性。关于脑靶向脂质体的研究主要集中于特异修饰的聚乙二醇化小单层脂质体，如在聚乙二醇化脂质体表面搭载一些小分子肽、蛋白或其他的一些表面接枝，或者改性，使脂质体载运药物以受体介导的胞转、胞吞等方式进入血脑屏障。

1)肽类修饰脂质体

TAT肽是一种穿膜肽，来源于人免疫缺陷病毒的转录活化因子，可以携带包括亲水性蛋白、多肽、DNA甚至颗粒物质等进行细胞间或细胞内传输，也可穿透血脑屏障。Qin等[5]用聚乙二醇化磷脂衍生物共价结合TAT肽制备了TAT脂质体，并通过体外和体内试验证明其是一个具有很大潜力的脑部药物传递系统。随后Qin等[6]将阿霉素(doxorubicin，DOX)包裹在脂质体内水相中，通过体内分布试验证实它明显提高了阿霉素在脑部的分布量，降低了阿霉素在心脏的分布量，从而有望降低阿霉素带来的心脏毒性;通过体内药效学试验发现其大大提高了脑部肿瘤模型大鼠的生存期。多项试验证明了DOX－TAT－LIP高透血脑屏障率与脂质体表面修饰了TAT有关。TAT修饰的脂质体通过吸附介导的胞吞穿透血脑屏障，从而提高脑胶质瘤大鼠的治疗效果。

RGD(Arg－Gly－Asp)序列是一种由精氨酸、甘氨酸和天冬氨酸组成的三肽序列，存在于多种细胞外基质中，可与11种整合素特异性结合，能有效促进细胞对生物材料的黏附。阿魏酸(4－hydroxy－3－methox－ycinnamic，FA)是用来治疗神经血管和脑血管疾病的一种中药活性成分，难以穿透血脑屏障，因此其在脑部疾病的应用受到限制。有学者制备了RGD修饰的阿魏酸脂质体并应用到患有脑部炎症的家兔，结果显示用RGD修饰阿魏酸脂质体在脑部的浓度与阿魏酸脂质体和游离阿魏酸相比，各增加了3倍和6倍;同时，体外试验证明单核细胞和中性粒细胞对RGD－FA脂质体的摄取比阿魏酸脂质体高，表明RGD－FA脂质体在脑部的高摄取率是由于RGD配体与单核细胞与中性粒细胞上的受体结合，从而促进了RGD脂质体通过这些细胞的胞吞运转至血脑屏障，提高炎症家兔的脑部阿魏酸分布量[7]。

RMP－7是一种缓激肽类似物，是B缓激肽受体激动剂，能与脑毛细血管内皮细胞上的B缓激肽受体特异性结合[8]。通过脂质体包裹神经增长因子(growth factor，NGF)，可以提高其穿透体外血脑屏障模型和大鼠体内血脑屏障的效率。已证实RMP－7体外血脑屏障和体内血脑屏障的高渗透性，是通过开启血管内皮细胞的紧密连接产生的。但该法在Ⅲ期临床试验中被认为是一种侵入性方法而被放弃。研究者发现，虽然注射NGF脂质体混合RMP－7引发33%的大鼠死亡，但是注射连接RMP－7的NGF脂质体并没有引发大鼠死亡[9]。说明通过连接RMP－7脂质体开启血管内皮细胞的紧密连接方式可能是短暂的和有选择性的，不至于引发大鼠死亡。

不同肽修饰脂质体的脑靶向原因各不相同，可能是肽与脑血管上的特定部分发生特异性的相互作用，通过特异受体介导的吸收或转运入脑、吸附介导的胞吞等，具体机制仍有待进一步研究。

2)转铁蛋白受体修饰的脂质体

转铁蛋白受体(transferrin receptor，TFR)存在于血脑屏障上，在快速增殖的肿瘤细胞表面也高水平表达。转铁蛋白(transferrin，Tf)修饰的脂质体可以通过受体介导的方式穿透血脑屏障，从而提高药物的透血脑屏障效率。乳铁蛋白(lactoferrin，Lf)是一种哺乳动物的阳离子铁结合蛋白，是转铁蛋白家族中的一种。Chen等[10]研制了细胞毒性较低的乳铁蛋白修饰的前阳离子脂质体，通过试验发现，脑毛细血管内皮细胞对该载药系统的摄取量大大增加，同时增强了大鼠脑部药物的积累。

另外一种备受关注的转铁蛋白受体单克隆抗体是OX－26单克隆抗体，它可以高效地转运入脑[11]。普通脂质体的血浆清除率高，聚乙二醇修饰的脂质体可以明显降低血浆清除率，但却无法穿透血脑屏障。通过共价结合OX－26和聚乙二醇的脂质体透血脑屏障能力远大于游离柔红霉素、普通脂质体和聚乙二醇化的脂质体[12]。Gosk等[13]分别将连接OX－26的聚乙二醇脂质体和未连接OX－26的脂质体注入大鼠体内，用原位灌注法得出，脑毛细血管内皮细胞对前者的摄取量约为后者的两倍。放射标记发现，灌注15 min后前者脑毛细血管内皮细胞摄取率比后者高出16倍;OX－26选择性分布在脑毛细血管内皮细胞上，但在脉络丛上皮神经元和神经胶质细胞上没有显示;未连接OX－26的脂质体在脑毛细血管内皮细胞上未见显影;将前一组用白蛋白灌注15 min后并没有神经元或神经胶质细胞的显影，故判断血脑屏障的完整性没有受到破坏。因此，OX－26脂质体可作为一种良好的药物转运载体。

3)糖搭载脂质体

葡萄糖是一种重要的大脑功能营养成分，其运输主要取决于脑毛细血管内皮细胞上的葡萄糖转运蛋白，主要通过胞转的方式被主动摄取入脑。Cecile等[14]将用薄膜蒸发法制备的两亲性环糊精脂质体与不加修饰的脂质体进行比较。用环糊精将脂质体表面进行修饰，修饰未改变脂质体的稳定性、粒径和渗透率，通过体外血脑屏障模型得出普通脂质体透血脑屏障率为6%，而包裹环糊精的脂质体透血脑屏障率却达到30%。证明该药物传递系统可作为一种良好的透血脑屏障药物载体。Xie等[15]制备了4种不同长度葡萄糖修饰的脂质体(GLU200－LIP，GLU400－LIP，GLU1000－LIP，GLU2000－LIP)，通过建立体外血脑屏障模型来比较不同脂质体穿透血脑屏障的能力，结果6 h后，GLU400－LIP，GLU1000－LIP和LU2000－LIP的BBB累计清除率高于GLU200－LIP，更远高于普通脂质体。因此，葡萄糖修饰的4种脂质体均具有载运药物透血脑屏障的潜力，小鼠的体内分布试验结果显示GLU1000－LIP在脑内的累积量最高，可作为透血脑屏障的一种良好载体。

2.2 多受体介导的脂质体

他莫昔芬(tamoxifen，TAM)是一种雌激素受体调节剂，用于治疗某些乳腺癌和卵巢癌。近期一些研究表明，它可以抑制多耐药蛋白对药物的外排作用，从而提高药物穿透血脑屏障的效率，同时也可以抑制肿瘤细胞对药物的外排作用。Qian等[16]制备了转铁蛋白修饰的他莫昔芬表柔比星脂质体，并通过试验证明该种脂质体比单独修饰的脂质体透血脑屏障效果好，他莫昔芬－转铁蛋白表柔比星脂质体不仅提高了表柔比星在脑中的分布量，而且能够使药物准确地到达肿瘤细胞中，其原因是转铁蛋白可与血脑屏障上的相应受体结合从而通过受体介导的方式穿透血脑屏障，且他莫昔芬有抑制血脑屏障对药物的外排作用，二者同时作用可提高药物载运至脑内的量[16]。另有学者制备将他莫昔芬穿插在磷脂双分子层中同时连接麦胚凝集素(wheat germ agglutinin，WGA)的脂质体并进行试验，结果表明WGA－TAM－托泊替康脂质体比托泊替康脂质体穿透血脑屏障能力强;而且，通过比较脑部肿瘤大鼠经静脉注射不同脂质体的生存期发现，注射WGATAM－托泊替康脂质体比单纯注射托泊替康脂质体存活时间延长了6 d。笔者推论，WGA可能通过吸附介导的胞吞作用入脑，从而提高了脂质体的穿透血脑屏障效率，同时他莫昔芬的存在抑制了血脑屏障对药物的外排作用[17]。

有研究者用转铁蛋白和4－氨基苯基－α－D－吡喃甘露糖(MAN)共同修饰柔红霉素脂质体。MAN是一种甘露糖类似物，能够通过葡萄糖转运蛋白(GLUT－1)的方式穿透血脑屏障。通过对鼠脑毛细血管内皮细胞的转运性研究表明，结合转铁蛋白和MAN的脂质体与游离柔红霉素、柔红霉素脂质体和只与转铁蛋白或MAN结合的柔红霉素脂质体相比渗透性更强;通过胶质瘤大鼠的体内试验发现，MAN－转铁蛋白柔红霉素脂质体能延长脑部肿瘤大鼠的存活天数[18]。

上述研究表明，双配体分子修饰的脂质体可以大幅度提高药物透血脑屏障的靶向效率，但存在修饰多个配体可能会增强非特异性结合，或者各个靶向分子可能会彼此干扰与受体的特异性结合。

2.3 热敏脂质体

热敏脂质体是指在相变温度时，脂质体中的磷脂产生从胶态过渡到液晶态的物理转移，从而大大增加脂质体膜的通透性，此时释放药物最多。林雯等[19]将阿霉素溶液和温敏阿霉素脂质体在不同温度条件下对体外血脑屏障模型和体外血脑屏障模型的穿透效率进行比较，结果显示，未加热(37℃)条件下两种制剂穿透效率基本相当，但在42℃条件下热敏脂质体在两种模型中的药物透过量显著高于阿霉素溶液。加热处理可小幅度提高溶液的通透性，却显著提高了热敏阿霉素脂质体的通透性。因此笔者认为，加热处理可以选择性短暂提高两种屏障的通透性。Gong等[20]制备相变温度为42℃的阿霉素脂质体，在体外血脑屏障模型中，温敏阿霉素脂质体42℃时的渗透率达到90%。注射热敏脂质体脑部肿瘤大鼠脑内的药物最高浓度比游离阿霉素和普通阿霉素脂质体分别高出6.4倍和3.7倍;同时胶质瘤大鼠的生存期最长达到44 d，显著高于其他组。包裹阿霉素的热敏脂质体配合热疗可以增加阿霉素转运至脑组织，同时也延长了胶质瘤小鼠的存活时间。将热敏脂质体与热疗技术相结合，在加热条件下不仅可以促进脂质体穿透血脑屏障，而且可以触发脂质体在脑部释药，达到脑部靶向给药的目的，从而为广大脑部疾病患者的治疗带来新希望。

2.4 其他

磁性脂质体通过外部磁场的作用选择性地浓集于靶向部位，可用于脑靶向药物递送。Jain等[21]制备了RGD多肽修饰的Fe3O4磁性脂质体，并将RGD肽修饰的双氯芬酸钠磁性脂质体、游离双氯芬酸钠、RGD肽修饰的双氯芬酸钠脂质体、未修饰的双氯芬酸钠磁性脂质体分别尾静脉注入大鼠体内，在脑部用0.8 T的磁场引导，结果RGD－双氯芬酸钠磁性脂质体组在脑内的血药浓度分别是游离双氯芬酸钠组的9.1倍、RGD－双氯芬酸钠脂质体组的6.62倍、双氯芬酸钠磁性脂质体组的1.5倍。因此，该药物递释系统有可能用于治疗神经系统疾病，同时也为脑血管疾病的治疗提供了新的研究方向。

此外，Eyal等[22]制备了载5－羟色胺负电荷脂质体，通过内水相和磷脂双重标记研究其在大鼠和家兔脑内分布。大鼠尾静脉注射5－羟色胺脂质体4 h和24 h后，脑部5－羟色胺浓度为注射5－羟色胺溶液的2.02倍和1.70倍。通过双重标记证明，脂质体被完整带入脑组织中，未被破坏，并证明单核细胞吞噬是阳离子脂质体进入脑内的主要方式。因此，阳离子脂质体也可作为一种可能的脑靶向药物载体。

3 结论

脂质体可以作为脑靶向载体，能提高药物脑内浓度、延长药物脑内滞留时间等。靶向脂质体可根据不同需要使脂质体表面连接不同的抗体或活性肽。对脂质体穿透血脑屏障的研究揭示了一些新的可能的入脑机制，为中枢神经系统疾病的新药开发提供了一些新思路。目前，脑靶向脂质体研究较多的是将脂质体同时连接两个或更多个不同的肽类抗体或靶向片段，使药物或质粒DNA更有效地转运至脑实质或靶细胞内，从而使许多中枢神经系统疾病得到更有效的治疗。但脂质体存在稳定性不好、成本价格高等问题，这些问题是今后脑靶向脂质体市场化面临的难点和研究的重点。

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