經(jīng)鼻給藥腦部遞藥系統(tǒng)設(shè)計的藥劑學(xué)研究進(jìn)展Δ

董 宇，狄留慶，趙曉莉，畢肖林，李俊松，蔡寶昌（南京中醫(yī)藥大學(xué)，南京市 210046）

我國古代早有通過鼻腔向腦內(nèi)遞藥的記載。東漢張仲景在《金匱要略》中，用“薤搗汁，灌鼻中”，開竅回蘇的方法進(jìn)行急救；《世醫(yī)得效方》用細(xì)辛末吹鼻，治療暗風(fēng)卒倒不省人事；《醫(yī)林改錯》云：“鼻通于腦，所聞香臭歸于腦?！敝嗅t(yī)學(xué)更有“納鼻而通十二經(jīng)”的理論。鼻腔給藥由于鼻腔獨(dú)特的生理結(jié)構(gòu)可避免口服給藥的首關(guān)效應(yīng)而發(fā)揮局部或全身治療作用，其中經(jīng)鼻給藥腦內(nèi)遞藥發(fā)揮中樞治療作用越來越受到行業(yè)界的關(guān)注。

由于鼻黏膜與腦部存在著獨(dú)特的解剖生理聯(lián)系，賦予了鼻黏膜給藥途徑在腦內(nèi)遞藥領(lǐng)域的獨(dú)特優(yōu)勢。在經(jīng)鼻給藥腦內(nèi)遞藥系統(tǒng)設(shè)計過程中，除藥物劑型、輔料的種類與用量外，腦屏障腦內(nèi)遞藥具有重要影響。腦屏障由血-腦屏障（Blood-brain barrier）、血-腦脊液屏障（Blood-cerebrospinal fluid）和腦脊液-腦屏障（Cerebrospinal fluid-brain barrier）三部分構(gòu)成。其中，血-腦屏障由致密的毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞、基膜及星形膠質(zhì)細(xì)胞構(gòu)成，所起的屏障作用最大[1]。通過選擇性控制血液和腦組織的物質(zhì)交換，為神經(jīng)細(xì)胞及膠質(zhì)細(xì)胞的功能保持最佳環(huán)境，同時也使95%以上強(qiáng)有力的藥物無法通過血腦屏障而失去療效，因此經(jīng)鼻給藥腦內(nèi)遞藥可較好地發(fā)揮中樞治療作用[1]。

1 經(jīng)鼻給藥腦內(nèi)遞藥系統(tǒng)的劑型選擇

1.1 噴霧劑

噴霧劑吸收快、生物利用度高，應(yīng)用十分廣泛。它不含拋射劑，僅通過霧化裝置將藥物噴于患處。噴霧給藥時，藥液沉積在鼻腔的前部，以小滴分散，其清除速率比纖毛運(yùn)動慢，有時還逆向轉(zhuǎn)運(yùn)。局部刺激小。孫寒靜等[2]通過測定川芎嗪在大鼠腦中的藥動學(xué)參數(shù)，認(rèn)為芎冰噴霧劑經(jīng)鼻腔給藥后即達(dá)峰濃度，可發(fā)揮即時療效，緩解腦缺血癥狀；清除迅速，藥后3 h，腦組織濃度降至2%，使鼻腔噴霧劑更適合于給藥治療，并在短時間內(nèi)可多次重復(fù)給藥，維持及增加療效。另外，一些疫苗也通過鼻腔給藥的方式接種，如美國食品與藥物管理局（Food and drug administration，F(xiàn)DA）已經(jīng)批準(zhǔn)的MedImmune公司生產(chǎn)的鼻腔噴霧給藥流感病毒活疫苗（In fluenza virus vaccine live，商品名FluMist）等[3]。

1.2 納米粒

程巧鴛等[4]通過考察神經(jīng)毒素納米粒經(jīng)大鼠鼻腔給藥后在腦的藥動學(xué)特征，得出單純神經(jīng)毒素鼻腔給藥后無法進(jìn)入腦內(nèi)，而以納米粒為載體，可顯著增加其鼻腔吸收入腦，且能較快達(dá)到峰濃度，消除緩慢，具有明顯腦靶向特點(diǎn)。Gao X等[5]研究表明，舒血管腸肽的納米粒鼻腔給藥增強(qiáng)了腦部遞藥的能力。Betbeter D等[6]將多糖納米粒制備的生物載體與嗎啡混合后，小鼠鼻腔灌注給藥，認(rèn)為納米粒的存在促進(jìn)了嗎啡由鼻腔至腦的直接轉(zhuǎn)運(yùn)，但未增加其向血液的轉(zhuǎn)運(yùn)，具體作用機(jī)制尚未闡明。納米粒促藥物鼻腔給藥入腦的研究還很多，但機(jī)制尚未明了，納米粒給藥的利弊還有待研究[7]。

1.3 乳劑

王萍等[8]使用中藥乳劑滴鼻給藥治療偏頭痛取得了良好的臨床效果。龔志南等[9]還將白芷乳劑鼻黏膜給藥，以白芷有效成分歐前胡素和異歐前胡素為指標(biāo)，結(jié)果顯示其體內(nèi)藥動學(xué)過程均符合一室模型，進(jìn)入腦組織時間短，且腦組織中2種成分的含量較高，為白芷鼻腔給藥治療偏頭痛提供了科學(xué)依據(jù)。王東興等[10]研究比較雌二醇的殼聚糖納米粒和亞微乳劑，引入了腦靶向指數(shù)（DTI）和腦部藥物直接轉(zhuǎn)運(yùn)百分比（DTP）2個指標(biāo)，DTI分別為3.15和3.80，DTP分別為68.43%和73.63%，提示納米粒入腦的效果比亞微乳劑更好。

1.4 脂質(zhì)體

將藥物包封入脂質(zhì)體后鼻腔給藥，不僅能有效地減少藥物對鼻腔的刺激性和毒性，增加藥物療效，還可使藥物通過磷脂雙分子層緩釋控制釋放，克服頻繁給藥的缺陷。謝英[11]等在研究神經(jīng)生長因子的鼻腔給藥時，發(fā)現(xiàn)藥物經(jīng)脂質(zhì)體包載后能明顯增加其腦攝入。

1.5 微球

具有黏膜附著性的微球制劑，可延長藥物在鼻腔的作用時間，但不增加黏膜通透性。以慶大霉素為藥物模型制成凝膠微球經(jīng)大鼠和羊鼻腔給藥后，微球的生物利用度比溶液劑顯著地增高。微球粒子大小一般在40～60 μm為宜。Li Y等[12]將用于鎮(zhèn)痛的α-神經(jīng)毒素包裹于聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）/聚酸酐微球，取得了一定的效果。蔡鑫君等[13]通過噴霧干燥法制備神經(jīng)毒素-Ⅰ殼聚糖鼻腔給藥微球，但只進(jìn)行了體外試驗(yàn)。

目前，在鼻腔給藥的腦靶向性研究中，新劑型的應(yīng)用還不是很多，隨著給藥技術(shù)和評價體系的發(fā)展，新劑型在鼻腔給藥透血腦屏障的研究中的應(yīng)用會越來越多。

2 經(jīng)鼻給藥腦內(nèi)遞藥系統(tǒng)的處方研究

鼻腔黏膜對藥物的吸收與其它生物膜相似，脂溶性藥物及相對分子質(zhì)量小的藥物容易吸收。極性藥物吸收差主要由于藥物的黏膜滲透性低，黏膜纖毛的清除作用以及一些藥物在鼻腔中可能被降解。經(jīng)鼻給藥腦內(nèi)遞藥系統(tǒng)的處方設(shè)計，應(yīng)結(jié)合具體劑型要求考察成型及其影響因素。其中，吸收促進(jìn)、酶抑制劑和生物黏附技術(shù)是主要的設(shè)計研究內(nèi)容。

2.1 吸收促進(jìn)劑的選用

對鼻黏膜吸收促進(jìn)劑研究較多的有膽酸鹽類、表面活性劑、脂肪酸類、磷脂類及其衍生物、氨基酸及其衍生物、環(huán)糊精及其衍生物等。不同種類的吸收促進(jìn)劑，促進(jìn)吸收的效果不同，藥物種類、藥物相對分子質(zhì)量與促進(jìn)作用也有密切關(guān)系[14]。研究發(fā)現(xiàn)，給羊用殼聚糖作促進(jìn)劑的嗎啡鼻腔給藥后，嗎啡吸收度比單一的嗎啡溶液劑提高了1倍[15]。Gavini E等[16]用噴霧干燥法制備了5-甲基吡咯林殼聚糖微球。Chavanpatil MD等[17]采用大鼠在體灌流技術(shù)考察吸收促進(jìn)劑對阿昔洛韋鼻腔吸收的促進(jìn)作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，吸收促進(jìn)劑使阿昔洛韋的吸收量增加，羥丙-β-CD比其它促進(jìn)劑能更好的促進(jìn)阿昔洛韋的吸收。

關(guān)于吸收促進(jìn)劑的作用機(jī)制人們已經(jīng)作了大量研究，主要有以下幾方面：（1）使有序排列的磷脂雙分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變形/破壞或從黏膜中濾出蛋白和磷脂以增強(qiáng)膜的流動性、降低黏膜層黏度、提高膜通透性；（2）抑制作用部位蛋白水解酶的作用，使更多藥物發(fā)揮藥效；（3）使用藥部位上皮細(xì)胞間的緊密連接暫時疏松，利于藥物通過；（4）增強(qiáng)藥物在細(xì)胞間和細(xì)胞內(nèi)的通透性；（5）防止蛋白聚集，增強(qiáng)藥物的熱力學(xué)運(yùn)動；（6）促進(jìn)用藥部位細(xì)胞膜孔形成；（7）增大用藥部位單位時間血流量，提高細(xì)胞膜內(nèi)外藥物濃度的梯度；（8）降低藥物滲透部位的膜電位；（9）增加藥物的穩(wěn)定性，減少鼻黏膜中酶對蛋白類藥物的水解。許多鼻黏膜吸收促進(jìn)劑促進(jìn)吸收可能是幾種機(jī)制共同作用的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)表明，具有生物黏附作用的吸收促進(jìn)劑，可以延長藥物在鼻腔中的滯留時間，能更好的促進(jìn)極性藥物的鼻腔吸收[18]。

2.2 酶抑制劑的選用

鼻腔黏膜水解酶的活性比胃腸道低，降低了高分子化合物如多肽、激素、疫苗等的降解，但是有許多酶存在于鼻腔分泌物中。加入酶抑制劑的主要作用是抑制吸收部位的酶對藥物的降解，間接地增加藥物的鼻腔吸收。

2.3 生物黏附劑的選用

由于鼻纖毛的清除功能，藥液在鼻腔的滯留時間僅15～30 min，粉末和顆粒在鼻腔的總接觸時間是20～30 min，在一定程度上影響了藥物的吸收和療效。為減少鼻腔清除率，延長藥物滯留時間來增加吸收量，常用天然生物可降解材料（如明膠、淀粉、清蛋白等）作生物黏附劑制成粉末或微球制劑。生物黏附劑通過吸水膨脹或表面潤濕使之與鼻黏膜緊密接觸，產(chǎn)生生物黏附作用，延長藥物在鼻腔的作用時間。

2.4 其他

神經(jīng)毒素納米粒在冰片-薄荷腦低共熔物作用下，可顯著增加其鼻腔吸收入腦的藥量，且能較快達(dá)到峰濃度，消除緩慢。冰片使川芎嗪迅速進(jìn)入腦組織，并使其在腦內(nèi)的時間稍延長，提高了川芎嗪在腦內(nèi)的生物利用度[19]。

3 P-糖蛋白（P-gp）的調(diào)節(jié)作用對經(jīng)鼻給藥系統(tǒng)腦部遞藥的影響研究

大量實(shí)驗(yàn)研究表明，鼻腔給藥是腦內(nèi)遞藥的一種途徑。而有關(guān)其機(jī)制的研究中，大家比較公認(rèn)的觀點(diǎn)是，藥物經(jīng)鼻黏膜吸收入腦存在三條通路：嗅神經(jīng)通路、嗅黏膜上皮通路和血液循環(huán)通路。但也有研究表明，血腦屏障上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，如P-gp，在鼻腔給藥腦內(nèi)遞藥中也起著一定的作用。

P-gp存在于毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的腔膜面，它與BBB的藥物通透性有密切的關(guān)系。P-gp是構(gòu)成BBB的主要因素。對于P-gp底物來說，鼻-腦屏障中的P-gp的存在，使底物能夠通過鼻腔給藥傳遞至大腦組織。并且，已證實(shí)P-gp抑制劑可以對鼻腔給藥腦內(nèi)遞藥進(jìn)行調(diào)節(jié)。雖然這與現(xiàn)在流行的假設(shè)相違背，即鼻腔給藥有助于繞過血腦屏障。

Candace L等[20]研究表明，在鼻腔給藥中，P-gp抑制劑同樣也會影響到P-gp介導(dǎo)的底物外排。P-gp抑制劑經(jīng)鼻給藥后，增強(qiáng)了P-gp底物[3H]-verapamil的吸收能力。該作者認(rèn)為，盡管證實(shí)了增強(qiáng)底物的吸收，但是關(guān)于P-gp抑制劑藥理學(xué)相關(guān)的探討還存在一定的問題。如果P-gp僅能在嗅球中被抑制，這種方法的應(yīng)用將很有限，因?yàn)橹挥袠O少數(shù)藥物的靶標(biāo)是位于嗅球部。然而，如果鼻腔抑制劑能夠普遍的抑制血腦屏障上的P-gp，這種方法的應(yīng)用將更廣泛。

Dagenais C等[21]利用洛哌丁胺來研究P-gp的藥理活性。研究表明，鼻腔傳遞抑制劑能夠在嗅球之上調(diào)節(jié)P-gp。實(shí)驗(yàn)分別對大鼠進(jìn)行鼻腔給藥和靜脈注射抑制劑，通過對大鼠的疼痛耐受性進(jìn)行比較（鼻腔給藥的用量比注射給藥低125倍，療效相似）。此外，它們二者的時效曲線非常相似。雖然有阿片受體位于嗅球，但從這些實(shí)驗(yàn)觀察表明，洛哌丁胺能夠滲透到相關(guān)藥理目標(biāo)。洛哌丁胺無法穿過血腦屏障是由于P-gp介導(dǎo)的外排作用。因此，很可能是鼻腔給藥的P-gp抑制劑的作用增加了大腦的吸收。

血腦屏障的存在限制了中樞神經(jīng)藥物開發(fā)，超過98%的候選藥物無法通過血腦屏障[22]。血管內(nèi)皮細(xì)胞的P-gp的表達(dá)，限制了許多親脂化合物，包括潛在的治療藥物透過血腦屏障，從而作用在中樞神經(jīng)系統(tǒng)[23，24]?，F(xiàn)在，P-gp抑制劑為許多有前途的化合物提供了一個透血腦屏障的方法。鼻腔給藥對于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的傳遞提供了各種方式，當(dāng)然也包括利用嗅神經(jīng)通路直接繞過血腦屏障。對于鼻腔給藥的機(jī)制的研究還要繼續(xù)進(jìn)行，從而進(jìn)一步深入了解這些通路，以及血腦屏障轉(zhuǎn)運(yùn)的調(diào)節(jié)作用。

4 結(jié)語

4.1 經(jīng)鼻給藥腦部遞藥系統(tǒng)研究

經(jīng)鼻給藥腦部遞藥系統(tǒng)的研究除考慮大分子藥物的促吸收、藥物及附加劑的纖毛毒性及黏膜的刺激性等外，還要考慮藥物對大腦的影響。由于經(jīng)鼻給藥腦部遞藥系統(tǒng)作用機(jī)制復(fù)雜，影響因素較多，加之相應(yīng)的動物模型尚不成熟，因此劑型選擇、處方研究以及腦內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)與分布等依然是今后經(jīng)鼻給藥腦部遞藥系統(tǒng)研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

4.2 血腦屏障對藥物經(jīng)鼻給藥腦部遞藥的影響研究

經(jīng)鼻給藥可以促進(jìn)藥物進(jìn)入腦組織發(fā)揮療效，但是其機(jī)制還不是很明了，本文提出P-gp抑制劑也對鼻腔給藥腦部遞藥起到了一定的作用，但是藥物是直接透過鼻-腦屏障，還是通過血液循環(huán)后透血腦屏障，還需要進(jìn)一步的研究。但這可作為促進(jìn)藥物吸收入腦的一個新方法。

4.3 中藥經(jīng)鼻給藥腦部遞藥系統(tǒng)研究

中藥經(jīng)鼻給藥腦部遞藥系統(tǒng)的研究除經(jīng)鼻給藥及腦部遞藥機(jī)制及其影響因素研究外，還關(guān)注中藥復(fù)方多成分配伍促進(jìn)藥物經(jīng)鼻吸收以及傳遞入腦的作用機(jī)制。但是，中藥對鼻黏膜的刺激性及損傷的研究相對較少。另外，由于中藥復(fù)方物質(zhì)基礎(chǔ)與作用機(jī)制的復(fù)雜性，闡明藥物吸收、分布特征顯得非常困難，需要進(jìn)一步積累研究資料，形成可行的研究思路。

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