納米制劑在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療中的研究進展*

喬　越綜述，于　蓮，應(yīng)曉英審校（.佳木斯大學(xué)藥學(xué)院/黑龍江省生物藥制劑重點實驗室，黑龍江佳木斯54007；2.浙江大學(xué)藥學(xué)院，浙江杭州30058）

納米制劑在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療中的研究進展*

喬越1，2綜述，于蓮1，應(yīng)曉英2△審校（1.佳木斯大學(xué)藥學(xué)院/黑龍江省生物藥制劑重點實驗室，黑龍江佳木斯154007；2.浙江大學(xué)藥學(xué)院，浙江杭州310058）

中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物；納米技術(shù)；中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾?。痪C述

近年來，隨著全球老齡化趨勢的加快，中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)病率逐年升高，其中腦血管疾病、腦腫瘤、癲癇、阿爾茨海默?。ˋlzheimer disease，AD）、帕金森?。≒arkinsondisease，PD）等常見神經(jīng)系統(tǒng)疾病及一些較為罕見的疾病，如雷特綜合征、Rasmussen腦炎等，已成為日益嚴(yán)重的醫(yī)療負(fù)擔(dān)和社會問題。

隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展，納米制劑因具有保護藥物不被破壞、延長藥物的半衰期、控制藥物的釋放、降低藥物的毒性反應(yīng)、提高患者的順應(yīng)性等優(yōu)點［1-2］，目前，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的研究中已有應(yīng)用的納米載體主要有納米粒［3］、膠束［4］、脂質(zhì)體［5］、納米水凝膠［6］、納米混懸液［7］等。這些載體通過細(xì)胞內(nèi)吞或轉(zhuǎn)胞吞作用，能在體內(nèi)外有效地穿過多種血腦屏障（blood brain barrier，BBB）模型，并已證實對早期腦部疾?。ㄈ缒X腫瘤、人類免疫缺陷疾病伴發(fā)的腦病、AD和急性缺血性腦卒中等）的臨床前治療效果顯著。本文對近年來納米載體在腦血管疾病、腦腫瘤、癲癇、AD及PD等常見中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療中的研究和應(yīng)用進展綜述如下。

1　腦血管疾病

腦血管疾病是發(fā)生在腦部血管、因顱內(nèi)血液循環(huán)障礙而造成腦組織損傷的一類疾病，在慢性中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中，腦血管疾病居于首位，臨床上多發(fā)于中老年患者，而且多為急性發(fā)病，常表現(xiàn)為肢體活動受限、言語表達(dá)不流利及意識障礙等。急性腦血管病一般分為缺血性和出血性兩類。溶栓治療是目前公認(rèn)的治療急性缺血性卒中的有效方法，但治療時間窗和出血并發(fā)癥使其臨床應(yīng)用受到限制。血管內(nèi)介入治療雖然充滿前景，但臨床使用指征嚴(yán)格、技術(shù)水平要求高且危險程度高。因此，探索更加有效并且安全的治療方法已成為治療腦血管疾病的當(dāng)務(wù)之急。納米制劑由于其粒徑小，可延長藥物在體內(nèi)的循環(huán)時間及改善藥物在體內(nèi)的分布等特性，在腦血管疾病的診斷和治療中顯示出較大的潛力。

重組組織型纖溶酶原激活劑（recombinant tissue plasminogen activator，rt-PA）是唯一被美國食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）批準(zhǔn)用于治療急性缺血性腦卒中的溶栓藥物，但嚴(yán)格的時間限制及嚴(yán)重出血并發(fā)癥限制了其臨床應(yīng)用。與rt-PA相比，內(nèi)源性的胞漿素可直接溶解纖維蛋白，且引起出血并發(fā)癥的可能性減小，安全性更高。Kandadai等［8］將胞漿素包載于含有微型氣泡的脂質(zhì)體中，在避免藥物被內(nèi)源性抑制劑抑制活性的同時，脂質(zhì)體在超聲刺激下，通過氣泡的塌陷使脂質(zhì)體結(jié)構(gòu)破壞，從而實現(xiàn)藥物在纖維蛋白凝塊部位的快速釋放。體外溶栓實驗結(jié)果表明，脂質(zhì)體制劑的溶栓效果明顯高于rt-PA。Lee等［9］構(gòu)建了R3V6多肽-地塞米松膠束遞藥系統(tǒng)（R3V6-Dexa）作為基因載體，用于遞送表達(dá)血紅素氧合酶-1的基因pSV-HO-1，地塞米松在通過強烈的疏水作用形成疏水內(nèi)核穩(wěn)定R3V6多肽結(jié)構(gòu)的同時，與游離藥物相比能夠更有效地抑制炎癥因子的釋放；R3V6-Dexa作為基因載體與聚乙烯亞胺25K（polyethylenimine 25K，PEI 25K）相比，基因的轉(zhuǎn)染效率更高，藥物與基因的協(xié)同作用使腦梗死部位的面積減小。Hyun等［10］將地塞米松與PEI 12K共價嫁接，形成的共聚物可通過自組裝形成150 nm的膠束，可作為pSV-HO-1的基因載體。所構(gòu)建的給藥系統(tǒng)在藥物發(fā)揮抗炎作用的同時，使基因的轉(zhuǎn)染效率大大提高，從而有效地減小了梗死部位面積。鉑納米粒是一種較強的活性氧離子清除劑，可抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)，從而發(fā)揮其神經(jīng)保護作用。Takamiya等［11］以大腦中動脈短暫阻斷60 min后再灌注的C57/BL6小鼠為模型，研究鉑納米粒對缺血/再灌注損傷的改善作用，結(jié)果表明，尾靜脈注射給藥后鉑納米粒能夠抑制過氧離子的生成，從而使梗死部位面積大大減小，并顯著改善運動學(xué)習(xí)功能。藥物胞二磷膽堿在腦缺血/再灌注損傷中具有神經(jīng)保護作用，但給藥后在體內(nèi)較快地被肝臟水解為膽堿和胞嘧啶，同時，藥物難以通過BBB，限制了其臨床應(yīng)用。Ghosh等［12］將該藥物包載于脂質(zhì)體中，觀察其對缺血/再灌注損傷的改善作用，結(jié)果表明，藥物被肝臟水解的速率大大降低，在腦部的蓄積量增加，從而提高了治療效果。

腦缺血后，腦組織缺血缺氧，從而使局部環(huán)境呈酸性，利用此特性，Gao等［13］以聚乙二醇（PEG）和聚β氨基酯/酰胺（PAEA）為載體材料，制備了pH敏感的聚合物膠束PEG-PAEA用于包載磁共振成像（magnetic reso-nance imaging，MRI）造影劑四氧化三鐵（Fe3O4），共聚物在pH為7.4的條件下能夠自聚集形成膠束，有效地包載Fe3O4，pH≤6.8時，疏水鏈段的氨基質(zhì)子化，膠束結(jié)構(gòu)被破壞，實現(xiàn)Fe3O4的快速釋放，從而用于腦缺血性疾病中病灶面積的診斷及成像。

2　腦腫瘤

生長于顱內(nèi)的腫瘤通稱為腦瘤，包括由腦實質(zhì)發(fā)生的原發(fā)性腦瘤和由身體其他部位轉(zhuǎn)移至顱內(nèi)的繼發(fā)性腦瘤。腦膠質(zhì)瘤是由于大腦和脊髓膠質(zhì)細(xì)胞癌變所產(chǎn)生的最常見的原發(fā)性顱腦腫瘤，年發(fā)病率為3/10萬至8/ 10萬。腦膠質(zhì)瘤能快速增殖，可入侵距離相對較遠(yuǎn)的大腦區(qū)域，手術(shù)切除困難。除此之外，還有擴散性腦水腫、血管高度生成和對BBB的破壞等問題。為了解決這些問題，納米制劑在治療惡性腦膠質(zhì)瘤中得到了許多應(yīng)用。

Nance等［14］利用聚乳酸-羥基乙酸共聚物（poly lactic-co-glycolic acid，PLGA-PEG）嵌段共聚物納米粒來包載紫杉醇，發(fā)現(xiàn)藥物在腫瘤部位的擴散速度大幅度提升，并且對腫瘤的生長具有很好的抑制作用。此外，治療惡性膠質(zhì)瘤的膠束系統(tǒng)可將藥物分子和靶向分子直接與兩性分子結(jié)合。Zhang等［15］研制的轉(zhuǎn)鐵蛋白修飾的環(huán)-（Arg-Gly-Asp-d-Phe-Lys）載紫杉醇膠束，在體外的腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)藥物攝取量明顯提高，在體內(nèi)實驗中延長了紫杉醇在膠質(zhì)瘤中的保留時間，且沒有發(fā)現(xiàn)明顯的毒性作用。諾斯卡品（noscapine，Nos）可穿過BBB且可抑制惡性膠質(zhì)瘤的增生，但是其在血漿中的半衰期很短。Madan等［16］制備了載Nos的未修飾固體脂質(zhì)納米粒（solid lipid nanoparticles，SLN）和PEG修飾的載藥SLN，相比單純的藥物溶液，其在血漿內(nèi)的半衰期分別增加了5倍和11倍。細(xì)胞毒性分析表明，Nos-PEG-SLN擁有更好的藥物活性和更低的半抑制濃度，其原因可能是惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞對表面修飾的SLN攝取量更高。

納米粒在腦膠質(zhì)瘤的影像學(xué)治療上也有很多應(yīng)用。Kaluzova等［17］利用氧化鐵磁性納米粒包載表皮生長因子受體抑制劑西妥昔單抗用于惡性腦膠質(zhì)瘤的治療，該載藥納米粒不僅可用于MRI，而且與游離藥物相比，療效明顯增加。Cheng等［18］利用轉(zhuǎn)錄肽反式激活因子修飾金納米粒（TAT-Au NPs）。該納米粒能夠有效穿過BBB，并且擁有一個5 nm的內(nèi)核可以包載抗腫瘤藥。利用TAT-Au NPs包載阿霉素（doxorubicin，DOX）后，與游離的DOX相比，治療效果更好。而且用TAT-Au NPs包載釓（Gd3+）后，能延長Gd3+在腫瘤部位的保留時間，增強腦部成像效果。

3　癲　癇

癲癇（epilepsy），俗稱“羊角風(fēng)”或“羊癲風(fēng)”，是大腦神經(jīng)元突發(fā)性異常放電，導(dǎo)致短暫的大腦功能障礙的一種慢性疾病。據(jù)中國最新流行病學(xué)資料顯示，國內(nèi)癲癇的總體患病率為0.7%，已經(jīng)成為神經(jīng)科僅次于頭痛的第二大常見?。?9］。藥物治療依然是目前癲癇治療的首選方式，其目的在于降低發(fā)作頻率和嚴(yán)重程度，同時盡量減少對腦和其他組織的毒性?？拱d癇藥物（antiepileptic drugs，AEDs）通常是由口服和靜脈途徑給藥，但藥物進入大腦受到一些生物因素的限制，特別是BBB，其能夠阻礙AEDs進入并停留在大腦，因此，這些藥物的治療效果不是很理想。利用納米技術(shù)，可將AEDs包載入合適的納米載體中，并通過對納米載體進行腦靶向修飾，以達(dá)到提高AEDs透過BBB的能力，減少給藥劑量，增加病灶區(qū)有效藥物濃度和延長治療作用。

Ying等［20］根據(jù)癲癇發(fā)作神經(jīng)元放電的生理機制，設(shè)計并合成了載苯妥英鈉的電場敏感水凝膠納米粒，以血管肽angiopep-2作為腦靶向配體進一步修飾該納米粒，構(gòu)建了多功能智能抗癲癇藥物傳遞系統(tǒng)，在體外BBB模型中具有良好的跨BBB轉(zhuǎn)運能力，藥效學(xué)實驗顯示，可有效降低給藥劑量2～3倍。Hsiao等［21］利用甘油磷酸二鈉和甘油修飾的兩性殼聚糖，制備可注射用載乙琥胺的熱敏性納米凝膠載藥系統(tǒng)，載藥納米凝膠可抑制Long Evan大鼠的棘波放電，且在視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞模型中無細(xì)胞毒性。此外，該載體可在生理溫度下發(fā)生溶膠凝膠變換，顯著降低了藥物的突釋作用。

4　AD

AD是以認(rèn)知功能和記憶力衰退為臨床特征的高齡人群神經(jīng)性退行性疾病，是癡呆癥中發(fā)病率最高的疾病，可影響患者的社交及生活能力。在當(dāng)今老齡化社會中，AD發(fā)病率呈逐年升高趨勢，且治療效果較差，給社會帶來巨大的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。

胡椒堿是一種擁有抗氧化作用的天然的生物堿，由于其能快速穿越BBB，可用于治療AD。在利用表面修飾SLN以提高腦部的靶向攝取的實驗中，Yusuf等［22］利用乳化溶劑分散技術(shù)制備了吐溫-80包衣的載胡椒堿SLN。當(dāng)藥物以2 mg/kg的低劑量制備吐溫-80脂質(zhì)納米粒處方時，可降低首過效應(yīng)，使藥物靶向于腦部。Dhawan等［23］以吐溫-80作為表面活性劑，利用槲皮黃酮的抗氧化作用，制備了載槲皮黃酮的SLN。雖然游離槲皮黃酮全身給藥后藥物在腦中的分布穩(wěn)定，但對大鼠的AD模型的研究結(jié)果表明，與游離槲皮黃酮的治療不同，載槲皮黃酮SLN可逆轉(zhuǎn)氯化鋁的神經(jīng)退行性不良影響。為了更加精準(zhǔn)的腦部靶向給藥治療AD，Zhang等［24］利用重疊靶向策略，以多肽TGN（TGNYKA LHPHNGC）和QSH（QSHYRHISPAQVC）修飾納米粒表面，制備出雙重功能的載多肽H102納米粒（TQNP/H102），能更好地穿透BBB同時靶向于Aβ42。在給藥1 h后，TQNP/ H102組小鼠的海馬區(qū)H102攝取濃度分別是未經(jīng)表面修飾組和TGN修飾組濃度的2.62倍和1.86倍。提示TQNP/H102組老年癡呆造模小鼠的空間學(xué)習(xí)能力和記憶力對比空白組和TNP修飾組有顯著提高。

5　PD

PD是一種由腦黑質(zhì)中多巴胺能神經(jīng)元的選擇性缺失，以及腦干中α突觸核蛋白聚合體的聚集引起的，以震顫、肌肉僵直、行動遲緩為臨床特征的神經(jīng)性退行性疾病，是導(dǎo)致患者不能協(xié)調(diào)地控制身體動作的一種疾病，目前缺乏理想的治療藥物和方法。

Hu等［25］制備乳鐵蛋白修飾的載尿皮素納米粒，用于PD的治療研究。經(jīng)行為測試、免疫組織化學(xué)和紋狀體遞質(zhì)分析，其減弱了經(jīng)給藥6-羥基多巴胺（6-hydrox ydopamine，6-OHDA）造模大鼠的條紋體損傷。Trapani等［26］制備載多巴胺的殼聚糖納米粒。在大鼠模型在體實驗中，多巴胺在紋狀體中的聚集明顯提高，而且在MDCKⅡ-MDR1細(xì)胞株的離體實驗中表現(xiàn)出高通過性。溴麥角環(huán)肽是多巴胺受體的一種誘導(dǎo)劑。Esposito等［27］通過混合固體脂質(zhì)三硬脂酸甘油酯和液態(tài)脂質(zhì)辛酸癸酸三酰甘油（miglyol），以泊洛沙姆188為穩(wěn)定劑，制備包載溴麥角環(huán)肽的納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體。在6-OHDA脊髓偏側(cè)損傷大鼠模型腹腔注射的在體實驗中，溴麥角環(huán)肽的半衰期明顯延長。

綜上所述，納米制劑在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷、治療和康復(fù)研究與應(yīng)用方興未艾，任重道遠(yuǎn)。相信通過從離子通道、神經(jīng)元和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電活動等層面觀察研究納米技術(shù)對CNS電生理特性影響細(xì)節(jié)過程，最終能揭示其作用機制并找到抑制其毒性反應(yīng)、發(fā)揮其積極作用的有效途徑，為納米制劑在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用提供指導(dǎo)，為在臨床中設(shè)計和開發(fā)新型給藥系統(tǒng)提供了理論基礎(chǔ)。目前關(guān)于各種納米載體的神經(jīng)毒性已經(jīng)引起人們重視，然而對其進入神經(jīng)系統(tǒng)后改變電生理特性的細(xì)節(jié)研究仍非常有限，特別是其作用機制尚未闡明，而且至今相關(guān)檢測數(shù)據(jù)與研究結(jié)果皆來自動物實驗，迫切需要進行大量實驗研究來推斷納米材料對人類神經(jīng)系統(tǒng)的作用效果。

［1］ Sethi K，Roy I.Organically modified titania nanoparticles for sustained drug release applications［J］.J Colloid Interface Sci，2015，456：59-65.

［2］Tabatabaei SN，Girouard H，Carret AS，et al.Remote control of the permeability of the blood-brain barrier by magnetic heating of nanoparticles：a proof of concept for brain drug delivery［J］.J Control Release，2015，206：49-57.

［3］Nagpal K，Singh SK，Mishra DN.Minocycline encapsulated chitosan nanoparticles for central antinociceptive activity［J］.Int J Biol Macromol，2015，72：131-135.

［4］Wang Y，Wang C，Gong C，et al.Polysorbate 80 coated poly（ε-caprolactone）-poly（ethylene glycol）-poly（ε-caprolactone）micelles for paclitaxel delivery［J］.Int J Pharm，2012，434（1/2）：1-8.

［5］Vaz GC，Bahia AP，de Figueiredo Müller-Ribeiro FC，et al.Cardiovascular and behavioral effects produced by administration of liposome-entrapped GABA into the rat central nervous system［J］.Neuroscience，2015，285：60-69.

［6］Azadi A，Hamidi M，Khoshayand MR，et al.Preparation and optimization of surface-treated methotrexate-loaded nanogels intended for brain delivery［J］.Carbohydr Polym，2012，90（1）：462-471.

［7］Lemke A，Kiderlen AF，Petri B，et al.Delivery of amphotericin B nanosuspensions to the brain and determination of activity against Balamuthia mandrillaris amebas［J］.Nanomedicine，2010，6（4）：597-603.

［8］Kandadai MA，Meunier JM，Hart K，et al.Plasmin-loaded echogenic liposomes for ultrasound-mediated thrombolysis［J］.Transl Stroke Res，2015，6（1）：78-87.

［9］Lee J，Hyun H，Kim J，et al.Dexamethasone-loaded peptide micelles for delivery of the heme oxygenase-1 gene to ischemic brain［J］.J Control Release，2012，158（1）：131-138.

［10］Hyun H，Lee J，Hwang DW，et al.Combinational therapy of ischemic brain stroke by delivery of heme oxygenase-1 gene and dexamethasone［J］. Biomaterials，2011，32（1）：306-315.

［11］Takamiya M，Miyamoto Y，Yamashita T，et al.Neurological and pathological improvements of cerebral infarction in mice with platinum nanoparticles［J］.J Neurosci Res，2011，89（7）：1125-1133.

［12］Ghosh S，Das N，Mandal AK，et al.Mannosylated liposomal cytidine 5′diphosphocholine prevent age related global moderate cerebral ischemia reperfusion induced mitochondrial cytochrome c release in aged rat brain［J］. Neuroscience，2010，171（4）：1287-1299.

［13］Gao GH，Lee JW，Nguyen MK，et al.pH-responsive polymeric micelle based on PEG-poly（β-amino ester）/（amido amine）as intelligent vehicle for magnetic resonance imaging in detection of cerebral ischemic area［J］. J Control Release，2011，155（1）：11-17.

［14］Nance E，Zhang C，Shih TY，et al.Brain-penetrating nanoparticles improve paclitaxel efficacy in malignant glioma following local administration［J］. ACS Nano，2014，8（10）：10655-10664.

［15］Zhang P，Hu L，Yin Q，et al.Transferrin-modified c［RGDfK］-paclitaxel loaded hybrid micelle for sequential blood-brain barrier penetration and glioma targeting therapy［J］.Mol Pharm，2012，9（6）：1590-1598.

［16］Madan J，Pandey RS，Jain V，et al.Poly（ethylene）-glycol conjugated solid lipid nanoparticles of noscapine improve biological half-life，brain delivery and efficacy in glioblastoma cells［J］.Nanomedicine，2013，9（4）：492-503.

［17］Kaluzova M，Bouras A，Machaidze R，et al.Targeted therapy of glioblastoma stem-like cells and tumor non-stem cells using cetuximab-conjugated iron-oxide nanoparticles［J］.Oncotarget，2015，6（11）：8788-8806.

［18］Cheng Y，Dai Q，Morshed RA，et al.Blood-brain barrier permeable gold nanoparticles：an efficient delivery platform for enhanced malignant glioma therapy and imaging［J］.Small，2014，10（24）：5137-5150.

［19］Kwan SY，Chuang YC，Huang CW，et al.Zonisamide：Review of Recent ClinicalEvidence for Treatment of Epilepsy［J］.CNS Neurosci Ther，2015，21（9）：683-691.

［20］Ying XY，Wang Y，Liang J，et al.Angiopep-conjugated electro-responsive hydrogel nanoparticles：therapeutic potential for epilepsy［J］.Angew Chem Int Ed Engl，2014，53（46）：12436-12440.

［21］Hsiao MH，Larsson M，Larsson A，et al.Design and characterization of a novel amphiphilic chitosan nanocapsule-based thermo-gelling biogel with sustained in vivo release of the hydrophilic anti-epilepsy drug ethosuximide［J］.J Control Release，2012，161（3）：942-948.

［22］Yusuf M，Khan M，Khan RA，et al.Preparation，characterization，in vivo and biochemical evaluation of brain targeted Piperine solid lipid nanoparticles in an experimentally induced Alzheimer's disease model［J］.J Drug Target，2012，21（3）：300-311.

［23］Dhawan S，Kapil R，Singh B.Formulation development and systematic optimization of solid lipid nanoparticles of quercetin for improved brain delivery［J］.J Pharm Pharmacol，2011，63（3）：342-351.

［24］Zhang C，Zheng X，Wan X，et al.The potential use of H102 peptide-loaded dual-functional nanoparticles in the treatment of Alzheimer′s disease［J］.J Control Release，2014，192：317-324.

［25］Hu K，Shi Y，Jiang W，et al.Lactoferrin conjugated PEG-PLGA nanoparticles for brain delivery：preparation，characterization and efficacy in Parkinson′s disease［J］.Int J Pharm，2011，415（1/2）：273-283.

［26］Trapani A，De Giglio E，Cafagna D，et al.Characterization and evaluation of chitosan nanoparticles for dopamine brain delivery［J］.Int J Pharm， 2011，419（1/2）：296-307.

［27］Esposito E，Mariani P，Ravania L，et al.Nanoparticulate lipid dispersions for bromocriptine delivery：characterization and in vivo study［J］.Eur J Pharm Biopharm，2012，80（2）：306-314.

10.3969/j.issn.1009-5519.2016.01.020

A

1009-5519（2016）01-0060-04

國家自然科學(xué)基金資助項目（81202478）；浙江省科技廳公益技術(shù)研究社會發(fā)展項目（2013C33157）。

△，E-mail：yingxiaoying@zju.edu.cn。

（2015-09-22）