溶質(zhì)載體介導(dǎo)納米藥物載體跨越血腦屏障的研究進(jìn)展

李 震，劉彥滟，趙 巖，沈 雁

（中國(guó)藥科大學(xué)藥學(xué)院藥劑系，南京 210009）

大腦是人體最重要的器官，許多腦部疾病會(huì)導(dǎo)致患者死亡或殘疾。例如膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者5年內(nèi)的存活率只有5%［1］，神經(jīng)退行性疾病如阿爾茨海默?。ˋD）或帕金森?。≒D）會(huì)導(dǎo)致患者運(yùn)動(dòng)及認(rèn)知障礙，大大降低患者的生活質(zhì)量。隨著社會(huì)人口老齡化問(wèn)題的加劇，腦部疾病患者的數(shù)量不斷增加。但與治療其他疾病的藥物相比，治療腦部疾病的藥物療效仍有待提高，由于血腦屏障的存在，只有少數(shù)小分子藥物能通過(guò)血流進(jìn)入腦實(shí)質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量大的或者極性大的藥物無(wú)法通過(guò)血腦屏障，因此有必要設(shè)計(jì)新型腦部藥物遞送系統(tǒng)，改善藥物治療效果。大腦對(duì)各類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如葡萄糖、氨基酸等有著大量的需求，這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)血腦屏障上表達(dá)的各類(lèi)溶質(zhì)載體進(jìn)入腦實(shí)質(zhì)，因此在設(shè)計(jì)納米藥物載體時(shí)可將溶質(zhì)載體所轉(zhuǎn)運(yùn)的底物作為配體修飾從而跨越血腦屏障。本文首先介紹了血腦屏障的結(jié)構(gòu)及血腦屏障上溶質(zhì)載體的分布情況，隨后總結(jié)了近年來(lái)不同類(lèi)型溶質(zhì)載體在介導(dǎo)納米藥物載體跨越血腦屏障中的研究進(jìn)展，為腦部納米藥物遞送系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供理論參考。

1 血腦屏障上溶質(zhì)載體的分布

1.1 血腦屏障的結(jié)構(gòu)

血腦屏障作為大腦和體循環(huán)間的結(jié)構(gòu)性屏障，它嚴(yán)格調(diào)節(jié)血液和大腦之間的物質(zhì)運(yùn)輸，它由形成緊密連接的腦內(nèi)皮細(xì)胞、周細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元細(xì)胞組成［2］（圖1）。血腦屏障的通透性受這些細(xì)胞及其連接復(fù)合體的調(diào)節(jié)，進(jìn)而保證大腦和中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能的完整性。在正常生理?xiàng)l件下，血腦屏障能阻止細(xì)菌、大分子和大多數(shù)小分子從血液進(jìn)入大腦，水分子和部分離子（如Na+、K+、Cl-）通過(guò)通道蛋白穿過(guò)血腦屏障，小的氣體分子（如氧氣、二氧化碳）和小的親脂分子通過(guò)被動(dòng)擴(kuò)散穿過(guò)血腦屏障，其他分子只能通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)體、受體或吸附介導(dǎo)等方式才能進(jìn)入大腦［3］。由于血腦屏障的存在，幾乎所有大分子和98%的小分子藥物都無(wú)法進(jìn)入到大腦內(nèi)，這給中樞類(lèi)疾病的治療帶來(lái)了困難［4］。

圖1 血腦屏障的結(jié)構(gòu)

1.2 血腦屏障上的溶質(zhì)載體

大腦是人體內(nèi)消耗能量最多的器官，為了維持大腦的正常功能，身體產(chǎn)生的約20%能量被大腦所消耗［5］。人體正是依靠血腦屏障上高度表達(dá)的各種轉(zhuǎn)運(yùn)體將各類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（葡萄糖、氨基酸、膽堿等）運(yùn)輸進(jìn)入大腦內(nèi)，這些轉(zhuǎn)運(yùn)體包括葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體1、L-型氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體、單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)體、膽堿轉(zhuǎn)運(yùn)體、肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)體和谷胱甘肽轉(zhuǎn)運(yùn)體等，它們統(tǒng)稱(chēng)為溶質(zhì)載體（SLC）［6］（圖2）。溶質(zhì)載體是屬于膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的一個(gè)主要超家族，它一共有65 個(gè)家族439 個(gè)成員，其生理功能主要是介導(dǎo)離子、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、信號(hào)分子和藥物跨越生物膜［7-8］。目前研究已經(jīng)在大腦中發(fā)現(xiàn)了287 個(gè)SLC 基因，它們?cè)跇?gòu)成血腦屏障和腦實(shí)質(zhì)的細(xì)胞中均有所表達(dá)［9］，這些細(xì)胞通過(guò)SLC 運(yùn)輸各種底物包括糖、氨基酸、維生素、神經(jīng)遞質(zhì)和金屬離子等。血腦屏障中的腦內(nèi)皮細(xì)胞將大腦與有毒物質(zhì)隔離起來(lái)，同時(shí)表達(dá)SLC 從血液中轉(zhuǎn)運(yùn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入大腦。神經(jīng)元細(xì)胞和腦膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)的SLC 能夠維持腦內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)并調(diào)節(jié)藥物反應(yīng)。星形膠質(zhì)細(xì)胞中主要表達(dá)的SLC家族有：有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族SLCO、有機(jī)陽(yáng)離子/陰離子/兩性離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族SLC22A 和促進(jìn)性核苷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族SLC29A，這些SLC 已經(jīng)作為治療各種中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的藥物靶點(diǎn)，如SLC22A3 在紋狀體、海馬和下丘腦核幾個(gè)腦區(qū)的星形膠質(zhì)細(xì)胞中有所表達(dá)，參與組胺、去甲腎上腺素和腎上腺素等物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)，抑制SLC22A3 則能提高抗抑郁藥物的療效［10］。SLC 主要通過(guò)促進(jìn)擴(kuò)散和次級(jí)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)這兩種方式運(yùn)輸物質(zhì)。被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)促進(jìn)溶質(zhì)在細(xì)胞膜上移動(dòng)，同時(shí)伴隨著轉(zhuǎn)運(yùn)體的構(gòu)象發(fā)生自發(fā)改變，如SLC2A1 是通過(guò)被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)方式運(yùn)輸葡萄糖跨血腦屏障。次級(jí)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)是利用已存在的離子梯度作為驅(qū)動(dòng)力，將底物和另一種或多種溶質(zhì)以相同或相反的方向轉(zhuǎn)運(yùn)，如位于星形膠質(zhì)細(xì)胞上的SLC1A2 負(fù)責(zé)大腦對(duì)谷氨酸的攝取，它通過(guò)同向轉(zhuǎn)運(yùn)Na+和H+并同時(shí)反向轉(zhuǎn)運(yùn)K+來(lái)實(shí)現(xiàn)谷氨酸的轉(zhuǎn)運(yùn)［11］。這些轉(zhuǎn)運(yùn)體每秒大約能轉(zhuǎn)運(yùn)270 ~ 3 000 個(gè)分子，例如蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)體轉(zhuǎn)運(yùn)速率為每秒500 分子［12］。針對(duì)這些轉(zhuǎn)運(yùn)體作為靶標(biāo)，已經(jīng)有不少前藥和納米載體被設(shè)計(jì)出來(lái)用于腦部藥物的遞送。

圖2 血腦屏障上溶質(zhì)載體的分布

1.3 腦靶向納米載體的設(shè)計(jì)

近年來(lái)各種納米藥物遞送體系被開(kāi)發(fā)出來(lái)用于疾病治療，如金屬納米粒、脂質(zhì)體、膠束、固體脂質(zhì)納米粒等，它們的優(yōu)點(diǎn)包括延長(zhǎng)藥物血液循環(huán)時(shí)間、增加藥物穩(wěn)定性、增加藥物生物相容性以及降低藥物的不良反應(yīng)，納米藥物還可以通過(guò)修飾不同的配體來(lái)靶向到腫瘤部位，實(shí)現(xiàn)精確診斷和治療。目前腦靶向納米藥物載體跨越血腦屏障的策略有：轉(zhuǎn)運(yùn)體介導(dǎo)轉(zhuǎn)運(yùn)（CMT）、受體介導(dǎo)轉(zhuǎn)運(yùn)（RMT）和吸附介導(dǎo)轉(zhuǎn)運(yùn)（AMT）等。吸附介導(dǎo)轉(zhuǎn)運(yùn)策略的原理是基于帶正電荷的納米載體和帶負(fù)電荷的血腦屏障之間的靜電相互作用實(shí)現(xiàn)跨越血腦屏障［13］，但該策略特異性差，可能會(huì)引起嚴(yán)重的不良反應(yīng)，全身毒性較強(qiáng)［14-15］。而受體介導(dǎo)轉(zhuǎn)運(yùn)策略中，當(dāng)修飾在納米載體上的配體與受體的親和力過(guò)高時(shí)，如將與轉(zhuǎn)鐵蛋白受體有著高親和力的抗轉(zhuǎn)鐵蛋白抗體修飾在載體上［16］，會(huì)導(dǎo)致載體被困在腦內(nèi)皮細(xì)胞的溶酶體中，遞送效率反而降低。因此在設(shè)計(jì)腦靶向納米遞藥系統(tǒng)時(shí)，可以將血腦屏障上高度表達(dá)的各類(lèi)轉(zhuǎn)運(yùn)體對(duì)應(yīng)的底物如葡萄糖［17］、氨基酸［18］、維生素C［19］、生物素［20］、膽堿［21］、肉堿［5］和谷胱甘肽［22］等修飾到納米載體上，載體通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)體介導(dǎo)的方式跨越血腦屏障，將藥物遞送至腦內(nèi)，值得一提的是，在設(shè)計(jì)治療腦膠質(zhì)瘤的納米載體時(shí)，可選擇同時(shí)在腦內(nèi)皮細(xì)胞上和腫瘤細(xì)胞上均高度表達(dá)的轉(zhuǎn)運(yùn)體如葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體1 作為靶標(biāo)［23］，載體跨越血腦屏障后又能在腫瘤部位蓄積，實(shí)現(xiàn)雙重靶向。

2 葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體1(GLUT1)介導(dǎo)納米藥物遞送

人腦幾乎完全依賴(lài)葡萄糖作為能源物質(zhì)，每天攝入100~150 g 葡萄糖［24］。正常成年人的大腦約占體重的2%，卻消耗了體內(nèi)約20%的葡萄糖［25］，葡萄糖分子通過(guò)血腦屏障主要是靠GLUT1介導(dǎo)的，它是一種鈉依賴(lài)性轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，在血腦屏障的管腔膜和近管腔膜上均有所表達(dá)［26］，它轉(zhuǎn)運(yùn)的底物包括葡萄糖、半乳糖、甘露糖、氨基葡萄糖和脫氫抗壞血酸等［27］。目前基于GLUT1的腦靶向遞藥策略已經(jīng)從糖基化前藥發(fā)展到了納米藥物載體。

2.1 脂質(zhì)體

脂質(zhì)體是一種自發(fā)聚集的脂質(zhì)納米系統(tǒng)，可以將疏水性藥物、親水性藥物、蛋白質(zhì)類(lèi)藥物和核酸整合并遞送到中樞神經(jīng)系統(tǒng)。脂質(zhì)體的親脂性能促進(jìn)腦內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)藥物的攝取，表面修飾相關(guān)配體后其腦靶向性能進(jìn)一步提高。Hao 等［28］制備了對(duì)氨基苯基-α-D-甘露吡喃糖苷修飾的脂質(zhì)體（MAN-LIP）用于遞送熒光染料，該載體顯示出靶向腦部各種功能區(qū)域的能力。小鼠靜脈給藥后，與未修飾脂質(zhì)體相比，甘露吡喃糖苷修飾的脂質(zhì)體對(duì)腦內(nèi)皮細(xì)胞的穿透能力顯著增加，4 h 時(shí)集中分布在大腦皮質(zhì)區(qū)域，此時(shí)甘露吡喃糖苷修飾的脂質(zhì)體在腦內(nèi)的熒光強(qiáng)度是未修飾脂質(zhì)體的3.7 倍，12 h 時(shí)轉(zhuǎn)移至小腦和腦干區(qū)域，12 h 內(nèi)海馬和橋核區(qū)域的熒光強(qiáng)度基本保持穩(wěn)定。體外實(shí)驗(yàn)也表明甘露吡喃糖苷修飾脂質(zhì)體能夠增強(qiáng)C6膠質(zhì)瘤細(xì)胞的攝取量。Qu等［29］制備了葡萄糖修飾的膽固醇，用于制備脂質(zhì)體并負(fù)載多西他賽，研究了脂質(zhì)體上修飾的葡萄糖殘基數(shù)量的不同對(duì)其腦靶向效果的影響。結(jié)果表明，葡萄糖修飾脂質(zhì)體在小鼠腦中的蓄積高于普通脂質(zhì)體，隨著脂質(zhì)體上修飾葡萄糖殘基數(shù)量的增加，小鼠腦中葡萄糖修飾脂質(zhì)體的蓄積量也隨之增加。

Fu 等［30］制備了一種新型葡萄糖-RGD（Glu-RGD）衍生物作為配體修飾脂質(zhì)體來(lái)遞送紫杉醇用于治療腦膠質(zhì)瘤，葡萄糖促使脂質(zhì)體成功跨越了血腦屏障，RGD 肽進(jìn)一步促進(jìn)脂質(zhì)體靶向膠質(zhì)瘤。Glu-RGD 修飾的脂質(zhì)體的體外和體內(nèi)靶向性均優(yōu)于未修飾脂質(zhì)體和單一修飾脂質(zhì)體。小鼠靜脈注射Glu-RGD 修飾脂質(zhì)體后，腦內(nèi)藥物相對(duì)攝取效率是游離藥物的4.41 倍?；铙w成像也顯示，與未修飾脂質(zhì)體和單一修飾脂質(zhì)體相比，Glu-RGD修飾的脂質(zhì)體在腫瘤部位有著最大蓄積量。Arora等［31］制備修飾有甘露糖和細(xì)胞穿膜肽RVG的雙配體靶向脂質(zhì)體，用于遞送質(zhì)粒DNA 以治療阿爾茨海默?。▓D3）。與單一修飾和未修飾的普通脂質(zhì)體相比，雙配體修飾脂質(zhì)體在bEnd.3細(xì)胞、原代神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞中的攝取量均顯著增加。在體外血腦屏障模型下培養(yǎng)的神經(jīng)元細(xì)胞中，雙配體修飾脂質(zhì)體的轉(zhuǎn)染效率比單配體修飾脂質(zhì)體高2 倍。小鼠在靜脈注射雙配體修飾脂質(zhì)體后，腦內(nèi)pApoE2 的轉(zhuǎn)染率顯著提高，未顯示明顯的毒性。結(jié)果表明甘露糖和細(xì)胞穿膜肽RVG 的雙配體靶向脂質(zhì)體具有安全遞送pApoE2 基因入腦的能力，有望用于AD的治療。

圖3 甘露糖和細(xì)胞穿膜肽RVG雙重修飾的脂質(zhì)體

2.2 金屬納米顆粒

金屬納米顆粒由于其獨(dú)特的理化性質(zhì)近年來(lái)被用于腦部疾病治療，如利用金納米顆粒的表面等離子體共振性質(zhì)用于光熱治療，利用氧化鐵納米粒的磁性用于MRI 成像、磁熱治療。調(diào)節(jié)金屬納米顆粒的大小和形狀并修飾上不同配體，可用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷和治療［32］。Wang等［33］制備了抗壞血酸修飾的磁性納米粒（AA-Ibu-PEG-DA@MNPs），利用磁場(chǎng)將布洛芬特異性遞送至小鼠腦內(nèi)。該磁性納米粒對(duì)bEnd.3細(xì)胞的毒性較小，其飽和磁化強(qiáng)度為52.17 emu/g，在不同的培養(yǎng)基（小鼠血漿和腦勻漿）中孵育納米粒能夠釋放出布洛芬。Yilmaz 等［34］制備了一種葡萄糖包裹的金納米粒（GNPs），用于遞送抗癲癇藥物乳糖胺（LCM）。與正常大鼠相比，患有癲癇的大鼠在靜脈注射負(fù)載乳糖胺的GNPs 后，海馬區(qū)的GNPs 濃度顯著升高，大鼠癲癇發(fā)作間期和發(fā)作期的腦電圖波幅和頻率均顯著降低，發(fā)作次數(shù)也有減少的趨勢(shì)，說(shuō)明葡萄糖包裹的GNPs 可以有效地將LCM遞送到大腦中，減少給藥劑量，提高生物安全性。

2.3 聚合物膠束

聚合物膠束由兩親性共聚物組成，在親水性介質(zhì)中聚集，形成帶有親水殼和疏水核的球狀結(jié)構(gòu)，膠束的理化性質(zhì)是藥物成功遞送到大腦的關(guān)鍵因素。在血液循環(huán)中，臨界膠束濃度往往控制著膠束到達(dá)大腦前的血清不穩(wěn)定性和藥物的釋放［35］。Anraku 等［36］制備了一種葡萄糖修飾的聚合物膠束，通過(guò)禁食降低小鼠血糖濃度，誘導(dǎo)GLUT1的細(xì)胞內(nèi)循環(huán)，提高腦內(nèi)皮細(xì)胞管腔質(zhì)膜上GLUT1 的水平，促進(jìn)聚合物膠束有效穿過(guò)血腦屏障。使用激光共聚焦掃描顯微鏡能直接觀察到膠束通過(guò)血腦屏障轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入腦實(shí)質(zhì)。通過(guò)控制聚合物膠束上的葡萄糖密度，可以在細(xì)胞水平上控制藥物遞送到對(duì)大腦的部位，結(jié)果表明葡萄糖密度在25%時(shí)藥物主要遞送處到神經(jīng)元和小膠質(zhì)細(xì)胞，且每克腦組織制劑蓄積率達(dá)到6%，顯著高于大部分報(bào)道的使用葡萄糖或肽配體的納米遞藥系統(tǒng)的蓄積率。

Niu 等［37］制備了葡萄糖和葉酸共同修飾的負(fù)載阿奇霉素（DOX）的聚合物膠束系統(tǒng)（GF-DOX），葡萄糖的修飾促進(jìn)載體跨越血腦屏障，葉酸受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用增強(qiáng)載體在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中的蓄積，同時(shí)腫瘤部位的酸性pH 條件促使藥物釋放。體外血腦屏障模型中的轉(zhuǎn)運(yùn)實(shí)驗(yàn)表明，GF-DOX 具有較好的血腦屏障轉(zhuǎn)運(yùn)能力，4 h 藥物的轉(zhuǎn)運(yùn)效率為21.47%。小鼠靜脈注射GF-DOX 后，體重變化最小，腫瘤生長(zhǎng)抑制率較高，說(shuō)明該雙配體靶向膠束為治療腦腫瘤提供了一種安全有效的策略。

2.4 樹(shù)狀大分子

樹(shù)狀大分子是一種智能的三維納米載體，表面通常帶陽(yáng)離子正電荷或不帶電荷，這促進(jìn)了樹(shù)狀大分子和生物屏障的相互作用，修飾后的樹(shù)枝狀大分子具有靶向神經(jīng)炎性細(xì)胞和神經(jīng)元細(xì)胞的能力，能有效穿透腦內(nèi)皮細(xì)胞，遞送治療神經(jīng)類(lèi)疾病藥物和抗腫瘤藥物［38］。Gao 等［39］開(kāi)發(fā)了負(fù)載DOX 的樹(shù)狀大分子（DD），在外部通過(guò)長(zhǎng)鏈PEG 修飾了遇酸可裂解的轉(zhuǎn)鐵蛋白（Tf）涂層，在內(nèi)部通過(guò)短鏈PEG 修飾對(duì)氨基苯基-α-D-甘露糖苷（MAN），最終得到載體（DD-MCT）。載體進(jìn)入體循環(huán)后，可以有效逃避巨噬細(xì)胞的吞噬作用。外部Tf涂層使載體能夠特異性識(shí)別并結(jié)合血腦屏障腦內(nèi)皮細(xì)胞腔外側(cè)上的轉(zhuǎn)鐵蛋白受體（TfR）。載體內(nèi)化進(jìn)入腦內(nèi)皮細(xì)胞后，在溶酶體中發(fā)生Tf的酸響應(yīng)裂解，釋放出甘露糖苷修飾的且載有DOX 的樹(shù)狀大分子（DD-M）。由于GLUT1 在神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞上過(guò)度表達(dá)，DD-M 進(jìn)入腦實(shí)質(zhì)后能夠靶向神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞，甘露糖苷的修飾增強(qiáng)神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞對(duì)DD-M的攝取。最終進(jìn)入膠質(zhì)瘤細(xì)胞的DD-M 在溶酶體的酸性pH 下釋放出DOX。體外Transwell 研究表明，樹(shù)狀大分子在供體室中孵育4 h 后，受體室中的C6 膠質(zhì)瘤細(xì)胞的熒光強(qiáng)度最強(qiáng)，證明該載體具有跨越血腦屏障的能力。體內(nèi)分布顯示，每克膠質(zhì)瘤中DD-MCT 的含量是PEG 修飾的樹(shù)狀大分子（DD-P）的1.82 倍，說(shuō)明TF 和MAN 共同修飾促進(jìn)了納米?？缭窖X屏障并進(jìn)一步在膠質(zhì)瘤部位蓄積。

3 L-型氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體(LAT1)介導(dǎo)納米藥物遞送

LAT1 是一種非鈉依賴(lài)性轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，可運(yùn)輸多種底物包括大的中性氨基酸如色氨酸、酪氨酸和支鏈氨基酸等［40］。LAT1 在血腦屏障的管腔膜和近管腔膜上均有所表達(dá)［41］，一些藥物如左旋多巴、加巴噴丁可以由它介導(dǎo)轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入腦內(nèi)［42］。此外LAT1 還在多種癌細(xì)胞如腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞上高度表達(dá)［43］。

3.1 脂質(zhì)體

左旋多巴作為臨床上用于治療帕金森病的批準(zhǔn)藥物，與LAT1 有著極高的親和力（Km= 150 ~200 μmol/L）［44］，即使納米粒表面修飾的左旋多巴密度較低，也能產(chǎn)生配體同轉(zhuǎn)運(yùn)體之間的相互作用。Bhunia 等［45］制備了一種左旋多巴修飾的脂質(zhì)體用于負(fù)載化療藥物治療腦膠質(zhì)瘤。給荷膠質(zhì)瘤小鼠靜脈注射近紅外染料標(biāo)記的該脂質(zhì)體，體內(nèi)分布表明近紅外染料在腦組織中有著選擇性蓄積。靜脈注射載藥脂質(zhì)體可提高荷瘤小鼠的總體存活率，與未治療組相比提高了60%。此外該脂質(zhì)體同DNA疫苗（膠質(zhì)母細(xì)胞瘤抗原編碼的DNA）聯(lián)合使用時(shí)，荷瘤小鼠的存活率與未經(jīng)治療的小鼠相比提高了300%。Li 等［46］將谷氨酸的β-羧基連接到D-生育酚聚乙二醇1000 琥珀酸酯上（Glu-TPGS），制備了谷氨酸修飾的脂質(zhì)體（TGL）負(fù)載抗腫瘤藥物多西他賽（圖4）。TGL 在跨越血腦屏障穿透后，進(jìn)一步靶向膠質(zhì)瘤細(xì)胞上高度表達(dá)的LAT1。小鼠分別靜脈注射游離熒光染料DIR 溶液、負(fù)載熒光染料的未修飾脂質(zhì)體（DIR-TL）和負(fù)載熒光染料的谷氨酸修飾的脂質(zhì)體（DIR-TGL），游離組未檢測(cè)到腦內(nèi)熒光，說(shuō)明DIR 溶液不能穿透血腦屏障。TGL和TL組小鼠腦部熒光強(qiáng)度明顯高于DIR 溶液組，說(shuō)明TGL 和TL 均能促進(jìn)DIR 在腦內(nèi)的蓄積，DIR-TGL 組腦部的熒光強(qiáng)度明顯高于DIR-TL 組，結(jié)果表明谷氨酸修飾的脂質(zhì)體可以有效地跨越血腦屏障并在腦內(nèi)蓄積。

圖4 谷氨酸修飾的脂質(zhì)體負(fù)載多西他賽（DTX）用于治療腦膠質(zhì)瘤

3.2 金屬納米顆粒

在各種金屬納米顆粒中，金納米簇由于其獨(dú)特理化性質(zhì)可用于腦部疾病診斷和治療，作為熒光納米載體可用于量化納米粒和血腦屏障間的相互作用，監(jiān)測(cè)藥物釋放，金納米簇還具備納米酶活性［47］，可為神經(jīng)元細(xì)胞提供抗氧化損傷保護(hù)，協(xié)助治療神經(jīng)退行性疾病。Nair 等［48］制備了一種左旋多巴修飾的金納米簇，通過(guò)LAT1 途徑跨越血腦屏障用于成像和藥物遞送。體外血腦屏障模型證明了該載體具有良好的滲透性，且能被腦內(nèi)皮細(xì)胞較好地?cái)z取。體內(nèi)研究表明，該載體能負(fù)載模型藥物毛果蕓香堿將其成功遞送至小鼠腦內(nèi)緩慢釋放，單獨(dú)注射毛果蕓香堿會(huì)引起小鼠顳葉癲癇，相同劑量的藥物偶聯(lián)納米載體注射則不會(huì)引起顳葉癲癇。該載體還可用于熒光成像，實(shí)現(xiàn)診療一體化策略。

3.3 固體脂質(zhì)納米粒

固體脂質(zhì)納米粒是以固態(tài)天然或合成的類(lèi)脂為載體，將藥物包裹或夾嵌于類(lèi)脂核中制成的固體膠粒給藥系統(tǒng)，有著尺寸小、生物相容性好、生物可降解性和高包封率等優(yōu)點(diǎn)，表面修飾配體可使其成為克服血腦屏障阻礙作用遞送神經(jīng)類(lèi)藥物的優(yōu)良選擇［35］。Vyas 等［49］制備了苯丙氨酸修飾的固體脂質(zhì)納米粒促進(jìn)抗HIV 藥物efavirenz 通過(guò)血腦屏障進(jìn)入大腦。以苯丙氨酸為配體，固體脂質(zhì)納米粒通過(guò)LAT1 跨越血腦屏障，納米粒大小約為150 nm，包封率高達(dá)70%。體內(nèi)研究顯示，苯丙氨酸修飾的固體脂質(zhì)納米粒在大腦中的蓄積量分別是未修飾納米顆粒和游離藥物的2 ~ 3 倍和7 ~ 8倍。與游離藥物相比，苯丙氨酸修飾的固體脂質(zhì)納米粒的血腦屏障穿透效率提高了約10倍。苯丙氨酸修飾的固體脂質(zhì)納米粒提高了藥物的生物利用度，并在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)維持了大腦中的藥物濃度水平，進(jìn)而消除腦部的病毒。

4 其他轉(zhuǎn)運(yùn)體介導(dǎo)納米藥物遞送

4.1 膽堿轉(zhuǎn)運(yùn)體

膽堿是體內(nèi)合成神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿和細(xì)胞膜磷脂的生化前體［50］。大腦中膽堿濃度較高，血腦屏障上的膽堿轉(zhuǎn)運(yùn)體轉(zhuǎn)運(yùn)能力較強(qiáng)，是藥物進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)的潛在靶點(diǎn)。Li等［21］制備了膽堿衍生物修飾的釓納米探針用于腦膠質(zhì)瘤的診斷和治療。該納米探針通過(guò)膽堿轉(zhuǎn)運(yùn)體跨越血腦屏障，特異性地聚集在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中。通過(guò)磁共振成像可以清楚地識(shí)別腫瘤的邊緣，將其與周?chē)恼＝M織區(qū)分開(kāi)來(lái)。該納米探針可以為腫瘤的切除手術(shù)描繪出精確的腫瘤邊緣。Li 等［51］制備了一種膽堿衍生物修飾的膠束遞送阿霉素用于腦膠質(zhì)瘤的治療，與未修飾膠束相比修飾后的膠束細(xì)胞攝取量和腫瘤部位的蓄積量都有所增加，靜脈注射48 h后，膽堿修飾膠束在腫瘤組織中藥物濃度是游離阿霉素組的24 倍，是未修飾膠束組的2.37 倍，能夠有效抑制膠質(zhì)瘤的生長(zhǎng)。

4.2 單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)體

單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)體在人腦中的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞均有所表達(dá)，它轉(zhuǎn)運(yùn)的底物有乳酸、丙酮酸、短鏈一元羧酸（如乙酸）和酮體（如β-羥基丁酸和乙酰乙酸），這些物質(zhì)均參與腦部代謝，如酮體可替代葡萄糖作為大腦的重要代謝能源；此外它們還是大腦發(fā)育過(guò)程中所需要的結(jié)構(gòu)脂質(zhì)和氨基酸合成的重要前體。Venishetty等［52］制備了β-羥丁酸修飾的固體脂質(zhì)納米粒并負(fù)載了抗腫瘤藥物多西紫杉醇。與未修飾的納米顆粒相比，腦內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)β-羥丁酸修飾納米粒的攝取率從9.8%增加到27.5%。細(xì)胞對(duì)β-羥丁酸修飾納米粒的攝取可被游離的β-羥丁酸所抑制，說(shuō)明了攝取過(guò)程是由單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)體所介導(dǎo)的。與靜脈注射游離多西紫杉醇相比，給大鼠靜脈注射未修飾和β-羥丁酸修飾的固體脂質(zhì)納米粒4 h 后大鼠腦部藥物濃度分別增加了5 倍和12 倍，證明修飾β-羥丁酸確實(shí)可以增加大腦對(duì)多西紫杉醇的攝取。

4.3 肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)體

肉堿是線(xiàn)粒體中參與長(zhǎng)鏈脂肪酸氧化的必備小分子。盡管腦細(xì)胞通常不會(huì)利用脂肪酸的氧化來(lái)獲取能量，但肉堿對(duì)于維持大腦正常功能和能量狀態(tài)仍起著關(guān)鍵作用。由于肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)體在腦內(nèi)皮細(xì)胞和膠質(zhì)瘤細(xì)胞上均有特異性表達(dá)，以紫杉醇為模型藥物，Kou 等［5］制備了L-肉堿修飾的聚乳酸-乙醇酸納米粒，增強(qiáng)了納米粒跨越血腦屏障的能力和對(duì)膠質(zhì)瘤細(xì)胞靶向性。小鼠靜脈注射納米粒后生物分布和成像分析表明，納米粒在腦內(nèi)有較高的蓄積。與游離紫杉醇和未經(jīng)修飾的負(fù)載紫杉醇的納米粒相比，L-肉堿修飾的載藥納米粒在2D 細(xì)胞和3D 腫瘤球模型中都顯示出更好的抗腫瘤效果，進(jìn)一步優(yōu)化納米粒上配體聚乙二醇的間隔長(zhǎng)度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)聚乙二醇1000 修飾的納米粒具有最高的靶向效率，在2 h 時(shí)它在腦內(nèi)蓄積量是未修飾納米粒的11 倍，證明肉堿修飾的納米粒能有效跨越血腦屏障。

4.4 谷胱甘肽轉(zhuǎn)運(yùn)體

谷胱甘肽是一種內(nèi)源性三肽，是維持腦細(xì)胞氧化還原狀態(tài)動(dòng)態(tài)平衡的主要抗氧化劑，谷胱甘肽能夠通過(guò)特定的谷胱甘肽轉(zhuǎn)運(yùn)體穿過(guò)血腦屏障，一些神經(jīng)退行性疾病如阿爾茨海默病、帕金森病患者腦內(nèi)谷胱甘肽水平有所下降，進(jìn)而引起氧化應(yīng)激誘導(dǎo)神經(jīng)元變性［53］。Rip 等［54］制備了谷胱甘肽修飾的脂質(zhì)體負(fù)載熒光染料，并研究了其藥代動(dòng)力學(xué)行為、腦內(nèi)皮細(xì)胞攝取和腦分布能力。結(jié)果表明，與未修飾脂質(zhì)體相比，腦內(nèi)皮細(xì)胞對(duì)谷胱甘肽修飾的脂質(zhì)體的攝取量增加了約1.8倍，并且脂質(zhì)體的攝取具有溫度依賴(lài)性，攝取量隨著溫度的降低而降低。制備包裹熒光染料的脂質(zhì)體，微透析法發(fā)現(xiàn)給大鼠靜脈注射谷胱甘肽修飾的脂質(zhì)體后腦內(nèi)熒光染料濃度高于未修飾的脂質(zhì)體。Han 等［55］制備了谷胱甘肽修飾的超順磁氧化鐵納米粒（GSH-SPIONs），大鼠靜脈注射后用透射電子顯微鏡觀察納米粒在腦內(nèi)的亞細(xì)胞分布。在細(xì)胞體和軸突內(nèi)的小泡以及線(xiàn)粒體中發(fā)現(xiàn)了大量的GSH-SPIONs。透射電鏡照片顯示，GSH-SPIONs通過(guò)內(nèi)吞作用進(jìn)入神經(jīng)細(xì)胞，并通過(guò)軸漿運(yùn)輸進(jìn)入軸突。GSH-SPIONs 作為腦部藥物遞送載體，通過(guò)線(xiàn)粒體靶向途徑或軸漿轉(zhuǎn)運(yùn)途徑治療腦部疾病有著很大的潛力。

4.5 鈉依賴(lài)性多維生素轉(zhuǎn)運(yùn)體

生物素作為水溶性維生素B家族的一員，是脂肪酸生物合成和糖異生在內(nèi)的關(guān)鍵代謝反應(yīng)的重要輔助因子。人體大腦無(wú)法合成生物素，得依靠腦內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)的鈉依賴(lài)多維生素轉(zhuǎn)運(yùn)體（SMVT）轉(zhuǎn)運(yùn)生物素入腦［56］。基于血腦屏障和膠質(zhì)瘤細(xì)胞上GLUT1 和SMVT 的過(guò)度表達(dá)，Liu 等［20］構(gòu)建了葡萄糖和生物素共同修飾的雙配體靶向脂質(zhì)體，分別合成了葡萄糖修飾的膽固醇和生物素修飾的膽固醇（Glu3-Chol、BiO2-Chol），制備并表征了3 種脂質(zhì)體（BiO2-Lip、Glu3-Lip 和BiO2+ Glu3-Lip），并對(duì)其體外性質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。以紫杉醇（PTX）為模型藥物，體外評(píng)價(jià)了這些脂質(zhì)體對(duì)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的靶向性。體外雙配體脂質(zhì)體PTX-BiO2+Glu3-Lip 對(duì)腦內(nèi)皮細(xì)胞和腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞均具有良好的靶向作用，細(xì)胞攝取量分別是未修飾脂質(zhì)體的4.04 和3.49 倍，這也證明雙配體靶向脂質(zhì)體（BiO2+Glu3-Lip）具有良好的膠質(zhì)瘤治療效果。

5 總結(jié)和展望

在設(shè)計(jì)治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的腦靶向給藥系統(tǒng)時(shí)，如何將治療藥物跨血腦屏障遞送至腦實(shí)質(zhì)一直是關(guān)注的熱點(diǎn)。以往關(guān)于藥物腦內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)的工作都有以下策略：（1）增加候選藥物的親脂性［57］，假設(shè)藥物通過(guò)形成血腦屏障的腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的脂類(lèi)脂膜屏障是有限的。但該策略不僅會(huì)增加藥物對(duì)腦以外組織的滲透，且由于肝臟的首過(guò)代謝，口服給藥會(huì)降低生物利用度；（2）通過(guò)受體介導(dǎo)的細(xì)胞穿透作用，將血腦屏障上高表達(dá)受體的底物連接到藥物遞送系統(tǒng)或大分子藥物上，通過(guò)受體介導(dǎo)跨血腦屏障轉(zhuǎn)運(yùn)。但研究發(fā)現(xiàn)高親和配體功能化的納米載體更容易被困在腦內(nèi)皮細(xì)胞的溶酶體中，導(dǎo)致胞吞減少降低了遞送效率。

為了開(kāi)發(fā)特異性腦靶向給藥系統(tǒng)，可以利用血腦屏障上高表達(dá)的各類(lèi)溶質(zhì)載體，利用溶質(zhì)載體對(duì)應(yīng)的底物來(lái)合成前體藥物或者連接到藥物遞送系統(tǒng)上，通過(guò)溶質(zhì)載體介導(dǎo)跨越血腦屏障。前藥途徑和以相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（如GLUT1、LAT1）的底物修飾的納米載體已被用于針對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的藥物遞送。

然而該種方法也存在一些缺陷：（1）由于大部分轉(zhuǎn)運(yùn)體在人體其他組織中也有所表達(dá)，需要合理設(shè)計(jì)載體防止藥物偏離靶標(biāo)；（2）轉(zhuǎn)運(yùn)體只能運(yùn)輸結(jié)構(gòu)、大小與其天然底物相似的分子，它們不適合大分子治療藥物的遞送［58］。例如單羧酸鹽的相對(duì)分子質(zhì)量應(yīng)該小于200 kD，才能成功通過(guò)血腦屏障；（3）轉(zhuǎn)運(yùn)體對(duì)應(yīng)的一些底物進(jìn)入人體血液循環(huán)可能會(huì)產(chǎn)生一些不良影響；（4）配體與納米藥物遞送系統(tǒng)的偶聯(lián)可能會(huì)降低對(duì)靶向轉(zhuǎn)運(yùn)體的親和力。綜上所述，針對(duì)血腦屏障上溶質(zhì)載體設(shè)計(jì)納米藥物是一種很有前景的腦部藥物遞送策略，隨著人們對(duì)其轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制認(rèn)識(shí)的不斷深入，相信將有越來(lái)越多的納米藥物進(jìn)入臨床試驗(yàn)用于中樞神經(jīng)類(lèi)疾病的治療。