納米藥物治療肝纖維化的研究進(jìn)展

郭佳玲， 李 暉， 曾子鍵， 陶雨靜， 董海艦

1 成都中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院 中心實(shí)驗(yàn)室， 成都 610072； 2 成都中醫(yī)藥大學(xué) 臨床醫(yī)學(xué)院， 成都 610072

肝纖維化是由慢性肝損傷引起的細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)過(guò)度沉積的病理過(guò)程，持續(xù)進(jìn)展可導(dǎo)致肝硬化和肝癌等嚴(yán)重并發(fā)癥，早期干預(yù)有望逆轉(zhuǎn)這一過(guò)程。各種原因?qū)е碌母卫w維化發(fā)病率和患病率在全世界范圍內(nèi)居高不下，呈逐年上升趨勢(shì)[1]，迫切需要有效的抗纖維化藥物。目前研究中的抗纖維化藥物主要包括草本植物提取物(如黃酮類)、過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ(peroxisome proliferator-activated receptor-gamma，PPARγ)激動(dòng)劑、酪氨酸激酶抑制劑、Hedgehog信號(hào)抑制劑、膽酸類等，但尚無(wú)批準(zhǔn)用于臨床的抗肝纖維化生物或化學(xué)藥物。近年來(lái)開(kāi)展的干擾素γ、白細(xì)胞介素10和血管緊張素Ⅱ受體拮抗劑等在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)良好，在臨床試驗(yàn)中失敗，究其原因，肝纖維化是涉及多細(xì)胞的復(fù)雜過(guò)程，傳統(tǒng)配方缺乏相應(yīng)分子的特異性遞送，單一藥物難以抵達(dá)并充分作用于靶細(xì)胞[2]。納米藥物是利用納米技術(shù)使抗纖維化藥物能夠特異性靶向肝內(nèi)纖維化區(qū)域和肝內(nèi)細(xì)胞，從而發(fā)揮抗肝纖維化作用，活化的肝星狀細(xì)胞(HSC)已成為納米藥物的主要靶點(diǎn)。本文就納米藥物在肝纖維化中的應(yīng)用進(jìn)展作一綜述。

1 納米藥物的概述

納米粒子(nano particles，NP)是一類由天然或合成的高分子材料制成的納米級(jí)固態(tài)膠體顆粒，具備以下特性。(1)尺寸效應(yīng)：超小體積的NP可以穿過(guò)人體最小的毛細(xì)血管和血腦屏障，在細(xì)胞內(nèi)釋放負(fù)載的藥物[3]；(2)多分散性：NP可封裝具有明確和可預(yù)測(cè)特性的藥物，制成一定尺寸的均質(zhì)納米載體，提高藥物安全性和穩(wěn)定性[4]；(3)高效性：NP形貌可控、比表面積大、暴露活性位點(diǎn)多，具有強(qiáng)催化活性，提高生物利用度[5]；(4)保護(hù)作用：NP可避免封裝藥物被快速降解和清除，利于藥物的儲(chǔ)存和運(yùn)輸[6]。生物可溶性材料構(gòu)建的NP具有穩(wěn)定性強(qiáng)、毒副反應(yīng)小、治療靶點(diǎn)親和力高等優(yōu)點(diǎn)[7]，為納米藥物研發(fā)提供可能。

治療性NP，即納米藥物，是由治療藥物、肽、蛋白質(zhì)或核酸構(gòu)成的負(fù)載于載體中的納米結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)度在納米范圍內(nèi)[7]。納米藥物由活性成分和遞送載體組成，包括siRNA、miRNA、小分子藥物、細(xì)胞因子或蛋白質(zhì)等活性成分，以及脂質(zhì)體、蛋白質(zhì)載體、聚合物NP或膠束等遞送載體，基于配體-受體作用，通過(guò)附著靶向配體將其引導(dǎo)至特定部位發(fā)揮作用[2]。在肝臟中，直徑小于肝竇內(nèi)皮細(xì)胞孔徑最大值(200 nm)的NP可以穿過(guò)肝血竇，從而可能到達(dá)肝細(xì)胞或HSC，使靶向遞送抗纖維化藥物成為可能。體內(nèi)的納米藥物30%～99%在肝臟積累和隔離，使得經(jīng)靜脈給予抗肝纖維化納米藥物更具優(yōu)勢(shì)[8-9]。

2 納米藥物在肝纖維化中的應(yīng)用

NP根據(jù)天然特性分為無(wú)機(jī)NP和有機(jī)NP。無(wú)機(jī)NP包括無(wú)機(jī)氧化物(SiO2、TiO2等)NP和金屬離子(Ag、Au等)NP，因其尺寸和形狀具有特殊光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)特性[10]。有機(jī)NP如聚合物、脂質(zhì)結(jié)構(gòu)物等具有生物相容性好、毒副作用小、體內(nèi)可生物降解等優(yōu)勢(shì)[11]。抗肝纖維化的納米藥物特異性靶向肝纖維化，使靶細(xì)胞中藥物濃度上升，同時(shí)減少對(duì)其他類型細(xì)胞的影響。

2.1 無(wú)機(jī)納米藥物 因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，無(wú)機(jī)NP在構(gòu)建抗肝纖維化納米藥物方面有多種優(yōu)勢(shì)。AuNP具有高電子密度、催化作用、介電特性等優(yōu)點(diǎn)，可以被動(dòng)地在肝臟積聚而增強(qiáng)主動(dòng)靶向作用。AuNP表面可功能化、粒徑可精確控制，可設(shè)計(jì)成納米棒、納米籠和納米衛(wèi)星[12]。Ribera等[13]設(shè)計(jì)涂有血小板衍生生長(zhǎng)因子受體β(platelet-derived growth factor receptor-β，PDGFRβ)抗體的金納米棒，在體內(nèi)可特異性靶向活化的HSC，通過(guò)選擇性光熱療法減少肝臟炎癥、肝細(xì)胞損傷和纖維化。

AgNP生物合成方式簡(jiǎn)單環(huán)保，具有抗菌、抗病毒、抗炎、抗血管生成和抗?jié)B透等活性，多用于抗菌劑、藥物和基因輸送載體及生物傳感器[14]。Gad等[15]研究表明AgNP通過(guò)炎癥和氧化應(yīng)激減少細(xì)胞凋亡來(lái)引起炎癥標(biāo)志物顯著下降。AgNP的大小影響其在組織細(xì)胞中的攝取，從而影響其生物活性。AgNP可以為靶向HSC提供更安全的治療工具，從而抑制肝纖維化的進(jìn)展。

SiO2具有較大的空隙體積、比表面積和良好的化學(xué)以及熱穩(wěn)定性，支持大量的生物活性分子[11]。Peng等[16]研究表明，SiO2NP是一種有效的抑制劑，具有獨(dú)立實(shí)體的抗纖維活性，減弱轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(TGFβ)對(duì)LX-2細(xì)胞的激活，提高抗肝纖維化療效。

TiO2NP化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、價(jià)格低廉，廣泛用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。Tee等[17]研究表明，TiO2NP可誘導(dǎo)肝竇內(nèi)皮細(xì)胞暫時(shí)性滲漏，可能通過(guò)增強(qiáng)藥物在病變的內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)而有助于抗纖維化治療。

超順磁性氧化鐵NP(SPION)是Kurniawan等[18]通過(guò)碳化二亞胺法將成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子2(fibroblast growth factor-2，F(xiàn)GF2)與超順磁性氧化鐵偶聯(lián)而成，F(xiàn)GF2-SPION引起α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)和結(jié)蛋白的表達(dá)顯著降低，明顯抑制HSC激活、遷移、收縮和膠原產(chǎn)生。FGF2-SPION可改善FGF2在肝臟的蓄積，提高對(duì)HSC的靶向性。

無(wú)機(jī)NP在抗肝纖維化中，促進(jìn)藥物傳輸，減少炎癥反應(yīng)的特性，有望成為一種有效的納米級(jí)平臺(tái)，用于抑制肝纖維化和治療慢性肝病。

2.2 有機(jī)納米藥物

有機(jī)NP具有生物相容性，大部分可在體內(nèi)生物降解，較無(wú)機(jī)NP具有明顯優(yōu)勢(shì)，可作為基因治療中的DNA載體；可封裝和保護(hù)活性化合物，免受酸性環(huán)境和消化酶影響；可改善藥代動(dòng)力學(xué)特征，尤其是血漿半衰期[19]。

2.2.1 聚合物納米粒子 聚合物納米粒子是將生物相容聚合物包封或吸附于NP，具有保護(hù)藥物免受降解、持續(xù)釋放、減少毒副作用等優(yōu)勢(shì)。設(shè)計(jì)不同藥物的聚合物納米粒子可優(yōu)化體內(nèi)藥物遞送和提高治療指數(shù)，對(duì)其表面修飾可以實(shí)現(xiàn)靶向肝纖維化治療[20]。索拉非尼是一種多激酶抑制劑，單獨(dú)使用索拉非尼只能輕度減輕肝纖維化[21]。Sung等[22]研究表明將索拉非尼和載有MEK抑制劑的NP聯(lián)合使用可以選擇性地靶向活化的HSC，抑制HSC增殖、活化及血管生成，有顯著的抗纖維化作用。

2.2.2 脂質(zhì)體 雙層膜結(jié)構(gòu)的脂質(zhì)體是良好的藥物載體，能增加藥物溶解度，提高藥物穩(wěn)定性，延長(zhǎng)治療釋放時(shí)間，減少正常組織的藥物攝取，降低毒副作用[23]。AMD3100是趨化因子受體4(CXCR4)拮抗劑，可通過(guò)下調(diào)SDF1-α mRNA和CXCR4表達(dá)，改善肝纖維化。Ullah等[24]將AMD3100吸附在組合脂質(zhì)體表面制成CTC脂質(zhì)體，CTC脂質(zhì)體通過(guò)CXCR4靶向積累藥物、阻斷SDF1-α/CXCR4軸、下調(diào)α-SMA和Col-I表達(dá)，阻止HSC活化。CTC脂質(zhì)體全身給藥同樣具有抗纖維化活性，有望成為一種安全的藥物輸送載體。

2.2.3 聚合物膠束 聚合物膠束是一種自組裝膠體粒子，在生物體系中能達(dá)到超過(guò)臨界膠束的濃度[25]。白樺醇(betulin，Bt)是一種五環(huán)三萜類化合物，可通過(guò)抑制HSC、降低I型膠原和α-SMA表達(dá)減輕肝纖維化[26-27]。Liu等[28]通過(guò)酯化反應(yīng)合成了維生素A(vitamin A，VA)改性聚乙二醇-聚丙交酯-乙交酯共聚物嵌段的共聚物膠束(VA-PEG-PLGA)。在VA-PEG-PLGA自組裝過(guò)程中，藥物被裝載到疏水核中，外部形成致密的親水層，成為Bt聚合物膠束(Bt/VAPPM)。實(shí)驗(yàn)表明，Bt/VAPPM可有效抑制LX-2細(xì)胞中I型膠原的表達(dá)，表現(xiàn)出本能的肝靶向能力，聚焦于活化的HSC，顯著改善纖維化程度。Bt/VAPPM生物相容性好、無(wú)毒性、釋放藥物持續(xù)穩(wěn)定，作為靶向HSC抗肝纖維化納米載體具有巨大潛力。

上述納米藥物提示納米系統(tǒng)在治療肝纖維化方面具有巨大潛力。無(wú)機(jī)NP具有穩(wěn)定性高、制造成本相對(duì)低的優(yōu)勢(shì)；有機(jī)NP具有廣泛的設(shè)計(jì)靈活性，可將多種功能集成到一個(gè)平臺(tái)中[29]。

2.3 靶向HSC的藥物遞送系統(tǒng)

藥物遞送系統(tǒng)是在空間、時(shí)間及劑量上全面調(diào)控藥物在生物體內(nèi)分布的技術(shù)體系，可增加藥物利用效率，提高療效，降低成本，減少毒副作用。藥物遞送系統(tǒng)的運(yùn)用，可優(yōu)化納米載體物理性質(zhì)；通過(guò)將識(shí)別HSC表面受體的靶向基團(tuán)修飾在載體表面，進(jìn)一步提高藥物靶向能力。HSC的持續(xù)活化是肝纖維化的核心事件，隨著靶向細(xì)胞納米遞送載體的迅速發(fā)展，使靶向HSC治療肝纖維化成為可能。肝纖維化形成過(guò)程中，HSC生物學(xué)功能改變，細(xì)胞膜上多種生物標(biāo)志表達(dá)改變，包括：甘露糖-6-磷酸/胰島素樣生長(zhǎng)因子Ⅱ受體 (mannose-6-phosphate/insulin-like growth factor Ⅱ receptor，M6P/IGF-ⅡR)、PDGFR、視黃醇結(jié)合蛋白、整合素、CD44受體等，這些受體在HSC活化、增殖、遷移和生存過(guò)程中發(fā)揮重要作用，是NP的潛在靶點(diǎn)[11]。

2.3.1 靶向M6P/IGF-ⅡR的藥物遞送系統(tǒng) M6P/IGF-ⅡR是一種表達(dá)于HSC表面的多功能受體，在調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)和溶酶體靶向能力方面起關(guān)鍵作用，活化的HSC表面的M6P/IGF-ⅡR過(guò)度表達(dá)[30]。M6P/IGF-ⅡR的特異性配基是IGF-Ⅱ及含有M6P基團(tuán)的蛋白物質(zhì)。Kumar等[31]構(gòu)建了M6P修飾的負(fù)載小分子Smo抑制劑環(huán)巴胺的可生物降解長(zhǎng)循環(huán)聚合物膠束GDC-0449，實(shí)驗(yàn)表明GDC-0449可以更快、更有效地遞送至HSC，呈現(xiàn)肝臟蓄積，同時(shí)引起肝臟膠原沉積和血清損傷標(biāo)志物顯著減少。M6P已被大量用于脂質(zhì)體、膠束和血清蛋白納米粒的遞送系統(tǒng)中，治療肝纖維化取得顯著療效。

2.3.2 靶向PDGFR的藥物遞送系統(tǒng) PDGFR是重要的細(xì)胞因子受體，包括α、β兩種形式。PDGFRβ在活化的HSC中過(guò)度表達(dá)，在纖維化組織中顯著上調(diào)，其活性與肝纖維化進(jìn)展程度呈正相關(guān)。環(huán)肽pPB為PDGF特異性多肽，特異性識(shí)別PDGFRβ[32]。高遷移率族蛋白B1(high mobility group protein B1，HMGB1)是成纖維細(xì)胞趨化因子和促炎因子，促進(jìn)HSC增殖和肝臟炎癥、纖維化。Zhang等[33]制備了pPB肽修飾的負(fù)載HMGB1-siRNA的穩(wěn)定核酸脂質(zhì)NP(HMGB1-siRNA@SNALP-pPB)，HMGB1-siRNA@SNALP-pPB通過(guò)pPB肽的中介作用主動(dòng)靶向HSC，有效沉默HMGB1基因，抑制HSC活化和增殖，減少HMGB1釋放，抑制肝臟中膠原蛋白沉積和纖維化形成，具有抗纖維化和抗炎雙重作用，是一種主動(dòng)靶向的siRNA遞送系統(tǒng)。

2.3.3 靶向整合素的藥物遞送系統(tǒng) 整合素是大多數(shù)黏附蛋白的受體，可介導(dǎo)細(xì)胞與ECM黏附，具有組織特異性和結(jié)合特異性[34]。ECM中的整合素和黏附蛋白均含有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸多肽序列(RGD肽)[35]。CWHM12是在特定整合素中發(fā)現(xiàn)的RGD氨基酸序列的類似物。Kitsugi等[36]實(shí)驗(yàn)表明，CWHM12能夠強(qiáng)烈促進(jìn)磷酸化并抑制Yes相關(guān)蛋白的核積累，導(dǎo)致G1期增殖抑制，促進(jìn)細(xì)胞凋亡和誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯。CWHM12通過(guò)降低HSC的生存能力、增加HSC死亡和凋亡數(shù)量、抑制HSC增殖、控制HSC基因表達(dá)，在肝纖維化治療中具有重大意義。

2.3.4 靶向視黃醇結(jié)合蛋白的藥物遞送系統(tǒng) 視黃醇結(jié)合蛋白是一種與視黃醇相關(guān)的低分子血漿蛋白，參與HSC對(duì)VA的攝取和儲(chǔ)存。HSC從循環(huán)中吸收并儲(chǔ)存約80%的視黃醇[37]。血管緊張素Ⅱ型受體(angiotensin-Ⅱ type1 receptor，AT1R)和PPARγ在活化的HSC中過(guò)度表達(dá)。AT1R和PPARγ的療效需要高藥物滲透性，纈沙坦可逆轉(zhuǎn)和部分激動(dòng)AT1R與PPARγ，但缺乏高滲透性[38-39]。El-Mezayen等[38]制備VA偶聯(lián)的纈沙坦負(fù)載脂質(zhì)體以提高滲透性和功效。研究表明，纈沙坦負(fù)載脂質(zhì)體特異性地將纈沙坦遞送至HSC，引起肝臟Mas受體和PPARγ的深度再表達(dá)，有效降低纖維化水平。纈沙坦負(fù)載脂質(zhì)體具有PPARγ激動(dòng)活性，是一種有前途的抗纖維化療法。

2.3.5 靶向CD44受體的藥物遞送系統(tǒng) CD44是一種介導(dǎo)細(xì)胞間、細(xì)胞-基質(zhì)間的黏附分子。CD44受體在活化的HSC上過(guò)表達(dá)，可與透明質(zhì)酸(hyaluronic acid，HA)和硫酸軟骨素(chondroitin sulfate，CS)相互作用[37,40]。HA及CS被視為靶向HSC的重要材料。Luo等[41]制備多柔比星-視黃酸-CS膠束共遞送系統(tǒng)，膠束優(yōu)先沉積在高爾基體，破壞高爾基體結(jié)構(gòu)，減少I型膠原蛋白的產(chǎn)生，表現(xiàn)出協(xié)同抗纖維化作用。Liang等[42]將HA和陸森黑鹽修飾的上轉(zhuǎn)換納米材料核心包裹在介孔SiO2殼中，HA分子識(shí)別并結(jié)合CD44蛋白，當(dāng)暴露在近核糖體結(jié)合位點(diǎn)下時(shí)，可以靶向HSC并局部釋放NO，NO的釋放可引發(fā)HSC凋亡和纖維化消退，從而改善肝纖維化。

3 小結(jié)

肝纖維化是由多種細(xì)胞相互作用、多種致病機(jī)制相互促進(jìn)的復(fù)雜病理過(guò)程，涉及肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞及HSC、Kupffer細(xì)胞、肝竇內(nèi)皮細(xì)胞等肝非實(shí)質(zhì)細(xì)胞。目前已有大量文獻(xiàn)報(bào)道肝纖維化相關(guān)靶點(diǎn)，開(kāi)展的納米藥物作用研究主要集中在干預(yù)基質(zhì)沉積及活化的HSC，隨著對(duì)肝纖維化病理機(jī)制及相互作用認(rèn)識(shí)的進(jìn)展，利用納米藥物大容量、高效能、靶向作用、多點(diǎn)調(diào)控，有望成為未來(lái)肝纖維化的治療手段。許多針對(duì)肝纖維化的納米藥物的實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)進(jìn)行，但只有少數(shù)在臨床試驗(yàn)中開(kāi)展(表1)，其在臨床上的應(yīng)用仍然有許多關(guān)鍵問(wèn)題有待考察：納米藥物遞送到靶部位存在困難，肝纖維化相關(guān)膠原在Disse空間過(guò)度沉積，明顯阻礙遞送；納米藥物在肝臟中受機(jī)體酶影響變得極不穩(wěn)定，很容易產(chǎn)生排斥反應(yīng)；納米藥物降解產(chǎn)物存在毒性，其代謝產(chǎn)物副作用暫時(shí)無(wú)法徹底消除；動(dòng)物模型和人體之間存在生物學(xué)差異等。通過(guò)設(shè)計(jì)合理的納米載體，對(duì)功能進(jìn)一步優(yōu)化，改善其生物相容性，降低免疫排斥反應(yīng)和毒性作用是未來(lái)治療肝纖維化藥物研究的重點(diǎn)。隨著研究的深入，期待安全、高效、特異的抗纖維化藥物遞送系統(tǒng)在肝纖維化治療中發(fā)揮更大作用。

表1 已注冊(cè)的部分納米藥物干預(yù)肝纖維化的臨床試驗(yàn)

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：郭佳玲負(fù)責(zé)撰寫論文；曾子鍵、陶雨靜、董海艦參與查找文獻(xiàn)，修改論文；李暉負(fù)責(zé)擬定寫作思路，指導(dǎo)文章撰寫并最后定稿。