靶向脂肪組織治療肥胖的研究進(jìn)展

楊琨，李藝，馬曉春，周新麗，周小明

1 山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院基因工程模式動物研究所，濟(jì)南 250021；2 山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院心外科；3 山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院內(nèi)分泌科

肥胖是由于長期能量攝入超過消耗，體內(nèi)多余能量轉(zhuǎn)化為脂肪并過度積聚而引起的營養(yǎng)代謝失衡性疾病，是糖尿病、高血壓、高脂血癥及心腦血管疾病等一系列代謝性疾病的重要危險因素，已成為21世紀(jì)全球性的公共衛(wèi)生問題之一［1］。目前，肥胖的治療手段主要有控制飲食［2］、適量運動［3］、藥物治療［4］、手術(shù)治療［5］，但治療效果參差不齊，并且各自的優(yōu)缺點有所不同。合理飲食和適量運動被認(rèn)為是預(yù)防肥胖安全有效的方法，但效果有限且難以長期堅持。藥物治療和手術(shù)治療通過減少機體對能量的攝入，降低機體對能量的轉(zhuǎn)換與儲存，從而達(dá)到減肥效果。但減肥藥物因其靶向性差，對人體危害大，會產(chǎn)生心率加快、血壓升高、失眠、抑郁甚至更嚴(yán)重的不良反應(yīng)［6］；而手術(shù)過程也會存在一定風(fēng)險，并且易出現(xiàn)腹膜炎、胃潰瘍、小腸梗阻、膽結(jié)石等術(shù)后并發(fā)癥［7］。靶向給藥系統(tǒng)是指用載體、配體或抗體將藥物通過局部給藥或全身血液循環(huán)而選擇性地定位于靶細(xì)胞、靶組織、靶器官的給藥系統(tǒng)。與傳統(tǒng)藥物遞送系統(tǒng)相比，靶向給藥系統(tǒng)能夠提高靶向部位有效藥物濃度、減少用藥量、降低藥物不良反應(yīng)等。目前，靶向給藥系統(tǒng)治療肥胖主要通過使用靶向肽與藥物結(jié)合靶向脂肪組織脈管系統(tǒng)、磁性納米顆粒（MNPs）依靠磁場作用靶向脂肪組織、微針（MNs）貼劑靶向皮下脂肪組織。這些靶向脂肪組織的方法具有藥物生物利用度高、療效確切且不良反應(yīng)小等優(yōu)勢，成為近年來靶向治療肥胖的研究熱點。本文結(jié)合文獻(xiàn)就靶向脂肪組織治療肥胖的研究進(jìn)展作一綜述。

1 脂肪組織概述

脂肪組織是一種代謝非?；钴S的內(nèi)分泌器官［8］，在全身能量穩(wěn)態(tài)中具有重要作用。大多數(shù)脂肪組織由脂肪細(xì)胞、血管、結(jié)締組織和神經(jīng)組織等構(gòu)成。根據(jù)脂肪組織的結(jié)構(gòu)和功能不同，人體中的脂肪組織主要被分為兩大類，即棕色脂肪組織（BAT）和白色脂肪組織（WAT）［9］。在肥胖個體中，脂肪組織無法儲存多余的能量，這會導(dǎo)致脂肪沉積在參與代謝穩(wěn)態(tài)的其他組織中，如骨骼肌、肝臟。這種異位脂肪沉積能夠引起炎癥反應(yīng)、纖維化、脂肪因子分泌失調(diào)和線粒體功能中斷等［10］。

1.1 BAT 與體內(nèi)大量的WAT 相比，BAT 僅占人體總質(zhì)量的0.05%。在成年人中，BAT 存在于肩胛間、腋窩和頸部區(qū)域以及腎周、主動脈等器官周圍［8］。BAT 由成熟脂肪細(xì)胞、前脂肪細(xì)胞、脂肪干細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、造血細(xì)胞等組成，其中成熟脂肪細(xì)胞占20%～30%［11］。BAT 血管化程度高，含有豐富的線粒體，并且高表達(dá)解偶聯(lián)蛋白1（UCP1）基因，其脂肪細(xì)胞具有多房小脂滴形態(tài)。BAT是人體非顫栗性產(chǎn)熱的主要場所，它通過產(chǎn)生熱量而不生成ATP 來消耗能量。有文獻(xiàn)報道，不同人群BAT 活性并不一樣，如超重或肥胖男性BAT 活性顯著低于正常男性［8］。移植或激活BAT 具有減輕體質(zhì)量、改善糖脂代謝等作用。

1.2 WAT WAT 廣泛分布于體內(nèi)皮下組織和內(nèi)臟周圍，由脂肪細(xì)胞、膠原蛋白、淋巴管、內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、前脂肪細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞構(gòu)成［12］。在WAT中脂肪細(xì)胞的直徑通常為25～200 μm，含有一個大的單房脂滴及少量線粒體。在正常體形人群中，WAT 占體質(zhì)量的10%～20%；而在體形肥胖人群中，WAT 比例可達(dá)到40%～70%。WAT 可通過從循環(huán)中收集多余的脂質(zhì)和葡糖糖進(jìn)而保護(hù)其他組織免受甘油三酯（TG）的影響。但當(dāng)這種功能受到損害時，多余的TG 會沉積到機體其他器官，導(dǎo)致內(nèi)臟和脈管系統(tǒng)產(chǎn)生一系列疾病，如脂肪肝、胰島素抵抗和心血管疾?。?3］。此外，WAT 還可作為一個隔熱體，保護(hù)其他器官免受機械損傷。

最近在嚙齒動物和人類的WAT 中發(fā)現(xiàn)了一種新的脂肪細(xì)胞——米色脂肪細(xì)胞。米色脂肪細(xì)胞與白色脂肪細(xì)胞由共同的前脂肪干細(xì)胞發(fā)育分化而來［14］，其在發(fā)育上與白色脂肪細(xì)胞相關(guān)，但在形態(tài)和功能上類似于棕色脂肪細(xì)胞［15］。米色脂肪細(xì)胞激活能夠增加機體能量消耗，改善機體代謝功能。有研究發(fā)現(xiàn)，在寒冷環(huán)境或一些藥物作用下，WAT 會分化為米色脂肪細(xì)胞，這種現(xiàn)象稱為白色脂肪棕色化，故將肥胖患者身上多余的WAT 轉(zhuǎn)化為自主產(chǎn)熱耗能的米色脂肪細(xì)胞可能是一種有效的肥胖治療措施［16］。

2 脂肪組織靶向遞送方式

靶向給藥系統(tǒng)是指用載體、配體或抗體將藥物通過局部給藥或全身血液循環(huán)而選擇性地定位于靶細(xì)胞、靶組織、靶器官的給藥系統(tǒng)。BAT和米色脂肪組織的激活為肥胖及相關(guān)代謝疾病治療提供了新的思路，但服用激活BAT 或米色脂肪組織的藥物不良反應(yīng)較多。因此，近年來靶向脂肪組織遞送藥物越來越受到關(guān)注。目前，靶向脂肪組織的方式主要有主動靶向、磁場誘導(dǎo)、局部給藥。主動靶向又包括靶向WAT、靶向BAT 及靶向脂肪干細(xì)胞（ASCs），磁場誘導(dǎo)一般采取MNPs，局部給藥主要采取MNs。

2.1 主動靶向 多肽是一類由幾個或幾十個氨基酸按一定順序通過酰胺鍵連接的功能性片段。多肽具有豐富的生物學(xué)功能，近年來在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域特別是靶向遞送載體中發(fā)揮了重要作用［17］。與蛋白質(zhì)相比，多肽的相對分子質(zhì)量較小，能夠快速分布全身；與小分子藥物相比，多肽可以高親合力、高選擇性與特異性靶標(biāo)結(jié)合，并且其選擇目標(biāo)更加廣泛，生物多樣性更加豐富。此外，多肽在組織中低積累，降解后轉(zhuǎn)化為氨基酸，大大地降低了不良反應(yīng)的發(fā)生風(fēng)險。與重組生產(chǎn)的抗體和工程蛋白藥物相比，肽具有制造成本更低、室溫下更穩(wěn)定、組織穿透性更強等優(yōu)勢。肽還可與各種化學(xué)支架鏈接，生產(chǎn)出多功能性、多樣性的修飾肽［18］。因此，減肥藥物或脂肪組織褐變劑與靶向脂肪組織的多肽結(jié)合，使減肥藥物或褐變劑靶向脂肪組織，不僅能增強藥物的減肥效果，還能減少不良反應(yīng)，從而安全、高效地抗肥胖治療。

2.1.1 靶向WAT KOLONIN 等［19］通過體內(nèi)噬菌體展示技術(shù)從白色脂肪脈管系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了一個能與WAT 內(nèi)皮細(xì)胞表面的抑制素受體特異性結(jié)合的短肽CKGGRAKDC。該肽能夠與藥物、基因表達(dá)載體等直接連接，將藥物與表達(dá)載體直接靶向WAT。因此，將藥物與脂肪組織靶向肽相連，不僅可保持藥物本身活性，還可減少或消除藥物不良反應(yīng)，起到治療肥胖的作用。LIU 等［20］將11β-羥基類固醇脫氫酶1型選擇性抑制劑BVT. 2733 與短肽CKGGRAKDC 相連，成功構(gòu)建了CKGGRAKDC-BVT.2733（T-BVT）連接物；將T-BVT 注射到小鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)，T-BVT 可靶向皮下WAT，使小鼠體質(zhì)量增加減少并且顯著改善葡萄糖耐量。WON 等［21］將短肽CKGGRAKDC 與9-精氨酸（ATS-9R）相連后與shFABF4 結(jié)合，然后用ATS-9R/shFABF4治療肥胖小鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)肥胖小鼠代謝受損恢復(fù)、體質(zhì)量減輕。TONG等［22］將血管內(nèi)皮生長因子B（VEGF-B）與短肽KGGRAKD連接，構(gòu)建了一種靶向皮下WAT的工程蛋白——tPep-VEGF-B；該工程蛋白可在WAT 中富集，與高脂喂養(yǎng)小鼠相比，經(jīng)tPep-VEGF-B 治療的小鼠體質(zhì)量顯著減輕，與肥胖相關(guān)的高脂血癥得到改善，并且胰島素抵抗減輕，葡萄糖耐量增加，肝臟脂質(zhì)沉積減輕，脂質(zhì)代謝顯著改善。LEE 等［23］篩選出了一種環(huán)狀九肽CGLHPAFQC（TDA1），TDA1 可有效穿過皮膚屏障并特異性到達(dá)內(nèi)臟脂肪組織，而且對其他器官無靶向性。

近年研究發(fā)現(xiàn)，將減肥藥物或褐變劑包被在納米顆粒后再與靶向肽連接，能夠顯著增加靶向肽與脂肪組織的親和力及其對脂肪組織的攝取率，使靶向肽的靶向特異性更高。HOSSEN 等［24］將納米顆粒與靶向肽結(jié)合發(fā)現(xiàn)，該結(jié)合物能夠精準(zhǔn)靶向脂肪組織內(nèi)皮細(xì)胞。THOVHOGI 等［25］采用靶向肽與金納米顆粒結(jié)合的方法把肽功能化的金納米顆粒靜脈注射到肥胖大鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)金納米顆粒能夠富集到WAT 脈管系統(tǒng)。XUE 等［26］將納米材料、靶向肽和羅格列酮（Rosi）三者聚合并注射至肥胖小鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)該聚合物能夠靶向WAT，可顯著降低小鼠體質(zhì)量，降低其體內(nèi)膽固醇、TG和胰島素含量。近期HIRADATE 等［27］采用三者聚合物治療肥胖小鼠發(fā)現(xiàn)，該三者聚合物能夠抑制小鼠肥胖進(jìn)展，促使脂肪細(xì)胞變小，而且無任何不良反應(yīng)。

2.1.2 靶向BAT AZHDARINIA 等［28］通過體內(nèi)噬菌體展示技術(shù)在小鼠中篩選了一個組合肽庫，并表征了一種肽——CPATAERPC，該肽可選擇性結(jié)合到BAT 的血管內(nèi)皮。有研究表明，除了BAT 外，這種肽探針還可識別皮下WAT 中的米色脂肪組織脈管系統(tǒng)。雖然這種肽探針靶向性不佳，有明顯的局限性，但它的發(fā)現(xiàn)至少表明該篩選方法具有一定可行性。

2.1.3 靶向ASCs ASCs 是近年從脂肪抽吸物中發(fā)現(xiàn)的一類成體干細(xì)胞，具有自我更新和多向分化潛能，而且還可分泌多種促血管生成因子和抗凋亡因子，在抗炎、抗氧化方面發(fā)揮重要作用。靶向ASCs 誘導(dǎo)其分化為米色脂肪細(xì)胞有可能成為肥胖治療的新策略。ZU 等［29］制備了一種包載反式白藜蘆醇的線性ASCs 靶向肽藥物遞送系統(tǒng)（L-Rnano）；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，L-Rnano 可在小鼠皮下WAT 的ASCs 中積聚，能夠使小鼠體質(zhì)量減輕，同時改善其葡萄糖穩(wěn)態(tài)并緩解炎癥。因此，以ASCs為靶向目標(biāo)遞送褐變劑有可能成為一種高效低毒對抗肥胖的變革性技術(shù)。

2.2 磁場誘導(dǎo) MNPs 一般由鐵、鈷、鎳等金屬氧化物組成的磁性內(nèi)核和包裹在磁性內(nèi)核外的高分子聚合物組成。MNPs 不僅具有粒徑小、比表面積大等納米材料的一般特點，還具有特殊的磁學(xué)性能，可通過施加外部磁場將MNPs 包被的藥物運輸至特定細(xì)胞中，非常適合基因和藥物的靶向輸送。噻唑烷二酮類藥物（TZDs）是目前唯一的胰島素增敏劑。但臨床應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，TZDs 能夠顯著增加患者心力衰竭、骨折、膀胱癌等風(fēng)險［30］。而將TZDs 藥物如羅格列酮（Rosi）靶向脂肪組織中，不僅能保持其治療效果，還能減少或消除其不良反應(yīng)。SAATCHI 等［31］先將磁體植入肥胖小鼠皮下脂肪，然后將負(fù)載Rosi 的由磁鐵礦（Fe3O4）為核心組成的超順磁性氧化鐵納米顆粒皮下注射，通過放射性標(biāo)記的Rosi-MNPs 的生物分布分析顯示，植入脂肪的磁體能夠顯著增強Rosi 在目標(biāo)脂肪組織中的定位。Fe3O4磁性納米顆具有良好的生物相容性，無毒、非免疫原性，能夠通過與細(xì)胞膜相互作用和細(xì)胞吞噬吸收有效地保留在靶組織中。因此，通過構(gòu)建磁場誘導(dǎo)脂肪組織靶向遞送載體來治療肥胖是一種可行的選擇。

2.3 局部給藥 MNs是一種新型的物理促透技術(shù)，由多個微米級的細(xì)小針尖以陣列的方式連接在基座上組成，針體一般高10～2 000 μm、寬10～50 μm。該技術(shù)能夠透過表皮層直接滲透至真皮組織，且不會讓人感覺到疼痛感［32］，因其具有高效、安全、方便、無痛等優(yōu)勢，被廣泛用于經(jīng)皮給藥系統(tǒng)。MNs 貼于皮膚后幾分鐘內(nèi)即可將藥物輸送至局部發(fā)揮作用。目前，MNs 局部給藥也是靶向脂肪組織的一種有效方式。ZHANG 等［33］將含有負(fù)載脂肪褐變劑Rosi 納米顆粒的MNs 貼片劑貼于肥胖小鼠皮膚表面，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Rosi被靶向遞送至小鼠皮下脂肪細(xì)胞，從而顯著降低小鼠體質(zhì)量，增加全身能量消耗。最重要的是，MNs貼片劑將藥物局部限制在皮下脂肪組織中，能夠減少在其他器官中的不良反應(yīng)。

肥胖是21 世紀(jì)全球性的公共衛(wèi)生問題之一，能夠顯著增加罹患糖尿病、高血壓、高脂血癥及心腦血管疾病等一系列代謝性疾病的發(fā)生風(fēng)險。靶向給藥系統(tǒng)是指用載體、配體或抗體將藥物通過局部給藥或全身血液循環(huán)而選擇性地定位于靶細(xì)胞、靶組織、靶器官的給藥系統(tǒng)。目前，靶向脂肪組織的方式主要有主動靶向、磁場誘導(dǎo)、局部給藥。其中，主動靶向又包括靶向WAT、靶向BAT 及靶向ASCs，但由于脂肪組織的特異性標(biāo)志物較少，未來需要挖掘更多的脂肪組織標(biāo)志物，從而為構(gòu)建靶向脂肪組織遞送系統(tǒng)提供更多的線索。采用磁場誘導(dǎo)的MNPs 靶向脂肪組織須在動物體內(nèi)植入磁場，臨床參考價值不大。局部給藥的MNs 貼片劑靶向脂肪組織遞送藥物是目前比較新穎的方法，且已有MNs 貼片劑在臨床上應(yīng)用，治療肥胖的前景更為廣闊。