腦靶向脂質體的研究進展＊

黃向華 ，徐維平 ，，陸 楊 ，徐婷娟 ，顧君彤 ，張勇強

(1.安徽中醫學院，安徽 合肥 230031;2.安徽省立醫院，安徽 合肥 230001;3.中國科學技術大學，安徽 合肥 230026)

近年來，中樞神經系統疾病的發病率不斷增加，特別是腦部腫瘤和神經退行性疾病的發病率及死亡率持續上升。但中樞神經系統在結構與功能上的復雜性導致了中樞神經系統疾病的臨床治療進展緩慢，特別是血腦屏障(blood brain－barrier，BBB)的存在使得治療藥物難以到達病變的腦組織，無法發揮治療作用。一些具有表面修飾和特殊性質的脂質體，可作為藥物載體，穿透血腦屏障，將藥物運輸到腦內，使其發揮治療作用，被稱為腦靶向載體，筆者就腦靶向脂質體的研究進展作一介紹。

1 血腦屏障結構、組成及轉運方式

血腦屏障是由腦毛細血管內皮細胞形成的血液與腦組織之間的屏障，是機體參與固有免疫的內部屏障之一。它由3部分組成，包括腦毛細血管緊密銜接的內皮細胞，腦毛細血管內皮細胞外連續的基底膜，85%的腦毛細血管壁外表面積包圍著的神經膠質細胞的終足(或稱腳板)[1]。血腦屏障對大腦起到了有效的保護作用，同時也給腦部給藥帶來了困難。目前，穿透血腦屏障的途徑主要有小分子直接經細胞間隙擴散，脂溶性分子的融膜擴散，特異載體通道即胞轉，特異受體介導的胞吞，電荷吸附介導的胞吞[2]。

由于血腦屏障的特殊結構和轉運特性，常用的促進藥物透過血腦屏障的方法主要有:用甘露醇、尿素等造成血液高滲，使腦毛細血管內皮細胞緊密連接瞬時開放;通過鼻腔給藥，頸動脈給藥入腦;對藥物進行結構改構使其更易通過血腦屏障;通過受體或載體介導，其中納米粒和脂質體備受關注。脂質體在體內無降解、無毒、無免疫性，作為藥物載體可以提高治療指數、降低藥物毒副作用、減少給藥劑量等，可作為提高藥物腦內濃度的理想載體[3]。

脂質體是磷脂分散在水中形成的類球狀、包封一部分水相的的封閉囊泡。脂質體通常含有一層或多層磷脂膜，其粒徑大小可由20納米到幾十微米，可作為疏水、親水以及兩親性藥物載體。脂質體具有很高的親脂性，可通過如被動轉運、與腦血管內皮細胞膜發生膜融合或通過內吞途徑轉運至腦實質[4]。

2 腦靶向脂質體的常見類型

2.1 表面修飾的脂質體

普通脂質體在體內可快速被肝、脾和骨髓等組織的網狀內皮系統吞噬而無法到達靶位。通過在脂質體表面修飾聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)鏈，可以形成空間穩定的脂質體，從而避免被吞噬細胞識別，延長脂質體的血液循環時間，增加其腦靶向性。關于腦靶向脂質體的研究主要集中于特異修飾的聚乙二醇化小單層脂質體，如在聚乙二醇化脂質體表面搭載一些小分子肽、蛋白或其他的一些表面接枝，或者改性，使脂質體載運藥物以受體介導的胞轉、胞吞等方式進入血腦屏障。

1)肽類修飾脂質體

TAT肽是一種穿膜肽，來源于人免疫缺陷病毒的轉錄活化因子，可以攜帶包括親水性蛋白、多肽、DNA甚至顆粒物質等進行細胞間或細胞內傳輸，也可穿透血腦屏障。Qin等[5]用聚乙二醇化磷脂衍生物共價結合TAT肽制備了TAT脂質體，并通過體外和體內試驗證明其是一個具有很大潛力的腦部藥物傳遞系統。隨后Qin等[6]將阿霉素(doxorubicin，DOX)包裹在脂質體內水相中，通過體內分布試驗證實它明顯提高了阿霉素在腦部的分布量，降低了阿霉素在心臟的分布量，從而有望降低阿霉素帶來的心臟毒性;通過體內藥效學試驗發現其大大提高了腦部腫瘤模型大鼠的生存期。多項試驗證明了DOX－TAT－LIP高透血腦屏障率與脂質體表面修飾了TAT有關。TAT修飾的脂質體通過吸附介導的胞吞穿透血腦屏障，從而提高腦膠質瘤大鼠的治療效果。

RGD(Arg－Gly－Asp)序列是一種由精氨酸、甘氨酸和天冬氨酸組成的三肽序列，存在于多種細胞外基質中，可與11種整合素特異性結合，能有效促進細胞對生物材料的黏附。阿魏酸(4－hydroxy－3－methox－ycinnamic，FA)是用來治療神經血管和腦血管疾病的一種中藥活性成分，難以穿透血腦屏障，因此其在腦部疾病的應用受到限制。有學者制備了RGD修飾的阿魏酸脂質體并應用到患有腦部炎癥的家兔，結果顯示用RGD修飾阿魏酸脂質體在腦部的濃度與阿魏酸脂質體和游離阿魏酸相比，各增加了3倍和6倍;同時，體外試驗證明單核細胞和中性粒細胞對RGD－FA脂質體的攝取比阿魏酸脂質體高，表明RGD－FA脂質體在腦部的高攝取率是由于RGD配體與單核細胞與中性粒細胞上的受體結合，從而促進了RGD脂質體通過這些細胞的胞吞運轉至血腦屏障，提高炎癥家兔的腦部阿魏酸分布量[7]。

RMP－7是一種緩激肽類似物，是B緩激肽受體激動劑，能與腦毛細血管內皮細胞上的B緩激肽受體特異性結合[8]。通過脂質體包裹神經增長因子(growth factor，NGF)，可以提高其穿透體外血腦屏障模型和大鼠體內血腦屏障的效率。已證實RMP－7體外血腦屏障和體內血腦屏障的高滲透性，是通過開啟血管內皮細胞的緊密連接產生的。但該法在Ⅲ期臨床試驗中被認為是一種侵入性方法而被放棄。研究者發現，雖然注射NGF脂質體混合RMP－7引發33%的大鼠死亡，但是注射連接RMP－7的NGF脂質體并沒有引發大鼠死亡[9]。說明通過連接RMP－7脂質體開啟血管內皮細胞的緊密連接方式可能是短暫的和有選擇性的，不至于引發大鼠死亡。

不同肽修飾脂質體的腦靶向原因各不相同，可能是肽與腦血管上的特定部分發生特異性的相互作用，通過特異受體介導的吸收或轉運入腦、吸附介導的胞吞等，具體機制仍有待進一步研究。

2)轉鐵蛋白受體修飾的脂質體

轉鐵蛋白受體(transferrin receptor，TFR)存在于血腦屏障上，在快速增殖的腫瘤細胞表面也高水平表達。轉鐵蛋白(transferrin，Tf)修飾的脂質體可以通過受體介導的方式穿透血腦屏障，從而提高藥物的透血腦屏障效率。乳鐵蛋白(lactoferrin，Lf)是一種哺乳動物的陽離子鐵結合蛋白，是轉鐵蛋白家族中的一種。Chen等[10]研制了細胞毒性較低的乳鐵蛋白修飾的前陽離子脂質體，通過試驗發現，腦毛細血管內皮細胞對該載藥系統的攝取量大大增加，同時增強了大鼠腦部藥物的積累。

另外一種備受關注的轉鐵蛋白受體單克隆抗體是OX－26單克隆抗體，它可以高效地轉運入腦[11]。普通脂質體的血漿清除率高，聚乙二醇修飾的脂質體可以明顯降低血漿清除率，但卻無法穿透血腦屏障。通過共價結合OX－26和聚乙二醇的脂質體透血腦屏障能力遠大于游離柔紅霉素、普通脂質體和聚乙二醇化的脂質體[12]。Gosk等[13]分別將連接OX－26的聚乙二醇脂質體和未連接OX－26的脂質體注入大鼠體內，用原位灌注法得出，腦毛細血管內皮細胞對前者的攝取量約為后者的兩倍。放射標記發現，灌注15 min后前者腦毛細血管內皮細胞攝取率比后者高出16倍;OX－26選擇性分布在腦毛細血管內皮細胞上，但在脈絡叢上皮神經元和神經膠質細胞上沒有顯示;未連接OX－26的脂質體在腦毛細血管內皮細胞上未見顯影;將前一組用白蛋白灌注15 min后并沒有神經元或神經膠質細胞的顯影，故判斷血腦屏障的完整性沒有受到破壞。因此，OX－26脂質體可作為一種良好的藥物轉運載體。

3)糖搭載脂質體

葡萄糖是一種重要的大腦功能營養成分，其運輸主要取決于腦毛細血管內皮細胞上的葡萄糖轉運蛋白，主要通過胞轉的方式被主動攝取入腦。Cecile等[14]將用薄膜蒸發法制備的兩親性環糊精脂質體與不加修飾的脂質體進行比較。用環糊精將脂質體表面進行修飾，修飾未改變脂質體的穩定性、粒徑和滲透率，通過體外血腦屏障模型得出普通脂質體透血腦屏障率為6%，而包裹環糊精的脂質體透血腦屏障率卻達到30%。證明該藥物傳遞系統可作為一種良好的透血腦屏障藥物載體。Xie等[15]制備了4種不同長度葡萄糖修飾的脂質體(GLU200－LIP，GLU400－LIP，GLU1000－LIP，GLU2000－LIP)，通過建立體外血腦屏障模型來比較不同脂質體穿透血腦屏障的能力，結果6 h后，GLU400－LIP，GLU1000－LIP和LU2000－LIP的BBB累計清除率高于GLU200－LIP，更遠高于普通脂質體。因此，葡萄糖修飾的4種脂質體均具有載運藥物透血腦屏障的潛力，小鼠的體內分布試驗結果顯示GLU1000－LIP在腦內的累積量最高，可作為透血腦屏障的一種良好載體。

2.2 多受體介導的脂質體

他莫昔芬(tamoxifen，TAM)是一種雌激素受體調節劑，用于治療某些乳腺癌和卵巢癌。近期一些研究表明，它可以抑制多耐藥蛋白對藥物的外排作用，從而提高藥物穿透血腦屏障的效率，同時也可以抑制腫瘤細胞對藥物的外排作用。Qian等[16]制備了轉鐵蛋白修飾的他莫昔芬表柔比星脂質體，并通過試驗證明該種脂質體比單獨修飾的脂質體透血腦屏障效果好，他莫昔芬－轉鐵蛋白表柔比星脂質體不僅提高了表柔比星在腦中的分布量，而且能夠使藥物準確地到達腫瘤細胞中，其原因是轉鐵蛋白可與血腦屏障上的相應受體結合從而通過受體介導的方式穿透血腦屏障，且他莫昔芬有抑制血腦屏障對藥物的外排作用，二者同時作用可提高藥物載運至腦內的量[16]。另有學者制備將他莫昔芬穿插在磷脂雙分子層中同時連接麥胚凝集素(wheat germ agglutinin，WGA)的脂質體并進行試驗，結果表明WGA－TAM－托泊替康脂質體比托泊替康脂質體穿透血腦屏障能力強;而且，通過比較腦部腫瘤大鼠經靜脈注射不同脂質體的生存期發現，注射WGATAM－托泊替康脂質體比單純注射托泊替康脂質體存活時間延長了6 d。筆者推論，WGA可能通過吸附介導的胞吞作用入腦，從而提高了脂質體的穿透血腦屏障效率，同時他莫昔芬的存在抑制了血腦屏障對藥物的外排作用[17]。

有研究者用轉鐵蛋白和4－氨基苯基－α－D－吡喃甘露糖(MAN)共同修飾柔紅霉素脂質體。MAN是一種甘露糖類似物，能夠通過葡萄糖轉運蛋白(GLUT－1)的方式穿透血腦屏障。通過對鼠腦毛細血管內皮細胞的轉運性研究表明，結合轉鐵蛋白和MAN的脂質體與游離柔紅霉素、柔紅霉素脂質體和只與轉鐵蛋白或MAN結合的柔紅霉素脂質體相比滲透性更強;通過膠質瘤大鼠的體內試驗發現，MAN－轉鐵蛋白柔紅霉素脂質體能延長腦部腫瘤大鼠的存活天數[18]。

上述研究表明，雙配體分子修飾的脂質體可以大幅度提高藥物透血腦屏障的靶向效率，但存在修飾多個配體可能會增強非特異性結合，或者各個靶向分子可能會彼此干擾與受體的特異性結合。

2.3 熱敏脂質體

熱敏脂質體是指在相變溫度時，脂質體中的磷脂產生從膠態過渡到液晶態的物理轉移，從而大大增加脂質體膜的通透性，此時釋放藥物最多。林雯等[19]將阿霉素溶液和溫敏阿霉素脂質體在不同溫度條件下對體外血腦屏障模型和體外血腦屏障模型的穿透效率進行比較，結果顯示，未加熱(37℃)條件下兩種制劑穿透效率基本相當，但在42℃條件下熱敏脂質體在兩種模型中的藥物透過量顯著高于阿霉素溶液。加熱處理可小幅度提高溶液的通透性，卻顯著提高了熱敏阿霉素脂質體的通透性。因此筆者認為，加熱處理可以選擇性短暫提高兩種屏障的通透性。Gong等[20]制備相變溫度為42℃的阿霉素脂質體，在體外血腦屏障模型中，溫敏阿霉素脂質體42℃時的滲透率達到90%。注射熱敏脂質體腦部腫瘤大鼠腦內的藥物最高濃度比游離阿霉素和普通阿霉素脂質體分別高出6.4倍和3.7倍;同時膠質瘤大鼠的生存期最長達到44 d，顯著高于其他組。包裹阿霉素的熱敏脂質體配合熱療可以增加阿霉素轉運至腦組織，同時也延長了膠質瘤小鼠的存活時間。將熱敏脂質體與熱療技術相結合，在加熱條件下不僅可以促進脂質體穿透血腦屏障，而且可以觸發脂質體在腦部釋藥，達到腦部靶向給藥的目的，從而為廣大腦部疾病患者的治療帶來新希望。

2.4 其他

磁性脂質體通過外部磁場的作用選擇性地濃集于靶向部位，可用于腦靶向藥物遞送。Jain等[21]制備了RGD多肽修飾的Fe3O4磁性脂質體，并將RGD肽修飾的雙氯芬酸鈉磁性脂質體、游離雙氯芬酸鈉、RGD肽修飾的雙氯芬酸鈉脂質體、未修飾的雙氯芬酸鈉磁性脂質體分別尾靜脈注入大鼠體內，在腦部用0.8 T的磁場引導，結果RGD－雙氯芬酸鈉磁性脂質體組在腦內的血藥濃度分別是游離雙氯芬酸鈉組的9.1倍、RGD－雙氯芬酸鈉脂質體組的6.62倍、雙氯芬酸鈉磁性脂質體組的1.5倍。因此，該藥物遞釋系統有可能用于治療神經系統疾病，同時也為腦血管疾病的治療提供了新的研究方向。

此外，Eyal等[22]制備了載5－羥色胺負電荷脂質體，通過內水相和磷脂雙重標記研究其在大鼠和家兔腦內分布。大鼠尾靜脈注射5－羥色胺脂質體4 h和24 h后，腦部5－羥色胺濃度為注射5－羥色胺溶液的2.02倍和1.70倍。通過雙重標記證明，脂質體被完整帶入腦組織中，未被破壞，并證明單核細胞吞噬是陽離子脂質體進入腦內的主要方式。因此，陽離子脂質體也可作為一種可能的腦靶向藥物載體。

3 結論

脂質體可以作為腦靶向載體，能提高藥物腦內濃度、延長藥物腦內滯留時間等。靶向脂質體可根據不同需要使脂質體表面連接不同的抗體或活性肽。對脂質體穿透血腦屏障的研究揭示了一些新的可能的入腦機制，為中樞神經系統疾病的新藥開發提供了一些新思路。目前，腦靶向脂質體研究較多的是將脂質體同時連接兩個或更多個不同的肽類抗體或靶向片段，使藥物或質粒DNA更有效地轉運至腦實質或靶細胞內，從而使許多中樞神經系統疾病得到更有效的治療。但脂質體存在穩定性不好、成本價格高等問題，這些問題是今后腦靶向脂質體市場化面臨的難點和研究的重點。

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