姜黃素納米粒促進藥物支架植入后內皮功能恢復的實驗研究*

陸　齊，顧青青#，張　劍，徐海霞，沈　靂

(1.南通大學附屬醫院心內科，江蘇南通 226001;2.復旦大學附屬中山醫院心內科，上海 200032)

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姜黃素納米粒促進藥物支架植入后內皮功能恢復的實驗研究*

陸齊1，顧青青1#，張劍1，徐海霞1，沈靂2△

(1.南通大學附屬醫院心內科，江蘇南通 226001;2.復旦大學附屬中山醫院心內科，上海 200032)

目的探討姜黃素納米粒在促進藥物支架植入后內皮功能恢復的可行性。方法雷帕霉素支架植入后以每周2次的頻率靜脈注射姜黃素納米粒，于4周后評價內皮功能。結果4周后聯用姜黃素納米粒的支架組內皮功能明顯優于不使用姜黃素納米粒的支架組。結論姜黃素納米?？娠@著提高支架植入后內皮功能的恢復速度，有望降低藥物支架不良事件的發生率。

姜黃素；納米粒；支架；內皮

姜黃素為姜科植物的根莖中提取的多酚類二酮化合物。近年來研究表明，姜黃素具有顯著的抑制平滑肌細胞增殖、抗血栓、抗炎、抗氧化、降血脂等功效[1-3]，是一種具有廣闊應用前景的心血管候選藥物。但口服姜黃素存在嚴重的肝首過效應，因此系統生物利用度極低(<1%)[4]，難以充分發揮其生物活性。注射給藥是提高姜黃素藥效的主要措施，但姜黃素幾乎不溶于水，且極易被肝臟代謝，即使采用常規增溶技術制成注射劑仍然難以保持有效的血藥濃度[5-6]。

本研究以具有良好的生物相容性的可降解高分子甲氧基聚乙二醇-聚丙交酯嵌段共聚物為載體材料，采用納米乳化技術成功制備了姜黃素納米粒。該納米粒在血液中具有較高的穩定性，可維持較長時間姜黃素的緩釋。支架植入后注射姜黃素納米?？捎行Т龠M支架部位內皮功能的恢復，有望提高藥物支架使用的安全性。

1　材料與方法

1.1材料姜黃素，純度大于99%，美國Sigma公司；甲氧基聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物(mPEG5000-PLA17000)由本實驗室自制，相對分子質量為5 000～17 000，相對分子質量分布系數PDI=1.6；吐溫80，分析純，國藥集團化學試劑有限公司；雷帕霉素洗脫支架(SES)由北京美中雙合醫療器械有限公司提供，規格3 mm×17 mm，含雷帕霉素150 μg，涂層材料為可降解高分子聚乳酸。

1.2方法

1.2.1姜黃素納米粒的制備按質量比1∶5稱取姜黃素和mPEG5000-PLA17000，用二氯甲烷溶解制成溶液，吐溫80用超純水溶解后配置成0.2%溶液。均質器中以3 500 r/min的轉速攪拌吐溫80水溶液，勻速滴加含有高分子和姜黃素的二氯甲烷溶液，滴加完成后繼續攪拌乳化5 min。乳化結束后，于室溫下緩慢攪拌揮發溶劑24 h后用450 nm孔徑的PVDF濾膜過濾后凍干得到姜黃素納米粒凍干粉，凍干粉加注射用水復溶后動態光散射測定納米粒粒徑分布，高效液相色譜測定載藥量和藥物包封率。

1.2.2大鼠藥代動力學6只雄性SD大鼠分成兩組，每組3只。分別經尾靜脈給予溶劑型姜黃素(DMSO溶液，10 mg/mL)和姜黃素納米粒懸浮液(2 mg/mL)，給藥劑量為25 mg/kg。于不同時間點眼窩采血后3 000 r/min 離心后取上清用液相色譜-質譜聯用的方法在425 nm處測定姜黃素血漿濃度(檢測限為1 ng/mL)，繪制藥時曲線。

1.2.3支架植入健康小型豬共9只，體質量25～30 kg，將雷帕霉素洗脫支架隨機植入小型豬的左前降支、回旋支和(或)右冠狀動脈，選擇無明顯迂曲、血管直徑符合要求的血管段，在每只豬冠狀動脈內隨機植入2～3枚支架(視符合植入條件的血管數而定)，共25枚支架。植入完畢后將動物分為3個組，每組3只動物：(1)雷帕霉素支架組(共8枚支架，A組)；(2)雷帕霉素支架+2.5 mg/kg姜黃素納米粒(SES+2.5 mg/kg姜黃素，共8枚支架，B組)，(3)雷帕霉素支架+10 mg/kg姜黃素納米粒(SES+10.0 mg/kg姜黃素，共9枚支架，C組)。姜黃素納米粒給藥方式為靜脈注射，每周2次。

1.2.4內皮功能評價支架植入前和植入4周時經導管于冠狀動脈開口處注射乙酰膽堿60 μg，每次注射前后做冠狀動脈造影比較用藥前后的支架外遠段血管(5 mm)的收縮率變化[通過計算機定量分析系統(QCA)計算]。然后處死動物并取出支架段血管，剪開支架并用掃描電鏡觀察支架表面內皮化情況。

2　結　　果

2.1姜黃素納米粒的制備姜黃素納米粒凍干粉加入注射用水即可快速復溶，形成帶有明顯乳光的黃色液體，見圖1，動態光散射測定納米粒的平均粒徑為98 nm，見圖2，粒徑分布系數為0.24。高效液相色譜測定載藥量為17%，藥物包封率在95%以上。

圖1　　姜黃素納米粒凍干粉、復溶后溶液外觀

圖2　　動態光散射測定粒徑分布

2.2大鼠藥代實驗相同注射劑量下，姜黃素溶液組4 h后血藥濃度已降為3.8 ng/mL，5 h血藥濃度已經低于儀器檢測限(1 ng/mL)，表現出非?？斓捏w內代謝速度；而姜黃素納米粒組10 h后血藥濃度依然保持在100 ng/mL以上，藥物半衰期顯著延長，見圖3。

圖3　姜黃素溶液和姜黃素納米粒血藥濃度-時間變化曲線

2.3內皮功能評價3組支架4周時支架表面內皮化情況如圖4所示。從圖上可以看出，4周時支架表面均被內皮細胞完全覆蓋，但B、C組支架表面內皮細胞排列更緊密，細胞從外形看更為鋪展，細胞輪廓也更為清晰，顯示其成熟度較高。

在支架植入前，血管的收縮率大約在15%～20%，SES支架植入4周時，支架遠段血管收縮率達到了40%左右，明顯高于支架植入前(P<0.05)，說明雷帕霉素支架的植入會顯著影響內皮的功能。在雷帕霉素支架植入后配合靜脈注射姜黃素納米粒，結果顯示B、C組遠段血管的收縮率均在20%左右，明顯低于A組(P<0.05)，但B、C組差異無統計學意義(P>0.05)，見圖5。

圖4　　支架內皮掃描電鏡(×300)

a:P<0.05，與同組支架植入前比較；b:P<0.05，與支架植入4周時A組比較。

圖5植入4周后支架遠段血管收縮率(60 μg乙酰膽堿)

3　討　　論

作為一種天然的多酚類物質，姜黃素已在大量的實驗中證實其抗平滑肌細胞增殖、抗炎、抗氧化、降血脂、抗血栓等特殊功效，而且其本身對人體無毒無害，因此被認為是一種具有廣闊應用前景的心血管候選藥物。但姜黃素一直不能真正成為藥物主要面臨的問題是其極低的水溶性及快速的體內代謝速度，由此造成其生物利用度不到1%。采用高分子納米技術可從根本上解決上述兩個問題。本研究中采用具有良好生物相容性和可降解性的甲氧基聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物為載體高分子，通過納米乳化技術制備的姜黃素納米粒。該方法具有制備方法工藝簡單、工藝的可重復性好、藥物包封率高等優點。該納米粒載藥量在15%以上，藥物的包封率在95%以上，姜黃素的溶解度可達到5 mg/mL以上，完全可滿足動物實驗要求。

本研究中的高分子聚合物mPEG-PLA兩嵌段的相對分子質量為5000～17000，由于疏水鏈相對分子質量較大，在形成納米粒以后疏水鏈之間形成牢固的纏繞，從而使納米粒在體內表現出很高的穩定性。大鼠藥代實驗表明姜黃素納米粒能顯著降低姜黃素在體內的清除速度，顯著提高了血藥濃度并延長藥物的半衰期。納米粒的藥時曲線下面積(AUC)較姜黃素的DMSO溶液提高了10倍以上，從而使姜黃素的生物利用度大大提高。關于姜黃素納米粒如何通過血液循環達到支架部位并持續釋放攜帶藥物發揮生物活性的機制，本研究認為和腫瘤的增強滲透效應(enhancedpermeabilityandretentioneffect，EPR效應)類似。由于腫瘤部位血管生長迅速，外

膜細胞缺乏，基底膜變形，淋巴管道匯流系統缺損，大量血管滲透性調節劑(緩激肽、血管內皮生長因子、一氧化氮、前列腺素和基質金屬蛋白酶等)生成。這些生理特征有利于迅速增長的腫瘤組織獲取大量營養物質。同時，這也導致了腫瘤血管滲透性的增加[7]。因此，一般粒徑在10～500納米范圍內的納米粒子對腫瘤內皮具有較強的選擇滲透性。在支架擴張過程中內皮遭到損傷，由此大大提高了納米粒子對支架部位內皮的選擇滲透能力。本研究中制備的姜黃素納米粒的平均粒徑在98 nm，正好符合這一機制。在姜黃素納米粒子滲透進入支架血管壁后，藥物隨著高分子的降解緩慢釋放，持續發揮生物活性。因此，本研究中雖然姜黃素的用藥頻率僅僅為每周2次，但是實驗結果依然體現了明顯的藥效，這很可能和藥物的長時間緩釋有關。

[1]Aggarwal BB,Harikumar KB.Potential therapeutic effects of curcumin,the anti-inflammatory agent,against neurodegenerative,cardiovascular,pulmonary,metabolic,autoimmune and neoplastic diseases[J].Int J Biochem Cell Biol,2009,41(1):40-59.

[2]任玲，王進，唐家駒，等．含姜黃素的(丙交酯-乙交酯)共聚物薄膜對血管平滑肌細胞增殖的影響[J]．生物醫學工程學雜志，2008，25(4)：874-878．

[3]唐家駒，王進，潘長江，等．姜黃素/聚乳酸-乙醇酸共聚物復合薄膜的制備及抗凝血研究[J]．生物醫學工程學雜志，2008，25(1)：113-116．

[4]Anand P,Kunnumakkara AB,Newman RA.Bioavailability of curcumin:problems and promises[J].Mol Pharm,2007,4(6):807-818.

[5] Pan MH,Huang TM,Lin JK.Biotransformation of curcumin through reduction and glucuronidation in mice[J].Drug Metab Dispos,1999,27(5):486-494.

[6] Sharma RA,Euden SA,Platton SL,et al.Phase I clinical trial of oral curcumin:biomarkers of systemic activity and compliance[J].Clin Cancer Res,2004,10(30):6847-6854.

[7]Matsumura Y,Maeda H.A new concept for macromolecular therapeutics in cancer chemotherapy:mechanism of tumoritropic accumulation of proteins and the antitumor agent smancs[J].Cancer Res,1986,46(12 Pt 1):6387-6392.

Experimental study on the effect of curcumin nanoparticles on endothelial function recovery after drug-eluting stent implantation*

LuQi1，GuQingqing1#,ZhangJian1，XuHaixia1，ShenLi2△

(1.DepartmentofCardiology,AffiliatedHospitalofNantongUniversity，Nantong，Jiangsu226001，China；2.DepartmentofCardiology,ZhongshanHospitalAffiliatedtoFudanUniversity，Shanghai200032,China)

ObjectiveTo investigate the feasibility of the effect of curcumin nanoparticles on endothelial function recovery after drug-eluting stent implantation.MethodsCurcumin nanoparticles were administrated intravenously after stent implantation twice a week and endothelium function was evaluated after 4 weeks.Results4 weeks later,the endothelial function of the stent group with the use of curcumin nanoparticles was significantly better than that of the stent group without the use of curcumin nanoparticles.ConclusionThe recovery rate of endothelial function after stent implantation can be significantly improved by using curcumin,which is expected to reduce the incidence of adverse events of drug stent.

curcumin;nanoparticle;stent;endothelium

論著·基礎研究10.3969/j.issn.1671-8348.2016.24.007

2015年南通市科技局民生示范推廣項目(MS32015030)。作者簡介：陸齊(1973-),博士,副主任醫師，主要從事心血管內科工作。#共同第一作者：顧青青(1982-)，博士，主治醫師，主要從事心血管內科方面的研究?！?/p>

，E-mail:nt_sunny@163.com。

R318.08

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1671-8348(2016)24-3334-02

2016-03-05

2016-05-11)