固體脂質(zhì)納米(SLNs)在抗寄生蟲藥物中的應(yīng)用研究進展

嚴媛媛，周凱翔，李超，程古月，謝書宇

(華中農(nóng)業(yè)大學國家獸藥殘留基準實驗室(HZAU) / 國家獸藥安全評價實驗室/ 農(nóng)業(yè)部畜禽產(chǎn)品質(zhì)量安全風險評估實驗室，武漢 430070)

寄生蟲病是一種嚴重危害畜牧業(yè)發(fā)展和人類健康的重要傳染性疾病。寄生蟲可通過皮膚或經(jīng)口侵入機體，可以在畜禽之間以及畜禽與人之間傳播，被感染家畜常表現(xiàn)為生長緩慢，食欲不振，給畜牧業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟損失。同時，寄生蟲也嚴重危害了人類健康，被感染人出現(xiàn)勞動力喪失、殘疾等嚴重疾病，甚至導致死亡。據(jù)美國農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計，寄生蟲造成的經(jīng)濟損失約占畜牧業(yè)總值的8.3%[1]。鑒于目前中國的養(yǎng)殖技術(shù)、獸醫(yī)診斷水平及藥物防治技術(shù)與美國有一定的差距，估計我國由于寄生蟲病產(chǎn)生的經(jīng)濟損失很可能遠高于美國。此外，有部分寄生蟲是人獸共患病原，這也給人類健康也造成了潛在的威脅。據(jù)報道，目前我國已知寄生蟲種類為2169種，包括棘頭蟲10種、絳蟲150種、吸蟲373種、原蟲203種、線蟲404種、節(jié)肢動物1030種[1]。寄生蟲病一直存在人類社會中，據(jù)統(tǒng)計全球每年有20億人受到寄生蟲感染的威脅，包括絲蟲、鉤蟲、鞭蟲、蛔蟲和血吸蟲等寄生蟲的影響[2]。許多寄生蟲可以導致慢性衰弱性疾病甚至死亡。如今，隨著經(jīng)濟和科技的不斷發(fā)展，通過對環(huán)境衛(wèi)生的改善和對家畜生活環(huán)境的控制，許多寄生蟲的感染比率都有所降低，但這不足以去根除寄生蟲，部分存在人獸共患風險的寄生蟲(例如錐蟲、利什曼原蟲、瘧原蟲等)的感染率依舊居高不下。依據(jù)世界衛(wèi)生組織WHO的統(tǒng)計，全世界有七百萬到八百萬的人感染了錐蟲，主要分布在拉丁美洲。同時，一些土源性寄生蟲的威脅也不容小覷。據(jù)報道，2016年全球有15億人受到土源性蠕蟲感染的威脅，瘧疾患者高達2.16億人，血吸蟲感染者至少2.4億[3]。由此可見，寄生蟲的感染給全球的畜牧業(yè)和人類健康帶來了沉重的負擔。盡管關(guān)于寄生蟲感染的細胞生物學、基因組學、病原學和病理生理學的研究已經(jīng)有了很大的進展，但在寄生蟲病治療領(lǐng)域的研究卻不盡人意[4]。

目前，對于寄生蟲的預防和治療的最主要和最有效的方式依舊是使用抗寄生蟲藥物，并且目前使用的大多數(shù)的抗寄生蟲藥物都是在50多年前開發(fā)的。由于長時間使用這些有限的抗寄生蟲藥物，導致藥物的耐藥性問題逐漸嚴重[4]。除耐藥性的問題之外，抗寄生蟲藥物本身的理化性質(zhì)也制約了該類藥物的使用。目前，一些難溶性抗寄生蟲藥物，例如阿苯達唑、芬苯達唑、奧芬達唑和吡喹酮等多以固體制劑上市銷售，固體制劑的低溶出速度和程度影響了藥物的吸收速度和效率，從而使得生物利用度較低。目前對于寄生蟲的防治，有效的抗寄生蟲的疫苗較少，抗寄生蟲藥物的研發(fā)難度越來越大，發(fā)現(xiàn)新化合物的幾率和可能性更小[5]，因此利用藥物遞送系統(tǒng)來提高現(xiàn)有抗寄生蟲藥物的有效性和安全性越來越重要。藥物遞送系統(tǒng)是通過采用多學科手段將藥物輸送至靶部位。與傳統(tǒng)制劑相比，新型藥物遞送系統(tǒng)可以提高藥物的穩(wěn)定性，減少藥物降解，改善藥物分布，減低藥物的不良反應(yīng)；實現(xiàn)藥物定位和定時傳遞和釋放[6]。新型藥物遞送系統(tǒng)對于克服抗寄生蟲藥物使用中存在的問題具有獨特的優(yōu)勢。例如，一些研究報道納米制劑可以提高抗寄生蟲藥物的吸收，可以減小藥物的不良反應(yīng)，實現(xiàn)抗寄生蟲藥物的靶向治療作用等。因此，新型藥物遞送系統(tǒng)的開發(fā)是目前比較實用且比較快速的方式。

固體脂質(zhì)納米(Soild Lipid Nanoparticles, SLNs)作為新型膠體納米藥物遞送系統(tǒng)，由于其生物兼容性好、生產(chǎn)成本低廉和易規(guī)模化生產(chǎn)等優(yōu)勢而受到廣泛關(guān)注。SLN除了可以增強藥物溶解度，顯著提高藥物的吸收速率和程度外，SLNs的基質(zhì)包裹還能產(chǎn)生長效緩釋作用，從而減少臨床給藥次數(shù)[2]。SLNs已經(jīng)成為脂質(zhì)體和多聚納米等其他膠體載體的有效替代品，并且具有有競爭力的成本效益[7]。本文討論了SLNs的優(yōu)勢及其在抗寄生蟲藥物傳遞中的研究現(xiàn)狀以及應(yīng)用前景。

1 常用抗寄生蟲藥物及其存在的問題

抗寄生蟲藥物至今仍是預防和治療寄生蟲感染的主要手段，同時科研工作者依舊在尋找其他方法。疫苗被認為是用來預防傳染性疾病的良好方法，寄生蟲病作為傳染性疾病，寄生蟲疫苗的研發(fā)也成為近年來的研究熱點。雖然目前對于寄生蟲的疫苗研發(fā)很是熱門且不計其數(shù)，并且在過去十年中蛋白質(zhì)分離和表征、免疫學技術(shù)、基因克隆方法和重組DNA技術(shù)領(lǐng)域有了很大的進展，但因寄生蟲的特殊致病機理，目前寄生蟲疫苗還是罕見的[8]。同時，研發(fā)抗寄生蟲藥物的花費較高且周期漫長，當前抗寄生蟲藥物的研發(fā)也少有重大突破[4, 9]。除了經(jīng)典的抗寄生蟲藥物以外，許多中藥制劑也都發(fā)現(xiàn)有抗蟲效果。例如，苦楝皮的乙醇提取物對蛔蟲有效；檳榔中的檳榔堿對絳蟲有效；南瓜子中的南瓜子丙酮提取物對血吸蟲有較好療效；青蒿提取物蒿甲醚對日本血吸蟲有效果。目前常見的抗寄生蟲藥物有阿苯達唑、伊維菌素、吡喹酮、氯硝硫胺等詳見表1。鑒于上述原因，利用SLNs技術(shù)將老的藥物新用，以提高抗寄生蟲藥物的療效是值得關(guān)注的。

抗寄生蟲藥物作為預防和治療寄生蟲的主要方式，依舊存在諸多問題。大多數(shù)抗寄生蟲藥物都是難溶于水且溶解性較差的藥物，這樣的理化性質(zhì)導致口服藥物的生物利用度較低，使這些藥物對于非腸道寄生蟲以及可以移行的腸道寄生蟲幼蟲的效果較差。面對抗寄生蟲藥物現(xiàn)存的問題，利用新型高效的藥物遞送系統(tǒng)提高抗寄生蟲藥物的有效性和安全性尤為重要。

表1 常見的抗寄生蟲藥物

2 SLNs的優(yōu)勢

SLNs作為20世紀90年代新興納米載體的一個類型，與普通制劑相比具有促吸收、提高穩(wěn)定性、緩釋、使用途徑多樣且方便等優(yōu)勢。與其他常規(guī)納米制劑相比，SLNs具有安全系數(shù)高，生物相容性好，保護藥物免受生物環(huán)境降解，控制和靶向藥物輸送，改善藥物的生物利用度[10]，提高藥物的適口性，降低藥物對機體的刺激以及不良的胃腸道反應(yīng)，降低藥物的給藥頻率以及減低藥物毒性等優(yōu)點[11]。

由于SLNs基質(zhì)是生物安全性好且易降解的物質(zhì)，因此適用于各種給藥途徑，包括口服給藥、透皮給藥、肺部給藥、直腸給藥、鼻腔給藥、眼部給藥等。研究顯示，SLNs可以更好的保護活性成分免受降解，并且具有調(diào)節(jié)釋放曲線的可能。SLNs的顯著優(yōu)勢是提高生物相容性、儲存穩(wěn)定性和防止摻入的藥物降解[11]。SLNs的優(yōu)勢還包括以下幾個方面：(1) SLNs由于小尺寸的原因可以繞過脾臟和肝臟的代謝以及網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的細胞吞噬；(2) 外層的基質(zhì)可以提供更高的穩(wěn)定性；(3) 提高難溶性藥物的生物利用度；(4) 降低藥物的氧化降解，減少藥物的降解以及泄露；(5) 顯著的緩釋性能[7]。由于上述的作用及優(yōu)勢，SLNs在新型制劑開發(fā)上有巨大的前景。

3 SLNs技術(shù)在抗寄生蟲藥物中應(yīng)用的研究進展

SLNs已經(jīng)被用于治療寄生蟲感染的研究，可以將藥物遞送到寄生蟲所在的人和動物體內(nèi)的特定靶標，例如血細胞、淋巴和某些被寄生蟲所寄生的組織；同時提高藥物的口服吸收生物利用度；增強藥物治療胞內(nèi)細菌和寄生蟲的療效；降低某些藥物的毒性和增加用于治療體表寄生蟲藥物的滲透性[12]。隨著研究的不斷深入，SLNs的獨特優(yōu)勢為抗寄生蟲藥物藥效最大化提供了有效途徑。

3.1 SLNs促進藥物的口服吸收 口服給藥是最普遍和主要的給藥途徑，全部藥物中約74%的藥物都是口服給藥的[13]，同時也是當今藥物輸送市場的主要部分。口服藥物與其他給藥途徑相比具有更大的便利性，但是口服之后，大部分藥物的活性經(jīng)過胃腸道的環(huán)境之后會使藥物的部分性質(zhì)發(fā)生改變，胃內(nèi)的化學成分和酶可使藥物降解從而使藥物的吸收減少，導致口服生物利用度差和生物活性偏低[14]。目前大部分抗寄生蟲藥物都存在溶解性低和生物利用度低等問題，例如吡喹酮、氯硝柳胺、阿苯達唑、芬苯達唑、甲苯咪唑、伊維菌素、三氯苯達唑；一些抗瘧疾藥物蒿甲醚、甲氟喹；抗原蟲藥物二氧噻嗪以及乙胺嘧啶等[15]。通過SLNs技術(shù)可以提高這些藥物的口服吸收，例如，Aminpour等采用微乳液法制備了含有阿苯達唑的SLNs，相比游離形式的阿苯達唑，對囊性棘球蟲呈現(xiàn)出更顯著的治療效果[16]。

SLNs可以提高部分抗寄生蟲藥物的生物利用度。Rehman等對氯硝硫胺的SLNs粒子的體內(nèi)藥代動力學研究顯示，SLNs顆粒制劑(NFM-3)的最高血藥濃度比商業(yè)產(chǎn)品增加2.15倍，而相對生物利用度提高了11.08倍。研究顯示，SLNs有增加藥物溶解性、滲透性和生物利用度的效果[17]。本課題組制備的吡喹酮氫化蓖麻油SLNs提高了吡喹酮的生物利用度，SLNs通過口服給藥和皮下給藥生物利用度分別提高了14.9倍和16.1倍，藥物的平均停留時間從7.7 h和6.6 h延長至95.9 h和151.6 h[18]。Radwan等制備吡喹酮SLNs并進行了研究，發(fā)現(xiàn)SLNs增強了吡喹酮的生物利用度和抗血吸蟲效果，延長其在體循環(huán)中停留的時間，并且具有安全性[19]。另外Souza等研究表明，吡喹酮SLNs可以提高對血吸蟲的治療效果并且可以降低吡喹酮的副作用[20]。Silva等研究表明吡喹酮納米混懸液極大地改變了體內(nèi)囊尾蚴的高能代謝，改善了靶細胞對藥物的吸收[21]。本課題組研究顯示SLNs顆粒混懸液顯著增強了吡喹酮對絳蟲的治療功效[18]。雖然目前對于SLNs顆粒可以提升生物利用度的機制并未完全解釋清楚，但是SLNs提高藥物生物利用度以及吸收的理論已被廣泛接受[22]。

3.2 SLNs增強藥物對胞內(nèi)感染的治療療效和藥物安全性 抗寄生蟲藥物對于細胞內(nèi)寄生蟲的藥效主要取決于細胞內(nèi)寄生蟲微環(huán)境中的藥物濃度而不是宿主循環(huán)中的藥物濃度。SLNs對治療細胞內(nèi)感染具有一定的潛力，納米藥物在到達感染部位時，可以通過膜融合，內(nèi)吞膜裂縫通道等多種途徑被攝入被感染的細胞，提高了藥物在細胞內(nèi)的濃度并維持了有效濃度的時間，顯著提高了胞內(nèi)感染的治療效果[23]。因此SLNs對某些原蟲引起的寄生蟲感染具有良好的療效，包括利什曼原蟲、瘧原蟲、錐蟲等原蟲。Omwoyo等用SLNs負載的雙氫青蒿素增強了藥物的體內(nèi)外功效[24]。

此外，SLNs也提高了某些抗寄生蟲藥物的安全性。巴龍霉素是一種主要用于抗利什曼原蟲的氨基糖苷類藥物，對皮膚利什曼原蟲以及內(nèi)臟利什曼原蟲都有效果。但是巴龍霉素的理化性質(zhì)導致藥物安全性較低，治療時間短，使其在感染部位濃度太低效果較差。Heidari等制備了巴龍霉素的SLNs制劑，不僅提高了巴龍霉素對利什曼原蟲的治療效果[25]，還提高了巴龍霉素的安全性。SLNs降低了部分抗寄生蟲藥物的毒性，并使之更加安全。例如吡喹酮是治療絳蟲和吸蟲的主要藥物之一，但吡喹酮有會導致惡心、嘔吐、頭痛和肝腫大等副作用。Omar等研究發(fā)現(xiàn)吡喹酮1500 mg/kg連續(xù)給藥六周后在大鼠中誘導肝毒性以及細胞毒性，通過試驗發(fā)現(xiàn)游離吡喹酮比包封入SLNs的吡喹酮有更高的細胞毒性[26]。

3.3 SLNs提高藥物的滲透性能 除常見的胃腸道寄生蟲外，皮膚寄生蟲病也是數(shù)量較大且具有嚴重危害的一類寄生蟲病，包括常見的疥螨、蠅蛆病、潛蚤病、虱病、鉤蟲相關(guān)皮膚幼蟲移行癥和皮膚線蟲病。

皮膚是人體面積最大及最容易接觸的器官，因此藥物可以經(jīng)皮吸收。透皮給藥使藥物通過皮膚層擴散到體循環(huán)，從而產(chǎn)生治療效果。透皮給藥可以以固定的速率將藥物通過皮膚輸送到血液循環(huán)中。除此之外，透皮給藥還可以避免藥物進入胃環(huán)境而被降解，也避免了首過效應(yīng)，提供穩(wěn)定的血漿濃度增加患者的依從性，并且可以在無意識的患者身上使用。但是可以用來做透皮制劑的藥物要求較高，例如高脂溶性藥物才可以穿過角質(zhì)層，且在儲存應(yīng)用期間要有良好的穩(wěn)定性[27]。SLNs被認為是非常有吸引力的皮膚藥物載體，SLNs顆粒的納米尺寸使顆粒與角質(zhì)層可以緊密接觸。皮膚使用SLNs有以下優(yōu)點，對活性成分進行保護；允許皮膚使用在傳統(tǒng)半固體制劑中運輸?shù)牟环€(wěn)定分子；提高生物利用度，促進皮膚的滲透以及保留。據(jù)報道，SLNs可以保留其他膠體載體的有益特性，在儲存過程中物理和化學穩(wěn)定性、毒性、負載能力(LC)、生產(chǎn)規(guī)模、目標導向釋放性能和可行性方面有較強的優(yōu)勢[28]。此外SLNs有增加皮膚水合作用的閉塞性質(zhì)[29]，與此同時，小尺寸的SLNs可以讓顆粒與角質(zhì)層接觸更加緊密[30]，這增加了藥物可以滲透入皮膚的量。目前，已經(jīng)有SLNs提高了某些藥物經(jīng)的皮膚攝取的效率，包括氟康唑、異維A酸、噴昔洛韋等[31-32]。伊維菌素是一種廣譜抗寄生蟲藥物，可以治療很多外寄生蟲，且效果較好，但據(jù)報道，當伊維菌素以高劑量使用時，會引起較大的副作用。疥瘡是由疥螨蟲引起的嚴重寄生蟲病，而局部應(yīng)用伊維菌素對該病具有良好的療效，研究結(jié)果顯示負載伊維菌素的SLNs在切除的大鼠皮膚上的累積滲透顯著增加[33]，該研究表明了SLNs在體外寄生蟲感染治療上前景。

SLNs應(yīng)用在抗體表寄生蟲或許是一個比較好的方法，SLNs可以提高透皮制劑的滲透性[34]，減少藥物全身吸收所產(chǎn)生的副作用[35]。目前抗寄生蟲藥物的透皮制劑較少，SLNs顆粒在表皮的良好吸收給抗寄生蟲制劑的研發(fā)提供了新思。將SLNs作為透皮劑的形式，為抗寄生蟲藥物開辟了新思路，對于寄生于表皮和真皮的且難以治療的寄生蟲有重大意義。

3.4 SLNs的靶向作用 SLNs已經(jīng)被用作組織的靶向載體，并且可靶向于不同的組織[36]，包括腦、肝、淋巴、肺部、皮膚和腫瘤等。SLNs的靶向性能使其在抗寄生蟲方面也發(fā)揮了優(yōu)勢，除普通寄生在腸道以及皮膚的寄生蟲外，部分寄生蟲也寄生于特殊的部位，包括心臟、肺、腦以及腎臟，尤其是寄生在腦部的寄生蟲難以治療，原因是血腦屏障會對部分藥物進行阻攔。因此寄生蟲感染靶向治療具有巨大市場需求，盡管目前對于SLN靶向治療寄生蟲鮮有報道，但是SLNs的靶向性能為抗寄生蟲藥物進入特定組織提供了希望。

4 展 望

SLNs因其有良好的生物相容性和較好的耐受性，以及克服抗寄生蟲藥物的低溶解性和生物利用度較低的問題，因此SLNs在抗寄生蟲藥物的上有巨大發(fā)展前景的。隨著抗寄生蟲藥物的大量和長期使用，導致抗藥性越來越嚴重，可選擇用于治療某些寄生蟲的藥物越來少，藥物的治療效果越來越不理想。因此，利用新型藥物遞送系統(tǒng)提高現(xiàn)有藥物的有效性就非常必要和迫切。SLNs的優(yōu)勢使其可能成為諸多藥物的高效遞送系統(tǒng)。SLNs在不同的給藥途徑的優(yōu)勢也給SLNs在抗寄生蟲藥物的新制劑開發(fā)提供了更新更廣的思路。盡管當前SLNs制劑依舊處于研究狀態(tài)，有一些難題還有待解決和攻破，例如藥物的包封率較低，載藥量有限，以及儲存期間的藥物的滲漏性問題。針對這些問題，目前又開發(fā)了SLNs的第二代，即為納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體，以克服SLNs存在的缺點。隨著對SLNs的進一步研究以及相關(guān)技術(shù)的進一步發(fā)展，相信未來SLNs在抗寄生蟲應(yīng)用領(lǐng)域具有廣闊的開發(fā)前景。