納米藥物治療肝纖維化的研究進展

郭佳玲， 李 暉， 曾子鍵， 陶雨靜， 董海艦

1 成都中醫藥大學附屬醫院 中心實驗室， 成都 610072； 2 成都中醫藥大學 臨床醫學院， 成都 610072

肝纖維化是由慢性肝損傷引起的細胞外基質(ECM)過度沉積的病理過程，持續進展可導致肝硬化和肝癌等嚴重并發癥，早期干預有望逆轉這一過程。各種原因導致的肝纖維化發病率和患病率在全世界范圍內居高不下，呈逐年上升趨勢[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)、過氧化物酶體增殖物激活受體γ(peroxisome proliferator-activated receptor-gamma，PPARγ)激動劑、酪氨酸激酶抑制劑、Hedgehog信號抑制劑、膽酸類等，但尚無批準用于臨床的抗肝纖維化生物或化學藥物。近年來開展的干擾素γ、白細胞介素10和血管緊張素Ⅱ受體拮抗劑等在動物實驗中表現良好，在臨床試驗中失敗，究其原因，肝纖維化是涉及多細胞的復雜過程，傳統配方缺乏相應分子的特異性遞送，單一藥物難以抵達并充分作用于靶細胞[2]。納米藥物是利用納米技術使抗纖維化藥物能夠特異性靶向肝內纖維化區域和肝內細胞，從而發揮抗肝纖維化作用，活化的肝星狀細胞(HSC)已成為納米藥物的主要靶點。本文就納米藥物在肝纖維化中的應用進展作一綜述。

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固態膠體顆粒，具備以下特性。(1)尺寸效應：超小體積的NP可以穿過人體最小的毛細血管和血腦屏障，在細胞內釋放負載的藥物[3]；(2)多分散性：NP可封裝具有明確和可預測特性的藥物，制成一定尺寸的均質納米載體，提高藥物安全性和穩定性[4]；(3)高效性：NP形貌可控、比表面積大、暴露活性位點多，具有強催化活性，提高生物利用度[5]；(4)保護作用：NP可避免封裝藥物被快速降解和清除，利于藥物的儲存和運輸[6]。生物可溶性材料構建的NP具有穩定性強、毒副反應小、治療靶點親和力高等優點[7]，為納米藥物研發提供可能。

治療性NP，即納米藥物，是由治療藥物、肽、蛋白質或核酸構成的負載于載體中的納米結構，其長度在納米范圍內[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、細胞因子或蛋白質等活性成分，以及脂質體、蛋白質載體、聚合物NP或膠束等遞送載體，基于配體-受體作用，通過附著靶向配體將其引導至特定部位發揮作用[2]。在肝臟中，直徑小于肝竇內皮細胞孔徑最大值(200 nm)的NP可以穿過肝血竇，從而可能到達肝細胞或HSC，使靶向遞送抗纖維化藥物成為可能。體內的納米藥物30%～99%在肝臟積累和隔離，使得經靜脈給予抗肝纖維化納米藥物更具優勢[8-9]。

2 納米藥物在肝纖維化中的應用

NP根據天然特性分為無機NP和有機NP。無機NP包括無機氧化物(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、電學和磁學特性[10]。有機NP如聚合物、脂質結構物等具有生物相容性好、毒副作用小、體內可生物降解等優勢[11]。抗肝纖維化的納米藥物特異性靶向肝纖維化，使靶細胞中藥物濃度上升，同時減少對其他類型細胞的影響。

2.1 無機納米藥物 因其獨特的物理化學性質，無機NP在構建抗肝纖維化納米藥物方面有多種優勢。AuNP具有高電子密度、催化作用、介電特性等優點，可以被動地在肝臟積聚而增強主動靶向作用。AuNP表面可功能化、粒徑可精確控制，可設計成納米棒、納米籠和納米衛星[12]。Ribera等[13]設計涂有血小板衍生生長因子受體β(platelet-derived growth factor receptor-β，PDGFRβ)抗體的金納米棒，在體內可特異性靶向活化的HSC，通過選擇性光熱療法減少肝臟炎癥、肝細胞損傷和纖維化。

AgNP生物合成方式簡單環保，具有抗菌、抗病毒、抗炎、抗血管生成和抗滲透等活性，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通過炎癥和氧化應激減少細胞凋亡來引起炎癥標志物顯著下降。AgNP的大小影響其在組織細胞中的攝取，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展。

SiO2具有較大的空隙體積、比表面積和良好的化學以及熱穩定性，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，具有獨立實體的抗纖維活性，減弱轉化生長因子β(TGFβ)對LX-2細胞的激活，提高抗肝纖維化療效。

TiO2NP化學性質穩定、價格低廉，廣泛用于醫學領域。Tee等[17]研究表明，TiO2NP可誘導肝竇內皮細胞暫時性滲漏，可能通過增強藥物在病變的內皮細胞轉運而有助于抗纖維化治療。

超順磁性氧化鐵NP(SPION)是Kurniawan等[18]通過碳化二亞胺法將成纖維細胞生長因子2(fibroblast growth factor-2，FGF2)與超順磁性氧化鐵偶聯而成，FGF2-SPION引起α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)和結蛋白的表達顯著降低，明顯抑制HSC激活、遷移、收縮和膠原產生。FGF2-SPION可改善FGF2在肝臟的蓄積，提高對HSC的靶向性。

無機NP在抗肝纖維化中，促進藥物傳輸，減少炎癥反應的特性，有望成為一種有效的納米級平臺，用于抑制肝纖維化和治療慢性肝病。

2.2 有機納米藥物

有機NP具有生物相容性，大部分可在體內生物降解，較無機NP具有明顯優勢，可作為基因治療中的DNA載體；可封裝和保護活性化合物，免受酸性環境和消化酶影響；可改善藥代動力學特征，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，具有保護藥物免受降解、持續釋放、減少毒副作用等優勢。設計不同藥物的聚合物納米粒子可優化體內藥物遞送和提高治療指數，對其表面修飾可以實現靶向肝纖維化治療[20]。索拉非尼是一種多激酶抑制劑，單獨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 脂質體 雙層膜結構的脂質體是良好的藥物載體，能增加藥物溶解度，提高藥物穩定性，延長治療釋放時間，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，可通過下調SDF1-α mRNA和CXCR4表達，改善肝纖維化。Ullah等[24]將AMD3100吸附在組合脂質體表面制成CTC脂質體，CTC脂質體通過CXCR4靶向積累藥物、阻斷SDF1-α/CXCR4軸、下調α-SMA和Col-I表達，阻止HSC活化。CTC脂質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，在生物體系中能達到超過臨界膠束的濃度[25]。白樺醇(betulin，Bt)是一種五環三萜類化合物，可通過抑制HSC、降低I型膠原和α-SMA表達減輕肝纖維化[26-27]。Liu等[28]通過酯化反應合成了維生素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)。實驗表明，Bt/VAPPM可有效抑制LX-2細胞中I型膠原的表達，表現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、無毒性、釋放藥物持續穩定，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在治療肝纖維化方面具有巨大潛力。無機NP具有穩定性高、制造成本相對低的優勢；有機NP具有廣泛的設計靈活性，可將多種功能集成到一個平臺中[29]。

2.3 靶向HSC的藥物遞送系統

藥物遞送系統是在空間、時間及劑量上全面調控藥物在生物體內分布的技術體系，可增加藥物利用效率，提高療效，降低成本，減少毒副作用。藥物遞送系統的運用，可優化納米載體物理性質；通過將識別HSC表面受體的靶向基團修飾在載體表面，進一步提高藥物靶向能力。HSC的持續活化是肝纖維化的核心事件，隨著靶向細胞納米遞送載體的迅速發展，使靶向HSC治療肝纖維化成為可能。肝纖維化形成過程中，HSC生物學功能改變，細胞膜上多種生物標志表達改變，包括：甘露糖-6-磷酸/胰島素樣生長因子Ⅱ受體 (mannose-6-phosphate/insulin-like growth factor Ⅱ receptor，M6P/IGF-ⅡR)、PDGFR、視黃醇結合蛋白、整合素、CD44受體等，這些受體在HSC活化、增殖、遷移和生存過程中發揮重要作用，是NP的潛在靶點[11]。

2.3.1 靶向M6P/IGF-ⅡR的藥物遞送系統 M6P/IGF-ⅡR是一種表達于HSC表面的多功能受體，在調節細胞生長和溶酶體靶向能力方面起關鍵作用，活化的HSC表面的M6P/IGF-ⅡR過度表達[30]。M6P/IGF-ⅡR的特異性配基是IGF-Ⅱ及含有M6P基團的蛋白物質。Kumar等[31]構建了M6P修飾的負載小分子Smo抑制劑環巴胺的可生物降解長循環聚合物膠束GDC-0449，實驗表明GDC-0449可以更快、更有效地遞送至HSC，呈現肝臟蓄積，同時引起肝臟膠原沉積和血清損傷標志物顯著減少。M6P已被大量用于脂質體、膠束和血清蛋白納米粒的遞送系統中，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 PDGFR是重要的細胞因子受體，包括α、β兩種形式。PDGFRβ在活化的HSC中過度表達，在纖維化組織中顯著上調，其活性與肝纖維化進展程度呈正相關。環肽pPB為PDGF特異性多肽，特異性識別PDGFRβ[32]。高遷移率族蛋白B1(high mobility group protein B1，HMGB1)是成纖維細胞趨化因子和促炎因子，促進HSC增殖和肝臟炎癥、纖維化。Zhang等[33]制備了pPB肽修飾的負載HMGB1-siRNA的穩定核酸脂質NP(HMGB1-siRNA@SNALP-pPB)，HMGB1-siRNA@SNALP-pPB通過pPB肽的中介作用主動靶向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，是一種主動靶向的siRNA遞送系統。

2.3.3 靶向整合素的藥物遞送系統 整合素是大多數黏附蛋白的受體，可介導細胞與ECM黏附，具有組織特異性和結合特異性[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現的RGD氨基酸序列的類似物。Kitsugi等[36]實驗表明，CWHM12能夠強烈促進磷酸化并抑制Yes相關蛋白的核積累，導致G1期增殖抑制，促進細胞凋亡和誘導細胞周期停滯。CWHM12通過降低HSC的生存能力、增加HSC死亡和凋亡數量、抑制HSC增殖、控制HSC基因表達，在肝纖維化治療中具有重大意義。

2.3.4 靶向視黃醇結合蛋白的藥物遞送系統 視黃醇結合蛋白是一種與視黃醇相關的低分子血漿蛋白，參與HSC對VA的攝取和儲存。HSC從循環中吸收并儲存約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中過度表達。AT1R和PPARγ的療效需要高藥物滲透性，纈沙坦可逆轉和部分激動AT1R與PPARγ，但缺乏高滲透性[38-39]。El-Mezayen等[38]制備VA偶聯的纈沙坦負載脂質體以提高滲透性和功效。研究表明，纈沙坦負載脂質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，有效降低纖維化水平。纈沙坦負載脂質體具有PPARγ激動活性，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 CD44是一種介導細胞間、細胞-基質間的黏附分子。CD44受體在活化的HSC上過表達，可與透明質酸(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，膠束優先沉積在高爾基體，破壞高爾基體結構，減少I型膠原蛋白的產生，表現出協同抗纖維化作用。Liang等[42]將HA和陸森黑鹽修飾的上轉換納米材料核心包裹在介孔SiO2殼中，HA分子識別并結合CD44蛋白，當暴露在近核糖體結合位點下時，可以靶向HSC并局部釋放NO，NO的釋放可引發HSC凋亡和纖維化消退，從而改善肝纖維化。

3 小結

肝纖維化是由多種細胞相互作用、多種致病機制相互促進的復雜病理過程，涉及肝實質細胞及HSC、Kupffer細胞、肝竇內皮細胞等肝非實質細胞。目前已有大量文獻報道肝纖維化相關靶點，開展的納米藥物作用研究主要集中在干預基質沉積及活化的HSC，隨著對肝纖維化病理機制及相互作用認識的進展，利用納米藥物大容量、高效能、靶向作用、多點調控，有望成為未來肝纖維化的治療手段。許多針對肝纖維化的納米藥物的實驗研究已經進行，但只有少數在臨床試驗中開展(表1)，其在臨床上的應用仍然有許多關鍵問題有待考察：納米藥物遞送到靶部位存在困難，肝纖維化相關膠原在Disse空間過度沉積，明顯阻礙遞送；納米藥物在肝臟中受機體酶影響變得極不穩定，很容易產生排斥反應；納米藥物降解產物存在毒性，其代謝產物副作用暫時無法徹底消除；動物模型和人體之間存在生物學差異等。通過設計合理的納米載體，對功能進一步優化，改善其生物相容性，降低免疫排斥反應和毒性作用是未來治療肝纖維化藥物研究的重點。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在肝纖維化治療中發揮更大作用。

表1 已注冊的部分納米藥物干預肝纖維化的臨床試驗

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻聲明：郭佳玲負責撰寫論文；曾子鍵、陶雨靜、董海艦參與查找文獻，修改論文；李暉負責擬定寫作思路，指導文章撰寫并最后定稿。