骨髓靶向给药制剂研究进展

http://www.100md.com 2005年4月14日

     作者：彭应旭 廖工铁

    骨髓是人体最大造血器官，又是人体重要的免疫器官。因存在骨髓-血屏障(marrow-bloodbarrier，MBB)药物通常难以进入骨髓，骨髓内诸多疾病的诊断、治疗令临床医生颇感棘手。另一方面，目前大量的抗肿瘤药、抗病毒药都存在严重的骨髓抑制不良反应。如何保护骨髓正常生理功能，也困扰着医药工作者。近年来骨髓靶向给药受到国外众多学者的关注。本文就骨髓靶向给药的解剖生理学基础、剂型设计理论及应用前景进行综述。

    1 解剖生理学基础

    1.1 骨髓-血屏障的结构

    血窦壁是骨髓造血组织和血循环之间细胞和物质交换的屏障，即骨髓-血屏障(MBB)，一般认为其结构分三层：内层为有孔内皮，中间为基底膜，外层为不连续的外膜；也有学者认为窦周巨噬细胞构成MBB第四层。内皮是由扁平细胞通过环状面小带(zonulae)连接的连续层，是骨髓造血组织和血循环之间的真实屏障。但某些内皮细胞可向四周延伸变薄变细，在特定区域形成孔道，孔径约为100nm。相邻内皮细胞间连接不紧密，可相互滑动，借此可改变血窦口径。

    1.2 骨髓-血屏障的穿越与转运方式

    研究表明血循环中微粒可通过细胞间和细胞内两种途径进入骨髓。细胞间途径是通过内皮血窦壁的隔膜通道(diaphragmed channels)；细胞内途径与三种小囊[包衣小囊

    (bristle-coated vesicles)，多微粒胞饮小囊(multiparticle-pinocytic vesicles)及内皮内小囊(intraendothelia vesicles)]的形成密切相关。粒径是影响微粒进入骨髓的关键因素，大鼠可摄取小于0.11μm的微粒进入骨髓，而兔可摄取0.11～2.07 μm的聚苯乙烯微粒进入骨髓，粒径太大(>5 μm)只能被内皮细胞膜延伸完整地包裹，最终被内吞消解。Gibaud等将阿霉素-聚氰基丙烯酸异己酯毫微粒(240±26)nm小鼠尾静脉给药后，组织学、细胞学手段证实10min载药毫微粒进入血窦腔；15min大量的粒子被粒细胞及单核摄取而广泛分布于骨髓组织；30min至3h载药毫微粒快速通过血窦壁。

    1.3 血窦壁电荷、受体分布

    De Bruyn等证实内皮细胞血窦面存在唾液酸及一未知的阴离子物质。该未知物Pka比唾液酸高，对神经氨酸酶不敏感。在发生微粒摄取的内皮细胞周围无唾液酸存在，但该阴离子物质浓度却显著增高。这种局部高浓度可能与内皮摄取血循环中微粒进入骨髓有关。Pino研究表明内皮血窦腔面富含糖残基，用外源凝集素(lectin)试验表明含有甘露糖、N-乙酰葡糖胺、半乳糖、N-乙酰半乳糖胺残基。而内皮外膜面无上述糖残基。利用血红蛋白、免疫球蛋白及相关配体能与糖残基特异结合的特性可实现骨髓主动靶向给药。

    2 实现骨髓靶向给药的途径

    以胶体微粒制剂为载体实现骨髓靶向给药的主要障碍在于骨髓-血屏障及肝脾的吞噬功能。为克服这些障碍众研究者采用了多种方法，现分述于下。

    2.1 阻断肝摄取(hepatic blockade)

    Illum等用聚苯乙烯毫微粒或右旋糖硫酸酯预先使肝吞噬能力饱和，再注入放射标记的微粒使肝脏摄取率降至33%。Moghimi等用空白脂质体先使肝吞噬能力饱和，再注入放射标记的脂质体，结果表明肝放射量显著下降，胫骨内放射量提高4～5倍；预先注射右旋糖酐硫酸酯，胫骨内放射量可提高10倍。这些结果对认识网状内皮系统的吞噬很有意义，但因反复注射会损害网状内皮系统正常免疫功能，用于临床并不可行。

    2.2 控制粒径

    有研究报道小于100nm微粒可进入骨髓，粒径越小越容易[1～2,4]。如5～50 nm198Au颗粒40%聚集于骨髓。Afee等制得99mTc-白蛋白毫微粒(10～30 nm)骨髓内放射量是99mTc-胶态硫的6倍。大鼠静注富含胆固醇的小单室脂体(64±6)nm 72 h后25%总剂量聚集于骨髓。我们制得不同粒径的柔红霉素-聚氰基丙烯酸正丁酯毫微粒，小鼠尾静脉给药，小粒径组(70±24)nm骨髓内柔红霉素浓度是大粒径组(425±75)nm的1.58倍。

    2.3 筛选载体材料

    Patel等发现增加脂质体中胆固醇含量可显著降低肝摄取，并提高骨髓的摄取。Szebeni等以鞘磷脂-胆固醇＝1∶1制备钴盐脂质体(243±94)nm可靶向至骨髓，对大鼠缺铁性贫血有效，并显著降低钴盐的心脏毒性。Allen等证实单唾液神经节苷酯鞘磷脂、葡糖苷酰鞘氨醇可降低骨髓巨噬细胞摄取，但荷负电的磷脂酰丝氨酸可显著提高骨髓吞噬细胞的摄取。Gonsho等以辛烯为桥连剂将不同的糖基与聚-L-赖氨酸连接，实验表明甘露糖、岩藻糖可提高骨髓分布量，尤其岩藻糖作用最显著。

    2.4 胶体微粒表面修饰

    胶体微粒表面修饰后可避免肝脾摄取而到达其它靶部位，如骨髓、炎症组织等。Illum

    和Davis等选用poloxamer 188，338，407,poloxamine 908等表面活性剂处理非降解型

    聚苯乙烯毫微粒(60nm)后，结果poloxamer 338，407可明显减少肝脾摄取，并显著提高骨髓内分布，其中poloxamer 407可使兔骨髓分布量提高约10倍。Moghimi用poloxamer 407修饰聚苯乙烯毫微粒(70nm)亦提高大鼠骨髓分布达3倍。

    Troster等证明poloxamer 184,poloxamine 908修饰慢降解型聚甲基丙烯酸甲酯毫微粒

    (PMMA-NP)能提高骨髓内分布。

    Douglas等用poloxamer 338修饰可生物降解的聚氰基丙烯异丁酯毫微粒(PIBCA-NP)，结果既不能降低肝脾摄取，也不能提高骨髓内分布。但Dunn等用poloxamine 908修饰可生物降解的PLGA毫微粒而成功地提高骨髓内分布量。Vandorpe等用poloxamine 908修饰可生物降解的聚有机偶氮磷烯(PF)毫微粒未能提高骨髓内分布，PF-PEO5000修饰却显著提高骨髓内分布量，尽管二者具相同的PEO(聚氧乙烯)链。

    研究表明,骨髓可选择性捕获造血干细胞维持髓内高浓度，乳腺癌、前列腺癌、肾癌细胞可选择性向骨髓转移，这些现象都说明骨髓存在特定的表面识别因素。Moghimi等认为这种选择性识别与“组织特异性调理素”有关。如“肝特异性调理素”不识别富含胆固醇的脂质体，但提高“骨髓特异性调理素”识别。

    2.5 介导主动靶向

    为提高骨髓靶向的特异性,可利用单克隆抗体或特定受体介导实现主动靶向给药。抗原CD33是急性淋巴细胞白血病(AML)细胞上一糖蛋白分子，这是单抗治疗的理想靶点。Scheinberg等]制备抗CD33的鼠源单克隆抗体M195(IgG2a)用于治疗10位急性淋巴细胞白血病病人，Ⅰ期临床试验表明,单抗M195可快速进入骨髓特异性与白血病细胞结合，而选择性杀灭病变细胞，延长病人存活期。为减小鼠源单抗的免疫性，制备了人源单抗M195(IgG1)，Ⅰ期临床实验表明具特异性骨髓靶向性，且不导致免疫反应。

    选用能与骨髓血窦内皮糖基特异结合的配体与药物或微粒制剂偶联，亦可实现主动靶向给

    药。

    3 骨髓靶向给药系统的应用及展望

    3.1 诊断显像

    以胶体微粒为载体将放射性核素导向骨髓，为临床骨髓病变的诊断提供了一种安全无损伤的显像手段，可用于放疗或化疗后活性骨髓量的测定，骨髓活检的定位，癌症的骨髓转移诊断及监测，以及骨髓纤维化、镰形细胞病变、再生障碍性贫血、溶血性贫血、地中海贫血等多种疾病的诊断。于保法等制得99mTc-油酸多相脂质体已成功用于恶性淋巴瘤病人骨髓诊断显像。

    3.2 骨髓病变的靶向治疗

    骨髓靶向性微粒制剂，可将药物浓集于骨髓，提高病变部位药物浓度，可用于立克次体，布鲁杆菌，分布杆菌、杜氏-利什曼原虫等导致的严重感染；骨髓自身肿瘤，如白血病、尤因氏肉瘤、骨原发生网状细胞肉瘤、多发性骨髓瘤；骨髓转移瘤，如前列腺癌、乳腺癌、肾癌、肺癌、甲状腺癌、消化道肿瘤；骨髓增生性疾病，如骨髓纤维化症，髓组织细胞增多症等多种疾病的靶向治疗。

    3.3 骨髓活性的保护

    骨髓会因肿瘤浸润、化疗药物或严重感染受到抑制。研究表明，多种生长因子如人粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)可促使骨髓细胞自我更新、分裂增殖，并提高其活性。利用骨髓靶向载体可提高骨髓内分布，并避免血象中的不良反应。Gibaud等以聚氰基丙烯酸异丁酯、异己酯毫微粒为载体载带G-CSF可提高在骨髓内的分布。

    3.4 骨髓活性的抑制

    器官移植因自身免疫力常发生排斥反应。常需使用免疫抑制剂。环胞素-A是一有效的免疫抑制剂，但具严重的肾毒性。利用具骨髓靶向性的载体可增加其骨髓分布量，提高骨髓抑制活性，并降低肾毒性，可用于器官移植。

    4 结 语

    研究表明血循环中微粒进入骨髓是可能的，通过控制粒径、表面修饰、主动靶向等手段可提高其骨髓靶向性，但骨髓识别微粒的机制尚不清楚，还需在药学、生理学、免疫学等学科作深入研究。

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