靶向给药系统在眼科的应用

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1、【摘要】通过检索大量国内外文献,从靶向给药系统分类、作用特点及其在眼科的应用(预防后发性白内障、防治年龄相关性黄斑变性、防治眼部肿瘤、抗炎治疗、靶向性基因治疗)两方面做探讨,研究靶向给药系统在眼科应用的发展现状,发现靶向给药系统潜力巨大,具有较广阔的开发及应用前景。【关键词】靶向给药眼部靶向给药系统(targeteddrugdeliverysystem,TDDS),又称靶向制剂,是指将药物通过局部或全身血液循环而浓集定位于病变组织、器官、细胞或细胞内的新型给药系统。TDDS可利用载体将药物选择性地聚集于作用部位达到提高药物在作用部位的治疗浓度而降低毒副作用的目的,尤其是细胞毒素药物,被认为是抗

2、癌药的适宜剂型。TDDS要求药物作用于靶组织、靶器官、靶细胞,甚至细胞内的结构,并要求有一定浓度的药物停留相当长的一段时间以便发挥治疗作用,故理想的TDDS应具备3个要素:定位蓄积、控制释药、可生物降解1。TDDS已在多种临床疾病的防治中显示出优势,如肝病、胃结肠疾病、皮肤、脑病及眼部疾病等。本文主要就靶向给药的分类、作用特点及其在眼科应用的研究进展作一综述。1 TDDS的分类与作用特点分类根据不同的标准,TDDS目前有以下几种分类方法:(1)按载体的形态和类型可分为微球剂、毫微球剂、脂质体、包合物、单克隆抗体偶联物等;(2)按靶向源动力可分为被动靶向制剂、主动靶向制剂、前体靶向制剂等。被动靶

3、向制剂是目前应用最多、最主要的一类靶向制剂,其中最引人注目的是脂质体、毫微胶囊、毫微粒和微球制剂;(3)按靶向部位的不同可分为肝靶向制剂、肺靶向制剂等;(4)按给药途径的不同可分为口腔给药系统、眼部给药系统、直肠给药系统、结肠给药系统、鼻腔给药系统及皮肤给药系统等;(5)按靶向性机理可以分为物理靶向制剂、化学靶向制剂、免疫靶向制剂和双重、多重靶向制剂等。作用特点被动靶向即自然靶向,药物以微粒(乳剂、脂质体、微囊、微球等)为载体通过正常的生理过程运送至肝、脾、肺等器官2。被动靶向制剂的作用机制为:网状内皮系统具有丰富的吞噬细胞,可将一定大小(直径27?ym)的微粒作为异物摄取于肝、脾;较大(直径

4、730?ym)的微粒不能滤过毛细血管床,被机械截留于肺部;而直径小于50?nm的微粒可以通过毛细血管末梢进入骨髓。一般的微粒给药系统都具有被动靶向给药的性能。微粒给药系统包括脂质体、纳米球和纳米囊、微球或微囊细胞和乳剂等药物载体。脂质体是指将药物包封于类脂质双分子层形成的薄膜中间所制成的超微型球状体。因以磷脂、胆固醇等类脂质为膜材,具有类细胞膜结构,故能作为药物的载体,并能被单核吞噬细胞系统吞噬,增加药物对淋巴组织的指向性和靶组织的滞留性。近年来国外有学者研制出更新类型的脂质体空间稳定脂质体,它是表面含有棕榈酰葡萄糖苷酸或聚乙二醇的类脂衍生物,其特点是在血液循环中存在时间更长,故又被称为长循环

5、脂质体。纳米粒也被称为毫微粒,是作为一种固态胶体药物释放体系,并将药物溶解,夹嵌包裹或吸附于聚合材料载体上制成的胶体固态颗粒。纳米粒具有被动靶向性,被动靶向的真正靶标是细胞内的溶酶系统。载体包裹的药物进入循环系统后,并不被直接释放入全身循环,而是被网状系统摄取,6090分布在肝内,通常纳米粒能快速从血液清除并浓集于肝,从而达到降低毒性提高疗效的目的3。主动靶向是指表面经修饰后的药物微粒不被单核吞噬系统识别,或其上连接有特殊的配体,使其能够与靶细胞的受体结合等。主动靶向制剂的作用机制为:通过周密的生物识别设计,如抗体识别、受体识别、免疫识别等将药物导向特异的识别靶。有人形象地将主动靶向制剂称为“

6、药物导弹”。抗体识别是利用抗体与抗原的特异性结合将药物导向特定的组织或器官。受体识别是因为体内某些组织和器官中存在一些特殊的受体,能选择性地识别具有特异性的配体,利用受体与配体的专一性结合,将药物与配体共价结合制成共轭物,就可将药物导向特定的靶组织。前体靶向制剂的作用机制:一些药物与适当的载体反应制备成前体药物,给药后药物就会在特定部位释放,达到靶向给药的目的。目前研究较多的是脑靶向给药系统和结肠靶向给药系统。有研究4将5氨基水杨酸通过氮双键与具有靶向粘附成分的单体和高分子聚合物联结制成侧键共轭物即前体药物,该共轭物口服后粘附于结肠黏膜表面并逐渐水解,其偶氮双键释放出5氨基水杨酸,而无生理活性

7、的高分子聚合物会逐渐排出体外,因此具有较好的结肠靶向特异性。TDDS最突出的特点就是能将治疗药物最大限度地运送到靶区,使治疗药物在靶区的浓度超过传统制剂的数倍甚至数百倍,同时由于药物在正常组织的分布量较传统制剂少,药物的毒副作用明显减轻,从而达到高效低毒的效果。2 TDDS在眼科临床的应用2.1预防后发性白内障后发性白内障是白内障囊外摘术后最常见的并发症,随着白内障囊外摘出术尤其是超声乳化技术的日益开展,后发性白内障已成为影响白内障患者术后视力恢复的重要因素。目前研究5表明,残留晶状体上皮细胞的增殖、移行和纤维化是引起后发性白内障的主要原因,因此,如何抑制术后晶状体上皮细胞的增殖就成为研究的关

8、键。Tarsio等8将抗人晶状体上皮细胞单克隆抗体4197X与蛋白毒素(从蓖麻种子中提取)通过化学偶联制备了免疫毒素4197X,可与人晶状体上皮细胞特异性结合,通过内化过程进入细胞,阻止细胞内蛋白质的合成而使细胞死亡。实验证实一定浓度的4197对体外培养的人晶状体上皮细胞有增殖抑制作用,并呈时间依赖性。利用5氟尿嘧啶等抗代谢类药物抑制晶状体上皮细胞的增殖是目前预防白内障术后后囊混浊的主要研究手段之一9,10,而低分子药物通过口服或注射途径给药,短时间内体内药物浓度远超过实际需求量,新陈代谢快、半衰期短、体内浓度很快降低而影响疗效,故需要大剂量给药,但相伴而来的药物副作用又成为棘手的问题。刘晓燕

9、等11采用碳二亚胺法将抗人晶状体上皮细胞单克隆抗体(HILE6)与载5氟尿嘧啶(5)的聚乳酸毫微球PLA(5偶联,制备抗人晶状体上皮细胞免疫毫微球HILE6。结果显示免疫毫微球中的单克隆抗体HILE6保留达到原免疫活性84%,24?h对兔晶状体上皮细胞抑制率可达6842%,该免疫毫微球能与晶状体上皮细胞特异性结合,30?min后可吸附到晶状体上皮细胞上,在4h内进入细胞质最后进入细胞核。该研究为特异性抑制晶状体上皮细胞增殖,预防后发性白内障提供了重要的科学依据。2.2 防治年龄相关性黄斑变性年龄相关性黄斑变性(AMD)是50岁以上人群的首要致盲眼病,通常由于源自脉络膜毛细血管的新生血管形成而导

10、致严重的视力丧失。目前,可用激光光凝、玻璃体手术、放疗和PDT等治疗,但是尚无一种治疗方式对脉络膜新生血管(CNV)致盲完全有效。这些治疗可能会加速血管形成或损伤正常的视网膜组织,因此不能用于治疗早期的视力尚好的AMD患者。血管内皮细胞在血管生成过程中占据主导地位。血管抑素(angiostatin)抗肿瘤血管生成研究已有大量报道,经体内、外实验证明能特异地抑制血管内皮细胞的增殖和迁移,从而抑制新生血管形成。但是目前直接应用血管抑素预防CNV存在以下局限性:(1)药物无器官特异性;(2)体内半衰期太短;(3)直接应用具有副作用,因为血管形成(angiogenesis)不仅存在于CNV局部,还见于

11、创伤愈合及组织发育过程。如果能使血管抑素作用具有靶向性,只对CNV的血管内皮细胞发挥抑制作用,将提高药物的生物利用率,最大限度地发挥其作用并避免不良反应。药物与水溶性聚合物如聚乙烯醇、聚乙二醇或葡聚糖相结合,可延长这些药物的循环时间,增加药物在肿瘤组织的积聚。这种被动性的药物靶向不仅增加了治疗作用,并且减少了副作用,因为与大分子结合的物质几乎不能通过正常的毛细血管渗漏达到其他组织。眼部脉络膜新生血管解剖特点类似于肿瘤组织。Integrinv3为内皮细胞上纤维蛋白原、纤维连接蛋白的受体,选择性表达于人类创伤肉芽组织而在正常皮肤没有表达。更重要的是,这种整合蛋白的拮抗剂可阻断细胞因子或肿瘤对鸡尿囊

12、绒膜血管形成作用。在正常人视网膜未发现integrinv3,3而在糖网病视网膜表面剥除的新生血管组织则大量表达,在AMD患者新生血管有表达,这提示integrinv33可以作为治疗眼部以新生血管为特征的疾病的靶向引导。Hiroshi等12在研究中采用针对血管内皮的抗体建立针对新生血管的靶向释药系统,将抗integrinv3与3葡聚糖-丝裂霉素C结合的聚合物治疗激光诱发的实验性CNV。MMC通过碳化二亚胺催化反应合成后引入了氨基,与单抗(anti)结合,然后用于实验。实验结果显示,抗integrinv3使3免疫复合物对人脐静脉内皮细胞(humanumbilicalveinendothelialc

13、ells,HUVEC)增殖的抑制作用大大增强,MMCD显著抑制了大鼠CNV的发展,而且该靶向给药系统的副作用亦显著减少。MMCD单抗可保持MMC的生物活性,当通过抗原抗体反应、延迟积聚和MMC释放而与内皮细胞结合时会发挥作用。靶细胞的破坏并非由抗原抗体作用直接介导而是在靶组织的延迟积聚时药物释放所介导。药物修饰后明显优于自由药物,与水溶性聚合物结合后可改变药物在体内的分布,不仅增加疗效而且降低副作用。Noguchi等建议葡聚糖与羧基结合适用于治疗,因为其增加了循环半衰期并且由于其含阴离子特性而被网状内皮系统摄取减少。MMC血液中半衰期为8.6?min,分子量为70?000,而分子量为500?0

14、00的MMCD血中半衰期为48?h。大分子易于在血管通透性高、淋巴系统不成熟的组织积聚,称为EPR效应。鉴于此,可通过增加分子大小来增加抗肿瘤制剂的被动靶向性,Tolentino等报道分子量为70?000的葡聚糖可通过CNV渗漏血管积聚于视网膜下间隙达2.5周。我们发现复合物不仅通过单抗的高亲和力与新生血管结合,存在EPR效应,并且由于淋巴管缺失,流出的药物难以回流。基于这些特点,血管抑制剂可发挥疗效而避免副作用。与玻璃体切割手术和传统激光相比,PDT治疗可以更有效地减缓CNV引起的视力下降,但是PDT治疗会对正常视网膜造成损伤,因此如果使PDT治疗更具有针对性就会使此方法更加完善。Reem等

15、13研究了靶向性verteporfin激光损伤制造的大鼠CNV动物模型的可能性、效果及PDT的选择性。对实验性CNV及正常视网膜脉络膜大鼠采用Verteporfin聚合体实行了PDT。靶向性Verteporfin聚合体制备:从其脂质体制剂中分离后与改良的PVA聚合物结合再连接于ATWLPPR肽,这种肽可与VEGF受体2特异性结合。以verteporfin聚合物作为对照,行眼底荧光血管造影以确定最佳光照时间,CNV的闭合通过造影评价和分级,组织学检查比较对正常视网膜脉络膜的作用。实验结果发现,Verteporfin与PVA聚合物的比例平均为28:1。这种聚合物保持了原有的发射/激发光谱特性、光敏

16、性,与等量的verteporfin具有相同的效率。静脉注射后1?hCNV中靶向性verteporfin达到峰值强度。17例CNV治疗1?d后均血管闭合;同等剂量的Verteporfin仅有18/20闭合。应用靶向的verteporfinPDT后正常的视网膜和脉络膜组织学检查显示对视网膜色素上皮小的损伤而对光受体无影响;而采用verteporfin后导致视网膜色素上皮的坏死和光受体的中度损伤。该研究结果表明,与靶向肽ATWLPPR结合的Verteporfin可保持光学及光敏特性。造影证明靶向性verteporfin和对照物比标准脂质体verteporfin在闭合CNV方面更有效。而靶向性的比对照

17、物或标准品更具选择性。这一结果提示靶向性PDT治疗针对CNV表达的受体改进了现有治疗措施。靶向性PDT治疗CNV更可行,对AMD的治疗有了质的提高。2.3 防治眼部肿瘤眼部肿瘤是常见而又棘手的疾病,化疗是重要而常用的治疗手段。肿瘤化疗的最大限制是抗癌药物对癌细胞和正常增殖的细胞均有毒性,通过中间载体如水溶性聚合物、聚乙烯醇、聚乙二醇或葡聚糖合成的免疫化合物就可以避免此限制。因为抗癌药物与水溶性聚合物结合后,可延长这些药物的循环时间,增加药物在肿瘤组织的积聚。这种被动性的药物靶向不仅增加了治疗作用,并且减少了副作用,因为与大分子结合的物质几乎不能通过正常的毛细血管渗漏达到其他组织。新生血管形成是

18、肿瘤生长和转移的基础,它为肿瘤提供营养、排出代谢产物的同时还向机体其他组织输送肿瘤细胞,造成肿瘤细胞的恶化和转移。因此,抑制新生血管形成是预防和治疗肿瘤的研究重点之一14。血管内皮生长因子VEGF是一种特异性调控内皮细胞的有丝分裂原,可有效促进人体内新生血管的形成,研究者尝试通过多种途径来抑制VEGF的信号通路。血管内皮生长因子受体II,又称激酶功能区受体(KDR),是介导VEGF在肿瘤新生血管形成中发挥功能的主要受体,研究表明阻断VEGF与KDR相互作用这一环节就可抑制动物体内肿瘤的生长,达到抑制肿瘤生长、治疗肿瘤的目的。目前较为成熟的方法是应用单抗来封闭VEGF的生物活性。Beracixu

19、mab是一种人源化抗单抗,其93氨基酸序列来源于人IgG,其余7来自于鼠抗体。由于其人源化高,Beracixumab在人体内的生物半衰期较长,便于其充分发挥作用,而又由于其免疫原性很低,人体具有很好的耐受性。无论是单独使用还是联合用药来治疗肿瘤,Beracixumab都表现出很好的作用15,16。对KDR的研究主要是封闭其激酶活性,已有几种激酶抑制剂在大量的动物模型和临床试验中取得了较好的疗效。PTK787/ZK17是一种氨基酞嗪类化合物,是KDR的特异性强力抑制剂,并对PDGFR酪氨酸激酶有一定的抑制性。在体内和体外模型中均能干扰VEGF和PDGF介导的血管新生作用。2羟基喹啉衍生物SU54

20、1618同样对KDR和PDGFR有抑制作用。以血管内皮生长因子受体KDR为靶进行肿瘤的抑制血管治疗比直接以肿瘤细胞为靶的治疗具有以下优点:治疗药物易于到达作用部位,不会产生像肿瘤细胞的多重耐药性,广谱性和毒副作用小等。进行这些靶向给药研究的目的就是为了最大程度地提高抗癌药物对癌细胞的亲和力而避免对正常细胞的交叉反应。抗炎治疗临床对于眼球内部炎症尤其是玻璃体后段炎症的药物治疗一直效果欠佳,因为传统的滴眼液在局部给药时会造成反射性泪液分泌和瞬目,使药物在角膜前仅能停留13?min,加之角膜的屏障作用,仅有1%3%的给药剂量到达眼内组织19。使药物靶向作用于炎症部位以提高抗炎药物的生物利用度并减轻毒

21、副作用是临床所期待的,目前研究最多的是将药物利用纳米技术做成纳米微粒来实现药物的主动、被动靶向给药。Pilar等20用包封若丹明的PEGL纳米粒研究后认为,微粒通过细胞的吞噬作用进入,细胞间连接在内化过程中未发挥作用,微粒在进入角膜后对细胞未造成任何损伤,并且证实PEGL纳米粒相对于结膜上皮细胞而言对角膜细胞具有靶向性。对环胞霉素A的研究发现,PEGL纳米球、纳米囊和纳米悬液、亚微粒乳液等不同形式纳米载体均可显著提高角膜对环胞霉素A的吸收。以纳米囊形式给药后,角膜药物浓度为油性溶液给药的5倍,持续3?d21。壳聚糖纳米载体可使环胞霉素A集中于兔眼角膜处,在提高疗效的同时减少结膜、房水和虹膜睫状

22、体的吸收22。虽然有研究18证实,玻璃体注射后可引起睫状体部位的炎症细胞浸润,但由于其部位肯定、疗效确切、反应迅速减轻,故玻璃体注射仍是玻璃体给药的主要方式。已有大量研究证实,纳米粒可起到缓释作用。Bourges等23使用环境扫描电镜、共聚焦显微镜、免疫组化等方法观察了包载燃料的聚乳酸纳米粒在注入玻璃体后的去向,发现尽管纳米粒的大小和电荷量不同,但在注入后均发现其从注射部位到内界膜,再到节细胞层,在视网膜各层中游行,6?h后开始出现于色素上皮细胞层,24?h明显聚集于该层中,并在4个月后仍在神经网膜层和色素上皮层观察到它的存在。该系统可能为眼后节、色素上皮细胞、视网膜提供一个新的靶向给药途径。

23、2.4 靶向性基因治疗随着医学的发展,基因防治正扮演着越来越重要的角色,在眼科也成为研究热点。要将质粒DNA分布于特定的细胞器、细胞核中,并插入特定的DNA位点,选择合适的基因运载体系是基因防治成功的重要环节。传统的病毒载体具有引起免疫反应、潜藏着重组病毒的危险等缺点。近来研究发现,直径在100?nm以下的纳米微粒有很好的细胞摄入效果,故成为新型的基因载体。利用纳米技术输送核苷酸具有以下优点:靶向性输送起到定位作用,保护核苷酸不被降解,提高细胞转染率等24,25:。ReynoIds等26:实验发现,整合素靶向的纳米粒能特异并高效地与小鼠体内肿瘤新生血管的内皮细胞结合,进而发挥细胞毒性作用,诱导

24、内皮细胞凋亡或坏死,从而抑制肿瘤细胞生长,这给治疗眼部新生血管带来一种新方法。3 结语靶向给药由于生物利用度高、毒副作用小正在成为药剂学及临床研究的热点,已在肿瘤治疗方面显示出较强的优势,在眼科的应用也已经取得很多令人鼓舞的成果,如药物的靶向缓释等。但靶向给药的研究还面临很多实质性的问题。影响药物分布和释药的因素很多,影响药物释放的因素涉及到药物本身的理化参数、载体的种类、制备的工艺及体内的pH值等;影响分布的因素有些尚在探索之中。如何解决这些问题来提高药物在靶组织的利用度,提高TDDS对靶组织、靶细胞的特异性,使生物大分子更有效地在作用靶点释放,并进入靶细胞内,都是以后靶向给药研究的重点。虽

25、然距离广泛的临床应用还有一段距离,但有越来越多的科研及临床工作者对此产生浓厚的兴趣,相信随着科学技术的进步和广大研究者的不懈努力,在不久的将来,靶向给药在包括眼科在内的临床各科应用定会有广阔的前景。【参考文献】:1:张三奇,连佳芳靶向给药-药剂学研究的热点J第四军医大学学报,2005,26(22):2017:2:唐海,刘宏飞,聂淑芳,等国内靶向制剂的研究状况J药品评价,2004,1(4):302:3:徐颖,周世文肝靶向载药缓释毫微粒的研究进展J重庆医学,2000,29(4):355:4:王春龙,陈如柳,朱梦秋,等口服结肠靶向给药在疾病治疗中的应用J中国药学杂志,1997,32(1):15李筱荣

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