納米給藥系統(tǒng)在支氣管哮喘治療中應用的研究進展

劉媛，于艷艷

連云港市婦幼保健院兒童呼吸科，江蘇連云港222000

支氣管哮喘是一種由遺傳、環(huán)境、心理等多種因素誘發(fā)的氣道慢性炎癥，臨床表現(xiàn)為反復出現(xiàn)呼吸急促、喘息、咳嗽、胸悶等，如治療不及時可能會造成死亡，而規(guī)范化治療可使接近80% 的支氣管哮喘患者病情得到良好控制［1］。糖皮質激素因其有效的抗炎作用成為目前治療支氣管哮喘的首選藥物，其給藥途徑包括吸入、口服和靜脈滴注等。但長期應用糖皮質激素可出現(xiàn)明顯的甚至不可逆的不良反應，還有部分患者因對激素不敏感而出現(xiàn)糖皮質激素抵抗現(xiàn)象。納米藥物可以通過遞送在肺中實現(xiàn)有效蓄積，基于納米技術的藥物給藥系統(tǒng)在肺部疾病的診斷、預防和治療中具有廣闊的應用前景［2］。與傳統(tǒng)藥物給藥方法相比，納米載體具有延長血液循環(huán)時間、提高載藥量、降低細胞毒性及免疫原性等優(yōu)勢。研究顯示，納米給藥系統(tǒng)能攜帶藥物靶向肺組織，尤其經表面修飾后，可顯著提高藥物的肺靶向遞送效率［3］。在支氣管哮喘的診斷與治療過程中，納米技術也被廣泛應用。針對支氣管哮喘病理環(huán)境及作用靶點，設計更有針對性的納米給藥系統(tǒng)，是目前支氣管哮喘治療中的研究熱點。本文就納米給藥系統(tǒng)在支氣管哮喘治療中的應用綜述如下。

1 聚合物納米粒

聚合物納米粒憑借其高度的結構完整性，保證了藥物的穩(wěn)定性、高載藥量和有效的緩釋作用。其中，由天然聚合物如明膠或白蛋白等制備的納米粒因毒性小、無免疫原性、低成本和易于放大生產，受到了較多的關注。聚合物納米材料包括以聚氰基丙烯酸烷基酯（PACA）等為載體的單體聚合物納米粒，以聚乙二醇—聚乳酸—羥基乙酸共聚物（PEGPLGA）等為載體的兩親性嵌段共聚物形成的納米粒，以聚甲基丙烯酸（PMAA）為載體的接枝共聚物膠束化納米粒和樹枝狀聚合物形成的納米粒等。

OYARZUN-AMPUERO 等［4］通過離子凝膠技術制備了由殼聚糖（CS）和透明質酸（HA）組成的含有大分子藥物肝素的黏膜黏附納米載體，發(fā)現(xiàn)加載熒光肝素的CS-HA 納米粒子可被大鼠肥大細胞有效內化。NASR 等［5］將聚酰胺酸（PAMAM）樹狀聚合物作為納米載體評估了難溶性抗支氣管哮喘藥倍氯米松二丙酸酯（BDP）的肺部遞送模型，發(fā)現(xiàn)BDP 與PAMAM 樹狀聚合物復合時可延長藥物釋放時間。WANG 等［6］制備了負載具有抗炎癥和抗血管生成活性的化合物Bavachinin 的PEG5000-PLGA 納米粒，鑒于Bavachinin 的水溶性低，研究者開發(fā)了口服藥物納米遞送系統(tǒng)。 負載Bavachinin 的PEG5000-PLGA 納米粒具有很好的生物相容性，并且對炎癥肺組織表現(xiàn)出特定的靶向能力。通過局部和全身細胞因子表達以及T 細胞分化評估，這些納米粒在小鼠過敏性支氣管哮喘模型中顯示出非常好的抗支氣管哮喘治療作用。ZHANG 等［7］也將Bavachinin 制備成納米粒用于構建有效的口服藥物遞送系統(tǒng)，通過分析血清相關抗體和細胞因子，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)對支氣管哮喘陽性組顯示出顯著的治療效果；遠紅外成像結果顯示，該系統(tǒng)對病理部位具有良好的靶向富集作用，同時顯示出較低的毒性。YOO 等［8］將可完全生物降解的羥基芐醇（HBA）與聚草酸酯（HPOX）結合，制備出一種抗氧化劑聚合物納米粒，使用支氣管哮喘小鼠模型評估了其作為體外和體內炎癥性氣道疾病治療劑的潛力。結果顯示，氣管內施用HPOX納米顆粒顯著減少了炎癥細胞的募集和促炎性介質，如白細胞介素4（IL-4）和一氧化氮合酶（iNOS）的表達。由于HPOX 納米粒與肺部有很好的生物相容性，可顯著減少巨噬細胞中活性氧（ROS）和促炎細胞因子的產生。

血管活性腸肽（VIP）是一種由28個氨基酸組成的肽，具有抗炎、松弛氣道平滑肌、擴張支氣管及血管以及調節(jié)免疫的作用，被認為是一種新型的抗支氣管哮喘藥物。然而，VIP 在吸入給藥時會在氣道內被酶快速降解，因此藥物適用性受到嚴重限制。為了改善這一缺點，ATHARI 等［9］制備了PLGA 微球，并裝載了VIP 作為適用的納米給藥系統(tǒng)。裝有VIP 的PLGA 納米粒直徑為（550 ± 50）nm，在對應于支氣管肺泡微環(huán)境的pH值（約6.5）下，納米粒在10 h后顯示78%的VIP釋放，提示PLGA納米?？杀徽J為是呼吸系統(tǒng)VIP的潛在有效輸送系統(tǒng)。該研究還將VIP 與α 氧化鋁納米顆粒（α-AN）結合并考察其治療支氣管哮喘的效果，發(fā)現(xiàn)與單獨使用倍氯米松或VIP相比，VIP 結合α-AN 治療對致敏小鼠嗜酸性粒細胞數(shù)量、血清IgE 水平、輔助型T 細胞2（Th2）細胞因子和氣道高反應性的降低效果更明顯，提示VIP結合α-AN可被視為治療支氣管哮喘的有效納米藥物。

許多中草藥的活性成分具有高效、低毒、多靶點等優(yōu)勢，但其存在活性成分水溶性、生物利用度低且在體內非特異性分布等不足，限制了其廣泛應用，而中草藥成分的納米給藥系統(tǒng)為中草藥在支氣管哮喘中的應用提供了可能。CHAKRABORTY等［10］將穿心蓮內酯（AG）封裝在聚合物納米粒（AGNP）中，并通過口服及肺部給藥方法評估了其對小鼠支氣管哮喘模型的抗支氣管哮喘功效。結果顯示，與游離AG治療相比，AGNP給藥后AG生物利用度顯著提高，支氣管肺泡灌洗液中的細胞數(shù)、IL-4、IL-5、IL-13水平以及血清IgE含量均明顯降低。該研究提示，中草藥制劑使用肺部納米給藥比口服給藥具有更好的治療效果，這或許可以作為中醫(yī)藥治療支氣管哮喘的新方向。

2 脂質體納米粒

脂質體是由磷脂和膽固醇組成的雙分子層囊泡，具有良好的生物相容性，無免疫原性。由于脂質體主要由磷脂組成，而磷脂是肺部的固有成分，所以其具有生物相容性和無局部刺激性等特點。當藥物融合至脂質體制劑的脂質雙層時，可具有與細菌膜融合的獨特能力，從而增加了藥物的滯留性和在細胞內的傳遞性。因此，脂質體是最有潛力的肺部靶向納米藥物遞送系統(tǒng)。

HAJOS等［11］將VIP制備成單層納米脂質體經吹口式通氣吸入器霧化，發(fā)現(xiàn)噴霧過程中沒有多肽的釋放，脂質體中VIP 的延遲釋放延長了藥物有效半衰期并提高了VIP的治療效果。LI等［12］采用薄膜分散法制備了左旋鹽酸特布他林脂質體，通過霧化吸入給藥達到持續(xù)緩解支氣管哮喘的目的。研究顯示，在霧化吸入給藥4 h 后，脂質體仍然具有緩解支氣管哮喘的作用；而未用脂質體包封的藥物無法發(fā)揮藥效。ARAFA 等［13］采用反相蒸發(fā)法制備了包裹硫酸沙丁胺醇的脂質體，發(fā)現(xiàn)通過該方法制備的脂質體含有大量的水溶性藥物。硫酸沙丁胺醇脂質體可以配制成符合美國藥典委員會（USP）要求的物理性質的計量吸入器，可以作為靶向遞送系統(tǒng)遞送至肺部，從而最大化藥物遞送量、最小化藥物清除率，保證了藥物的可控遞送。該研究還發(fā)現(xiàn)，硫酸沙丁胺醇脂質體提供了在肺中沉積和保留水溶性化合物的特點，具有緩解支氣管哮喘癥狀的能力。ELHISSI等［14］通過冷凍干燥法制備了含有硫酸沙丁胺醇和倍氯米松二丙酸酯兩種藥物的脂質體，顯示了生產包括兩種抗支氣管哮喘藥在內的穩(wěn)定的凍干脂質體的可能性。

3 固體脂質納米粒

固體脂質納米粒是由生理脂質（主要是甘油三酯和磷脂）制備的納米級水懸浮液，是以毒性低、生物相容性好、生物可降解的固態(tài)天然或合成的類脂為載體，將藥物吸附或包裹于脂質膜中制成的新一代納米粒給藥系統(tǒng)。固體脂質納米粒通常使用高壓均質法或微乳技術制備，將藥物包裹于類脂基質中，具有物理穩(wěn)定性更好、緩釋和容易放大等優(yōu)點。

XIANG 等［15］開發(fā)了一種新型的固體脂質納米顆粒，用于通過靜脈內給藥在肺部靶向遞送醋酸地塞米松。制備得到的脂質體粒徑為（552.0 ± 6.5）nm，載藥量為8.79% ± 0.04%，包封率為92.10% ±0.41%，提示固體脂質納米?？赡艹蔀榈厝姿傻扔H脂性藥物的靶向肺的藥物載體。WANG 等［16］用溶劑注入法制備姜黃素固體脂質納米顆粒（Curcumin-SLNs），發(fā)現(xiàn)使用Curcumin-SLNs 后肺和肝中的藥物濃度明顯增加。在卵白蛋白誘發(fā)的支氣管哮喘動物模型中，Curcumin-SLNs與對照組比較可有效抑制氣道高反應性和炎性細胞浸潤，并抑制支氣管肺泡灌洗液中T-helper-2型細胞因子（如IL-4和IL-13）的表達，提示Curcumin-SLNs可能成為支氣管哮喘治療的候選藥物。槲皮素是具有抗菌、抗炎活性的黃酮醇類化合物，在植物界分布廣泛。SILVA等［17］通過熱溶劑擴散法制備了包載槲皮素的固體脂質微粒（MGTL）并使用多路徑顆粒沉積模型評估吸入顆粒的區(qū)域沉積。結果顯示，MGTL主要沉積在氣管、支氣管和肺部區(qū)域，大部分MGBL可到達肺部較深區(qū)域。CHIRAZ等［18］成功開發(fā)了倍氯米松二丙酸酯（BDP）的脂質納米顆粒（LN），發(fā)現(xiàn)其截留效率值可達99%，LN 可以有效霧化產生適合BDP 深肺遞送的合適粒徑的氣霧劑。提示LN 可成為BDP 的霧化載體，從而為通過霧化實現(xiàn)親脂性藥物靶向遞送創(chuàng)造了條件。

4 主動靶向納米粒

主動靶向納米粒是指在納米粒表面連接能夠與靶蛋白結合的糖殘基、抗體、激素和受體配體等，使納米粒到達特定的靶器官、靶組織和細胞系后，釋放藥物而發(fā)揮藥效。主動靶向給藥系統(tǒng)可以選擇性地將藥物傳遞到靶部位，可減少對正常組織或細胞的毒性、減少給藥劑量和次數(shù)、提高藥物的生物利用度，是目前藥物研發(fā)的熱點。

由于B 淋巴細胞瘤2（Bcl-2）蛋白在炎癥細胞的線粒體外膜上高表達，TIAN 等［19］合成了一種pH 敏感的納米Bcl-2抑制劑（Nf-ABT-199），該抑制劑可將ABT-199 特異性地遞送至支氣管炎性細胞的線粒體。研究者發(fā)現(xiàn)，將ABT-199 納米型藥物通過氣道給藥方式給予支氣管哮喘動物模型，這些藥物可通過靜電作用靶向于線粒體，增強對Bcl-2 蛋白的抑制，促進炎癥細胞凋亡，進而有效抑制氣道炎癥與氣道高反應性。CHEN 等［20］將抗表皮生長因子受體（EGFR）的單鏈抗體（scFv）修飾到鐵蛋白重鏈亞基（FTH1）的N 端，成功構建Anti EGFR scFv∶∶FTH1/FTH1 納米粒子，并且研究了該納米粒子對屋塵螨（HMD）激發(fā)的支氣管哮喘小鼠模型的治療效果。結果顯示，Anti EGFR scFv∶∶FTH1/FTH1 納米粒子對于HDM 造模支氣管哮喘小鼠的膠原纖維沉積纖維化癥狀有很好的抑制作用，其治療支氣管哮喘的關鍵在于Anti EGFR scFv。該研究為單鏈抗體修飾籠狀蛋白提供了方法和策略，為支氣管哮喘的靶向治療提供了一種新的材料。HALWANI等［21］制備出新型白細胞介素4受體抗體（抗IL4Rα）納米顆粒，并考察了該納米顆粒的生物相容性和對卵白蛋白致敏小鼠的肺部炎癥的鼻內治療控制能力。結果顯示，與用游離抗IL4Rα抗體治療相比，使用抗IL4Rα偶聯(lián)的納米顆粒顯著降低了BALF和氣道肺組織中促炎性細胞因子的表達和釋放。抗IL4Rα 納米顆?？墒狗谓M織中的CD4+和CD8+T 淋巴細胞失活，肺組織淋巴細胞、中性粒細胞和嗜酸性粒細胞的數(shù)量也相應減少。

5 納米粒介導的基因治療

基因療法的局部氣霧劑遞送是對肺癌、囊性纖維化、慢性阻塞性肺疾病及支氣管哮喘等肺部疾病的有效治療方法，并已成為醫(yī)學領域研究的的熱點。KONG 等［22］發(fā)現(xiàn)，用殼聚糖干擾素γ（IFN-γ）質粒DNA 納米顆粒（CIN）處理可導致IFN-γ 的原位生成并降低炎癥和氣道反應性。在體外培養(yǎng)條件下，CIN 可減少卵清蛋白（OVA）特異性CD8+T淋巴細胞亞群中IFN-γ 的產生，還可導致促炎性CD8+T 淋巴細胞減少，同時降低樹突狀細胞的數(shù)量和抗原呈遞活性。研究者推測CIN 治療過敏性支氣管哮喘的機制可能與Th1/Th2 免疫調節(jié)有關。此外，DA SILVA等［23］制備了單劑量表達質粒胸腺素的納米粒，其具有獨特的穿透氣道黏液屏障的能力。研究者在過敏性支氣管哮喘小鼠氣管內使用單劑量表達胸腺素質粒的納米粒進行治療20 d，發(fā)現(xiàn)小鼠支氣管哮喘肺中的關鍵病理特征（慢性炎癥、肺纖維化）均已正?；?，證明了氣管內表達胸腺素質粒的納米粒對過敏性支氣管哮喘的預防作用。KEIL等［24］優(yōu)化了由聚乙烯亞胺（PEI）和核酸在惰性賦形劑中形成的噴霧干燥多聚體，以產生具有適當空氣動力學直徑的納米包埋微粒（NEM）粉末。該研究結果顯示，噴霧干燥后NEM 可以保留生物活性和核酸完整性，含有核酸的噴霧干燥NEM制劑具有目前吸入療法已知的最佳性能?；虔煼ㄗ鳛橐环N新興的治療手段，相信在日后的發(fā)展將會日漸成熟。

6 吸入干粉納米粒

吸入藥物對于支氣管哮喘的治療至關重要，干粉吸入器（DPI）在近年來得到廣泛的應用。局部給藥對支氣管哮喘治療具有明顯優(yōu)勢，納米技術可用于提高藥物的輸送效率。研究顯示，吸入干粉納米?？梢愿纳扑幬锏倪f送效率并增強其肺通透性。BHAVNA 等［25］制備了納米硫酸沙丁胺醇DPI，使用99mTc 對納米粒進行放射性標記并評估其其生物利用度。結果顯示，與微粉化的沙丁胺醇硫酸鹽混合物相比，納米硫酸沙丁胺醇DPI 的顯示出更高的可吸入分數(shù)。ALI 等［26］開發(fā)了基于納米級丙酸氟替卡松的DPI 制劑，并使用藥理顯像技術評估其體外和體內肺部沉積。結果顯示，納米級丙酸氟替卡松DPI 可能對有毒和刺激性氣體吸入具有潛在的預防和治療作用。HU 等［27］通過液體抗溶劑沉淀法成功制備了色甘草酸鈉納米顆粒，并通過噴霧干燥法將其快速團聚成多孔球形微粒。該研究所生產的包載色甘草酸鈉的微米級球形附聚物，可用來提高DPI的氣溶膠性能。

7 納米粒疫苗

納米粒疫苗含有特定的、有針對性的可誘導支氣管哮喘的抗原，在預防屋塵螨引起的過敏中起著重要作用，其可刺激全身性抗原特異性免疫反應，是一種很有前途的疫苗系統(tǒng)。SALEM 等［28］開發(fā)了一種基于胞嘧啶磷酸鳥嘌呤基序（CpG）佐劑的納米粒疫苗來治療塵螨過敏性支氣管哮喘，顯示出良好的治療效果。研究者制備了帶有抗原和佐劑的PLGA顆粒，研究了PLGA 顆粒大小及CpG 的存在與免疫反應程度和類型之間的關系。結果顯示，屋塵螨抗原Der p2暴露后，隨著疫苗粒的減小，氣道高反應性和肺嗜酸性粒細胞積累減少，同時伴隨著Der p2 特異性抗體IgG2a的分泌增加，較小尺寸的PLGA 顆粒疫苗與CpG 的組合使用可以顯著緩解屋塵螨過敏原引起的支氣管哮喘反應。LUO 等［29］將泛素E3 連接酶（A20）和OVA 封裝到PLGA 中開發(fā)了納米疫苗PLGA-OVA+A20，發(fā)現(xiàn)PLGA-OVA+A20 納米疫苗可通過抑制Th2炎癥反應來抑制過敏性支氣管哮喘小鼠的支氣管哮喘反應，從而促進氣道組織中調節(jié)性T細胞（Treg）的生成；通過顯著促進Treg細胞和IL-10的產生，該納米疫苗對支氣管哮喘小鼠的氣道過敏反應具有明顯的抑制作用。

綜上所述，納米載體可以包封治療支氣管哮喘的藥物，并以更特異和可控的方式釋藥，有助于發(fā)揮藥物和載體的協(xié)同作用。納米給藥系統(tǒng)如聚合物納米粒、脂質體納米粒、固體脂質納米粒、主動靶向納米粒等可通過一定的納米技術應用于支氣管哮喘的治療，提高藥物的肺靶向遞送效率。采用納米給藥系統(tǒng)治療支氣管哮喘具有較大的潛力，但仍需進一步研究其臨床應用上的安全性和有效性。