劉慧敏，朱雪松，陳富超，李春雷，黃麟杰，李 鵬

糖尿病是由于胰島素分泌不足或敏感性降低而導(dǎo)致的一組脂肪、碳水化合物和蛋白質(zhì)代謝紊亂的疾病。迄今為止，應(yīng)用于臨床達90年之久的胰島素(Insulin)仍是糖尿病治療中控制血糖最重要的手段。臨床上以反復(fù)注射為主要途徑，疼痛感強，易產(chǎn)生皮下脂肪萎縮、皮下組織增生等局部反應(yīng)，還可能會由于釋藥不穩(wěn)定導(dǎo)致低血糖反應(yīng)。鑒于傳統(tǒng)給藥方式使用不便、順應(yīng)性差的問題，研究者們致力于研究新型給藥系統(tǒng)，如口服、肺部、鼻腔、經(jīng)皮給藥等，現(xiàn)將相關(guān)文獻研究進行綜述。

1 口服給藥

口服給藥方便經(jīng)濟、完全無痛，患者依從性好。但作為分子量大、半衰期短、脂溶性差的蛋白多肽類藥物，胰島素直接口服存在以下問題:胃腸道穩(wěn)定性差;不易透過腸粘膜，吸收差;具有首過效應(yīng)。因此，研究中常利用促吸收劑、酶抑制劑和微粒載體包載等方式保護胰島素，增強吸收。

1.1 促吸收劑 促吸收劑主要有膽鹽類、螯合劑類、表面活性劑類、脂肪酸類等。促進胰島素粘膜吸收的機制包括:增加細胞膜的流動性，使藥物易于透過;與細胞膜上鈣離子螯合產(chǎn)生水性通道;防止胰島素聚集，增強穩(wěn)定性等［1］。有研究比較了桉葉醇、癸酸鈉、脫氧膽酸鈉和薄荷醇4種促吸劑對胰島素溶液降糖效果的影響，發(fā)現(xiàn)桉葉醇的促吸收降糖效果最明顯，相對于皮下注射的生物利用度較無促吸劑的胰島素增加了 14.24%［1］。Katsuma等［2］設(shè)計了一種胰島素口服結(jié)腸定位給藥系統(tǒng)，聯(lián)用甘膽酸鈉能夠增強降糖作用，相對生物利用度為3.2%，可能是由于甘膽酸鈉能夠阻止胰島素的聚集和降解。劉輝等［3］發(fā)現(xiàn)，1%Na2EDTA的促滲作用最強，它能夠與腸壁細胞膜間緊密連接周圍的某些離子發(fā)生螯合作用，不但能改變細胞的通透性，還能促進細胞旁途徑的吸收，且對粘膜的損害作用不可逆，使胰島素在較長時間內(nèi)持續(xù)吸收。由于很多促吸收劑都會對腸粘膜產(chǎn)生刺激，甚至造成不可逆的損害，因此，促吸收劑的安全性必須引起重視。

1.2 酶抑制劑 胃腸道的酶屏障是實現(xiàn)胰島素口服的另一障礙，因此，酶抑制劑加入能增強胰島素口服作用。胃腸道中能降解胰島素的水解酶主要是類氨肽酶和類胰蛋白酶。于紹濤等［4］通過大鼠在體原位腸袢給藥試驗發(fā)現(xiàn)，含有酶抑制劑?；歉拾蹦懰徕c(STGC)、桿菌肽(BTC)的胰島素溶液具有降糖作用，單用胰島素無作用，這是由于STGC和BTC能抑制氨肽酶活性，減少胰島素降解。雖然文獻證實了酶抑制劑的保護作用，但應(yīng)用過多是否會造成腸道系統(tǒng)功能紊亂有待研究。

1.3 微粒給藥系統(tǒng) 在人和動物小腸的某些區(qū)域，存在與免疫有關(guān)的特定組織區(qū)域(Peyer結(jié))，該區(qū)域占整個腸道粘膜的25%，其特點是讓淋巴因子和一些顆粒進入循環(huán)系統(tǒng)［5］。納米制劑能夠被Peyer結(jié)上的M細胞吞噬，或者通過細胞間通道吸收。因此，如果用納米制劑包載胰島素，使胰島素與納米載體以整體形式吸收，可以增強其在消化道內(nèi)的穩(wěn)定性［6］。還有一些微粒給藥系統(tǒng)，可通過對胰島素的保護作用和對腸道的黏附等作用增加吸收。文獻中報道較多的有微乳、微球、脂質(zhì)體、納米粒等。

1.3.1 微乳 胰島素的親水性影響了腸道吸收，若能將胰島素制成油性制劑，便可使其更易通過正常的消化途徑被吸收。孟博宇等［7］設(shè)計了2種胰島素W/O型微乳:一種在消化道內(nèi)轉(zhuǎn)化成反向微乳，另一種則形成復(fù)乳。兩種微乳均能顯著促進胰島素的吸收，但兩者的主要吸收部位不同:前者在回腸和結(jié)腸段，后者在十二指腸和結(jié)腸段;而低劑量的促吸收劑N-［8-(2-羥基苯甲?；?氨基］辛酸鈉(SNAC)的加入，能協(xié)同易轉(zhuǎn)相的微乳進一步增加吸收，延長作用時間。

1.3.2 微球 微球包載胰島素能夠保護其在胃腸中不被破壞，還具有緩釋作用。Jose等［8］采用乳化交聯(lián)法制備了載胰島素的殼聚糖微球，粒徑29.5 μm，包封率71.6%，大鼠在體試驗中表現(xiàn)出明顯的降糖作用，與皮下注射相比，作用時間延長了7 h，相對生物利用度為15.80%。這與殼聚糖具有良好的生物相容性、粘附性以及能夠打開腸道上皮細胞間緊密連接的促吸收作用密切相關(guān)。黃紅謙等［9］以生物黏附性更強的殼聚糖巰基醋酸偶合物為輔料，制備胰島素微球，回腸給藥后4 h能明顯降低高血糖大鼠的血糖，相對生物利用度為29.9%。黃嵐等［10］設(shè)計載有陽離子β-環(huán)糊精聚合物/胰島素復(fù)合物的海藻酸鈉/殼聚糖口服微球，其中β-環(huán)糊精聚合物的支鏈能夠輔助胰島素的復(fù)合，毒性低于單體，具有陽離子的特性可使其與帶負電荷的胰島素通過靜電引力達到更好的結(jié)合，提高微球的包封率，減少在模擬胃液中的損失。

1.3.3 脂質(zhì)體 脂質(zhì)體將胰島素包入內(nèi)水相，可抵抗水解酶的作用;外部親脂結(jié)構(gòu)與細胞膜的成分類似，能增強跨膜轉(zhuǎn)運;磷脂雙分子層還可控制胰島素的釋放。吳正紅等［11］以殼聚糖及其衍生物包覆胰島素脂質(zhì)體，通過離體腸黏膜法和Caco-2細胞模型法發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)體能增加胰島素的跨膜轉(zhuǎn)運，殼聚糖及其衍生物能進一步提高經(jīng)細胞旁路的轉(zhuǎn)運能力。Wu等［12］使用甘膽酸鈉、牛磺膽酸鈉、去氧膽酸鈉分別制備胰島素脂質(zhì)體，發(fā)現(xiàn)其均有降糖作用，可能由于膽鹽不僅具有酶抑制作用，還能在脂質(zhì)體與腸上皮細胞接觸時增強細胞的內(nèi)攝作用?？诜誓懰徕c胰島素脂質(zhì)體的相對生物利用度最高，在非糖尿病和糖尿病大鼠中分別為8.5%和11.0%。另外，膽鹽脂質(zhì)體的降糖效果與粒徑也密切相關(guān)，150 nm或400 nm的粒徑最佳。張娜等［13-14］利用凝集素能夠特異性識別腸細胞表面抗原決定簇的特性，增強腸細胞對胰島素的內(nèi)吞作用或胞間轉(zhuǎn)運，制備了麥胚凝集素或荊豆凝集素修飾胰島素脂質(zhì)體，降糖作用優(yōu)于普通脂質(zhì)體，且作用時間超過20 h。

1.3.4 納米粒 用納米粒包裹胰島素口服給藥，除具有保護作用外，還能以整體形式通過腸黏膜上的淋巴系統(tǒng)吸收。陶安進等［15］以乳酸-羥基乳酸共聚物(PLGA)和具有腸溶性的羥丙甲基纖維素鄰苯二甲酸酯為輔料，制備了粒徑169 nm的胰島素腸溶納米粒，相對于皮下注射的生物利用度(8.72%)高于普通納米粒(5.46%)。Bayat等［16］采用殼聚糖及衍生物三乙基殼聚糖(TEC)、二甲基乙基殼聚糖(DMEC)制備口服結(jié)腸定位給藥胰島素納米粒，衍生物納米粒的結(jié)腸透過性和降糖效果優(yōu)于胰島素溶液和殼聚糖納米粒，可能與衍生物比殼聚糖在中性環(huán)境下溶解性更好有關(guān)。Zhang等［17］用殼聚糖包覆可生物降解的PLGA胰島素納米粒，除增加粘附作用外，還使表面電荷由負轉(zhuǎn)為正，與帶負電荷的腸道表面更易接觸，吸收增強，此猜想用活體熒光成像技術(shù)得以印證。

盡管微粒給藥系統(tǒng)對于胰島素的口服給藥有很大優(yōu)勢，但距離臨床應(yīng)用仍有差距:微粒給藥系統(tǒng)對于水溶性大分子藥物胰島素包載有限;輔料的安全性有待考察，特別是新型合成高分子材料;制備工藝的復(fù)雜性對胰島素穩(wěn)定性有影響。

2 鼻腔給藥

鼻粘膜具有豐富的毛細血管和較大的上皮細胞表面積(約為150 cm2)，給藥后吸收迅速、無首過效應(yīng)，提高了患者接受度，是一種有潛力的蛋白類藥物非侵入給藥系統(tǒng)［18］。Amnon 等［18］制備了賴脯人胰島素W/O型微乳噴鼻劑，相對生物利用度達21.5%，使用該鼻噴劑(1 IU/kg)90 min內(nèi)降糖效果相當于皮下注射0.5 IU/kg的胰島素;熒光標記胰島素后，可觀察到微乳通過豬的鼻粘膜細胞，透過率遠高于胰島素溶液。Chung等［19］以殼聚糖(CS)和溫敏相變材料泊洛沙姆(P)作為凝膠基質(zhì)，戊二醛(GA)為交聯(lián)劑，以甘氨酸(Gly)終止交聯(lián)反應(yīng)，制備了P-CS/GA/Gly胰島素熱敏凝膠。該凝膠以液體形態(tài)滴入鼻腔后變?yōu)榘牍腆w狀，釋放時間長于P凝膠6倍多;降糖時間大大延長，相對生物利用度達18.0%。Zhang等［20］將環(huán)糊精(CD)接枝于聚合甘油(HPG)上，合成輔料HPG-g-CD，即增加CD的溶解度，又可利用CD的促滲及防止藥物聚集、降解的特性，制備粒徑198～340 nm的胰島素鼻用納米粒，通過激光共聚焦顯微鏡也觀察到納米粒穿過鼻粘膜上皮細胞。

鼻腔給藥具有非侵入性的顯著優(yōu)勢，若進一步開發(fā)還需考慮鼻腔的粘膜纖毛清除的功能對藥物滯留的影響;另外，雖然鼻腔的酶活性低于消化道，但仍可能造成胰島素降解;很多促滲劑會對鼻粘膜產(chǎn)生損傷，不適合長期使用。

3 肺部給藥

肺部吸收面積(75 m2)大、血流豐富，且肺泡上皮細胞很薄(0.1～0.5 μm)，給藥更易吸收，無首過效應(yīng)。2006年1月，美國批準了第一個吸入胰島素Exubera的上市，1年后卻因價格昂貴、增加了戒煙者患支氣管癌的風險而退市［21］。然而，關(guān)于胰島素肺部給藥的研究并未停止。Depreter等［21］用磷脂與膽固醇的混合物包覆胰島素，制成干粉吸入劑，有效降低胰島素中的水分，保證制備和儲存過程中不被水解。該粉末粒徑小于5 μm，具有良好的空氣動力學特性，能沉積在肺部，是一種穩(wěn)定的肺部給藥劑型。Hamishehkar等［22］以凍干和噴霧干燥的甘露醇或山梨醇為載體，均勻混合PLGA胰島素微囊后吸入給藥，發(fā)現(xiàn)微囊的重量、表面形態(tài)、與載體的比例、在載體中的分散性以及載體的種類、干燥形式、結(jié)晶程度等均會影響吸入效果。

Exubera退市事件和相關(guān)文獻研究中值得思考的是:胰島素吸入劑對肺部的長期影響;肺部給藥影響因素眾多，劑量的準確性以及吸入效果的重現(xiàn)性需要保證。

4 經(jīng)皮給藥

皮膚中酶活性低，有利于胰島素穩(wěn)定，也無首過效應(yīng)。但角質(zhì)層是滲透吸收的最大屏障，因此，經(jīng)皮給藥的研究集中在促滲問題上，常使用促滲劑或其他手段。Zhou等［23］用3種長度(250、500和1 000 μm)的胰島素微針滾輪經(jīng)皮給藥，發(fā)現(xiàn)微針對皮膚的損害面積小，8 h內(nèi)就可修復(fù)，而傳統(tǒng)注射的損傷24 h后仍存在。微針給藥后糖尿病大鼠血糖1 h就可降至60%以下，降糖作用會隨著皮膚的修復(fù)減弱，500 μm及以下長度的微針對于胰島素的經(jīng)皮傳遞既有效又安全。Liu等［24］設(shè)計長800 μm的胰島素透明質(zhì)酸微針，刺入角質(zhì)層1 h后完全溶解，不會導(dǎo)致嚴重的損害;降血糖效應(yīng)與同劑量的皮下注射類似。滕海峰等［25］利用電致孔高壓脈沖使角質(zhì)層形成可滲透性孔道的原理，結(jié)合離子導(dǎo)入，利用電場力作用有效推動胰島素的被動擴散，提高經(jīng)皮滲透量。電致孔-離子導(dǎo)入并用對胰島素的經(jīng)皮滲透速率是單獨使用電致孔的10倍、單獨使用離子導(dǎo)入的2倍、經(jīng)皮被動擴散速率的17.5倍。

經(jīng)皮傳遞胰島素存在的問題:經(jīng)皮促滲劑長期使用是否安全;促滲輔助設(shè)備，如微針、電致孔、超聲致孔、離子導(dǎo)入等的使用增加患者經(jīng)濟負擔。

5 眼部給藥

經(jīng)眼給藥后，約99%以上的藥物經(jīng)結(jié)膜和鼻淚管粘膜吸收進入體循環(huán)［26］，也無首過效應(yīng)。王軍［27］以溫敏性凝膠基質(zhì)泊洛沙姆407和188制備胰島素原位凝膠，緩釋效果明顯，克服了胰島素溶液滴眼作用時間短、損失量大的缺點。

然而，胰島素眼部給藥需考慮的是眼內(nèi)容量小，眼部制劑能否達到有效濃度;藥液隨淚液流失導(dǎo)致劑量的不準確以及制劑對眼部的刺激作用。

6 其他

6.1 頰部給藥 頰部給藥同其他粘膜給藥(鼻腔、肺部給藥等)具有類似的特點，吸收面積大、酶活性低、通透性好。Giovino等［28］將胰島素納米粒均勻分散在殼聚糖膜中，既發(fā)揮納米粒的保護、增強細胞攝取的作用，又能夠增加頰部滯留，避免被吞咽或被唾液不斷稀釋。該納米粒粒徑約300 nm，膜也具有較好的機械特性;納米粒膜緩釋特性良好，體外釋放超過5周。

6.2 直腸給藥 直腸內(nèi)pH值近中性，對胰島素的破壞較少。何文等［29］制備了胰島素液體栓劑(即溫敏原位凝膠)，合適的生物黏附性使其不易從肛門脫出，也不會移動到直腸深部，避免首過效應(yīng);并以質(zhì)子化的殼聚糖(N'-三甲基殼聚糖，TMC)作為促吸收劑，促吸收作用隨TMC季銨化程度的增加而增強。

7 結(jié)語

隨著人們逐漸意識到胰島素傳統(tǒng)給藥方式的缺點后，關(guān)于胰島素的新型給藥系統(tǒng)的研究層出不窮。這些研究具有使用方便、非侵入性的優(yōu)點，能夠提高患者的接受度，降低疼痛感和皮膚損傷，還有緩釋作用，對于糖尿病的治療有重大意義。不可忽視的是，它們普遍存在的問題有:(1)促吸收劑對粘膜的損害;(2)微粒給藥系統(tǒng)對于胰島素的載藥量和穩(wěn)定性研究不夠;(3)載藥量小的制劑在非口服給藥的新途徑能否達有效劑量，另外，劑量的準確性和重現(xiàn)性需要保證;(4)生物利用度低，文獻中的新制劑相對于皮下注射的生物利用度幾乎不超過30%。因此，胰島素新型給藥系統(tǒng)如能從安全性、生物利用度、載藥量、劑量準確性和重現(xiàn)性等方面取得進一步突破，將會為廣大糖尿病患者的生活質(zhì)量的提高產(chǎn)生巨大影響。

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