謝家麗 李靜 盧新良 田杰 劉斯佳,3

(廣西醫(yī)科大學(xué) 1廣西生物醫(yī)藥協(xié)同創(chuàng)新中心，廣西 南寧 530021；2長壽與老年相關(guān)疾病教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院)

阿爾茨海默病(AD)在老年人群中已成為繼心腦血管、腫瘤、外傷之后，位居第四位的死亡病因，截止2018年，AD在世界范圍內(nèi)已造成高達(dá)6.8萬億元人民幣(1萬億美元)的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重阻礙了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此它已成為一個(gè)全球性的重大健康問題，在人口與健康領(lǐng)域和科學(xué)研究工作中也日益被高度關(guān)注〔1，2〕。然而，目前尚無有效的治療手段可以阻止AD的進(jìn)展或延遲其發(fā)作。當(dāng)前AD治療所面臨的兩個(gè)主要挑戰(zhàn)是：一，AD發(fā)病機(jī)制尚不清楚，雖然科學(xué)家已經(jīng)提出不少AD發(fā)病機(jī)制的假說，例如β淀粉樣蛋白(Aβ)級(jí)聯(lián)假說、tau蛋白假說、膽堿能假說、氧化應(yīng)激假說、金屬假說等〔3〕，但目前還沒有一個(gè)假說能很好地解釋AD的病因；二，血腦屏障(BBB)的存在顯著地阻礙了藥物通過外周循環(huán)進(jìn)入腦內(nèi)，使其無法到達(dá)AD的病變區(qū)域發(fā)揮有效作用，與此同時(shí)外周臟器卻承擔(dān)了藥物的超負(fù)荷效應(yīng)。隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)許多有機(jī)納米材料自身可以有效穿過BBB，基于有機(jī)納米材料具備半衰期長、負(fù)載率高、生物相容性好、毒性低等優(yōu)點(diǎn)，既可通過掩蓋、包封、嵌入等方式裝載上親水或疏水性藥物從而促進(jìn)藥物分子有效跨越BBB，又因有機(jī)納米材料的分子組成易于修飾、接枝，可實(shí)現(xiàn)安全靶向及可控釋放，以發(fā)揮積極作用〔4〕。因此，研究人員逐漸聚焦基于有機(jī)納米材料開發(fā)腦靶向性的藥物遞釋系統(tǒng)，尤其是針對(duì)AD的治療，如基于脂質(zhì)納米載體(包括納米乳、脂質(zhì)體、脂質(zhì)顆粒)、聚合物膠束和樹枝狀大分子等可穿越BBB的有機(jī)納米材料設(shè)計(jì)應(yīng)用于AD治療的腦靶向納米遞釋系統(tǒng)，現(xiàn)就這些應(yīng)用于AD治療的有機(jī)納米載體的研究現(xiàn)狀進(jìn)行簡要綜述。

1 納米乳作為AD治療的藥物遞釋載體

納米乳是由10～100 nm納米級(jí)油滴組成的分散體系，可作為親水或疏水藥物載體，具有穩(wěn)定的表面活性劑異構(gòu)系統(tǒng)，能通過增加藥物表面積與溶解速度而提高難溶性藥物的體內(nèi)生物利用度，組成一個(gè)高效的藥物遞送系統(tǒng)〔5〕。納米乳作藥物載體在體內(nèi)可增加藥物對(duì)BBB的滲透性，提高藥物相容性和生物利用度，有望在AD治療應(yīng)用中發(fā)揮重要的作用。

柚皮素是一種生物類黃酮，具有抗氧化和抗炎的神經(jīng)保護(hù)作用，但由于其BBB轉(zhuǎn)運(yùn)效率低，臨床應(yīng)用受到限制。因此，Md等〔6〕在研究中通過采用O/W乳液法合成并優(yōu)化柚皮素納米乳，其尺寸為(113.83±3.35)nm，可穿過BBB，減少Aβ生成，并降低tau蛋白過磷酸化，從而對(duì)神經(jīng)發(fā)揮保護(hù)作用，表明柚皮素納米乳是一個(gè)治療AD的潛在新藥。此外，黑孜然籽提取的活性化合物胸腺醌(TQ)具有保護(hù)神經(jīng)的藥理學(xué)特性，Ismail等〔7〕采用超臨界流體萃取系統(tǒng)提取TQ納米乳(TQRFNE)，其尺寸為85～110 nm，通過淀粉樣前蛋白(APP)調(diào)節(jié)作用，上調(diào)胰島素降解酶和低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白1受體(LRP1)表達(dá)，下調(diào)β位點(diǎn)APP切割酶(BACE)1和晚期糖基化終末產(chǎn)物受體(RAGE)表達(dá)，從而降低Aβ40和Aβ42水平；TQRFNE能減少Aβ積聚，對(duì)AD起到了一定的治療效果。還有臨床研究表明，銀杏葉提取的銀杏內(nèi)酯B(GB)可治療神經(jīng)退行性疾病，其對(duì)輕中度癡呆有效，但因其水溶性差、半衰期極短、生物利用度低，而被限制發(fā)揮有效藥理作用。Yang等〔8〕通過采用O/O乳液法制備的GB油體納米乳(GB-ONE)，尺寸為80～100 nm，能穿過BBB進(jìn)入大腦，半衰期增長兩倍，并證實(shí)可有效改善認(rèn)知障礙大鼠的記憶水平，因此成為具有AD臨床應(yīng)用潛力的新型載藥系統(tǒng)。Spuch等〔9〕研究表明含膽固醇的支鏈淀粉(CHP)的多糖淀粉合成蛋白，具有抑制淀粉樣蛋白活性和β蛋白形成的作用；且CHP納米乳化進(jìn)一步氨基改性合成的CHPNH2納米乳，尺寸為20～30 nm，提高了生物相容性，實(shí)驗(yàn)表明CHPNH2納米乳與β蛋白之間有靜電相互作用，可抑制Aβ纖維形成，進(jìn)而防止與AD相關(guān)的蛋白質(zhì)聚集。上述納米乳化的藥物在一定程度上控制AD動(dòng)物模型病程，有望臨床開發(fā)使用。

2 脂質(zhì)體作為AD治療的藥物遞釋載體

脂質(zhì)體是由磷脂分子和膽固醇分子構(gòu)成的納米系統(tǒng),直徑50 nm～5 μm，具有與細(xì)胞膜類似的雙層結(jié)構(gòu)，可將親水性藥物包封于中間親水的空腔中，而將疏水性藥物包封于脂質(zhì)雙分子層中，從而提高了藥物的穩(wěn)定性和生物相容性〔10〕。因此，用脂質(zhì)體作為藥物載體可增加藥物對(duì)BBB的滲透性，提高藥物生物利用度，減少不良反應(yīng)，對(duì)AD也有潛在的治療價(jià)值。

最近，Tanifum等〔11〕研究制備了一種加載特異性識(shí)別Aβ的甲氧基XO4和熒光標(biāo)記作用的鄰苯二酚(羅丹明)的靶向Aβ熒光脂質(zhì)體，1,2-二硬脂酰sn-甘油-3磷酸乙醇胺-〔甲氧基-XO4-(聚乙烯乙二醇-3400)〕鈉鹽(DSPE-PEG3400-XO4)，其尺寸為(100±10)nm，對(duì)AD轉(zhuǎn)基因小鼠予以靜脈給藥，結(jié)果顯示其不但可高效通過BBB,選擇性地識(shí)別并結(jié)合Aβ斑塊；而且藥物半衰期長，作用時(shí)間更久，這為AD的診斷提供了一種有效的示蹤新方法。作為一種AD的治療藥物，氫溴酸加蘭他敏(GH)通過口服或注射會(huì)引起患者胃腸道等嚴(yán)重的不良反應(yīng)，影響了其治療AD的效果，因此尋找更有效的GH給藥方式對(duì)增強(qiáng)其藥效顯得非常重要。為了解決這個(gè)需求，Li等〔12〕使用改良的薄膜均勻化方法，以丙烯乙二醇(PG)作為邊緣活化劑，制備了負(fù)載GH的柔性脂質(zhì)體，尺寸為(112±8)nm；實(shí)驗(yàn)顯示，該脂質(zhì)體經(jīng)鼻內(nèi)給藥，與口服給藥相比，藥峰濃度提高了3.52倍，血藥濃度最大時(shí)間縮短1/2，基本無不良反應(yīng)，可穿過BBB迅速將GH運(yùn)輸?shù)侥X組織中，進(jìn)而通過抑制乙酰膽堿酯酶活性，有效地緩解AD模型小鼠的癥狀。這說明，鼻內(nèi)給藥負(fù)載GH的柔性脂質(zhì)體未來可以作為治療AD的一種新型技術(shù)應(yīng)用到臨床實(shí)踐中。另外，姜黃素(CUR)是一種天然多酚類藥物，具有良好的神經(jīng)保護(hù)作用，但由于其體內(nèi)吸收不佳、半衰期短和BBB通透性有限等缺陷，而不能很好地發(fā)揮作用，所以需要使用新的手段提高其生物利用度。Tiwari等〔13〕則采用乳化-溶劑揮發(fā)法，制備出CUR可生物降解聚乳酸脂質(zhì)體(CUR PLGANP)，尺寸為(35±7)nm，可順利通過BBB，在腦中以恒定速率持續(xù)地釋放CUR；實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，其通過激活典型的Wnt/β-catenin信號(hào)通路促進(jìn)海馬神經(jīng)元修復(fù)和神經(jīng)再生，并有效改善了AD大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力。因此脂質(zhì)體作為藥物遞釋載體可在AD治療中發(fā)揮積極作用。

3 脂質(zhì)納米粒子作為AD治療的藥物遞釋載體

脂質(zhì)納米粒子是粒徑為150～300 nm的膠態(tài)給藥載體材料，可分為藥脂結(jié)合物(LDC)、固體脂質(zhì)納米粒(SLN)和納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體(NLC)。由于其載藥量高、穩(wěn)定性好、緩釋能力強(qiáng)，可增大載藥量，能穿過BBB，而被作為一種理想的藥物載體〔14〕應(yīng)用于AD診療研究。

乙酰膽堿酯酶(AChE)抑制劑如多奈哌齊，卡巴拉汀和加蘭他敏等已被美國FDA批準(zhǔn)為治療AD的一線藥物，主要通過提高大腦中M1毒蕈堿受體的內(nèi)源性乙酰膽堿(ACh)而發(fā)揮藥物作用。然而，這些藥物都會(huì)產(chǎn)生惡心、嘔吐和心率改變等系列的不良反應(yīng)。因此，開發(fā)具有M1受體選擇性的激動(dòng)劑是很有必要的。Chintamaneni等〔15〕制備出了表面修飾M1受體的變構(gòu)調(diào)節(jié)劑(PAMs)的低密度脂蛋白(LDCNP)脂質(zhì)納米粒子，以改善其在腦中的生物利用度；當(dāng)它們與AChE抑制劑共同施用時(shí)，能以較低的治療劑量就達(dá)到較高的療效，很好地降低了藥物的毒副作用。Gobbi等〔16〕研究針對(duì)β淀粉樣肽聚集這一AD靶點(diǎn)，采用O/W溫微乳法制備SLN，尺寸為(56±5)nm，可高度靶向性親和Aβ1～42，有利于使用成像探針并通過BBB的配體功能化脂質(zhì)顆粒，實(shí)現(xiàn)對(duì)AD的靶向診斷與治療。此外，白藜蘆醇是用于AD治療的一種天然黃酮類化合藥物，一樣具有很低的生物利用度，而限制了其藥理作用；Loureiro 等〔17〕則利用SLNs與抗轉(zhuǎn)鐵蛋白受體單克隆抗體(OX26-mAb)高效封裝轉(zhuǎn)載白藜蘆醇，尺寸為(142±10)nm，使得白藜蘆醇能夠有效通過BBB轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)大腦，有效地抑制了Aβ1～42纖維的形成，預(yù)防和減緩了AD的進(jìn)展。由此可見脂質(zhì)納米粒子是AD治療中理想的藥物遞釋載體。

4 聚合物膠束作為AD治療的藥物遞釋載體

聚合物膠束是分散在液相中的兩親性、尺寸為10～100 nm的聚集體，可分為聚離子復(fù)合物膠束和聚合物絡(luò)合物膠束〔18〕。通過膠束的疏水性內(nèi)核包載疏水性或難溶性藥物，既可保證藥物的穩(wěn)定性，又可避免網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)吞噬。聚合物膠束作為藥物載體，可增強(qiáng)藥物穿透BBB能力，提高藥代動(dòng)力學(xué)，降低藥物不良反應(yīng)，也有很大的前景可應(yīng)用于AD的診療。

人們研究發(fā)現(xiàn)，抑制Rho關(guān)聯(lián)卷曲螺旋蛋白激酶(ROCK)可促進(jìn)軸突再生，而抑制ROCK-Ⅱ可降低Aβ形成，因此ROCK可能是治療AD的一個(gè)潛在靶標(biāo)。Liu等〔19〕研究制備出聚乙二醇(PEG)-聚乙烯亞胺共聚物(PEI)/ROCK-Ⅱ-siRNA聚合物膠束，尺寸為(104.1±1.4)nm，轉(zhuǎn)染C17.2神經(jīng)干細(xì)胞后表現(xiàn)出了低細(xì)胞毒性和高轉(zhuǎn)染效率，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明其可順利穿過BBB進(jìn)入大腦，有效地抑制ROCK-Ⅱ mRNA的表達(dá)，阻礙了Aβ形成，也促進(jìn)了腦內(nèi)的軸突再生，對(duì)AD的癥狀發(fā)揮了較好的治療效果。同時(shí)，以多奈哌齊為治療AD的可逆性膽堿酯酶抑制劑，半衰期短，胃腸道不良反應(yīng)大。Md等〔20〕采用溶劑乳化-擴(kuò)散-蒸發(fā)法制備了多奈哌齊的聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)聚合物膠束給藥系統(tǒng)，其尺寸為(89.67±6.43)nm，可持續(xù)釋放，能通過BBB顯著地轉(zhuǎn)運(yùn)多奈哌齊到大腦，也可應(yīng)用于AD的治療。研究還發(fā)現(xiàn)雌激素減少會(huì)增加AD風(fēng)險(xiǎn)，而雌激素在體內(nèi)易消化分解；因此Eatemadi 等〔21〕研究通過溶劑乳化-擴(kuò)散-蒸發(fā)法制備聚合物膠束PLGA包封17 β-雌二醇，其尺寸為(90.2±5.1)nm，順利通過BBB，使得17 β-雌二醇的生物利用度進(jìn)一步提高，增強(qiáng)其與雌激素受體結(jié)合，有效起到了神經(jīng)保護(hù)因子的作用，進(jìn)而保護(hù)了大腦免受AD的侵害?？傊?，在AD治療研究中聚合物膠束作為藥物遞釋載體前景廣闊。

5 殼交聯(lián)納米顆粒作為AD治療的藥物遞釋載體

殼交聯(lián)納米顆粒是由雙親嵌段共聚物自組裝形成，尺寸為80～150 nm，是一種高穩(wěn)定性的核殼仿球形蛋白結(jié)構(gòu)納米顆粒，其內(nèi)核大分子鏈間不存在化學(xué)鍵，可通過殼表面交聯(lián)和殼內(nèi)交聯(lián)獲得較高的可塑性。這樣，其既賦予納米粒足夠的穩(wěn)定性，又提高了藥物的傳輸效率〔22〕，可通過提高藥物的負(fù)載量增強(qiáng)穿過BBB能力，有望應(yīng)用于AD的治療。

其中，三甲?；瘹ぞ厶?TMC)是一種永久季銨化殼聚糖，是生理?xiàng)l件下帶正電荷的殼聚糖衍生物。Wang等〔23〕首先采用納米沉淀法制備了聚PLGA-納米顆粒(NP)，與TMC通過碳二亞胺鍵構(gòu)建可生物降解納米載體TMC/PLGA-NP，其尺寸為(100±10)nm，負(fù)載香豆素6穿越BBB；實(shí)驗(yàn)表明，靜脈注射后藥物可有效穿過BBB，腦攝取藥物能力明顯增強(qiáng)，顯著改善了AD轉(zhuǎn)基因小鼠的空間記憶能力。此外，Aβ的FITC-IF-A片段可保護(hù)神經(jīng)元對(duì)AD的侵襲，Zhang等〔24〕就采用機(jī)械攪拌乳化法結(jié)合化學(xué)交聯(lián)法制備殼聚糖微球交聯(lián)不完全弗氏熒光素異硫氰酸酯(FITC-IF-A)，得到尺寸為(15.23±10.97)nm 的NP-FITC-IF-A，其順利通過了BBB，高效地靶向到Aβ抗原，發(fā)揮了對(duì)AD動(dòng)物學(xué)習(xí)記憶癥狀的改善作用。殼聚糖(CS)納米載體有望開發(fā)為一種靶向Aβ新型納米疫苗傳遞系統(tǒng)，例如Z-DEVD-FMK肽是一種特異性天冬氨酸蛋白酶(caspase)-3抑制劑，可提高神經(jīng)元細(xì)胞活性，但無法穿越BBB。針對(duì)這個(gè)問題，Akat等〔25〕采用生物素耦聯(lián)技術(shù)，將CS納米球與攜帶OX26單克隆抗體的PEG結(jié)合，形成CS納米粒子，再與肽Z-DEVD-FMK結(jié)合，得到尺寸為(40±6)nm 的CS-PEG-BIOOX26/SA納米粒子；實(shí)驗(yàn)證明，靜脈給藥后藥物能通過BBB有效地轉(zhuǎn)移到腦組織中。這些實(shí)驗(yàn)證明，殼交聯(lián)納米顆粒能夠增強(qiáng)藥物BBB的運(yùn)輸能力，是理想的AD靶向藥物遞釋系統(tǒng)。

6 樹枝狀聚合物作為AD治療的藥物遞釋載體

樹枝狀聚合物是組織性能良好的納米級(jí)大分子，具有分支多和三維結(jié)構(gòu)豐富等特點(diǎn)，尤其三維結(jié)構(gòu)賦予了其獨(dú)特的性質(zhì)，可在表面修飾官能團(tuán)、球狀型納米結(jié)構(gòu)、內(nèi)部具備親水或疏水性空腔及低多分散性指數(shù)性質(zhì)，使其具有很大的潛在應(yīng)用價(jià)值〔26〕。樹枝狀聚合物的內(nèi)部空腔和結(jié)合點(diǎn)可包封藥物分子、肽鏈、基因等物質(zhì)，能作為藥物靶向載體，通過修飾外表面高度密集的可控基團(tuán)，改善藥物的水溶性和靶向性，實(shí)現(xiàn)藥物分子的可控釋放，也是AD治療藥物的一種理想遞釋方式。

Kumari等〔27〕研究表明，制備合成超支化樹枝狀聚合物，如聚氰基丙烯酸烷基酯(PACA)、聚酯如聚丙交酯(PLA)、PLGA，都可抑制纖維形成，能對(duì)AD產(chǎn)生一定的治療效果。Klajnert 等〔28〕在研究中發(fā)現(xiàn)聚酰胺-胺(PAMAM)樹枝狀聚合物可以干擾AD腦內(nèi)Aβ1～28蛋白的形成，并破壞已存在的原纖維，從而延緩AD病情的進(jìn)展。Klementieva 等〔29〕研究也發(fā)現(xiàn)，麥芽糖(MAL)修飾聚丙亞胺(PPI)樹枝狀大分子具有干擾AD Aβ1～40纖維化的能力，其中PPI-G5-MAL阻斷淀粉樣纖維的形成、PPI-G4-MAL通過將纖維聚集在一起降低淀粉樣蛋白毒性，說明這些樹枝狀大分子在AD診療研究中也會(huì)有良好的應(yīng)用前景〔30〕。

綜上，有機(jī)納米材料具備生物相容性高、生物降解性強(qiáng)的特點(diǎn)，基于有機(jī)納米材料的藥物遞釋系統(tǒng)可控釋放藥物，藥物毒性低，并可通過表面修飾獲得靶向穿透BBB的能力，是一種治療AD的理想的新策略，在臨床實(shí)踐中具有廣闊的應(yīng)用前景。不過，目前有機(jī)納米材料靶向遞釋藥物的研究仍處于基礎(chǔ)研究階段，還存在一些問題，如材料泄漏、生物利用率、穿過BBB效率尤其在精準(zhǔn)靶向治療方面，需要進(jìn)行更為深入、透徹的探索，并進(jìn)一步有效地轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用。同時(shí)交叉學(xué)科的合作研究將有機(jī)納米材料構(gòu)建的新型藥物遞釋系統(tǒng)應(yīng)用于AD的有效治療，將對(duì)未來AD的治療工作起到巨大的推動(dòng)作用，也有望很快取得新的突破。