【正文】 269 第 10 章 納米藥物的藥效學(xué)與藥代動力學(xué) 眾所周知，藥效學(xué)（ pharmacodynamics）和藥物代謝動力學(xué)（ pharmacokiics）特征除與藥物本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)等有關(guān)外，藥物劑型也是重要影響因素之一。因此應(yīng)用新技術(shù)進(jìn)行載藥系統(tǒng)及藥物新劑型的研究與開發(fā)，可以定向改變藥物的效應(yīng)及藥代動力學(xué)特征，從而達(dá)到提高藥物療效、降低藥物不良反應(yīng)、減少藥源性疾病、更好地滿足臨床需要的目的。 納米技術(shù)是 21 世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的前沿技術(shù)之一，納米技術(shù)應(yīng)用于藥物制劑研究得到的納米藥物與原藥物相比，通過有效改變藥 物在制劑中的存在狀態(tài)。其藥物效應(yīng)與體內(nèi)處置過程均具有了許多新的特色。 概述 納米載藥系統(tǒng)，包括聚合物納米粒、脂質(zhì)納米粒、微乳、分子凝膠等，可以作為多種藥物的有效輸送載體，如抗癌藥、抗病毒藥、抗生素、多肽和蛋白質(zhì)、核酸、疫苗以及診斷用藥等，并且可制成注射劑、口服制劑、滴眼劑等多種劑型。 自 20 世紀(jì) 70 年代中期藥物納米化技術(shù)開始出現(xiàn)后，越來越多的研究顯示，納米化使藥物的藥效與體內(nèi)過程發(fā)生了很大變化。納米載藥系統(tǒng)可以使藥物的藥效增強(qiáng)，而不良反應(yīng)減弱；可以使藥物溶解度增加，粘附性提高，表面積增大，從而改善 吸收，提高生物利用度；可以將藥物被動靶向輸送到肝、脾、肺、骨髓、淋巴等部位，或經(jīng)修飾后達(dá)到主動靶向輸送的目的，從而改變藥物的體內(nèi)分布，提高靶部位的藥物濃度；可以調(diào)節(jié)藥物的體內(nèi)循環(huán)時間和控制藥物分子的釋放速度，達(dá)到緩釋控釋效果，使藥物作用時間延長；可以防止生物技術(shù)藥品、疫苗、核苷酸等在體內(nèi)酶解失活，起到保護(hù)作用；除此之外還可以提高蛋白質(zhì)和多肽類藥物在消化道內(nèi)的穩(wěn)定性，用以建立一些新的給藥途徑。由于納米載藥系統(tǒng)可能賦于藥物劑型許多新特征，納米藥物對藥物的藥效動力學(xué)和藥代動力學(xué)的影響已引起醫(yī)藥界的高度重視?，F(xiàn)有研 究成果已充分顯示納米載藥系統(tǒng)對新藥的研發(fā)有重要的意義。 納米藥物的藥效學(xué) 納米顆粒作為藥物載體，可以使藥物濃集于靶部位，在增強(qiáng)藥物療效的同時，減小用藥劑量，減輕藥物不良反應(yīng)。下面按藥物種類介紹納米藥物的藥效學(xué)。 抗腫瘤藥 化學(xué)治療（ chemotherapy）是目前癌癥治療的主要手段之一。但抗腫瘤藥往往在殺傷腫瘤細(xì)胞的同時也損傷正常細(xì)胞，不良反應(yīng)較為嚴(yán)重，甚至不得不因此中斷治療而延誤治療時機(jī)。提高癌癥化療 270 效果的重要措施之一是提高藥物分布對癌組織的靶向性和降低藥物的毒副作用，而納米載藥 系統(tǒng)正有利于達(dá)到這一目的。研究表明，載帶抗腫瘤藥物的納米顆粒能夠有效提高腫瘤組織的藥物濃度，延長藥物作用時間，克服腫瘤組織耐藥性，提高療效，降低毒副作用。因此納米載藥系統(tǒng)用于輸送抗腫瘤藥物是其最有價值的應(yīng)用之一。這方面的研究報道較早也較多。 阿霉素（ adriamycin, Adr）是臨床常用的蒽環(huán)類抗惡性腫瘤藥，具有抗癌譜廣、活性強(qiáng)、療效確切等優(yōu)點(diǎn)，但由于對心臟及骨髓有較強(qiáng)的毒性作用，其臨床應(yīng)用受到限制。因此人們嘗試采用納米顆粒載帶 Adr，以期達(dá)到療效增強(qiáng)、劑量減小而毒性作用降低的目的。 80 年代末期有人 [1]制備了包封Adr 的粒徑 270nm~350nm 的聚甲基丙烯酸酯（ polyalkylmethacrylate， PAMA）納米球（ AdrNS），并在體外以細(xì)胞生長抑制率和 DNA 合成抑制為觀察指標(biāo)，比較研究 AdrNS 和游離型 Adr（ FAdr）對單核癌細(xì)胞株 U937 的抗腫瘤活性。結(jié)果表明，在 Adr 濃度為 mL1 和 mL1 條件下，AdrNS 的抗腫瘤細(xì)胞活性比 FAdr 提高了 3 倍，兩者 90%生長抑制濃度分別為 mL mL1。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)， AdrNS 活性的增強(qiáng)依賴于細(xì)胞中納米球的數(shù)目，而不是用藥劑量，相同劑量時細(xì)胞中的納米球密度越高，藥物活性越強(qiáng)。另外納米脂質(zhì)體包載 Adr 也可提高藥物療效，降低毒性作用。有人 [2]將 Adr 包封于二棕櫚酸磷脂酰膽堿（ DPPC）和大豆甾醇（ soybeanderived sterol, SS）以及 DPPC、 SS 和聚乙二醇（ PEG）構(gòu)成的兩種脂質(zhì)體（ DPPC/SS 和 DPPC/SS/PEG 脂質(zhì)體）中，探討二者經(jīng)靜脈注射（ iv）對小鼠肝癌 22 細(xì)胞（ H22）和肉瘤 180（ S180）的抗腫瘤活性。對 H22 腹水型肝癌小鼠， Adr 脂質(zhì)體治療組與游離 Adr 組相比，小鼠存活時間明顯延長，且 DPPC/SS/PEG 組的生命延長率（ %）顯著高于 DPPC/SS 組（ %）；對 S180 實(shí)體瘤小鼠， DPPC/SS/PEG 組平均瘤重和瘤體積明顯小于對照組和 DPPC/SS 組。由此可見，修飾劑 PEG 在其中發(fā)揮了重要作用，這可能由于 PEG 在脂質(zhì)體表面形成位阻層，以及 PEG 的極性基團(tuán)提高了脂質(zhì)體外膜的親水性，從而影響網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)（ reticuloendothelial system, RES）識別、結(jié)合和吞噬脂質(zhì)體，延長血液循環(huán)時間和作用時間， 增加藥物在癌組織的聚集。實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，相同條件下接種 S180 后第 7 天給藥的療效優(yōu)于第 1 天給藥，這提示脂質(zhì)體可能直接在生長的癌組織中釋放藥物，有效抑制癌組織增生。采用界面聚合法制備載有 Adr 的聚氰基丙烯酸正丁酯（ polybutylcyanoacrylate, PBCA）納米粒（ AdrNP），平均粒徑 93nm，載藥量 %。移植性 W256 肝癌模型大鼠隨機(jī)分為四組，分別經(jīng)肝動脈灌注生理鹽水（ NS）、游離Adr（ FAdr）、游離 Adr 加空白納米粒（ Adr+NP）和 AdrNP。治療 7 天后， FAdr 組和 Adr+NP 組與NS 組相比，腫瘤生長顯著減緩，生長率分別為 和 （ NS 組為 ），二者無明顯統(tǒng)計學(xué)差異，瘤細(xì)胞核分裂數(shù)減少，瘤組織以中、重度壞死為主，大鼠平均生存期顯著延長，生命延長率為%和 %； AdrNP 組則腫瘤生長率（ ）又顯著低于 FAdr 和 Adr+NP 組，瘤組織以重度壞死為主，大鼠生命延長率為 %，表明 AdrNP 經(jīng)動脈給藥用于大鼠移植性肝癌療效肯定，對 271 腫瘤的生長抑制明顯優(yōu)于游離 Adr，腫瘤壞死更廣泛、更徹底，且顯著延長動物生存期。原因可能在于 AdrNP 改變了藥物的體內(nèi)分布，使腫瘤組織的 Adr 濃度明顯增高，并且大大減輕藥物的心臟毒性[3]。 另有研究證 明 [4]， AdrNP 在降低 Adr 心臟毒性的同時，對肝臟轉(zhuǎn)移瘤的療效也有所提高。接種網(wǎng)狀細(xì)胞肉瘤 M5076 的 CSTBL6 小鼠給予 AdrNP 后，癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移數(shù)目較 FAdr 組顯著降低，小鼠成活率大大提高。 此外，納米藥物還有助于克服瘤組織耐藥性。多藥耐藥（ multiple drug resistance, MDR）是導(dǎo)致腫瘤化療失敗的重要原因，它的產(chǎn)生與 P糖蛋白（ Pglycoprotein, Pgp）的表達(dá)增加密切相關(guān)，因?yàn)镻gp 能夠?qū)⒓?xì)胞內(nèi)的藥物泵至胞外，使細(xì)胞內(nèi)藥物濃度降低而無法有效殺傷腫瘤細(xì)胞。有研究發(fā)現(xiàn) [5]，Adr 納米粒對五種 Adr 耐藥細(xì)胞株的半數(shù)致死量（ LD50）較游離 Adr 明顯下降，表明 Adr 納米粒能夠逆轉(zhuǎn)細(xì)胞耐藥性；另一項(xiàng)關(guān)于免疫納米粒抗癌作用機(jī)制的研究 [6]也顯示，以抗人肝癌單克隆抗體HAb18 為導(dǎo)向載體的 Adr 人體白蛋白 (HSA)免疫納米粒 HAb18AdrHASNP，能夠結(jié)合在人肝癌細(xì)胞SMMC7721 多藥耐藥株表面并內(nèi)化，增強(qiáng)癌細(xì)胞對 Adr 的敏感性，使細(xì)胞耐藥倍數(shù)比 對游離 Adr 明顯降低，說明 HAb18AdrHASNP 在一定程度上逆轉(zhuǎn) MDR。納米載藥系統(tǒng)克服 MDR 的機(jī)制可能在于，納米顆粒通過內(nèi)化進(jìn)入細(xì)胞，在胞內(nèi)釋藥而殺傷 MDR 腫瘤細(xì)胞，避開了細(xì)胞膜表面 Pgp 的作用。 米托蒽醌（ mitoxantrone, DHAQ）是 70 年代末國外合成的蒽環(huán)類廣譜抗癌藥，其抗癌活性優(yōu)于Adr，而心臟毒性小于 Adr，對乳腺癌、白血病、何杰金氏病和原發(fā)性肝癌均有較好療效。由于該藥濃集于肝臟的速度較慢，故仍存在較大的全身毒性。以納米載藥系統(tǒng)輸送 DHAQ，可使其迅速濃集于肝臟，達(dá)到提高抗肝 癌療效和降低全身毒性的目的。包載 DHAQ 的 PBCA 納米球，球徑 ，載藥量 %。體內(nèi)抗肝癌實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， DHAQ 納米球抗原位移植人肝癌瘤株 LTNM4 的效果明顯優(yōu)于游離 DHAQ，二者抑瘤率分別為 %和 %，腫瘤細(xì)胞增殖活性陽性率分別為 %和 %[7]。Beck[8]等對 DHAQPBCA 納米粒、 DHAQ 脂質(zhì)體和 DHAQ 給小鼠靜注后的抗癌活性進(jìn)行比較，納米粒和脂質(zhì)體均能提高 DHAQ 活性，但又有所不同，脂質(zhì)體明顯延長 P388 白血病小鼠的存活時間，而納米粒則使 B16 黑色素瘤 體積顯著縮小。 阿克拉霉素 A（ aclacinomycin A, ACM）是一種由 Streptomyces galilaeus 培養(yǎng)液中提取的第二代蒽環(huán)類廣譜抗癌抗生素。以聚氰基丙烯酸異丁酯（ polyisobutylcyanoacrylate, PIBCA）為載體材料制備的 ACM 納米粒（平均粒徑 nm，載藥量 %），能夠明顯抑制體外培養(yǎng)的人肝癌細(xì)胞株 7703生長，藥物濃度 ，但與游離 ACM 相比，二者的抑制作用無顯著差異；而體內(nèi)實(shí)驗(yàn)時 ACM 納米粒與 ACM 的抗 癌活性明顯不同，二者對原位移植人肝癌模型裸小鼠的抑瘤率分別為 %和 %，腫瘤細(xì)胞增殖活性陽性率分別為 %和 %，表明 ACM 納米粒的體內(nèi)抗肝癌活性優(yōu)于 ACM[9]。 另有實(shí)驗(yàn) [10]以 PBCA 為囊材制備了 ACM 納米囊，并測定 LD50 及 272 其對 S180 肉瘤和 P388 白血病的療效，結(jié)果表明 ACM 納米囊降低了 ACM 毒性且抗癌活性提高。 從紫杉樹皮中分離得到的天然產(chǎn)物紫杉醇（ taxol），是一種具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和獨(dú)特作用機(jī)制的抗腫瘤藥物，臨床對多種癌癥如卵巢癌、乳腺癌等有效，尤其對耐常規(guī)藥物的腫瘤也 取得較好療效。然而taxol 難溶于水，傳統(tǒng)制劑中多采用聚氯乙酰蓖麻油和乙醇助溶，而這些賦形劑可引起過敏、血管刺激及心臟毒性等，因此需要改進(jìn) taxol 的劑型，增強(qiáng)其細(xì)胞毒活性，減輕毒副作用。將 taxol 包封于粒徑 50nm~60nm 的聚乙烯吡咯烷酮（ polyvinylpyrrolidone, PVP）納米粒，給予移植有 B16F10 鼠黑色素瘤的 C57B1/6 小鼠后，腫瘤體積明顯減小，動物存活時間延長， taxol 納米粒的抗腫瘤活性明顯強(qiáng)于等劑量的游離型 taxol，提示 taxol 包封于聚合物納米粒可以有效地提高其對實(shí) 體瘤的臨床療效 [11]。對taxol 藥質(zhì)體的毒性研究表明，無論是腹腔還是靜脈注射，其毒性均為 taxol 注射劑的 1/10 左右；藥效學(xué)研究發(fā)現(xiàn)， taxol 藥質(zhì)體與注射劑的療效相 當(dāng) [12]。 抗代謝類抗腫瘤藥 5氟尿嘧啶（ 5fluorouracil, 5Fu），臨床主要用于胃、腸道惡性腫瘤和肝癌的治療，但存在骨髓抑制、胃腸道反應(yīng)、白細(xì)胞及血小板下降等毒性作用。研究發(fā)現(xiàn) [13]，以聚 2氰基丙烯酸正丁酯（ polybutylcyanoacrylate, PBCA）為載體材料制備的 5Fu 納米囊，可以減小藥物毒副作 用，同時提高 5Fu 的抗癌活性。例如 5Fu 納米囊和 5Fu 對肉瘤 S180 的抑瘤率分別為 %和 %，對肝癌實(shí)體瘤的抑瘤率分別為 %和 %，治療后的艾氏腹水瘤小鼠生命延長率分別為 %和%，二者的抗癌療效具有顯著統(tǒng)計學(xué)差異。 三尖杉酯堿（ harringtonine, HT）是從榧屬植物中提取的具有抗癌活性的生物堿，對非淋巴性白血病療效較好，但不良反應(yīng)重，具有抑制骨髓以及消化道反應(yīng)等毒性作用。 HTBCA 納米囊給小鼠靜注后，對肉瘤 S180 的抑制率明顯高于游離 HT 組，并且急性毒 性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明， HTBCA 納米囊的 LD50高于 HT，可見納米囊使 HT 療效增強(qiáng)而毒性減 小 [14]。 抗微生物藥 很多微生物，包括多種致病菌、原蟲、真菌、病毒等，可在宿主的吞噬細(xì)胞內(nèi)生長和繁殖，并不斷釋放，造成感染的復(fù)發(fā)?？股剡M(jìn)入細(xì)胞的能力較弱，因此大多數(shù)細(xì)胞內(nèi)感染的治療十分困難。以納米載藥系統(tǒng)輸送藥物則有利于治療細(xì)胞內(nèi)感染。 氨芐西林（ ampicillin）的聚氰基丙烯酸異己酯（ polyisohexylcyanoacrylate, PIHCA）納米粒，平均粒徑 187nm，給 感染沙門氏菌的 C57BL/6 小鼠注射用藥后，觀察其治療效果。氨芐西林納米粒 藥物與原藥 32mg 的抗菌活性相當(dāng)，并且該組小鼠全部存活，而對照組和非納米粒治療組小鼠在感染后 10 天內(nèi)全部死亡，表明氨芐西林納米粒用于抗細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌感染作用顯著。進(jìn)一步體內(nèi)分布實(shí)驗(yàn)表明，氨芐西林納米粒治療指數(shù)顯著提高，是因?yàn)榧{米粒注射進(jìn)入體內(nèi)后，藥物主要濃集于肝臟和脾臟， 273 而這些臟器正是該實(shí)驗(yàn)感染模型的主要感染部位 [15]。 采用乳化聚合法制備得到慶大霉素（ gentamicin, GM） PBCA 納米粒，平均粒徑 ，載藥量 %。以鼠傷寒沙門桿菌感染的 C57BL/6j 小鼠為細(xì)胞內(nèi)感染的動物模型，以小鼠存活率和器官組織中的活菌計數(shù)為指標(biāo)，對 GM 納米粒的體內(nèi)抗菌活性進(jìn)行評價。結(jié)果發(fā)現(xiàn)， GM 納米粒組的劑量為 2mgkg1 時，其存活率與 GM 溶液組 20mg/kg 時接近，也就是治療指數(shù)提高了 10 倍；肝、脾、腎中活菌計數(shù)最低可降至 GM 溶液組的 1/42 1/141 和 1/30,說明 GM