毛蕾蕾 孙保亮

(山东省高校脑微循环重点实验室，泰山医学院附属医院神经内科，山东 泰安 271000)

血脑屏障(blood-brain barrier, BBB)主要是由毛细血管内皮细胞、基膜及神经胶质细胞的突起共同构成的具有防御功能的结构，使大脑有用的营养物质和代谢产物可以自由通过，并防止外界有害物质进入大脑。然而，在疾病状态下，各种药物尤其是蛋白质和肽类药物很难突破BBB进入中枢神经系统(central nervous system，CNS)发挥其治疗作用[1]。近年来，脑靶向给药的研究取得了较大进展，实现了药物有效通过BBB，达到治疗中枢神经系统疾病的目的。

1 脑靶向给药的化学方法

1.1 将药物制成前药 为了增加药物的亲脂性使其容易透过血脑屏障，将药物的-OH, -NH2, -COOH 结构进行酯化、酰胺化、氨甲基化、醚化、环化/开环化等制成前药，进入CNS后，其亲脂性基团被水解而释放出有活性的药物[2]。

1.2 化学给药系统(chemical delivery system,CDS) CDS系统是一种前体药物系统，它克服了前体药物由于脂溶性强进入CNS后易被排除的缺点。如以二氢吡啶吡啶离子氧化还原反应作为基础，药物与1, 4 -二氢吡啶部分相连接形成CDS，给药后，不稳定的二氢吡啶衍生物氧化成亲水性的吡啶钅翁季铵盐, 在许多组织中很快被消除, 但因其水溶性而无法穿过BBB, 仍保留于脑, 并在酶的作用下分解成药物和N-甲烟酸内盐[2]。

1.3 营养受体介导的化学给药系统 将母体药物进行修饰,使其具有与体内营养物质相似的结构, 利用营养物质的载体介导转运进入脑内。如治疗帕金森的左旋多巴是该种方法成功的应用[3]。

2 脑靶向给药的生物方法

2.1 免疫脂质体法

2.1.1 脂质体、长循环脂质体及免疫脂质体 脂质体(Liposome)也称为微脂粒，是利用磷脂双分子层膜所形成的囊泡包裹药物分子而形成的具有靶向给药功能的新型药物制剂。由于生物体质膜的基本结构也是磷脂双分子层膜，因此脂质体有很好的生物相容性。但进入人体后脂质体主要被网状内皮系统吞噬而激活机体的自身免疫功能，并改变被包封药物的体内分布，使药物主要在肝、脾、肺和骨髓等组织器官中积蓄。经过聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)修饰后，可避免被单核-巨噬细胞系统吞噬，同时减少了脂质体脂膜与血浆蛋白的相互作用，延长循环时间，称为长循环脂质体(long-circulating liposome)。但PEG-脂质体仍不能通过BBB，为了实现脑靶向，在PEG-脂质体上结合OX26大鼠转铁蛋白受体单克隆抗体(OX26 MAb)或胰岛素受体单克隆抗体(HIR MAb)等制成免疫脂质体(PEGylated immunoliposome，PIL)，可使药物通过BBB[4]。

近期研究表明经RGD修饰的脂质体(RGD-liposome)也可实现脑靶向，体外流动细胞记数可显示RGD-脂质体可有效的结合单核细胞和中性粒细胞，Jing Qin等向大鼠纹状体内注射人重组体IL-1β使产生炎症反应，并分别向不同组注射FA(阿魏酸)水溶液、FA普通脂质体、经RGD修饰的FA脂质体，结果显示经RGD修饰的FA脂质体透过BBB的量是FA水溶液的6倍，是FA普通脂质体的3倍[5]。

2.1.2 Cereport及其衍生物可促进脂质体跨过BBB 将Cereport连接到脂质体表面, Cereport 和脂质体包封的药物则可同时到达脑组织，从而能相对延长BBB 有效开放的时间，降低其有效开放时对机体的毒副作用，并显著提高药物进入脑组织的能力[6]。

2.1.3 免疫脂质体的应用 (1)将化学药物递释至脑: Huwyler等[3]制备了具备脑靶向能力的平均粒径为85 nm的柔红霉素空间稳定免疫脂质体，发现游离柔红霉素和普通载药脂质体很快从体循环中消失，包载柔红霉素的PEG修饰的脂质体几乎没有被脑摄取，而载药的空间稳定免疫脂质体可以进入脑部。最近，Du J等[5]将他莫昔芳(TAM)混入免疫脂质体的脂质双分子层内，并在脂质体表面结合麦胚凝集素(WGA)制成包载抗肿瘤药托泊替康的免疫脂质体，具有透过BBB并趋向脑肿瘤的双重靶向作用。将其运用于移植了胶质细胞瘤的动物模型，可检测出瘤体明显变小并且瘤体细胞凋亡明显增加。(2)将治疗基因递释至脑[10]：Pardridge将质粒DNA 包裹在聚乙二醇化的免疫脂质体内,将PEG与HIR MAb或OX226 MAb连接。这种质粒免疫脂质体通过细胞转染技术和大脑特异的基因启动子能使此质粒在大脑特异性的表达。帕金森病大鼠模型在注射这种载质粒的免疫脂质体后纹状体的酪氨酸活性可完全恢复正常。另外，实验表明，通过免疫脂质体介导的方法进行基因剔除和RNA干扰可以达到治疗脑肿瘤的作用。

2.2 钠米粒 载药纳米粒是粒径10～500 nm 之间的固体胶态粒子, 活性组分( 药物、生物活性材料等)通过溶解、包裹作用而位于粒子内部, 或者通过吸附作用位于粒子表面。纳米粒具有无免疫原性、无遗传毒性、可缓慢释放药物、可靶向输送药物、可保护转导基因不受机体血浆或组织细胞中各种补体和酶的破坏等优点[11]。

2.2.1 载药纳米粒通过BBB的可能机制[11](1) 增强了脑毛细血管壁吸附作用,创造了更高的浓度梯度,因此增强了载体通过内皮细胞层并且达到转运入脑的效果; (2) 加入的表面活性剂具有溶解内皮细胞膜脂质的特性,可能导致细胞膜的流化作用并且增强了药物穿过血脑屏障的通透性; (3)纳米粒很可能具有使得紧密的内皮细胞变得疏松的作用,药物就可由于渗透作用穿过紧密连接的单体物质或者以纳米微粒连接体的形式穿过; (4) 纳米粒可能通过内吞作用通过内皮细胞穿过血脑屏障并将药物释放; (5) 纳米粒与药物的连接体可能以细胞的转运作用通过内皮细胞层；(6)表面活性剂(如聚山梨酯80)被纳米粒表面吸附后，可能抑制脑毛细血管内皮细胞膜上P-糖蛋白的药物外排功能；(7)载药纳米粒可能与血浆中ApoE结合后通过脑毛细血管内皮细胞低密度脂蛋白受体介导的胞饮作用通过BBB。

2.2.2 载药纳米粒的实验研究进展 两性霉素B为抗真菌药物，由于较难通过BBB且不良反应严重，对隐球菌性脑膜炎的临床疗效较差。两性霉素B脂质体虽能降低毒性，但仍难以通过BBB。载有两性霉素B的脂质纳米粒更能有效的透过BBB，而且具有缓释作用。另外，显著降低了药物在肝、脾、肾等各脏器的药物蓄积，降低了不良反应。大多数抗癌药(如阿霉素)都不能通过正常转运通过BBB而发挥对脑瘤的治疗作用。经聚山梨醇80 修饰的阿霉素纳米粒在静脉注射后可有效的通过BBB，明显延长肿瘤鼠的存活率，而且从组织学上也没有发现此种载药纳米粒有神经毒性指征。另外，纳米粒还可将基因导入CNS进行基因治疗。

3 新型的靶向给药途径

3.1 经鼻腔给药

3.1.1 药物经鼻腔进入脑组织的途径 根据功能及组织结构的不同将鼻腔分为3个区域，即鼻前庭、嗅区和呼吸区。鼻前庭几乎无吸收功能;呼吸区是鼻腔中最大的部分,其黏膜富含毛细血管,药物由此吸收进入体循环;嗅区位于上鼻甲,面积约10 cm2,紧贴筛板之下,药物可由此吸收进入脑脊液,从而进入中枢神经系统。药物经鼻腔进入脑组织的途径为[14]：(1)嗅神经通路：大多数亲神经的病毒、金属离子、甾体激素与蛋白质经嗅神经通路入脑。(2)黏膜上皮通路：此通路又有经细胞转运通路和细胞旁通路两种方式。许多药物如利多卡因、多巴胺、头孢氨苄、双氢麦角胺、胰岛素、舒血管肠肽等可通过鼻黏膜上皮吸收入脑。(3)血液循环通路：因为呼吸区黏膜含有丰富的毛细血管及血流丰富,所以药物分子可通过呼吸区黏膜吸收进入毛细血管从而进入血液循环。此外,也可通过嗅区的固有层进入血液循环。

3.1.2 与鼻腔吸收药物能力有关的主要因素[15](1)药物的相对分子质量:对于大分子药物，Bron等研究显示，不同相对分子质量的神经肽类药物鼻腔给药后CSF的药物累积与相对分子质量成反比。而对于小分子药物，脂溶性为更重要的影响因素。(2)药物的脂溶性：近年来研究显示，在一定范围内，经鼻黏膜吸收入脑的药物浓度随着其脂溶性的增加而增高。(3)药物的分子解离度：Sakane发现非解离型的药物比例增加时，从鼻腔吸收进入CSF中的药物增加，药物从鼻腔向CSF的转运服从pH分配理论。(4)对药物进行修饰：为了促进鼻腔对药物的吸收，近年来主要从加入吸收促进剂、酶抑制剂、生物黏附剂、结构修饰以及改变药物剂型等方面对药物进行加工修饰的研究。目前，较常用的吸收促进剂有阴离子表面活性剂(如硬脂酸、月桂酸、月桂醇硫酸钠、磺酸化物等) 和非离子表面活性剂(聚山梨酯、苄泽等)。加入酶抑制剂的作用主要是抑制吸收部位的酶对药物的降解，间接增加药物的鼻腔吸收。为延长药物滞留时间而增加吸收量，常用生物黏附剂包括明胶、清蛋白、脱乙酰壳多糖、卡波普、纤维素的衍生物等。常用于脑靶向的药物剂型主要有溶液剂、复乳、微球、纳米粒等。

3.1.3 某些药物经鼻给药的研究进展 目前经鼻腔已经实现诸多药物的脑靶向，如神经营养因子(NGF和IGF-1)、神经肽(下丘脑分泌素- 1等)、细胞因子(干扰素β - 1b和 促红细胞生成素)、多聚核苷酸(DNA的质粒和基因)和小分子药物(化疗药和卡马西平)。

神经生长因子(NGF)对损伤的神经元具有保护和修复作用，是治疗阿尔茨海默氏病的理想蛋白多肽类药物，但其很难透过BBB。Covaceuszach S等[16]的研究发现，经鼻应用人重组NGF能够显著减轻阿尔茨海默氏病小鼠行为学异常，并优于经眼给予人重组NGF。Reger等[17]实验证明胰岛素鼻腔给药(21天)，可提高记忆力和注意力，可用于AD的早期治疗，且不增加胰岛素的血浆浓度。

转化因子-β1(TGF-β1)能够保护神经元避免如缺血、缺氧、兴奋和神经毒素等带来的损伤,但由于其分子量大(5～30 kDa)很难透过BBB，Ma M等[18]鼻腔给予TGF-β1于成年大鼠脑缺血模型，结果显示鼻腔给予TGF-β1可有效改善神经功能，减少中脑动脉闭塞后脑梗死面积以及细胞坏死数量。

叶酸拮抗剂甲氨蝶呤对头颈部癌、CNS 肿瘤有效，但不易透过BBB。研究发现，甲氨蝶呤经鼻用药具有良好的脑靶向性[19]。

尼莫地平对老年痴呆症和脑血管痉挛有效，但人口服生物利用度低。Zhang等[20]对大鼠分别静注、灌胃和鼻腔灌注尼莫地平溶液，以HPLC法测定脑脊液、血和脑组织中的药物含量。结果鼻腔灌注组脑脊液、嗅球、嗅束、大脑、小脑和血中生物利用度分别为静注的125.7%、138.9%、86.1%、88.2%、96.3%和67.4%，表明尼莫地平经大鼠鼻腔给药后通过鼻-脑通路进入CNS。

另外诸多中药制剂经鼻给药后对中枢神经系统疾病取得了良好的治疗效果[21]。如石杉碱甲是一种高效可逆的乙酰胆碱酶抑制剂，通过抑制脑皮层和海马区的乙酰胆碱脂酶发挥疗效，但其缺乏脑选择性，从中草药千层塔中提取石杉碱甲(HupA)并制备成鼻用原位凝胶，实验结果显示石杉碱甲原位凝胶鼻腔给药较静注和灌胃显著增加了药物在脑内,特别在其改善记忆障碍作用的靶部位——大脑和海马的分布,提高了药物的脑靶向性；用川穹、白芷、冰片、麻黄、细辛等做原料制成的滴鼻液用于治疗偏头痛获得了显著疗效；杨开清等用石菖蒲、川芎、郁金、白僵蚕等制成脑醒喷鼻剂用于治疗AIS患者与脑梗死患者，疗效肯定；徐慧聪用芎冰喷雾剂治疗椎-基底动脉供血不足，并与安慰剂喷鼻对照，发现给药后，治疗组眩晕分值、症状总分自身比较及与对照组比较均明显下降，基底动脉及椎动脉的血流速度较给药前明显升高；谈燕飞等用“复聪香液”( 银杏叶、石菖蒲、淫羊藿等)混合低流量氧经鼻腔吸入配合口服该药治疗血管性痴呆，结果显示其疗效优于西药对照组。

药理实验表明，开窍药对其它药物鼻腔吸收具有促进作用，如冰片具有提高血脑屏障的通透性，促进药物进入脑组织的作用，而且冰片对川芎嗪的鼻腔吸收有促进作用；薄荷醇对胰岛素鼻腔吸收有显著的促进作用，能使胰岛素鼻腔吸收的生物利用度增加；水蛭素等中药挥发油能促进鼻黏膜对蛋白/多肽类药的吸收。

3.2 经内耳途径给药

临床上已采用的鼓室给药方法可避开血-外淋巴屏障,将治疗药物直接穿过圆窗膜到达内耳。圆窗膜是中耳和内耳的重要界面，药物及1 μm微球均能通过,从而进入内耳外淋巴液。不少学者认为，内耳的外淋巴液通过耳蜗小管和脑脊液相连。所以经内耳途径给药成为脑靶向给药的新思路。Cheng G等制备醋酸地塞米松(DA)固体脂质纳米粒( SLN)，经静脉和鼓室注射DA-SLN,并与地塞米松磷酸钠(DSP)溶液相比较,测定药物在脑脊液(CSF)和内耳外淋巴液( PL)中的浓度及药代动力学参数。结果表明,与静脉注射比较,鼓室注射药物在CSF的局部生物利用度显著提高,鼓室注射DA-SLN比静脉注射高2.5倍，鼓室注射DSP溶液比静脉注射高4.3倍[22]。

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