辛伐他汀壳核型重组高密度脂蛋白载药系统的构建与表征文献综述

 2023-02-16 19:25:44

一、简介

动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)是众多心脑血管疾病共同的病理基础,致死率极高,严重危害人类健康。AS发病机制相关的学说主要有脂质浸润学说、炎症学说、氧化应激反应学说、感染学说、遗传-环境因素相互作用学说等。其中,炎症和氧化应激被认为是AS的核心发病机制。从炎症角度解释粥样斑块的形成过程,在AS斑块形成时,沉积于动脉内膜下修饰的LDL(如ox-LDL)是刺激炎症发生的最主要因素,其可以造成内皮细胞损伤,使其的某些生物学行为发生病变,包括:粘附分子和趋化因子表达增高;抗细胞粘附和抗氧化功能降低;抗凝机能减弱,易于促发凝血;表达一些活性分子,如细胞因子和生长因子等。这些病变的结果可诱导单核细胞进入内膜,分化为巨噬细胞后大量吞噬沉积在内膜中的ox-LDL,导致泡沫细胞的形成。另外,内皮下巨噬细胞可以在胆固醇的刺激下发生凋亡,凋亡细胞释放出来的胆固醇参与了斑块中央 粥样物质的形成,也可形成结晶,并且吸引更多的巨噬细胞,加重斑块内的炎症反应,如此形成恶性循环。内膜中巨噬细胞作为脂质代谢异常和炎症反应的调节器参与了AS斑块形成的各个阶段,是AS过程的主要参与者。因此,AS斑块内的巨噬泡沫细胞是AS治疗的重要靶点。

经过一个多世纪的研究,人们对AS这一疾病的了解不断深入,抗AS药物也不断发展。目前临床应用的抗AS药物种类较多,按作用机制主要分为以下几类:(1)调血脂药,如苯氧酸类、烟酸类、他汀类等;(2)抗氧化剂,如维生素 E、beta;-胡萝卜素等;(3)动脉内皮保护药,如硫酸多糖类的肝素、硫酸葡聚糖等;(4)抗血小板药与纤维蛋白溶解药,如阿司匹林、前列环素等[3]。其中他汀类药物是羟甲戊二酰辅酶A还原酶(HMG-CoA)抑制剂,可通过竞争性抑制HMG-CoA还原酶,使HMG-CoA向甲基二羟戊酸转化减少,从而减少LDL-C的生物合成,达到降血脂的目的。他汀类药物在临床上应用广泛,主要通过口服到达肝脏部位发挥降低血脂,从而达到抗AS的心血管保护功能。但有文献报道[6]他汀类药物还具有非降脂作用,包括抑制平滑肌细胞增殖,稳定斑块,改善血管内皮功能,保护神经和血栓等作用,并且该非降脂作用是直接在AS斑块上发挥作用。辛伐他汀(simvastatin,ST)是一种含有不活泼内酯结构的他汀类药物,在水中溶解度极低。ST目前在临床应用上主要有片剂、胶囊、滴丸、分散片等口服制剂,然而ST的溶解度低且具有较强的首过效应,导致药物不仅口服吸收差,生物利用度低,而且到达AS斑块的药量低。若想达到治疗AS斑块的有效剂量,需服用过量的药物,但是这样会导致一系列的不良反应,比如胃肠道反应,肌病、肝损害、神经系统反应等,且这些不良反应具有剂量依赖性。因此,我们需要找到合适的载体将ST直接递送到AS斑块处,以期达到理想的治疗效果。

高密度脂蛋白(high density lipoprotein,HDL)是血浆中一种高度异质性的内源性蛋白颗粒,主要由磷脂、胆固醇、甘油三酯和载脂蛋白(apolipoprotein A-I,apoA-I)等多种成分构成,粒径在7-13nm范围内,根据电泳迁移行为可分为几种亚型,主要包括:①alpha;型, 包括球形 HDL2 和HDL3;②beta;型,包括盘状HDL、载脂较少的apoA-I,以及游离的不载脂apoA-I。其中,apoA-I是由243个氨基酸组成的单一多肽,其最初由肝脏和肠分泌,然后结合外周的脂质和胆固醇形成新生d-HDL。d-HDL表面的apoA-I能够激活卵磷脂胆固醇酰基转移酶(lecithin cholesterol acyltransferase,LCAT),催化d-HDL表面游离胆固醇的酯化成疏水的胆固醇酯迁移到脂质核心区域,逐渐形成由甘油三酯和胆固醇酯(cholesterol esters,CE)组成的疏水核心,d-HDL随即变构形成成熟球状HDL(spherical HDL,s-HDL)。s-HDL通过其表面的apoA-I特异性识别肝脏上的清道夫受体家族B亚族I型受体(scavenger receptor-BI,SR-BI),将CE等脂质转运到肝脏进行代谢,完成胆固醇从外周组织转运到肝脏代谢,此过程即为胆固醇逆转运(Reverse cholesterol transport,RCT)。RCT可减少胆固醇在动脉管壁的沉积,是HDL发挥生理功能的关键步骤,对AS及冠心病的预防有一定作用。此外,HDL还具有改善内皮功能异常、抗氧化效应等生理作用。值得注意的是,SR-BI是CD36超家族的一员,在AS斑块内聚集的巨噬泡沫细胞膜表面高度表达,因此可作为AS靶向治疗的靶点。

重组高密度脂蛋白(reconstituted HDL,rHDL)是一类模拟内源性HDL性质与功能的一类载体,具有与内源性HDL相似的两种构造,包括盘状rHDL和球状rHDL。作为功能性药物载体有诸多优势,rHDL具有如下优势:①具有与内源性HDL相似的RCT功能;②可在体内降解,不引起免疫排斥性;③能够降低被网状内皮系统识别;④能作为疏水药物的微型储库,它们的亲水外层保护装载药物不受生理环境破坏。因此,rHDL是一种极具发展前景的药物输送载体,已有文献报道将其用于药物和基因的递送,以及体内成像。

壳核型脂质纳米粒给药系统是一类将纳米粒子与磷脂通过范德华力,亲疏水性,电荷作用等作用力,自组装形成内核为纳米粒,外壳为磷脂的复合体系。壳核型脂质纳米粒是一个比较理想的功能性载体。类似地,我们可以设计一种由功能性疏水核心和磷脂双分子层组成的壳核型rHDL。疏水性核心是由乳酸-羟基乙酸共聚物(Poly(lactic-co-glycolic acid),PLGA)组成,PLGA由两种单体乳酸和羟基乙酸随机聚合而成,是一种可生物降解的高分子聚合物,具有良好的生物相容性、无毒、良好的成囊和成膜性能,已通过FDA认证并且作为药用辅料广泛应用于纳米粒的制备,因此可用作HDL仿生性纳米粒的脂质核心的替代物。该壳核型rHDL结合了脂质体与PLGA纳米粒的优势,对AS治疗具有极大的潜在优势,包括:①药物包载到PLGA纳米粒中,将其作为壳核型rHDL的核心,不仅能够维持载体结构的稳定,同时还可以使药物缓慢释放,对于慢性疾病治疗十分有利;②外层的磷脂双分子层及apoA-I的亲水性可以保护载体在血液循环中避免网状内皮系统的吞噬,并且可以促进纳米粒和细胞膜之间的融合。

二、研究概况

近年来,核壳型脂质纳米粒给药系统因其可程控式释放药物,表面易修饰,生物相容性好等特性而引起了广泛关注。Sengupta等人首次报道了核壳型脂质纳米粒在肿瘤联合用药中的应用,其在给药系统的内核和外壳中分别包载了多柔比星和考布他汀。与两种药物的混合物相比,血管新生抑制剂和化疗药物分别包载在磷脂外壳和纳米内核中,两种药物可以实现程序性释放,有利于血管新生抑制剂于化疗的协同作用。这种程序性药物释放可以降低药物的副作用,预防肿瘤转移的发生,增加联合治疗生物效果。Zhang等构建了以beta;-环式糊精-句天冬氨酸苄酯为内腔,以及聚乙烯亚胺为壳层的高分子核壳结构,研究人员利用其疏水性内腔载药,带正点亲水性的壳层携带基因实现药物和基因的共载。王汉杰等将PLGA微球技术同高分子脂质体制备技术相结合,制备出具有核壳结构的纳米载体平台,该核壳型纳米粒能够同时承载肿瘤药物和基因,实现了药物和基因的共投递,从而实现了化疗同基因治疗的有机结合。

三、研究目的

本课题拟利用壳核型rHDL为载体,将ST直接递送到AS斑块,达到良好的抗AS作用。此外,对该制剂进行处方和工艺优化,以粒径、zeta电位及包封率为考察指标,筛选最优处方及最佳制备工艺,从而为该制剂的进一步优化以及靶向AS斑块研究打下基础,并进行稳定性评价。

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