两性霉素B-聚氰基丙烯酸正丁酯纳米复合体治疗小鼠隐球菌性脑膜炎的实验研究

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隐球菌病是新生隐球菌感染所致的全身感染性疾病,好发于细胞免疫功能低下患者,随着器官移植、骨髓移植等新技术的发展以及AIDS患者的增多,隐球菌感染的发生率也呈逐年明显上升的趋势。通过临床研究我们发现隐球菌具有嗜神经性,主要侵犯中枢神经系统,所以临床上大部分患者表现为脑膜脑炎。   两性霉素B(AmB)是大环多烯类抗生素,一直是用于治疗深部真菌感染的首选药物,其作用机制是通过抑制易感真菌细胞膜功能而引起细胞代谢紊乱,最后导致细胞成分丢失而死亡。随着隐球菌病发病率的升高,对AmB耐药的菌株也逐渐增多,敏感性呈下降趋势。同时,现有药物存在诸多不尽人意之处,如药物无法通过血脑屏障(BBB)、无法在病灶达到较高浓度、随着累计剂量的增多对肾脏、肝脏、血液系统及神经系统等毒性反应较大,这些缺陷很大程度上限制了应用,而AmB不易透过BBB是其对隐球菌性脑膜炎治疗疗效差的最主要原因。BBB是由脑毛细血管内皮细胞的紧密结合形成的,它限制了药物穿过大脑组织到达中枢神经系统(CNS)的能力,据记载因AmB不易透过BBB,即使脑膜有炎症时,脑脊液中仍不能检测出AmB浓度。对于此类患者,临床上常需要结合鞘内直接给药,但鞘内注射不仅操作不便,而且由于合并症较多,患者难以接受。其它抗真菌药如氟康唑、伊曲康唑等虽然能够通过BBB,但是对隐球菌病的治疗疗效很差。目前已经在临床上应用的AmB脂质体虽然在某种程度上降低了药物的副作用,但仍较难穿透BBB,而且由于价格昂贵等原因而难以推广应用。因此,如何采用新技术使药物能够通过BBB是治疗隐球菌性脑膜炎的关键。   为了克服BBB的阻碍作用,提高其对药物的通透性,目前常用的方法有:   (1)通过造成血液高渗使脑毛细血管内皮细胞的紧密连接瞬时开放,屏障作用消失;   (2)将药物做成适宜的亲脂性前体药物;   (3)使用聚氰基丙烯酸酯(Polyalkylcyanoacrylate,PACA)、聚氰基丙烯酸正丁酯(polybutylcyanoacrylate,PBCA)、聚乳酸(Polylactic acid,PLA)、乳酸—羟基乙酸共聚物(poly lactic-co-glycolic acid,PLGA)等材料的纳米粒(nanoparticle,NP)作为载体将药物送入脑内;   (4)以免疫脂质体为载体,脂质体表面的单克隆抗体与BBB上相应的受体发生特异性结合,启动受体介导的胞吞转运,从而使药物透过BBB;   (5)改变给药途径,例如通过鼻腔给药等。   以上方法虽然行之有效,但也各有弊端,如方法(1)可能使一些有毒有害物质在紧密连接瞬时开放期间入脑,影响中枢神经系统功能;方法(2)由于高效外排泵的存在而作用甚微;方法(4)则因脂质体稳定性较差而进展缓慢。近年来,有关NP载体的研究日益受到学者们的重视,NP表面经过修饰后可以避免网状内皮系统(reticuloendothelial system,RES)吞噬,提高药物在脑内的浓度,具有脑主动靶向作用。   本研究旨在筛选合适的纳米材料作为AmB的有效载体,并通过适当的表面修饰,使之能够携载AmB通过BBB,以期达到治疗隐球菌性脑膜炎的目的。基于以上目的,本研究选择聚氰基丙烯酸正丁酯(polyisobutylcyanoacrylate,PBCA)作为纳米载体,并以聚山梨酯80(polysorbate 80,T-80)作为表面修饰剂,分别通过表征检测,优化制备工艺,制备出符合脑靶向条件的两性霉素B—聚氰基丙烯酸正丁酯纳米复合体(AmB-PBCA-NP)。   为了得到纳米药物复合体具有脑靶向作用的直接证据,我们必须在脑组织内检测到AmB的药物浓度,为此,我们先建立了检测生物样品中AmB浓度的高效液相色谱分析方法(HPLC)。色谱分析采用Dikma-C18色谱柱(规格200×4.6mm),预柱采用Dikma EasyGuard通用HPLC保护柱(柱芯尺寸8×4mm,DIKMA公司),流动相组成为乙腈、水(40∶60)及4%的乙酸;流速:0.9ml/min;紫外线检测波长:405nm;柱温:37℃;进样量:20μl。选用槲皮素为内标,并采用乙腈沉淀蛋白法作为生物样品的前处理方法。结果证明,该方法简单、快速、经济实用,生物样品的内源性物质及代谢物均不干扰样品的测定,经方法学认证,在各自的生物样品浓度范围内,均呈良好线性,r>0.99,所有测定生物样品方法的日内RSD为1.98%-10.44%,日间RSD为5.21%-7.16%。该方法成功地用于AmB的小鼠体内药代动力学研究。   继而,我们用建立好的HPLC检测方法考察了小鼠血浆、脑组织及心、肺、肝、脾、肾等脏器中的AmB药物浓度,并与临床注射用粉针剂(AmB-Doc)及脂质体制剂(AmB-L)相比较。给予临床最大使用剂量AmB-Doc(1mg/kg)及小剂量AmB-L(2mg/kg)的小鼠脑内均无AmB浓度检出,大剂量AmB-L(10mg/kg)在3h后才在脑内检测出浓度,而且浓度值明显低于纳米制剂,说明其脑靶向性并不理想。我们的纳米制剂则显示出了良好的脑靶向作用,AmB-PBCA-NP进入体内后,脑内浓度迅速上升,30min即能测到AmB的较大浓度值,此后缓慢升高,3h达峰值(133ng/g),此后变化比较缓慢,浓度维持比较恒定。同时,我们还观察了不同制剂的体内器官分布情况,结果发现,AmB-Doc由于不能穿越BBB,药物主要积聚在各个脏器中,其中以肝脏内的药物浓度最高,12h可达24.59μg/g,在其它脏器的浓度分布比较均匀,48h后大部分脏器中已检测不出药物浓度,但在肝脏和肾脏中仍保留有相当的浓度值。AmB-L在大剂量应用后虽然能够透过BBB,但脑内浓度相对较低,而且在体内其它各器官与AmB-Doc有相似的浓度分布,药物在肝脏中的浓度最高,其次为脾脏和肾脏。AmB-PBCA-NP在给药后随着时间的推移,药物缓慢释放,脑内浓度逐渐升高,而肝、脾等脏器中几乎检测不到有药物分布,说明经纳米材料改性后的药物能够成功地逃避网状内皮系统及吞噬细胞的吞噬,从而有利于增加药物在血液循环中的停留时间,增加入脑几率。   为了进一步验证AmB-PBCA-NP的疗效,我们首先建立了小鼠隐球菌性脑膜炎动物模型,该模型不同于以往全身真菌感染的动物模型,通过脑池内直接注射菌悬液造成菌负荷,其主要感染部位在脑膜,可以更形象地模拟临床上的脑膜炎病变,从而更好地描述隐球菌性脑膜炎的治疗效果。随后,我们采用该动物模型,重点考察了纳米制剂的疗效学指标,并与AmB-Doc及AmB-L相比较,结果证明,经过纳米制剂治疗的隐脑模型小鼠的生存率均得到明显提高,同时,脑部染菌量则呈显著下降趋势。   实验最后,我们通过相关的生化学指标观察了纳米药物的毒副作用。结果显示,AmB-PBCA-NP在提高使用剂量、增强疗效的同时,对肝脏、肾脏及血液系统均未显示明显的损害。与AmB-Doc相比,毒副作用明显降低。   综上所述,PBCA作为一种新的纳米药物传递与控释的载体,具有靶向性、缓释性、定时性和稳定性等优点,而且可以在增加药物使用剂量的同时,减轻或避免其毒副作用。生物医学和纳米技术的结合无疑会给隐球菌病的治疗带来更广阔的前景。
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