納米醫學與納米外科學

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腦卒中納米醫學研究進展

Medha D Joshi

芝加哥藥學院,美國中西部大學藥學係,伊利諾伊州,60515

*通訊作者:Medha D Joshi博士,中西部大學藥學係,芝加哥藥學院,美國Downers Grove 31街555號校友堂365,郵編60515,電話:+1-630-515-6963(辦公室);傳真:+ 1-630-515-6958;電子郵件:mjoshi@midwestern.edu


在美國,中風仍然是最嚴重、最使人衰弱的神經係統疾病。每40秒就有一個新事件,每4分鍾就有一個受害者,它是第五大死亡原因和第一大殘疾原因。美國心髒協會中風統計小組委員會最近的最新報告稱,美國每年約有79.5萬人經曆新的或複發的中風。缺血性中風(供應大腦的血管堵塞)占總數的80%,出血性中風(大腦內部或周圍出血)占其餘部分。美國國立衛生研究院(NIH)估計,中風每年在美國的醫療費用超過730億美元。盡管這種情況很嚴重,FDA批準的唯一可用的缺血性中風藥理治療是:血管內再通治療和靜脈給藥重組組織纖溶酶原激活劑(t-PA),它可以溶解血栓,恢複血流到大腦[3]。血管內再通術的局限性是:1)隻有有限的大血管閉塞和可搶救腦組織從治療中獲益的人群;2)需要大量的設備資源和訓練有素的人員來進行手術[4]。t-PA治療的複雜性在於:1)梗死和治療之間的“機會窗口期”相對較短,隻有3-4.5小時;2)蛛網膜下腔出血風險增加; and 3) neurotoxicity. As a result, only a few patients receive (3-8.5%) and benefit (1-2%) from t-PA treatment. Neither technique addresses cellular damage to brain tissue adjacent to the infracted area, known as the stroke penumbra. More than 1,000 molecules broadly classified as neuroprotective, aiming to stop or slow the secondary damage associated with the ischemic cascade following stroke, have shown promise in the initial stages of research but have failed to demonstrate efficacy in clinical studies because of inadequate efficacy or side effects [5]. A new approach is therefore needed urgently, one which has the potential to address both the restoration of blood flow and attenuation of secondary damage to the penumbral area [5].

近年來,納米醫學在腦卒中治療中的應用引起了人們的極大興趣[6-12]。納米藥物受歡迎的主要原因是:1)納米藥物通過降低劑量降低神經毒性的可行性;2)越過血腦屏障的能力及在缺血區[13]積累的能力;3)以配體為基礎的靶向凝塊;4)在特定刺激下釋放貨物[14]。脂質體一直處於這些研究的前沿,其次是聚合物納米顆粒,因為它們被批準用於臨床,生物降解性和生物相容性。其他納米載體如鉑[15],二氧化鈰[16]和碳納米管[17]也被研究其自由基清除性能。研究了各種藥物活性,包括:溶栓劑[18],如t-PA[19],鏈激酶[20,21]和纖溶酶[22];血紅蛋白(23-28);他克莫司(FK506) [13,29-32]; superoxide dismutase [33]; asialo-erythropoietin [31,34]; IRL-1620 [35]; fasudil [36]; bioactive gases such as nitric oxide [37], Xenon [38]; Nerve Growth Factor (NGF) [39]; citicoline [40,41]; ZL006 [42,43]; antioxidant enzymes [44-46]; luteolin [47]; angiogenic peptides [48] and siRNA [49]. In an animal model of permanent middle cerebral artery occlusion (pMCAO), intravenously-administered 100 nm liposomes [13,29] were found to accumulate in the ischemic core and penumbra region when administered 1-2 hr after occlusion despite reduction in the cerebral blood perfusion as confirmed by fluorescence imaging and positron emission tomography (PET). Liposomes have also been surface modified with polyethylene glycol (PEG) coating to improve their circulation time and to improve their target specificity, by adding moieties such as transfer in receptor [41,43,50,51], Fas ligand antibody [52].

一組研究人員正在研究使用回聲脂質體輸送醫用氣體[19,22,37,38,53-56]。回聲脂質體是一種脂質體,它將氣體和液體包裹在磷脂雙分子層中,並作為超聲造影劑。溶栓藥物如t-PA[55]和纖溶蛋白[22]被封裝在回聲脂質體中,允許局部給藥,全身暴露最小。聯合治療方法[57,58],如與t-PA一起使用抗氧化/消炎藥,已被報道可顯著改善治療效果。然而,有趣的是,當抗氧化劑被三種不同的納米載體(聚乙二醇化脂質體或由具有或不具有靶向部分的PLA和PLGA組成的聚合納米顆粒)封裝並傳遞時,梗死體積縮小[44]沒有觀察到顯著差異,這表明納米載體中被封裝藥物的數量的概率比納米載體或靶向部分的選擇更重要。另一個引起人們興趣的相對較新的領域是納米治療學[59-61],在該領域,使用相同的納米藥物同時進行診斷和治療。盡管納米醫學研究取得了這些出色的進展,提高了用於治療中風的神經保護和神經修複藥物的安全性和有效性,但仍缺乏具有臨床功能的產品。

納米醫學在治療中風方麵有很大的潛力。與傳統的給藥係統相比,納米藥物可以有效減少腦梗死體積並降低t-PA治療的毒性。然而,為了將這些進展轉化為更好的臨床結果,還需要進一步的工作。需要根據STAIR指南[62]進行有效的納米載體設計,以改善藥物的包封和釋放,而不是針對藥物,以評估納米藥物在動物模型中的療效,以提高納米藥物開發為臨床有用的中風治療方法的機會。

致謝

作者要感謝藥學係E. Langan和美國中西部大學在準備這篇觀點文章時提供的幫助。

參考文獻
  1. Mozaffarian D, Benjamin EJ, Go AS, Arnett DK, Blaha MJ等(2016)心髒病和中風統計-2016年更新:來自美國心髒協會的一份報告。循環133:e38-e360。[Ref。
  2. Lloyd-Jones D, Adams RJ, Brown TM, Carnethon M, Dai S等(2010)心髒病和中風統計數據-2010年更新。循環121:e46-e215。[Ref。
  3. Meyers PM, Schumacher HC, Connolly ES Jr, Heyer EJ, Gray WA,等(2011)血管內卒中治療的現狀。發行量123:2591-2601。[Ref。
  4. Appireddy RMR, Demchuk AM, Goyal M, Menon BK, Eesa M,等(2015)缺血性卒中的血管內治療。臨床神經病學雜誌11:1-8。[Ref。
  5. Ginsberg MD(2009)腦缺血神經保護的現狀:天氣概述。中風40:S111-S114。[Ref。
  6. Kubinova S, Sykova E(2010)治療中風和脊髓損傷的納米技術。納米醫學5:99-108。[Ref。
  7. Lanza GM, Marsh JN, Hu G, Scott MJ, Schmieder AH,等。(2010)納米藥物溶栓治療的基本原理。卒中41:S42-S44。[Ref。
  8. Bhaskar S, Tian F, Stoeger T, Kreyling W, de la Fuente JM等。(2010)用於跨血腦屏障診斷、藥物傳遞和靶向治療的多功能納米載體:跟蹤和神經成像的展望。纖維毒性醇7:3。[Ref。
  9. Kim KS, Khang G, Lee D(2011)納米醫學在心血管疾病和腦卒中中的應用。Curr Pharm Des 17,1825 -1833。[Ref。
  10. Nair SB, Dileep A, Rajanikant GK(2012)基於納米技術的神經科學診斷和治療策略,特別強調缺血性中風。當代醫學化學19:744-756。[Ref。
  11. Sharma HS(2011)血液-中樞神經係統屏障、神經退行性變和神經保護:近期的治療進展和納米藥物輸送。中國神經科學雜誌(英文版)[Ref。
  12. Gaudin A, Andrieux K, Couvreur P(2015)納米藥物與卒中:麵向轉化研究。藥物輸送科學技術30:278-299。[Ref。
  13. Ishii T, fuuta T, Agato Y, Oyama D, Yasuda N, et .(2013)即使腦灌注減少,納米顆粒仍在缺血核和半暗帶區積累。生物化學與生物物理學報43:1201-1205[Ref。
  14. fuuta T, Asai T, Oku N(2015)治療缺血性中風的脂質體給藥係統的研製。給藥係統30:309-316。[Ref。
  15. Takamiya M, Miyamoto Y, Yamashita T, Deguchi K, Ohta Y,等。(2012)新型鉑納米顆粒對小鼠缺血性中風和組織纖溶酶原激活物相關腦損傷的強神經保護作用。神經科學221:47-55。[Ref。
  16. Kim CK, Kim T, Choi IY, Soh M, Kim D,等(2012)可預防缺血性中風的氧化鈰納米顆粒。Angew Chem Int Ed english 51: 11039-11043。[Ref。
  17. Lee HJ, Park J, Yoon OJ, Kim HW, Lee do Y, et al.(2011)氨基修飾單壁碳納米管對大鼠腦卒中模型神經元的保護作用。納米科技6:121-125。[Ref。
  18. Elbayoumi TA, Torchilin VP(2008)靶向輸送抗血栓藥物的脂質體。專家意見藥物交付5:1185-1198。[Ref。
  19. Laing ST, Moody MR, Kim H, Smulevitz B, Huang SL,等。(2012)組織纖溶酶原激活物負載回聲脂質體對兔血栓模型的溶栓效果。Thromb Res 130: 629-635。[Ref。
  20. Leach JK, O'Rear EA, Miao Y, Johnson AE, Patterson ES(1999)使用脂質體包裹的鏈激酶在兔中風模型中的溶栓作用。見:IEEE醫學與生物學工程年度國際會議論文集776。[Ref。
  21. Leach JK, Patterson E, O'Rear EA(2004)膠囊纖溶酶原激活劑改善溶栓效果與心肌梗死和中風的臨床相關性。臨床血流變微cir30: 225-228。[Ref。
  22. Kandadai MA, Meunier JM, Hart K, Holland CK, Shaw GJ(2014)用於超聲介導溶栓的質粒負載回聲脂質體。Transl Stroke Res 6: 78-87。[Ref。
  23. Fukumoto D, Kawaguchi AT, Haida M, Yamano M, Ogata Y,等(2009)脂質體包膜血紅蛋白減少大鼠腦梗死體積:氧親和的作用。阿蒂夫器官33:159-163。[Ref。
  24. Kakehata J, Yamaguchi T, Togashi H, Sakuma I, Otani H,等。(2010)人工氧載體,脂質包埋血紅蛋白對缺血/再灌注誘導的大鼠腦功能障礙的治療潛力。中國藥理學雜誌(英文版)[Ref。
  25. Kawaguchi AT, Haida M, Ohba H, Yamano M, Fukumoto D,等(2013)脂質體包膜血紅蛋白改善非人類靈長類動物的缺血性中風:縱向觀察。Artif器官37:904-912。[Ref。
  26. Kawaguchi AT, Haida M, Yamano M, Fukumoto D, Ogata Y,等(2010)脂質體包膜血紅蛋白改善非人類靈長類動物的缺血性中風:一項急性研究。《中國藥典》雜誌第332期:429-436。[Ref。
  27. Kawaguchi AT, Kurita D, Furuya H, Yamano M, Ogata Y,等(2009)脂質體包膜血紅蛋白緩解大鼠大腦中動脈永久閉塞後的腦水腫。阿蒂夫器官33:153-158。[Ref。
  28. 小鬆H, Furuya T, Sato N, Ohta K, Matsuura A,等(2007)細胞型人工氧載體血紅蛋白囊泡對大鼠大腦中動脈閉塞和花生四烯酸誘導的腦卒中模型的影響。神經科學雜誌421:121-125。[Ref。
  29. fuuta T, Ishii T, Asai T, Nakamura G, Takeuchi Y,等。(2014)利用正電子發射斷層掃描分析聚乙二醇脂質體在鼠類局灶性腦缺血中的實時轉運。Artif器官38:662-666。[Ref。
  30. Ishii T, Asai T, Oyama D, Agato Y, Yasuda N,等(2013)FK506包封聚乙二醇脂粒治療腦缺血再灌注損傷。法醫學雜誌27:1362-1370。[Ref。
  31. Ishii T, Asai T, Oyama D, fuuta T, Yasuda N,等。(2012)基於亞洲促紅細胞生成素脂質體給藥係統改善腦缺血再灌注損傷。J控製版本160:81-87。
  32. fuuta T, Ishii T, Asai T, Sato A, Kikuchi T,等(2015)腦缺血條件下脂質體神經保護藥物治療腦卒中。中國生物醫學工程雜誌(英文版)[Ref。
  33. Imaizumi S, Woolworth V, Fishman RA, Chan PH(1990)脂粒誘捕的超氧化物歧化酶減輕腦缺血大鼠的腦梗死。Stroke 21: 1312-1317。[Ref。
  34. Ishii T, Asai T, fuuta T, Oyama D, Yasuda N,等(2012)單次注射asialo-促紅細胞生成素脂質體改善腦缺血/再灌注引起的運動功能障礙。國際醫藥雜誌439:269-274。[Ref。
  35. Joshi MD, Oesterling BM, Wu C, Gwizdz N, Pais G,等。(2016)利用基於細胞的檢測評估負載ETB受體激動劑IRL-1620的脂質體納米載體。神經科學312:141-152。[Ref。
  36. fuuta T, Asai T, Sato A, Namba M, Yanagida Y,等(2016)靜脈注射法舒地爾脂體對腦缺血/再灌注損傷的神經保護作用。國際醫藥雜誌506:129-137。[Ref。
  37. Kim H, Britton GL, Peng T, Holland CK, McPherson DD,等(2013)一氧化氮負載回聲脂質體治療蛛網膜下腔出血後血管痙攣。國際納米醫學雜誌9:155-165。[Ref。
  38. Peng T, Britton GL, Kim H, Cattano D, Aronowski J等。(2013)回聲脂質體氙氣對腦卒中神經保護的治療時間窗和劑量依賴性。中樞神經科學雜誌19:773-784。[Ref。
  39. 陸宇,陳文英,王文傑,胡和宏,徐麗玲,等(2004)脂質體神經生長因子治療局灶性腦缺血。藥物輸送11:19 -324。[Ref。
  40. Ramos-Cabrer P, Agulla J, Argibay B, Pérez-Mato M, Castillo J(2011)脂質體囊化胞膽堿增強腦缺血治療作用的係列MRI研究。國際醫藥雜誌405:228-233。[Ref。
  41. Suresh Reddy J, Venkateswarlu V, Koning GA(2006)轉鐵蛋白靶向胞二磷膽堿脂質體的放射防護作用。J藥物靶點14:13-19。[Ref。
  42. 王錚,吳玲,徐敏,黃燕,王波等。(2015)基於負載新型缺血誘導nNOSPSD-95解耦子脂質體給藥係統的缺血性卒中神經保護強化研究。電流信號傳輸Ther 10: 95-103。[Ref。
  43. 王錚,趙穎,蔣燕,呂偉,吳磊等(2015)t7偶聯聚乙二醇脂質體給藥增強ZL006抗缺血性腦卒中作用。科學報告。[Ref。
  44. Yun X, Maximov VD, Yu J, Zhu H, Vertegel AA,等(2013)腦缺血再灌注損傷後抗氧化酶靶向輸送的納米顆粒。中國腦卒中雜誌33:583-592。[Ref。
  45. Reddy MK, Labhasetwar V(2009)納米顆粒介導的超氧化物歧化酶向大腦的傳遞:減少缺血-再灌注損傷的有效策略。雜誌23:1384-1395。[Ref。
  46. Singhal A, Morris VB, Labhasetwar V, Ghorpade A(2013)納米顆粒介導的過氧化氫酶傳遞保護人類神經元免受氧化應激。細胞死亡4:e903。[Ref。
  47. 趙剛,臧雲雲,蔣誌華,陳雲雲,紀曉華,等。(2011)木犀草素脂質體包埋對大鼠大腦中動脈閉塞缺血再灌注損傷的保護作用。中國生物化學雜誌22:929-936。[Ref。
  48. 黃浩,鄭海生,吳ps,那克斯,權J,等(2015)通過血管生成肽脂質體傳遞改善腦血流:18F-fdg pet成像在缺血性卒中治療中的潛力。中華核醫學雜誌56:1106-1111。[Ref。
  49. Kim ID, Lim CM, Kim JB, Nam HY, Nam K,等(2010)生物可降解PAMAM酯(e-PAM-R)介導的HMGB1 siRNA在初級皮層培養和腦缺血後的神經保護作用。J控製版本142:422-430。[Ref。
  50. Omori N, Maruyama K, Jin gine, Li F, Wang SJ,等(2003)含有聚乙二醇偶聯轉移的脂質體靶向大鼠缺血後腦內皮。Neurol Res 25: 275-279。[Ref。
  51. 趙紅,包新軍,王榮忠,李桂蓮,高健,等(2011)轉移蛋白靶向脂質體轉移大鼠急性缺血後血管內皮生長因子減輕實驗性腦卒中後缺血性腦損傷。Hum Gene Ther 22,207 -215。[Ref。
  52. 陸玉梅,黃建勇,王輝,婁曉峰,廖慧敏等(2014)Fas配體抗體偶聯peg脂質納米顆粒靶向治療腦缺血。生物材料35:530-537。[Ref。
  53. Bader KB, Bouchoux G, Peng T, Klegerman ME, McPherson DD,等(2015)rt- pa負載回聲脂質體的溶栓效果和酶活性。中華血栓學雜誌40:144-155。[Ref。
  54. Britton GL, Kim H, Kee PH, Aronowski J, Holland CK,等。(2010)回聲脂質體用於神經保護的體內治療性氣體輸送。循環122:1578-1587。[Ref。
  55. Shaw GJ, Meunier JM, Huang SL, Lindsell CJ, McPherson DD,等。(2009)負載tpa的回聲脂質體超聲增強溶栓。Thromb Res 124: 306-310。[Ref。
  56. Smith DA, Vaidya SS, Kopechek JA, Huang SL, Klegerman ME,等。(2010)超聲觸發從回聲脂質體釋放重組組織型纖溶酶原激活物。超聲醫學生物學36:145-157。[Ref。
  57. Petro M, Jaffer H, Yang J, Kabu S, Morris VB,等。(2016)組織纖溶酶原激活劑與負載抗氧化劑的納米顆粒遞送促進梗死大鼠腦內祖細胞的激活/動員。生物材料81:169-180。[Ref。
  58. Tiebosch IA, Crielaard BJ, Bouts MJ, Zwartbol R, Salas-Perdomo A等(2012)重組組織纖溶酶原激活劑和含磷酸地塞米鬆脂質體聯合治療可改善大鼠栓塞性卒中後的神經結局並限製病變進展。神經化學雜誌23:65-74。[Ref。
  59. Agulla J, Brea D, argbay B, Novo M, Campos F,等(2014)成像示蹤劑有效載荷的快速調整,用於大腦中治療性納米結構的體內應用。納米醫學10:851 -858。[Ref。
  60. Agulla J, Brea D, Campos F, Sobrino T, argbay B等。(2014)腦缺血梗死周圍區域的體內治療。治療學4:90-105。[Ref。
  61. Mouhieddine TH, Itani MM, Nokkari A, Ren C, Daoud G,等。(2014)納米療法在缺血性和出血性中風中的應用:改善分娩,改善預後。Curr Neurol Neurosci Rep 15: 1-14。[Ref。
  62. Fisher M, Feuerstein G, Howells DW, Hurn PD, Kent TA,等(2009)卒中治療學術行業圓桌會議臨床前建議更新。Stroke 40: 2244-2250。[Ref。

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條信息

文章類型:觀點文章

引用:Joshi MD(2016)腦卒中納米醫學治療進展。納米外科2(3):doi http://dx.doi.org/10.16966/2470-3206.113

版權:©2016 Joshi MD.這是一篇基於創作共用署名許可條款發布的開放獲取文章,該許可允許在任何媒體上不受限製地使用、分發和複製,前提是注明原作者和來源。

出版的曆史:

  • 收到日期:2016年5月6日

  • 接受日期:2016年5月7日

  • 發表日期:2016年5月12日