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特發(fā)性肺纖維化(IPF)是一種高死亡率的進(jìn)行性肺部疾病。FDA批準(zhǔn)的藥物尼達(dá)尼布和吡非尼酮(PFD)可以通過(guò)抑制成纖維細(xì)胞的過(guò)度活化來(lái)延緩疾病進(jìn)展,但是由于常規(guī)給藥方式靶點(diǎn)部位藥物積蓄水平低,作用時(shí)間短,無(wú)法顯著改善患者的生存率。因此尋找新的治療途徑至關(guān)重要,納米藥物的出現(xiàn)改變了這一點(diǎn)。
近日,中國(guó)藥科大學(xué)藥學(xué)院姜虎林教授團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一種雙藥負(fù)載納米顆粒并使用玉研儀器的肺部霧化給藥裝置治療小鼠肺纖維化,該納米顆粒Lip@VP使用薄膜分散體制備方法,將 VER(維替泊芬)和 PFD(吡非尼酮)同時(shí)封裝在脂質(zhì)層內(nèi),借助肺部液體定量霧化器,將固定量的納米顆粒溶液霧化成直徑10-30um的氣溶膠,并彌漫擴(kuò)散到小鼠的整個(gè)肺部。在治療兩周之后,發(fā)現(xiàn)肺纖維化小鼠的肺功能以及肺部組織結(jié)構(gòu)都可喜地恢復(fù)了健康。隨后在藥物遞送領(lǐng)域Top期刊Journal of Controlled Release發(fā)表名為“Inhaled nanoparticles for treating idiopathic pulmonary fibrosis by inhibiting honeycomb cyst and alveoli interstitium remodeling”的文章。
許多研究報(bào)告稱,IPF可以通過(guò)修復(fù)損傷的Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞和抑制成纖維細(xì)胞過(guò)度激活并調(diào)節(jié)失調(diào)的免疫細(xì)胞來(lái)緩解,隨著進(jìn)一步了解,IPF的發(fā)生并不限于疾病特異性的Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞。眾所周知,氣道上皮作為外部環(huán)境與宿主之間的接口,當(dāng)氣道上皮受到免疫或生長(zhǎng)刺激因素時(shí),Yes相關(guān)蛋白(YAP)被激活,驅(qū)動(dòng)與遷移和增殖相關(guān)的基因表達(dá)。流化的細(xì)胞在周?chē)匦露ㄎ?/span>,以大量增殖和分化產(chǎn)生粘蛋白的氣道細(xì)胞為特征,在實(shí)質(zhì)部位出現(xiàn)蜂窩狀囊腫,肺功能大幅下降。大量證據(jù)表明異常的氣道上皮反應(yīng)在疾病進(jìn)展中起著至關(guān)重要的作用。
肺纖維化恢復(fù)過(guò)程圖
在本研究中,作者團(tuán)隊(duì)首先檢查了患有IPF的人類和小鼠?;加蠭PF的肺部表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)扭曲并具有增生性蜂窩狀囊腫和上皮細(xì)胞積聚的結(jié)構(gòu),大量氣道上皮遷移至肺泡。在此,研究者制備了負(fù)載維替泊芬(VER)和吡非尼酮(PFD)的脂質(zhì)納米顆粒(Lip@VP),當(dāng)藥液霧化到肺部時(shí),VER能夠通過(guò)抑制氣道流化阻止蜂窩狀囊腫的形成,PFD同時(shí)抑制成纖維細(xì)胞過(guò)度活化。本研究主要關(guān)注氣道上皮的流化和成纖維細(xì)胞的過(guò)度激活。
雙重納米藥物結(jié)構(gòu)示意圖
首先作者先做了大量體外實(shí)驗(yàn),包括劃痕實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)該藥物抑制細(xì)胞遷移的作用,以及抑制細(xì)胞增殖的相關(guān)實(shí)驗(yàn),藥物的細(xì)胞毒性等。
結(jié)果顯示Lip@VP可以有效抑制16 HBE 細(xì)胞的遷徙以及成纖維細(xì)胞的增殖。
16 HBE 細(xì)胞的劃痕實(shí)驗(yàn)
為了驗(yàn)證其在體內(nèi)的效果,研究人員將小鼠分成了6組,一組為正常對(duì)照,另外5組用博來(lái)霉素(BLM)肺部霧化給藥方式創(chuàng)建IPF模型,使用肺部霧化給藥裝置創(chuàng)建肺纖維化模型相比于傳統(tǒng)滴注方法具有很大的優(yōu)勢(shì):肺部霧化因?yàn)椴挥脷夤芮虚_(kāi)且無(wú)大液滴窒息風(fēng)險(xiǎn),死亡率與滴注法相比顯著降低;且霧化擴(kuò)散范圍大,藥液肺內(nèi)分布均勻,肺部彌漫性病變,更接近臨床患者真實(shí)肺部情況;可定量給藥,無(wú)首關(guān)消除,節(jié)省藥液且重復(fù)性高。BLM處理7天后,小鼠接受霧化給藥,用生理鹽水、Lip@P、Lip@V和Lip@VP給藥,同時(shí),設(shè)置一組口服PFD,并監(jiān)測(cè)其肺功能和病理改變。
實(shí)驗(yàn)過(guò)程示意圖
肺功能圖表顯示使用過(guò)雙重藥物納米顆粒(Lip@VP)可以顯著改善纖維化小鼠的肺功能,與其他組小鼠相比更加接近正常對(duì)照組小鼠。
各組小鼠的肺功能各項(xiàng)指標(biāo)
采用體積描記法測(cè)定各組小鼠的潮氣量,每分鐘通氣量,吸氣峰值流速以及呼吸中段流速,可以看到對(duì)比正常組,其他四組都有很明顯的下降,Lip@VP組與正常組保持接近一致。
之后研究人員又對(duì)各組小鼠的肺部進(jìn)行切片染色,α平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA) 和 間質(zhì)蛋白(krt5)進(jìn)行免疫熒光染色。如下圖所示:
各組小鼠肺部染色
由圖可見(jiàn)正常小鼠HE染色中肺部肺泡結(jié)構(gòu)完整,細(xì)胞數(shù)目少,而纖維化模型小鼠中細(xì)胞數(shù)目顯著增多,肺泡結(jié)構(gòu)紊亂,而在肺纖維化小鼠使用了Lip@VP后,肺泡結(jié)構(gòu)又接近正常。在Masson染色上可觀察到纖維化肺組織中膠原纖維顯著染色加深,表示增加的的大量細(xì)胞其實(shí)是過(guò)度增殖的成纖維細(xì)胞,α-SMA和krt5的表達(dá)在纖維化小鼠肺部也是明顯增強(qiáng),這些蛋白的過(guò)度增多加重纖維化,而Lip@VP組卻逆轉(zhuǎn)回到正常水平。定量測(cè)量進(jìn)一步證實(shí)了納米雙重藥物可以降低α-SMA和krt5過(guò)量的表達(dá)。
各組α-SMA和krt5蛋白表達(dá)條帶
研究中通過(guò)肺纖維化的造模與納米藥物的纖維化逆轉(zhuǎn),提示了肺纖維化是個(gè)氣道上皮流化和成纖維細(xì)胞過(guò)度增殖的過(guò)程,所以抑制氣道流化和纖維細(xì)胞增殖是治療的切入點(diǎn),納米藥物通過(guò)肺內(nèi)霧化進(jìn)入肺泡表面,因其更強(qiáng)的滲透力以及持續(xù)釋放的能力;VER抑制氣道上皮流化,減少細(xì)胞病理性遷移,同時(shí)PFD抑制成纖維細(xì)胞過(guò)度增殖,兩者共同作用,將肺纖維化形成的蜂窩樣囊腫和肺泡扭曲重塑,達(dá)到治愈效果。總的來(lái)說(shuō),納米顆粒負(fù)載雙重藥物實(shí)驗(yàn)中取得了令人驚喜的效果,通過(guò)納米顆粒包裹藥物加強(qiáng)其穿透性與蓄積能力,肺部霧化的方式增加其作用范圍,為臨床治療IPF尋找到了新的策略。
下面接肺部給藥介紹