据世界卫生组织统计,全球有超过5000万痴呆患者,其中约60%至70%被诊断为阿尔茨海默病(AD) ,随着人口老龄化进程的加快,这一数字还会急剧上升。虽然AD关键的病理特征,如β-淀粉样蛋白(Amyloid β-protein,Aβ) 沉积、过度磷酸化的Tau蛋白以及神经原纤维缠结形成等已被确定,但传统治疗方法只能暂时缓解症状,无法逆转或显著延缓疾病进程。因此,寻找更有效的治疗手段,特别是能够直接针对疾病根源的治疗方法,成为了科研工作者和临床医生的共同追求。

近年来,脂质体作为一种先进的药物递送系统,在AD治疗领域展现出巨大的潜力。它们不仅能够负载多种类型的活性物质,实现靶向递送,还能通过表面修饰提高靶向性和穿透血脑屏障的能力,从而实现对大脑特定区域的精准药物递送。此外,脂质体还可以通过修饰用于特异性结合并清除Aβ、抑制 Tau蛋白聚集等AD靶点的治疗。

1 脂质体的结构与修饰

1. 1 基本结构与组成

      脂质体是由一层或多层磷脂双分子层包裹而形成的一个或多个封闭的微小囊泡,分为单室脂质体、多室脂质体和多层脂质体, 其结构如图1所示。单室脂质体由单层磷脂双分子层构成,直径较小,适用于携带小分子药物和生物大分子,可进一步分为小单室脂质体( SUV, 粒径< 100nm ) 、大单室脂质体( LUV,粒径> 100nm) 和巨大单室脂质体( GUV,粒径> 1000nm) ,含有多个单室脂质体的囊泡称为多室脂质体 (MVV, 粒径> 1000nm )。多层脂质体(MLV,粒径100 ~ 1000 nm) 由多层磷脂双分子层构成,这种结构类似于洋葱的层状结构,每一层都可以包含水溶性药物,适合载运多种药物或复杂的药物组合。

        脂质体的基本组成包括磷脂、胆固醇和其他辅助成分。磷脂是构成脂质体双分子层的主要脂质体的基本组成包括磷脂、胆固醇和其他成分,胆固醇能够嵌入磷脂分子之间,通过调节膜的流动性来影响脂质体的稳定性。为了提高脂质体的生物相容性、稳定性和靶向性等特性,通常还需要对脂质体进行表面修饰。

1. 2 表面修饰

脂质体的表面修饰是一项重要的技术手段, 可以通过添加例如聚乙二醇( PEG) 、抗体、糖类、多肽等不同的分子来实现。其中,PEG化是最常见的脂质体表面修饰方法之一,它能够增加脂质体在血液中的稳定性,减少被网状内皮系统的清除,从而延长其在体内的循环时间。此外,抗体或其他靶向配体的修饰可以使脂质体特异性地识别和结合到特定细胞表面的受体上,进而实现主动靶向递送。还可以通 过连接热敏或pH敏感材料,使脂质体响应特定环境条件,如温度或酸碱度的变化,以控制药物的释放。

1. 3 脂质体在药物递送中的优势

因其生物相容性和携带水溶性及脂溶性物质的能力,脂质体作为药物递送系统具有多项独特优势。首先,脂质体能够提高药物的稳定性,特别是对于那些容易在体内降解的药物,如蛋白质和核酸类药物,脂质体提供了重要的保护屏障。其次,脂质体可以增强药物的生物利用度,对于一些难溶于水的药物分子,脂质体的包裹可以显著提高其在水相中的溶解度,改善其在体内的吸收和分布。此外,脂质体还能将药物定向输送到特定病变部位,降低药物分子对健康组织的损害。同时,脂质体可以实现药物的缓释和控释,维持稳定的药物浓度,延长药物作用时间,对需要长期稳定药效的治疗尤为重要。

2 脂质体在阿尔茨海默病治疗中的应用

针对AD的靶点治疗策略中,脂质体及修饰后的脂质体展现出了巨大的潜力。 修饰可能涉及分子附着在外部,或将药物分子封装在囊泡的水核或者脂质双层中 ,通过表面修饰特定的配体或抗体来靶向 AD患者大脑中的病变区域,如Aβ 斑块或Tau蛋白聚集的位置,精确递送药物分子到这些关键部位,在提高治疗效果的同时减少对正常组织的副作用。

        图2展示了各种可能与AD治疗相关的脂质体的修饰结果:单一PEG的修饰增强了药物的水溶性和稳定性;PEG连接的肽和抗体、谷胱甘肽( GSH) 、表面抗体、乳铁蛋白、葡萄糖、小麦胚芽凝集素、转铁蛋白( Tf) 等修饰有助于药物穿越BBB;而磷脂酸、PEG-姜黄素、亲脂肽、亲脂性药物、亲水肽、亲水性药物以及核酸等则直接参与到了AD的靶向治疗系统中,共同构成了对抗AD的有效手段。 这些技术和修饰提高了药物的稳定性和生物利用度,有助于促进药物通过BBB,有效递送至大脑,发挥协同治疗作用。

2. 1 单靶点配体修饰

2. 1. 1 谷胱甘肽

       GSH是一种天然存在的三肽,由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成。它在细胞内具有重要的抗氧化作用,并且在多种生理过程中发挥着关键作用。GSH修饰的脂质体是一种利用GSH的独特性质来增强药物递送效率的技术。

2. 1. 2 葡萄糖

       葡萄糖是维持大脑功能的主要能量来源, 大脑不能合成葡萄糖。其转运主要依赖于脑毛细血管内 皮细胞上的葡萄糖转运蛋白( Glut)。葡萄糖修饰脂质体是一种通过结合葡萄糖分子来增强脂质体功 能的技术, 由于Glut在大脑上的表达量大,转运效率也高, 因此葡萄糖的修饰可以借助Glut提高脂质体的脑靶向效率,将药物更有效地递送到AD患者脑内,作用于病变区域。此外,葡萄糖修饰还能增强脂质体的生物相容性和稳定性,有助于延长药物在体内的循环时间并减少潜在的免疫反应。

2. 1. 3 转铁蛋白

转铁蛋白是一种在血液中广泛存在的蛋白质,它负责运输铁离子,在多种细胞类型中都有其特异性受体———转铁蛋白受体(TfR)。这种受体在脑细胞中表达丰富,尤其是在BBB内皮细胞上高度表达。 因此,转铁蛋白修饰脂质体能够通过与TfR的相互作用来提高药物穿过BBB的能力, 并将其有效地递送到大脑中,这对于治疗AD等中枢神经系统疾病尤为重要。

2. 1. 4 载脂蛋白E

        载脂蛋白E( ApoE) 是一种在体内广泛分布的蛋白质,它在脂质代谢和胆固醇运输中发挥重要作用,并且与AD的发病机制密切相关。ApoE的不同变异型与AD的风险相关联,其中ApoE4会引起并加速Aβ在大脑中的聚集,增加患AD的风险。在靶向配体的修饰中,ApoE通过与大脑中的低密度脂蛋白受体结合,提高了脂质体的靶向性和穿越BBB的能力,并可根据病变区域的特定条件来控制药物的释放,使得药物能够更有效地递送到AD患者的病变区域。

2. 2 多靶点脂质体

2. 2. 1 具有姜黄素衍生物以及脑靶向功能的脂质体

      姜黄素(CURC)是从姜黄根茎中提取的一种天然多酚化合物,具有强大的抗氧化能力,可以清除自由基,减轻氧化应激对神经元的损害。 同时CURC及其衍生物能够与Aβ 多肽结合,干扰其聚集过程,从而减少Aβ 斑块的形成。但其水溶性和生物利用度较低,通过将其封装在脂质体中,可以显著提高 CURC的溶解度、稳定性和生物利用度, 同时实现靶向递送, 从而增强其药效。

2.2. 2 MicroRNA-195纳米脂质体

研究者设计并合成了一种新型的纳米脂质 体用于封装聚乙烯亚胺( PEI) 和微小核糖核酸- 195( miR-195)复合物( PEI / miR-195)，旨在改善AD的治疗效果。为了增强脂质体穿越BBB的能力,研究者采用了两种不同的配体进行修饰:p-氨基苯基-α-D-甘露吡喃糖苷( MAN) 和阳离子细胞穿透肽( TAT) 。MAN通过共价键连接到长链的 2-二硬脂酰-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺-聚乙二醇上,形成 DPM-Lip。

2. 2. 3 仿生外泌体-脂质体杂化纳米囊泡

 研究人员设计了一种称为TSEL的ROS响应性仿生纳米囊泡系统:首先将脂质混合物通过旋转蒸发法制备脂质体薄膜,并通过水合脂质膜将髓系细胞触发受体2 ( TREM2 ) 的质粒( pTREM2 ) 和β淀粉样前体蛋白裂解酶1 (BACE1)的siRNA( siBACE1)有效地装载到脂质体的亲水区,再采用超 离心法从间充质干细胞(MSC)上清液中提取外泌体,将外泌体与载药脂质体按比例混合,挤压制备杂交纳米囊泡。纳米囊泡利用外泌体的归巢能力和血管肽-2 ( Angiopep-2,Ang2) 的帮助,有效地穿越BBB 并积累在AD病变区域。上调TREM2的表达可以重新编程小胶质细胞从促炎性的M1表型转化为抗炎性的M2表型, 并恢复其吞噬Aβ的能力及其神经修复功能。

2. 2. 4 多功能脂质体靶向Aβ寡聚体

有人研究设计了一种新型自组装环D,L-α 肽 ( CP-2) ,该肽能够特异性靶向可溶性Aβ 寡聚物 ( AβOs)。研究人员先将DSPC、胆固醇和1,2-二棕榈酰-磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇-羧酸(DSPE-PEG-COOH) 按一定比例进行混合,再利用合成的分子多肽CP-2的游离氨基与脂质体表面的羧基进行偶联反应形成生物相容性脂质体(CP-2-LPs) ,并将其与荧光分子Cy5 结合形成荧光标记的多功能纳米脂质体( Cy5-CP-2-LPs)。这种具有生物相容性的CP-2 缀合脂质体能够有效破坏Aβ聚集并减轻其对人神经母细胞瘤细胞SHSY5Y的毒性作用,并在转基因动物模型中表现出改善认知功能的效果。 同时,荧光标记的CP-2-LPs可以用来诊断AD,因为它们会在AD模型小鼠的脑中蓄积(在正常 小鼠中不蓄积) ,从而实现疾病的早期检测。

2. 2. 5 转铁蛋白-Pep 63-脂质体

       有人设计了一种新型多功能脂质体— Tf-Pep63-脂质体( Tf-Pep63-Lip )。将磷脂酸( PA)掺入脂质体的脂质膜中以增强Aβ结合能力,再将脂质体表面与Tf 偶联,通过TfR 介导的转胞吞作用增强其 BBB能力,并结合了具有神经保护作用的肽Pep63,使得它能够靶向Aβ 寡聚体和纤维。

2. 2. 6 靶向递送线粒体的双负载脂质体

设计一种用于AD治疗的、经过修饰以靶向线粒体的双负载脂质体。这种脂质体使用正十四烷基三苯基溴化膦( TPPB-14) 进行了修饰,并成功地装载了抗氧化剂α-生育酚 (α-tocopherol)和盐酸多奈哌齐,旨在通过鼻腔给药。结果显示,这些修饰后的脂质体能够减少记忆损伤,并影响AD转基因小鼠疾病的发展进程,减缓了Aβ 斑块形成的速度,特别是减少了Aβ 斑块在海马区齿状回和CA1区域中的数 量。通过这种方法,研究人员证明了通过鼻腔施用的修饰脂质体能够改善记忆功能,并对AD产生积极的影响。

以上关于脂质体在AD中的应用汇总于表1中。

3 结论与展望

脂质体作为一种先进的药物递送系统,在 AD治疗领域展现了其独特的优势。它们具有良好的生物相容性和可调节的物理化学特性,能够装载多种活性物质,并通过表面修饰提高靶向性及穿越 BBB的能力,实现对大脑特定区域的精准药物递送,在改善药物疗效的同时减少了全身副作用的可能性。

尽管脂质体在AD治疗领域展现出了巨大潜力,但它们仍面临一些固有的局限性。首先,脂质体的药物负载量有时受限于其尺寸和结构,这可能会影响药物递送的效率;其次,复杂的制备工艺导致较高的生产成本,这对于大规模商业应用是一个挑战;此外,尽管脂质体能够提高药物的稳定性,但在某些条件下,脂质体自身也可能遇到稳定性的问题,如在存储过程中可能发生融合或破裂; 再者,尽管表面修饰可以提高脂质体的靶向性,但确保药物能够准确无误地递送到病变部位仍然是一个挑战;最后,某些脂质体材料或修饰可能会引发免疫反应,这也影响了治疗的安全性和有效性。

为了克服这些缺陷,脂质体技术的发展方向集中在几个关键点上:一是通过优化脂质体的结构设计或采用新型材料来提高药物装载量,以此提升治疗效果;二是开发更简便高效的制备方法, 简化生产工艺流程,从而降低生产成本,使得脂质体药物更加经济实惠;三是改进脂质体的成分和结构,提升其在不同条件下的稳定性,确保药物在递送过程中的完整性;四是继续探索新的表面修饰技术和配体,提高脂质体对特定病变区域的识别能力,确保药物能够精准递送;五是筛选或设计低免疫原性的脂质体组分,避免或减少不良免疫反应的发生。通过这些改进措施,脂质体作为药物递送系统的效能将进一步提升,为 AD患者带来更安全、更有效的治疗选择。

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