摘要

传统的紫杉醇制剂为注射剂，使用Cremophor-EL 和乙醇以提高其溶解度，会导致严重的超敏反应、中性粒细胞减少等不良反应，给患者带来了极大的不便。尽管新一代的紫杉醇制剂Abraxane 不含Cremophor-EL 和乙醇，但是仍需要通过频繁的静脉输注来实现治疗，并且制备与保存过程极其昂贵。口服给药是最常用的给药途径，与静脉给药相比，口服给药可以使患者自行给药，降低了卫生保健成本并提高了患者依从性。因此口服紫杉醇具有巨大的开发价值与挑战性。本综述主要介绍了目前已经开发出的多种紫杉醇的口服给药递送系统以及口服紫杉醇的挑战。

关键词

口服给药; 紫杉醇; 药物递送系统

正文

引言

紫杉醇( Paclitaxel, PTX) 是一种从裸子植物红豆杉的树皮分离提纯的天然次生代谢产物[1],经临床验证,具有良好的抗肿瘤作用,可用于食道癌[2]､膀胱癌[3]､前列腺癌[4]､胃癌[5]､卵巢癌[6]､非小细胞肺癌､头颈癌[7]､乳腺癌[8]等多种癌症的治疗｡紫杉醇是近年国际市场上最热门的抗癌药物,被认为是人类未来20 年最有效的抗癌药物之一。

一紫杉醇作用机制与口服给药

1.  1 作用机制

紫杉醇可使微管蛋白和组成微管的微管蛋白二聚体失去动态平衡，诱导与促进微管蛋白聚合、微管装配、防止解聚，从而使微管稳定并抑制癌细胞的有丝分裂和诱导细胞凋亡，阻止癌细胞的增殖，起到抗癌作用。紫杉醇是发现的第一个能与微管蛋白聚合体相互作用的药物，即通过与微管紧密地结合而起作用［9］。

1.  2 口服给药

因口服给药具有患者依从性高、成本低、易于给药、无创性及安全性等优点，是大多数药物最优选的给药途径［10］，然而口服药物的吸收是一个复杂的过程，药物的理化特性、剂型的性质以及胃肠道( Gastrointestinal tract，GIT) 生理学等因素都会影响药物吸收［11］。由于胃肠道中存在多种吸收屏障，可防止异物进入人体，因此只有某些特定类型的分子可以通过。药物分子的多种物理化学性质，包括亲脂性、离子强度、可旋转键的存在、氢键结合能力和分子大小均可影响药物分子通过胃肠道上皮屏障的吸收。

由于紫杉醇水溶性低以及P-糖蛋白外排作用，紫杉醇口服给药具有很大的挑战性。为实现有效的抗癌活性和降低PTX 的固有毒性，研究者一直在努力设计和制造更有利的纳米制剂。随着聚合物和纳米技术的发展，聚合物胶束、纳米粒子、脂质体和纳米乳剂等纳米给药系统能提高药物的疗效并解决药物的药代动力学限制，已经引起了研究者的极大关注。

二口服紫杉醇制剂

2. 1 聚合物胶束

用于药物递送的大多数聚合物胶束由具有疏水和亲水链段的共聚物组成｡共聚物在水性介质中自组装形成具有亲水壳和疏水核的胶束[12]｡亲水壳防止胶束的聚集和沉淀,同时还保护疏水核心,疏水核心溶解难溶的小分子药物｡除了提高溶解度,聚合胶束还可以提高渗透性并降低药物毒性[13]｡Sze 等[14]通过聚乙二醇( Polyethylene glycol,PEG) 与聚己内酯[Poly ( ε-caprolactone) ,PCL]制备负载紫杉醇的聚合物胶束｡选择2 种不同分子量的共聚物来制备载药胶束｡通过与游离药物相比,2种PEG-b-PCL 载药胶束均有效提高了紫杉醇的溶解度｡低分子量PEG-b-PCL 增强了细胞对药物的吸收并表现出渗透增强活性｡高分子量PEG-b-PCL 具有更好的药物溶解性｡

Yang 等[15] 设计了一种基于左旋肉碱( Lcarnitine, LC) 共轭壳聚糖- 硬脂酸( Chitosan-stearic acid, CS-SA) 胶束的递送系统,以改善紫杉醇的口服吸收｡胶束骨架CS-SA 利用外壳CS 的生物黏附性增强肠道吸收,并利用SA 的疏水核提高亲脂性药物的负载能力｡配体LC 通过其衍生物LC-硬脂酸( LC-SA) 的硬脂酰基团连接在胶束表面,负载紫杉醇的LC-SA /CS-SA 胶束通过肉毒碱转运蛋白2( Organic cation transporter-2,OCTN2)介导通过肠上皮细胞,改善紫杉醇的肠道吸收｡体外释放实验结果显示,LC-SA /CS-SA 胶束可以防止口服吸收前肠道药物释放｡

Chen 等[16]设计了一种新型壳聚糖衍生物: 没食子酸- 壳聚糖-D-α-生育酚聚乙二醇1000 琥珀酸酯的共聚物[Gallic acid-chitosan-( D-α-tocopherol polyethylene glycol 1000 succinate ) ,Chitosan-GA-CS-TPGS) ,并构建了紫杉醇胶束,使其具有与GA-CS-TPGS 共聚物胶束相关的多种功能,以增强紫杉醇的生物利用度和抗肿瘤功效｡试验结果表明,紫杉醇胶束将紫杉醇的生物利用度提高了约3. 8 倍,并且与TaxolⓇ相比,紫杉醇胶束的抗肿瘤功效更强｡

2. 2 聚合物纳米粒

聚合纳米颗粒可以定义为1 ~ 100 nm 大小的固体胶体颗粒,最好由天然､合成或半合成来源的可生物降解的聚合物组成[17]｡通过不同的制备方法,可以使药物附着､包封或嵌入在纳米颗粒的基质上｡聚合纳米颗粒通常为纳米胶囊或非球形｡聚合物纳米颗粒可增强和改变药物的性质,如溶解度､半衰期及其释放特性,从而增强了药效学和药代动力学参数[18]｡

Du 等[19]研发了一种使用聚赖氨酸( Polylysine, PL) 和聚丙交酯( Polylactide, PLA) 共改性的硫醇化壳聚糖构建而成的多功能纳米粒子( PYCS-PLA) ,用于负载紫杉醇｡作为两亲性聚合物,PY-CS-PLA 具有良好的自组装能力,可自组装成平均粒径为165 nm 的球形纳米颗粒,并将紫杉醇包封在疏水核中｡包封的紫杉醇从壳聚糖纳米颗粒中持续释放,并且与释放介质的pH 值在1. 2 ~7. 4 范围内呈正相关｡体外研究表明,PY-CSPLA/PTX 可以增强Caco-2 细胞中紫杉醇的细胞摄取｡药代动力学结果表明,PY-CS-PLA /PTX 在大鼠中的口服生物利用度为紫杉醇的5. 63 倍｡

PY-CS-PLA /PTX 改善了紫杉醇在肿瘤部位的分布,在荷瘤小鼠中表现出更好的抗肿瘤功效,并且毒性更小｡

Pan 等[20]分别制备了负载紫杉醇的泊洛沙姆( Pluronic F127,F127) -聚丙交酯( PLA-F127-PLA)和叶酸( Folic acid, FA) 偶联的Pluronic127-聚丙交酯( FA-F127-PLA) 聚合物囊泡｡FA-F127-PLA 聚合物囊泡负载紫杉醇表现出更高的细胞毒性和细胞摄取｡大鼠体内的药代动力学研究表明,口服FA-F127-PLA 聚合物囊泡中的紫杉醇比口服PLA-F127-PLA 聚合物囊泡中的紫杉醇具有更高的生物利用度｡同时将TPGS 作为优化剂添加到FA-F127-PLA 聚合物囊泡中｡载有紫杉醇的FAF127-PLA /TPGS 混合聚合物囊泡表现出更高的细胞毒性能力､细胞摄取能力和生物利用度｡

Jiang 等[21]制备了负载紫杉醇的红细胞膜纳米颗粒( Erythrocyte membrane nanoparticles, EMNP)｡与游离紫杉醇相比,负载紫杉醇的EMNP显示,在耐药犬肾上皮连续细胞( Madin-Daby canine kidney cells- multidrug resistance 1,MDCKMDR1)中紫杉醇的通透性提高了3. 5 倍,在肠黏膜组织中紫杉醇的通透性提高了16. 2 倍｡细胞摄取实验显示出MDCK-MDR1 细胞单层中紫杉醇具有更高的细胞摄取｡体内药代动力学试验结果表明,负载紫杉醇的EMNP 的AUC0-t和Cmax值分别比游离PTX 高14. 2 倍和6. 0 倍｡

2. 3 脂质体纳米粒

脂质体是基于脂质的球形囊泡系统,其中亲脂性双层夹在两个亲水层之间｡磷脂具有可生物降解和生物相容性,并且与细胞膜中存在的脂质具有相似性,因此使用脂质体进行药物输送具有较大的潜力[22]: 保护药物免于体内降解; 控制药物释放; 改变生物分布; 将药物靶向疾病部位; 增强溶解性和生物利用度｡自组装而形成的脂质体具有热力学优势,已用于癌症治疗,以改善肿瘤靶向性并降低脱靶毒性｡

Liu 等[23]开发了一种新型的双功能壳聚糖-巯基乙酸( Thioglycolic acid, TGA) -泊洛沙姆( Pluronic F127,PF127) ( CS-TGA-PF) 脂质体,可促进肠黏液的黏附和渗透,用于紫杉醇口服给药｡载有紫杉醇的CS-TGA-PF 脂质体显示,121. 4 nm 的粒径和Zeta 电位50. 2 mV｡CS-TGA-PF 脂质体比未修饰的脂质体更稳定,在模拟胃液和肠液中显示出缓慢释放的性能｡与未修饰的脂质体相比,CS-TGA-PF 脂质体吸收了3 倍的黏蛋白,延长了脂质体在肠道黏膜表面的停留时间｡通过观察肠道吸收和分布,发现CS-TGA-PF 脂质体可增强其在肠道黏液的黏附和渗透,改善药物肠道吸收｡Khatri 等[24]制备了用于口服递送紫杉醇和蒿甲醚的附加配体的固体脂质纳米粒( Solid lipidnano particles, SLN) ｡紫杉醇和蒿甲醚从制备的SLN 中受控释放,具有良好的稳定性｡四唑盐比色法( Methyl Thiazolyl Tetrazolium, MTT) 结果显示,与纯药物和未结合药物的SLN 相比,负载药物的SLNs 制剂对人肺癌细胞H-1299 有更好的细胞毒性｡体内药效学研究证实了已开发的SLNs 制剂在体内具有更好的吸收性和长循环性,可改善作用部位药物的生物利用度,具有更高的抗肿瘤效果,且具有降低PTX 剂量相关毒性的能力｡

2. 4 脂质- 聚合物杂化纳米颗粒

聚合纳米颗粒( Polymeric nanoparticles, NPs) 和脂质纳米载体是2 种不同的药物递送系统[25]｡当它们分别用作载体时,2种药物递送系统都存在一些缺点,例如药物快速扩散和泄漏､非特异性释放､剂量相关的毒性和药物不受控制的释放｡脂质- 聚合物杂化纳米颗粒克服单独使用聚合物纳米颗粒和脂质系统的缺点｡它们由3 个不同的组件组成: ①封闭活性治疗部分的内部聚合物核; ②围绕聚合物核心的脂质单层; ③脂质-PEG 外层｡其独特的结构设计,使颗粒具有更好的药物包封性和良好的药代动力学特征｡其功能在于稳定和延长体循环,以确保粒子在体内有更长的停留时间[26]｡

Godara 等[27]使用一步纳米沉淀法合成了负载紫杉醇的聚合物- 脂质杂化NP｡结合壳中包含聚乳酸- 羟基乙酸共聚物[Poly ( Lactic-co-GlycolicAcid) ,PLGA]核心和脂质的杂化NP 的结构完整性的优势,使用不同表面活性剂,如聚乙烯醇( Polyvinyl alcohol, PVA) ,生育酚聚乙二醇琥珀酸酯( TPGS) ,普朗尼克68( pluronic 68,F68) 和人血清白蛋白( Human serum albumin, HSA) 作为稳定剂｡分别考察NP 的形态､粒径､ζ 电势､包封效率､体外药物释放､蛋白质结合能力和血液相容性｡NP 的粒径范围为150 ~ 400 nm,表面活性剂和脂质的类型和浓度极大地影响了粒径｡脂质和不同表面活性剂的存在对NPs 的其他表征也有很大的影响｡除了包封率的增加和持续释放的特点外,与其他制剂相比,基于HSA 的双脂质包被的NPs 表现出更低的zeta 电位和更高的蛋白结合能力,因此溶血百分比更低｡体内药代动力学研究表明,与带有其他表面活性剂的NPs 相比,基于HSA 的NPs 表现出更高的血浆浓度; 与游离紫杉醇混悬液相比,基于HSA 的NPs 在组织和血浆中的药物暴露分别高出2 倍和10 倍｡

2. 5 纳米乳剂

乳剂[28]是2 种不混溶的液体( 通常是水和油) 在纳米级( 20 ~ 200 nm) 的分散体,并由表面活性剂稳定｡纳米乳剂与简单的胶束分散体相比,具有更高的溶解度和吸附能力｡由于其独特的性质和较小的尺寸,使它具有更强的动力学稳定性和药物溶解度｡通过利用增强的渗透性和保留作用来靶向特定器官,并规避网状内皮系统｡口服给药时,纳米乳剂可以提高疏水性药物的溶解速度,进而提高药物的生物利用度｡纳米乳液中的药物从油中扩散到表面活性剂层中,然后扩散到水相中,达到持续释放的效果｡

Ding 等[29]通过将磷脂- 药物复合物( Phospholipid-drug complex, PLDC) 和纳米乳化给药系统( Self-nanoemulsifying drug delivery system, SNEDDS) 组合成一个系统,开发了一种新型的紫杉醇口服药物递送系统,来提高紫杉醇的口服吸收｡PLDC-SNEDDS 分散在水性介质中后,形成纳米乳液,平均粒径约为30 nm｡PLDC-SNEDDS 纳米乳液在HCl 溶液( 0. 1 mol /L, pH 1. 0) 和磷酸盐缓冲溶液( pH 6. 8) 中均显示出良好的胶体稳定性｡在体内,PTX-PLDC-SNEDDS 在口服吸收效率方面显示出明显的优势,其生物利用度分别比PTX-PLDC 和PTX 溶液高3. 42 倍和2. 13 倍｡

三口服紫杉醇的挑战

就患者而言,口服给药途径是最优的选择｡药物吸收是口服给药的重要过程,药物良好的生物利用度对于确保有效的治疗浓度是必要的｡此外,制剂应在胃肠道中吸收良好,并且不能刺激胃肠道｡紫杉醇溶解度差是其吸收和生物利用度低的主要原因｡紫杉醇对药物外排泵( 例如P-糖蛋白) 的亲和力是导致其口服生物利用度低的另一个原因｡

3. 1 紫杉醇的口服生物利用度

溶解度和渗透性是影响口服药物吸收的两个基本因素｡生物药物分类系统将药物分为4 类,第I 类: 高渗透性､高溶解度; 第II 类: 高渗透性､低溶解度; 第Ⅲ类: 低渗透性､高溶解性[30]; 第Ⅳ类: 低渗透性､低溶解性｡药物在被吸收之前需要先在胃肠道中溶解,而渗透性决定着有多少药物从胃肠道进入体循环｡药物渗透性低可归因于药物分子的固有特性或胃肠道表面上存在的外排系统,这些系统会将吸收的药物分子再循环回肠腔｡而紫杉醇在生物药物分类系统中被分为第Ⅳ类药物[31],游离的紫杉醇几乎不溶于水｡紫杉醇没有可电离的官能团｡在部分亲脂性溶剂中的溶解度也有限,在通常可接受的载体( 例如PEG 400,乙醇,丙二醇或甘油) 中的溶解度也有限[32]｡同时紫杉醇是P-糖蛋白的高亲和力底物,因此降低了其生物利用度｡口服紫杉醇制剂可通过增加紫杉醇溶解度和抑制P-糖蛋白来改善其生物利用度｡

3. 2 紫杉醇的毒副作用

紫杉醇具有广泛的抗肿瘤活性,同时其在正常细胞和肿瘤细胞之间缺乏选择性,会造成不同程度的毒副作用,如神经毒性的不良反应｡为了增加药物分子的生物利用度,减少药物的最低有效浓度来降低剂量相关的毒性并提高治疗效果,靶向药物递送系统应运而生,靶向系统通过增加药物向靶向部位的转运或通过提高药物分子的靶向与非靶向组织之比来实现上述目标[10]｡

胃肠道生理环境的巨大差异,包括pH 值､黏液厚度､胃肠道转运时间以及散布在整个GIT 中的多种类型的细胞和转运蛋白[33]｡利用GIT 的多种生理因素可以实现针对GIT 不同区域的口服靶向药物递送系统[10]｡通过利用诸如温度､pH､异常脉管系统或细胞表面电荷之类的病理生理特征来增加靶部位的蓄积从而实现被动靶向[34]｡为了实现被动靶向,需要改变系统的性质,例如电荷､大小､疏水性和亲水性｡另一方面,在主动靶向中,将特定的配体连接在靶向药物递送系统的表面,从而将整个系统引导至表达配体特异性生物标志物的特定组织与部位[35]｡用于主动靶向的一些常用配体有抗体､维生素､糖蛋白､叶酸､肽和碳水化合物的整个分子或片段[36]｡配体与目标位点表面上存在的受体相互作用,从而导致传递系统在目标作用位点积聚｡在口服紫杉醇制剂的开发中,靶向药物递送系统的必要性尤为显著,因为暴露于较高紫杉醇浓度下会损害正常组织｡

3. 3 口服给药系统的障碍

口服给药后,药物首先在胃肠道内溶解,再通过肠上皮细胞( 即小肠内壁的吸收细胞) 进入体循环,药物的溶解性和渗透性会影响药物吸收的效率[10]｡而药物在胃肠道内有限的吸收部位和停留时间,以及胃肠道黏膜不同部分之间的细胞结构和功能方面存在显著差异,都会影响药物的吸收｡存在于上皮细胞膜上的外排转运蛋白同样影响药物的生物利用度｡

本综述旨在总结近年来口服紫杉醇给药系统的研究进展｡使用生物相容性良好､可降解的高聚物或脂质体作为药物载体,已经研究出了多种口服紫杉醇递送系统,如聚合物胶束､聚合物纳米粒､脂质体纳米粒､脂质- 聚合物杂化纳米粒､纳米乳剂,提高了紫杉醇的溶解度｡然而,由于生理环境的差异,仍需要更深入的研究来克服口服给药系统在胃肠道中的吸收障碍和首过效应｡总之,作为改善癌症治疗临床疗效的药物输送系统,口服紫杉醇仍然有重大的研究意义｡