基于唾液酸的类风湿关节炎靶向给药系统研究

发布时间：2020-07-31 16:49

【摘要】：类风湿关节炎(Rheumatoid Arthritis,RA)是一种以多关节滑膜炎症为主要特征的系统性自身免疫疾病,常伴关节外器官受累及血清类风湿因子阳性,最终导致关节畸形及功能丧失,高发于30-50岁的女性,发病率呈逐年上升的趋势。目前临床上RA的治疗以药物治疗和手术治疗为主,但手术治疗易造成关节腔二次损伤,滑膜的切除使关节失去了合成滑液的基本功能,进一步加剧了关节功能的受损。甲氨蝶呤(Methotrexate,MTX)是临床一线的抗风湿药,具有免疫抑制、抗炎作用,能够减轻疼痛、缓解症状、控制病情发展。但因其在体内的非特异性分布,使得进入炎症关节部位的药物分子数量有限,而在正常组织中大量分布,服用高剂量甲氨蝶呤常产生溃疡性口腔炎、腹泻甚至致命的肠穿孔等毒副作用,严重影响了患者的生活质量,而低剂量的治疗又严重制约RA疗效,且长期小剂量使用仅能延缓骨质侵蚀的进展,而不能阻止长期炎症反应导致的骨质疏松的发生,更不能促进已受损骨质的修复与再生。新型纳米给药系统是改善药物体内分布,降低药物毒副作用的有效手段,且可通过载体材料的功能化实现RA的多靶点治疗。唾液酸(SialicAcid,SA)是一类位于细胞膜最外层的九碳糖,可与E选择素特异性结合,且唾液酸化的糖复合物可通过抑制破骨细胞成熟,促进成骨细胞分化,进而促进骨的修复和再生。本研究采用唾液酸、葡聚糖和硬脂酸为原料合成了唾液酸-葡聚糖-硬脂酸(SA-Dex-OA,SDO)嫁接物;SDO可在水性介质中自组装形成胶束,临界胶束浓度(Critical micelle concentration,CMC)为 55.06 μg/mL,胶束粒径为75.20 ± 11.91 nm,胶束能有效负载抗类风湿药物MTX,包封率为89.39 ±0.26%。唾液酸-葡聚糖-硬脂酸载药胶束(SA-Dex-OA/MTX,SDM)粒径为117.33±5.77 nm,载药胶束对药物有明显的缓释效应,药物可持续释放48 h以上。以人脐静脉内皮细胞(HUVEC)为模型细胞,对嫁接物的细胞毒性进行考察,结果显示其在1-1000 μg/mL浓度范围内对细胞的生长及增殖均无影响,细胞毒性较低。采用脂多糖刺激HUVEC构建E-选择素受体高表达的体外炎症细胞模型用于考察SDO嫁接物胶束的主动靶向能力,以葡聚糖-硬脂酸(Dex-OA,DO)嫁接物胶束为对照,结果表明炎症HUVEC对SDO嫁接物胶束具有更好的摄取行为;采用游离唾液酸阻断细胞表面E-选择素受体后,炎症细胞对SDO嫁接物胶束的摄取量降低;E-选择素荧光与SDO胶束荧光信号呈现共定位现象,证实SDO嫁接物胶束的炎症血管内皮细胞主动转运是由SA与E-选择素的特异性结合所介导的。以小鼠胚胎成骨细胞前体细胞(MC3T3-E1)为模型细胞,对嫁接物的骨修复与再生作用进行考察,结果显示SDO嫁接物胶束可通过唾液酸介导的促胞内碱性磷酸酶活力和胞外矿化结节形成,促进成骨细胞分化和矿化。采用胶原诱导关节炎法构建大鼠RA模型,尾静脉给药考察包载荧光探针的嫁接物胶束在模型动物体内的分布情况,结果显示SDO嫁接物胶束可通过唾液酸与炎症关节周围血管内皮细胞表面高表达E选择素的特异性结合,实现在炎症关节部位的大量蓄积。经尾静脉注射给药14天后,SDM组足爪肿胀程度显著减轻,关节炎评分指数显著下降;滑膜组织增生和胞内线粒体肿胀情况得到有效抑制,显著改善了细胞缺血缺氧状态;同时炎性细胞浸润程度明显减轻,TNF-a和IL-6的合成和释放能力显著降低,炎症反应得到有效抑制。另外,SDM载药胶束还可通过唾液酸介导的骨修复调控作用,上调OPG表达,下调RANKL表达,使骨代谢向骨形成倾斜,提高骨密度,发挥骨修复与再生作用;MTX给药14天后,血清中谷草转氨酶、谷丙转氨酶、尿素氮和血肌酐的浓度显著升高,对肝肾均有一定毒性,而SDM组生化指标与正常组接近,显示SDM载药胶束的安全性。纳米羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HAP)作为骨骼的天然组分之一,具有生物粘附性强、可吸附药量大、酸敏感、骨诱导性能良好等特性,是优良的人体骨仿生再生材料。本研究在前期研究的基础上,以具有修复软骨作用的壳寡糖为胶束主要材料,通过酰胺反应合成唾液酸-壳寡糖-脱氧胆酸嫁接物胶束(SA-CSO-DA,SD);SD可在水性介质中自组装形成胶束,CMC为38.45 μg/mL;以具有较好表面活性剂特性的该嫁接物胶束作为稳定剂,通过水热法制得棒状的唾液酸修饰壳寡糖/羟基磷灰石(SH)纳米粒,大小均一,粒径约为30.03±6.54nm;该纳米粒可有效吸附MTX,制得的载药纳米粒(SHM)外观仍呈棒状,分布均一,粒径大小增加至46.08 ± 7.88 nm,包封率为68.67±2.80%。体外释放结果显示,SHM呈现明显的酸敏感释放特性,在pH 7.4中性介质中释放缓慢,而在pH 5.5酸性条件下释放加快,48h内的累积释放百分率可达87.95%左右。以原代大鼠软骨细胞为模型细胞,考察SH纳米粒的促软骨修复作用,结果表明,SH纳米粒具有较低的细胞毒性;IL-1β刺激的原代大鼠软骨细胞经SH处理后,凋亡细胞的比例显著降低,糖胺多糖含量显著增加,Ⅱ型胶原表达明显上调,而HAP预处理基本不影响凋亡细胞比例、糖胺多糖含量和Ⅱ型胶原的表达。以原代成骨细胞为模型细胞,考察SH纳米粒的促成骨修复与再生作用,结果显示,与SH共孵育后,胞内碱性磷酸酶活力明显增强,矿化结节数目显著增加,Ⅰ型胶原和OPG表达明显上调,显著促进了成骨细胞的分化及矿化进程。采用胶原诱导关节炎法建立RA模型,SH纳米粒经静脉给药后,其可有效分布至靶部位,实现在炎症关节部位的大量蓄积;经尾静脉注射给药28天后,SHM组足爪肿胀程度显著减轻,关节炎评分指数显著下降;脾脏指数和胸腺指数有效降低,免疫功能亢进情况得到显著改善,同时滑膜组织中炎性细胞合成和释放TNF-α和IL-6的量显著降低,炎症反应得到有效抑制;还可通过补充软骨组织中糖胺多糖含量、上调Ⅱ型胶原表达及抑制基质金属蛋白酶的活性,发挥促软骨修复作用;SHM纳米给药系统可通过上调骨形成阶段关键蛋白OPG、下调破骨细胞激活因子RANKL,使新骨生成速度显著加快,显著增加骨质及骨量,实现骨修复与再生作用;MTX给药28天后,血清中尿素氮的浓度和谷草转氨酶/谷丙转氨酶比值显著升高,对肝肾均有一定毒性,而SHM组生化指标与正常组接近,肝脏和肾脏无明显病变区域,显示SHM纳米给药系统安全性较高。本研究构建的功能性甲氨蝶呤纳米给药系统均能通过药物向炎症关节部位的靶向递送,实现类风湿关节炎炎症反应的有效抑制,同时,残留的壳寡糖可促进软骨修复;纳米羟基磷灰石协同唾液酸,发挥成骨修复与再生功能,最终实现类风湿性关节炎的安全高效治疗,为RA治疗方法提供新策略和新思路。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R943
【图文】：

胶束,粒径分布,粒径,唾液酸

逦４．０逡逑ＬｏｇＣ（ｐｇ／ｍＬ）逡逑图１．４１＾１３值随嫁接物浓度的变化而变化逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．４邋Ｔｈｅ邋ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ邋ｏｆ邋ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ邋ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ邋ｒａｔｉｏ邋（Ｉ１／Ｉ３）邋ａｓ邋ａ邋ｆｕｎｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ逡逑ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＳＡ－Ｄｅｘ－ＯＡ邋ａｎｄ邋Ｄｅｘ－ＯＡ邋ｍｉｃｅｌｌｓ．逡逑１．３．２．４唾液酸？■葡聚糖－硬脂酸嫁接物胶束的理化性质表征逡逑本研究采用动态光散射法测定嫁接物浓度为１邋ｍｇ／ｍＬ时，ＤＯ和ＳＤＯ空白胶逡逑束的粒径分别为７４．００±８．６４和７５．２０±１１．９１邋ｎｍ邋（图１．５），且两者之间无显著性差逡逑异，表明ＳＡ修饰对嫁接物胶束的粒径基本无影响。逡逑ＳＤＯ邋Ｍｉｃｅｌｌｅｓ逡逑０１逦—逡逑１邋Ｓｉｚｅ邋（ｄ．邋ｎｍ）１０逦１０0逡逑ＤＯ邋Ｍｉｃｅｌｌｅｓ逡逑１酵~|Ｉ逡逑ｆ３０邋Ｉ逡逑－ｍｌ逡逑0邋—逦＞逦？逦？邋＂邋＞邋＞邋Ｍ逦Ｉ邋ｔ逦Ｉ逦ｔ邋ｔ逡逑＇Ｓｉｚｅ邋（ｄ．邋ｎｍ）１０逡逑图１．５嫁接物

粒径分布,胶束,粒径分布

１．３．３．１载药胶束的粒径分布考察及形貌观察逡逑当嫁接物的浓度为１邋ｍｇ／ｍＬ时，载药胶束ＳＤＭ和ＤＭ的粒径分布和形态如逡逑图１．６所示。结果表明：与空白胶束相比，ＳＤＭ和ＤＭ载药胶束的粒径均增大，逡逑分别为１１７．３３±５．７７ｎｍ和１１８．９０±３９．１９ｎｍ。造成粒径增大的可能原因是载药后，逡逑胶束的疏水内核空间增大；ＴＥＭ图片显示，ＳＤＭ和ＤＭ呈类球形，粒径分布均逡逑一；载药胶束的粒径均略小于动态光散射法测到的水合粒径，可能原因为在制备透逡逑射电镜样品过程中，亲水性外壳发生皱缩。逡逑ＳＤＭ邋Ｍｉｃｅｌｌｅｓ逡逑４０［逡逑ｇ３。．逦４逡逑丨Wｉ逡逑１邋Ｓｉｚｅ（ｄ．邋ｎｍｊ１0逦１00逡逑ＤＭ邋Ｍｉｃｅｌｌｅｓ逡逑丨Wｉ逡逑１邋Ｓｉｚｅ邋（ｄ．邋ｎｍ）邋１０逦１００逡逑图１．６嫁接物载药胶束ＳＤＭ和ＤＭ的粒径分布和形态观察逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．６邋Ｓｉｚｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ａｎｄ邋ＴＥＭ邋ｉｍａｇｅｓ邋ｏｆ邋ＳＤＭ邋ｍｉｃｅｌｌｅｓ邋（ｕｐ）邋ａｎｄ邋ＤＭ逡逑ｍｉｃｅｌｌｅｓ邋（ｂｏｔｔｏｍ）逡逑１．３．３．２载药胶束载药量、包封率测定及体外释放行为研究逡逑本研究采用高效液相色谱法对ＳＤＭ载药胶束的载药量和包封率进行测定，以逡逑ＤＭＳＯ为提取药物的有机溶剂，当ＤＭＳＯ与ＳＤＭ胶束溶液以９邋：邋１邋（ｖ／ｖ）的比例逡逑混合时，胶束的结构发生反转，位于疏水内核中的ＭＴＸ溶解进入ＤＭＳＯ中，采逡逑用高效液相色谱法测定样品中药物浓度

药物释放,胶束,羟基,释放特征

为研究ＳＡ的嫁接对ＳＤＭ载药胶束药物释放的影响，本研究以含１０％胎牛血逡逑清的ＰＢＳ邋（ｐＨ邋７．４）为释放介质，采用透析袋法对ＳＤＭ和ＤＭ载药胶束的体外释逡逑放行为进行表征。结果如图１．７所示，结果表明：与游离ＭＴＸ相比，ＳＤＭ和ＤＭ逡逑载药胶束的药物释放呈现明显的双相释放特征，前８ｈ释放相对较快，此后药物释逡逑放相对缓慢，药物释放时间可延长至４８ｈ，且两者的释放行为未见显著性差异。逡逑＾１00－｜邋＊逡逑Ｑ）邋Ｉ逡逑＜Ｓ邋８０＊邋Ｊ逡逑｜邋４0－邋／逡逑￣逦－邋－邋Ｄｅｘ－ＯＡ／ＭＴＸ邋ｉｎ邋１０％ＦＢＳ／ＰＢＳ逡逑＊５逦２０＇邋：逦一邋Ｆｒｅｅ邋ＭＴＸ１０％邋ｉｎ邋１０％ＦＢＳ／ＰＢＳ逡逑Ｅ逦—邋ＳＡ－Ｄｅｘ－ＯＡ／ＭＴＸ邋ｉｎ邋１０％ＦＢＳ／ＰＢＳ逡逑0邋0邋Ｉ逦■逦■逦■逦■逡逑０逦１５逦３０逦４５逦６０逡逑Ｔｉｍｅ邋（ｈ）逡逑图１．７邋ＳＤＭ和ＤＭ载药胶束的药物释放行为逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．７邋Ｄｒｕｇ邋ｒｅｌｅａｓｅ邋ｂｅｈａｖｉｏｒｓ邋ｏｆ邋ＳＤＭ邋ａｎｄ邋ＤＭ邋ｍｉｃｅｌｌｅｓ逡逑１．４本章小结逡逑以ＤＣＣ为脱水剂，ＤＭＡＰ为催化剂，己二胺为桥链，通过ＯＡ上羧基和ＳＡ逡逑上羟基与Ｄｅｘ上羟基间的取代反应，成功合成了唾液酸－葡聚糖－硬脂酸嫁接物逡逑（３００）。采用芘荧光法测得３００嫁接物的临界胶束浓度为５５．０６＾＾／１１＾。８００嫁逡逑接物可有效负载抗类风湿药物ＭＴＸ，包封率为８９．３９±０．２６％。所制备得到的ＳＤＭ逡逑载药胶束外观呈类球形，分布均一，粒径较载药前略有增大。体外释放结果显示，逡逑ＳＤＭ载药胶束呈现明显的缓释特征

【相似文献】