特發(fā)性肺纖維化（IPF）是一種高死亡率的進行性肺部疾病。FDA批準(zhǔn)的藥物尼達(dá)尼布和吡非尼酮(PFD)可以通過抑制成纖維細(xì)胞的過度活化來延緩疾病進展，但是由于常規(guī)給藥方式靶點部位藥物積蓄水平低，作用時間短，無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。

近日，中國藥科大學(xué)藥學(xué)院姜虎林教授團隊構(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，并彌漫擴散到小鼠的整個肺部。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。

許多研究報告稱，IPF可以通過修復(fù)損傷的Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞和抑制成纖維細(xì)胞過度激活并調(diào)節(jié)失調(diào)的免疫細(xì)胞來緩解，隨著進一步了解，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刺激因素時，Yes相關(guān)蛋白（YAP）被激活，驅(qū)動與遷移和增殖相關(guān)的基因表達(dá)。流化的細(xì)胞在周圍重新定位，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)在疾病進展中起著至關(guān)重要的作用。

肺纖維化恢復(fù)過程圖

在本研究中，作者團隊首先檢查了患有IPF的人類和小鼠。患有IPF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，VER能夠通過抑制氣道流化阻止蜂窩狀囊腫的形成，PFD同時抑制成纖維細(xì)胞過度活化。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驗，包括劃痕實驗檢驗該藥物抑制細(xì)胞遷移的作用，以及抑制細(xì)胞增殖的相關(guān)實驗，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)胞的劃痕實驗

 為了驗證其在體內(nèi)的效果，研究人員將小鼠分成了6組，一組為正常對照，另外5組用博來霉素（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：肺部霧化因為不用氣管切開且無大液滴窒息風(fēng)險，死亡率與滴注法相比顯著降低；且霧化擴散范圍大，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肺部情況；可定量給藥，無首關(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，設(shè)置一組口服PFD，并監(jiān)測其肺功能和病理改變。

                                                                                                                                實驗過程示意圖

肺功能圖表顯示使用過雙重藥物納米顆粒（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照組小鼠。

各組小鼠的肺功能各項指標(biāo)

采用體積描記法測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。

之后研究人員又對各組小鼠的肺部進行切片染色，α平滑肌肌動蛋白（α-SMA） 和 間質(zhì)蛋白（krt5）進行免疫熒光染色。如下圖所示：

 各組小鼠肺部染色

由圖可見正常小鼠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)胞其實是過度增殖的成纖維細(xì)胞，α-SMA和krt5的表達(dá)在纖維化小鼠肺部也是明顯增強，這些蛋白的過度增多加重纖維化，而Lip@VP組卻逆轉(zhuǎn)回到正常水平。定量測量進一步證實了納米雙重藥物可以降低α-SMA和krt5過量的表達(dá)。

各組α-SMA和krt5蛋白表達(dá)條帶

 研究中通過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氣道上皮流化和成纖維細(xì)胞過度增殖的過程，所以抑制氣道流化和纖維細(xì)胞增殖是治療的切入點，納米藥物通過肺內(nèi)霧化進入肺泡表面，因其更強的滲透力以及持續(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PFD抑制成纖維細(xì)胞過度增殖，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。總的來說，納米顆粒負(fù)載雙重藥物實驗中取得了令人驚喜的效果，通過納米顆粒包裹藥物加強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