评价药物通过血脑屏障方法现状

1、评价药物通过血脑屏障方法现状         10-01-31 10:38:00     作者：梁超，李安民     编辑：studa20【摘要】  血脑屏障是脑屏障最重要的组成部分，维持着中枢神经系统微环境的稳定，但同时也限制了多数药物进入脑组织对神经系统疾病的治疗作用。通过各种方法修饰药物使之能够进入脑组织成为药物学家的难题，而评价药物通过血脑屏障也成为其中一个重要课题。本文按实验对象类型分为动物活体、离体脑组织、体外血脑

2、屏障模型、数学模型四大类进行综评。 【关键词】  血脑屏障；药物评价；药代动力学中枢神经系统内神经元的正常功能活动需要其周围的微环境保持一定的稳定性，维持这种稳定性的结构称脑屏障。按其形态，脑屏障分三类：血-脑屏障（bloodbrain barrier，BBB），血-脑脊液屏障（bloodcerebrospinalfluid barrier），脑脊液-脑屏障（cerebrospinalfluidbrain barrier）。其中，BBB为三者中最重要的组成部分。微观上BBB分三层结构，由内向外依次为（1）脑和脊髓内的毛细血管内皮，不同于外周毛细血管内皮的是，脑毛细血管内皮细胞之间为紧

3、密连接，细胞吞饮泡很少，细胞内含有丰富的酶系统，其屏障作用分机械屏障和酶屏障1；（2）毛细血管基膜；（3）胶质膜，即星形胶质细胞足突。    物质透过BBB主要有4条途径：水溶性小分子直接经细胞间隙扩散；脂溶性分子的跨膜扩散；特异受体介导的胞饮作用；特异载体通道和酶系统的激活2。    药物透过BBB的能力通常与药物本身的相对分子质量、脂溶性、荷电性、同血浆蛋白的结合能力以及特定的载体或受体转运系统有关。除水、电解质以及部分大分子物质可自由通过外，大多数能够透过BBB的药物（如左旋多巴、可待因等）则是通过载体介导转运入脑的，其机制包括

4、：易化扩散、主动转运以及胞饮作用。亲水性、大分子的药物本身难以透过BBB，而一些亲脂性、分子量适宜的药物虽能透过血脑屏障，但易被血脑屏障上的P糖蛋白（Pgp）等外排泵转运出来，致脑内有效药物浓度低且作用时间短。    目前检测药物通过血脑屏障的方法按其实验对象主要分为四大类：动物活体、离体脑组织、体外血脑屏障模型、数学模型。1  通过对动物活体检测以评价药物通过血脑屏障1.1  监测脑脊液（cerebrospinal fluid，CSF）  电镜显示，神经元除突触接触的部位是神经元间的连接外，其他部分几乎全被神经胶质细胞包围。神经元与

5、神经胶质细胞之间的约数十纳米的间隙中充满着的细胞间液是神经元直接生存的微环境。但限于目前的研究方法，对此微环境的认识有限。在脑屏障的三个组成部分中，脑脊液-脑屏障最不完善，它可使CSF和脑内神经元的细胞外液互相交通。现一般认为物质一旦从血液进入CSF，便可自由扩散进入脑组织，多年来一直以CSF的变化来反映脑内神经元生存环境，监测CSF是筛查作用于脑组织的药物的重要手段3。Wang等4对神经外科手术后病人CSF中万古霉素的浓度用高效液相色谱分析（high performance liquid chromatography， HPLC）进行定量，结果提示CSF中万古霉素可达治疗浓度，可用于治疗术后

6、颅内感染。1.2  脑内微透析法（brain microdialysis method）  是一种连续灌注并采集清醒动物特定脑区灌流液的一种新方法。此技术由于是经置于脑内的半透膜收集标本，标本基本不含大分子蛋白质等物质，可直接应用于高效液相色谱测定，主要用于测定脑内细胞外液中神经递质5。Denora6在大鼠经腹腔注射多巴胺复合物后，用脑内微透析技术对其脑皮质多巴胺释出定量监测，发现皮质多巴胺释出呈剂量依赖性升高。1.3  药物的放射性标记法  是以放射影像学方法来证实其通透血脑屏障。姚鹏等7对自制的磁性跨血脑屏障复合功能纳米载体微粒进行99Tc放射性同位

7、素标记，经尾静脉注射标记过的磁性纳米粒子，并将大鼠的头部置于磁场下(1T)30 min， 然后通过单光子发射计算机断层显像仪 (single photon emission computed tomography，SPECT) 进行观察。SPECT示踪在大鼠脑部有放射性同位素锝存留。因游离态的锝不可能通过正常血脑屏障，故检测结果表明该载体系统成功携带99Tc跨过正常大鼠血脑屏障到达脑部。另外，正电子发射断层扫描（positron emission tomography，PET）也被用于评定药物是否可通过血脑屏障8。1.4  在活体动物进行药代观察也可间接证明药物透过血脑屏障的能力&#

8、160; 达拉根是一种类似脑啡肽的物质，具有中枢镇痛作用，游离达拉根经体循环给药，无法过血脑屏障。Kreuter等9以小鼠弹尾试验检验所制纳米粒子携达拉根过血脑屏障的能力。所用注射液由载有达拉根的聚氰基丙烯酸正丁酯（PBCA）纳米粒子分散液加入适量聚山梨酯80温浴30 min 制成。高浓度实验组药液能产生镇痛效力，而所设游离达拉根溶液等多个对照组均无效。证明表面经聚山梨酯80修饰后的纳米粒子能将达拉根顺利输送入脑。    对活体动物的观察监测可充分利用机体整体调节机制，等同于药物实际使用时的生理状况。但受限于时间、经费、技术条件等，难以进行大规模药物筛查，对药物过

9、血脑屏障的生理、病理机制的观察研究存在局限性。另外，上述各种方法均有其局限，如以放射性元素标记后行影像学监测无法分辨是目标化合物还是其代谢产物显影；因脑细胞与脑脊液间还存在脑脊液-脑屏障，脑脊液监测仅是限于现有实验技术条件的权宜之计；脑内微透析法提取物是经微透析探针半透膜而来的局部细胞间液的小分子物质，无法反映整个大脑内的状况，且微透析探针可能致慢性BBB破坏而增加其通透性；而对活体动物药效观察仅为间接证据。2  通过对离体脑组织检测以评价药物通过BBB    通过给药后对脑组织中的药物成分定性或定量评价，来验证其可通过BBB。常用的实验方法有单次颈动脉注射技术（single carotid injection technique），原位脑灌流技术（insitu perfusion technique），静脉注射技术（intravenous injection techni