抗肿瘤药物跨血脑屏障治疗胶质瘤的研究进展

胶质瘤（Glioblastoma, GBM）临床最常见的原发性脑肿瘤，好发于50～60岁老年人，其一线治疗方法为外科手术联合放射治疗。然而，这些治疗方法的疗效并不理想，GBM 患者的中位生存期仅为12～14个月，5年生存率低于5%[1]。随着对GBM形成和发展的分子机制的深入研究，分子靶向药物较传统放化疗方法应用前景更广阔[2]。大量用于治疗中枢神经系统疾病的新药往往因无法穿过血脑屏障（Blood-Brain Barrier, BBB）而不能通过临床试验[3]。因此，如何克服BBB，提高抗肿瘤药物在肿瘤组织中的浓度，对于提高GBM患者的疗效非常重要。

1 BBB对GBM药物输送的影响

BBB的生理保护功能使作用于中枢神经系统的药物入脑递送成为一大难题。脑毛细血管内皮细胞通过紧密连接蛋白相互连接，形成只有有限窗孔和胞饮小泡的物理屏障，允许分子量小于400 Da的亲脂性药物通过，可阻止小分子亲水性药物和大分子物质如抗体、抗体-药物复合物进入[4]。BBB上的多种转运蛋白也是抑制药物入脑的主要因素，是导致常用抗肿瘤药物帕唑帕尼、紫杉醇和多柔比星对GBM疗效较差的主要原因[5]。研究发现，GBM患者的 BBB受病理因素影响存在一定程度的破坏，但GBM肿瘤区仍有完整的BBB，其能够阻止药物有效成分分布至肿瘤细胞[6]。因此，BBB可显著影响治疗药物的递送，从而限制疗效。

2 抗肿瘤药跨BBB的方法

2.1 开放紧密连接

2.1.1 高渗溶液 高渗溶液可以瞬时破坏 BBB，导致内皮细胞收缩，紧密连接蛋白间距变宽，促进药物分子的细胞旁路扩散[7]。高渗甘露醇是最常用的高渗溶液，Kroll&Neuwelt率先在临床上应用高渗甘露醇开放 BBB，可提高化学治疗药物的入脑输送。应用甘露醇广泛开放BBB对化疗药物治疗指数的影响还存在争议，且使用甘露醇易出现心动过缓、高血压等不良反应。因此，急需寻求新的选择性更高的开放BBB的方法。

2.1.2 血管活性物质 体内动物研究实验表明，血管活性物质缓激肽、组胺、缓激肽类似物RMP-7可通过激动内皮细胞上的 B2受体，瞬时提高细胞内Ca2+浓度，激活一氧化氮合酶，使一氧化氮浓度升高，进而舒张血管，开放紧密连接[8]。Cote等[9]的研究表明，相比单独应用激动剂，联合使用激肽B1R和B2R激动剂能更有效地输送抗肿瘤药物卡铂。此外，腺苷作为血管活性物质也可用于提高BBB的通透性，其可通过活化腺苷2A受体开放紧密连接。体外研究证明，激动腺苷2A受体能改变脑内皮细胞紧密连接蛋白的表达水平，促进药物转运[10]。

2.1.3 降低紧密连接稳定性 血管表皮生长因子和smoothened信号通路在维持紧密连接蛋白稳定性中发挥着重要作用[11]。研究发现，干扰信号通路可使紧密连接蛋白失去稳定性，从而提高BBB通透性[12]。血管内皮生长因子通过下调或重新定位紧密连接蛋白，可导致紧密连接去稳定化，提高BBB通透性。Alvarez等[11]应用 Smoothened抑制剂环巴胺可破坏正常大鼠脑中的紧密连接。因此，对维持BBB稳定和完整的信号通路的深入研究和利用，可能为药物入脑输送提供一些方法和途径。

2.1.4 聚焦超声 聚焦超声利用低频超声的经颅传递开放BBB内皮细胞之间的紧密连接。聚焦超声联合微泡技术已用于多种药物的入脑递送，如甲氨蝶呤、替莫唑胺、阿糖胞苷等，也用于脂质体、磁性粒子等载药系统的递送[13]。Chen等[14]研究发现，聚焦超声可提高白细胞介素-12（IL-12）对C-6胶质瘤大鼠的抗肿瘤免疫应答。Ting等[15]应用聚焦超声联合微泡技术提高了卡莫司汀在大鼠脑内的穿透。目前聚焦超声只用于临床前研究，其对人类肿瘤 BBB的开放能力尚在探索中。

2.2 抑制BBB的主动外排 BBB血管内皮细胞上具有多种外排转运蛋白，如 P-糖蛋白、多药耐药蛋白、乳腺癌耐药蛋白，可将药物从脑转运至血液[5]。BBB的主动外排是限制药物穿透的一种主要机制，通过抑制 BBB主动外排作用可以提高药物的入脑输送。

2.2.1 外排转运蛋白抑制剂 有报道显示，GBM细胞上也有外排转运蛋白，形成了脑-肿瘤细胞屏障，BBB和脑-肿瘤细胞屏障使药物向GBM细胞的转运更加困难[15]。因此，使用外排转运蛋白抑制剂是促进药物入脑转运的重要方法。研究证明，合用 P-糖蛋白抑制剂LY335979和P-糖蛋白/乳腺癌耐药蛋白双重抑制剂 GF120918可显著提高小鼠脑内药物浓度[16]。依克立达是一种有效的外排转运蛋白抑制剂，Agarwal等[17]研究发现，合用依克立达能提高厄洛替尼在U87大鼠胶质瘤异种移植模型脑中的浓度。

2.2.2 药物结构修饰 随着对药物入脑递送的深入研究，通过改善药物的物理化学性质、降低药物与外排转运蛋白的亲和力，能开发出具有良好BBB穿透能力的候选药物。利用计算机分子模拟方法可以获得外排作用更弱的药物结构，提高脑内药物浓度。近期有研究表明，介导细胞增殖、凋亡、新陈代谢、血管生成等多种生物过程的磷脂酰肌醇-3激酶抑制剂能促进GBM细胞死亡，对GBM的治疗前景良好[18]。通过对结构进行优化，已有大量PI3K抑制剂如BKM120、GDC-0941、PX-866等处于研究阶段，并有部分已进入临床试验。

2.3 纳米粒载体给药系统

2.3.1 聚合物纳米粒 聚合物纳米粒作为药物载体具有多种优势，如聚合物表面有大量功能基团，可以结合多种生物分子；聚合物纳米粒的粒径、表面电荷、形状等物理化学性质不受表面分子影响，能运载药物有效跨BBB转运。常用的聚合物纳米粒载体材料有壳聚糖、右旋糖酐、聚乙二醇、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、树状聚合物等，可将紫杉醇、5-氟尿嘧啶、多柔比星等多种药物通过聚合物纳米粒输送至脑组织[19]。

2.3.2 脂质纳米粒 脂质体是由两亲性磷脂自组装形成的囊泡，结构类似细胞膜的脂质双分子层，具有良好的生物相容性，可携带亲水性、亲脂性和两亲性药物分子。脂质体的生物相容性和靶向性特点能有效促进跨BBB药物转运，提高化疗药物治疗指数，降低其不良反应发生情况。抗肿瘤抗生素是使用和研究最广泛的化疗药物，报道显示，柔红霉素、多柔比星、博来霉素对体外GBM均有效，但不易通过BBB，体内效果差[20]。

2.3.3 主动靶向纳米粒 虽然纳米粒长时间在肿瘤细胞内滞留，易被网状内皮系统清除，但利用配体修饰纳米粒，可以降低毒性并促进药物入脑转运。主动靶向方法分为吸附介导的内吞、转运蛋白介导的内吞和受体介导的转运[21]。吸附介导的内吞利用聚阳离子细胞穿入肽或蛋白介导转运，蛋白分子表面的正电荷与脑内皮细胞表面的负电荷之间的静电作用促进药物跨BBB转运。陆伟[22]构建阳离子化白蛋白结合纳米粒给药系统（CBSA-NP），该纳米粒经表面阳离子化白蛋白以吸附介导的内吞方式进行转运，体外研究发现，该给药系统可显著提高大鼠脑毛细血管内皮细胞对6-香豆素的摄取。转运蛋白介导的内吞应用特异性内源性底物类似物促进细胞的内吞作用。受体介导的转运是利用配体与脑内皮细胞上过表达的受体的结合促进受体介导的跨BBB转运，常见的受体有N胆碱受体、转铁蛋白受体、胰岛素受体、低密度脂蛋白受体[23]。研究发现，转铁蛋白修饰的载药纳米粒对鼠C6胶质瘤细胞抑制率优于等量游离的药物[24]。

3 展望

BBB的物理和生物化学屏障作用限制了多种药物的入脑转运，也是GBM治疗的瓶颈之一。众多旨在提高 GBM 药物递送的方法仍处在实验和临床前研究阶段，只有少数进入了临床试验[3]。随着对GBM生物学特性的深入研究，大量分子靶向药物不断被开发，其较传统放化疗方法针对性强，对GBM侵袭性的抑制作用效果显著，有望用于GBM的治疗[25]，是目前临床研究的主要方向。通过新兴技术联合常规提高BBB通透性的方法，尽可能促进药物入脑转运，降低对正常细胞的毒性作用，是今后研究中面临的最大挑战。