将壳聚糖包覆的脂质体通过鼻腔给药，以重新利用奥美沙坦治疗阿尔茨海默病：制剂设计、优化以及药代动力学和药效学评估

阿尔茨海默病 | 鼻内给药 | Olmesartan | 胆盐稳定囊泡 | 壳聚糖涂层 | 血脑屏障穿透 | 行为学改善 | 药物递送系统

加达·阿卜杜勒萨博尔·穆巴拉克（Ghada Abdelsabour Moubarak）、阿拉·H·萨拉玛（Alaa H. Salama）、阿德尔·A·阿里（Adel A. Ali）、阿斯玛·F·加拉尔（Asmaa F. Galal）、沙希娜泽·A·福阿德（Shahinaze A. Fouad）和侯赛因·M·埃德（Hussein M. Eid）

埃及吉萨省十月六日城阿赫拉姆加拿大大学药学院药学与制药技术系

摘要

阿尔茨海默病（AD）是一种随时间进展的神经系统疾病，目前可用的治疗选择有限。这主要是因为血脑屏障阻碍了药物有效进入大脑。本研究旨在通过使用壳聚糖包覆的鼻内给药脂质体来改善奥美沙坦（OLM）的脑靶向递送，奥美沙坦是一种具有良好神经保护特性的血管紧张素II受体阻滞剂。采用Box–Behnken设计方法优化了含有奥美沙坦的壳聚糖包覆脂质体（OLM-CTS-BLS）的配方，以调整卵磷脂、脱氧胆酸钠和壳聚糖浓度等关键参数，以实现最小的粒径、最高的药物包封效率和最佳的ζ电位。优化后的配方制备出了纳米级脂质体（平均直径184.89±6.11纳米），具有正表面电荷（+34.07±1.72毫伏），并且药物包封率高达87.36±1.07%。体外实验表明奥美沙坦可持续释放12小时。在羊鼻黏膜上的扩散研究表明，与奥美沙坦悬浮液相比，OLM-CTS-BLS的渗透性和流量显著增加。大鼠的药代动力学研究证实，与常规给药途径相比，OLM-CTS-BLS的脑生物利用度显著提高，脑/血浆AUC比值增加了1.4倍。在脂多糖诱导的阿尔茨海默病大鼠中进行的行为评估（Y迷宫和Morris水迷宫）显示，接受OLM-CTS-BLS治疗的动物认知功能有所改善。生化检测结果显示乙酰胆碱酯酶活性降低，脂质过氧化减轻。组织病理学和免疫组化分析表明淀粉样β蛋白沉积减少，神经元结构得到保护，且未出现鼻部毒性。综上所述，这些发现表明鼻内给药OLM-CTS-BLS作为一种安全有效的药物递送系统，在增强奥美沙坦的脑内递送和治疗效果方面具有巨大潜力。

引言

阿尔茨海默病（AD）是一种无法治愈的进行性神经退行性疾病，其特征是认知功能下降、记忆缺陷和行为异常。^1,2它是全球痴呆症的主要原因，约占所有病例的60-70%，且其发病率随着全球人口老龄化而增加。^3,4AD的典型病理特征包括细胞外淀粉样β蛋白斑块积聚、细胞内由过度磷酸化的tau蛋白形成的神经纤维缠结，以及氧化应激、神经炎症过程和广泛的神经元退化，尤其是在海马体和大脑皮层。⁵这些变化导致认知功能逐渐恶化，严重影响患者的生活质量。^1,6尽管进行了大量研究，但目前的治疗措施主要只能缓解症状，无法改变疾病的进程。因此，迫切需要新的治疗方法来更有效地应对AD的潜在病理机制，并改善药物通过血脑屏障（BBB）的递送。 ^{将治疗药物有效递送到大脑是AD治疗中的主要挑战。血脑屏障是一种高度选择性和严格调控的生理屏障，显著限制了大多数药物从血液循环系统进入大脑。1,5因此，许多潜在的有益神经保护剂无法在靶点达到有效浓度。此外，传统的口服和全身给药途径通常会导致大量首过代谢、全身副作用和较低的生物利用度，进一步限制了其临床效果。因此，需要替代的药物递送策略来绕过血脑屏障，减少外周分布，确保药物能够靶向并高效地递送到大脑，从而有效管理AD。} 鼻-脑（NTB）递送作为一种非侵入性方法，为直接将药物输送到大脑提供了有效途径，可以规避血脑屏障的限制。^7,8该途径利用鼻腔与大脑之间的解剖和生理连接（通过嗅觉和三叉神经通路），促进治疗剂的直接递送。^9,10NTB递送具有多种优势，如快速起效、避免肝脏首过代谢、减少全身暴露以及提高患者依从性。^7,11此外，鼻黏膜丰富的血管化和高渗透性有利于小分子和大分子药物的吸收。⁷鉴于这些优势，NTB递送方法在管理包括AD在内的各种中枢神经系统（CNS）疾病方面受到了广泛关注，因为它既能提高药物脑内递送效果，又能减轻全身不良反应。^{1,2 在各种纳米载体系统中，脂质体（BLS）作为一种特别有前景的鼻内给药平台脱颖而出，旨在实现靶向脑内递送。BLS是一种由胆盐稳定的囊状载体，结构类似于脂质体（LPs），但因其含有胆盐而具有更好的稳定性和跨生物膜的渗透性。在鼻内给药中，BLS具有多种优势，如增强黏膜粘附性、改善通过鼻上皮的渗透性以及提高对酶降解的抵抗力。12,13其纳米级尺寸有助于通过嗅觉和三叉神经通路递送药物，从而绕过血脑屏障。此外，BLS能够包裹亲水性和亲脂性分子，提供多种配方选择，并实现可控的药物释放。14这些特性使BLS成为NTB递送的高效纳米载体系统，为治疗阿尔茨海默病等神经退行性疾病提供了有前景的途径。壳聚糖（CTS）是一种生物相容性良好的黏附聚合物，可提高鼻内给药系统的性能。将其用于包覆BLS可增强其对鼻黏膜的粘附性，延长药物在鼻腔内的停留时间，并通过暂时打开紧密连接促进药物递送。7这提高了药物吸收效果，增强了NTB递送效率，使CTS包覆的BLS成为治疗AD的理想选择。 奥美沙坦（OLM）是一种主要用于治疗高血压的血管紧张素II受体阻滞剂（ARB），最近因其潜在的神经保护作用而受到关注。151617越来越多的证据表明，OLM可能通过超出血压调节的机制对神经退行性疾病（如AD）产生有益作用。18选择OLM是基于越来越多的证据表明脑肾素-血管紧张素系统（RAS）在AD发病机制中的作用。19,20血管紧张素II型1（AT1）受体的过度激活与神经炎症、氧化应激、脑血流障碍、淀粉样β蛋白积聚和tau蛋白过度磷酸化有关。212223作为选择性AT1受体阻滞剂，OLM表现出抗炎、抗氧化和神经血管保护作用，表明其具有超出血压控制的潜在疾病修饰作用。24,25然而，传统给药方式下OLM的脑内渗透性较差，限制了其治疗效果。26因此，通过鼻内给药等纳米载体系统重新利用OLM并增强其脑内递送，有望充分发挥其治疗潜力。 本研究旨在开发壳聚糖包覆的脂质体纳米载体（CTS-BLS），用于奥美沙坦的鼻内递送，提出了一种新的脑靶向治疗策略。研究内容包括采用Box–Behnken设计进行配方优化、全面的物理化学表征、体外药物释放、鼻内扩散和短期稳定性评估。此外，还通过行为、生化、免疫组化和组织病理学分析，评估了最佳配方的药代动力学特性及其在脂多糖诱导的AD大鼠模型中的药效。}

材料

奥美沙坦美多沙辛（OLM）由Al Andalous Pharmaceutical Industries（开罗，埃及）慷慨提供。脱氧胆酸钠（SDC）、甲醇（HPLC级）、胆固醇、壳聚糖（CTS，分子量：150 kDa）、氯仿（HPLC级）、来自大肠杆菌的脂多糖（LPS）、乙腈（HPLC级）、透析袋（分子量截留值：12 kDa）和卵磷脂均购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。所有其他化学品和溶剂均为分析试剂级。

实验设计与优化

淀粉样β免疫组化分析

根据Merz等人的方法⁶⁰，使用免疫组化技术检测脑组织中的淀粉样β（Aβ1–42）斑块。将脑组织标本嵌入石蜡块中，切片后固定在带正电荷的显微镜载玻片上。采用avidin-biotin-peroxidase复合体（ABC）方法进行免疫组化染色，使用的是Vector Laboratories（加州伯灵盖姆）生产的Vectastain ABC-HRP试剂盒。

脂质体配方

初步实验通过系统评估不同参数（如超声处理时间、水化介质类型、脂质成分和药物装载浓度）来优化BLS的配方。最终发现卵磷脂和胆固醇的混合物对提高药物包封率和脂质体稳定性至关重要。

结论

本研究成功设计并优化了壳聚糖包覆的脂质体（CTS-BLS）纳米载体，实现了奥美沙坦的鼻内递送，为AD的治疗提供了新的方法。最佳配方具有理想的物理化学特性，如纳米级粒径、高药物包封率和正表面电荷，这些特性有助于增强黏膜粘附性和靶向脑内递送。体外和离体实验表明药物释放持续且效果显著。

伦理批准和参与同意

本研究方案已获得阿赫拉姆加拿大大学动物伦理委员会的批准（批准代码：REC2924），符合美国国立卫生研究院关于实验动物护理和使用的指南。

出版同意

作者声明已仔细审阅了手稿的最终版本，并同意将其提交发表。

数据和材料的可用性

本研究收集和分析的数据可应要求向通讯作者索取。

资助

本研究未接受任何资助。

作者贡献

加达·阿卜杜勒萨博尔·穆巴拉克（Ghada Abdelsabour Moubarak）：概念构思、数据分析、软件开发、初稿撰写、方法学设计及资源提供。 阿拉·H·萨拉玛（Alaa H. Salama）：写作审查与编辑、监督及验证。 阿德尔·A·阿里（Adel A. Ali）：数据分析、写作审查与编辑、监督。 阿斯玛·F·加拉尔（Asmaa F. Galal）：数据可视化、数据分析、方法学设计及写作审查与编辑。 沙希娜泽·A·福阿德（Shahinaze A. Fouad）：写作审查与编辑、监督及验证。 侯赛因·M·埃德（Hussein M. Eid）：概念构思、数据可视化。

数据共享声明

本文包含数据共享信息。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

无。