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批準的藥物尼達尼布和吡非尼酮(PFD)可以通過抑制成纖維細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重要，納米藥物的出現(xiàn)改變了這一點。

近日，中國藥科大學藥學院姜虎林教授團隊構建了一種雙藥負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構都可喜地恢復了健康。隨后在藥物遞送領域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可以通過修復損傷的Ⅱ型肺泡上皮細胞和抑制成纖維細胞過度激活并調(diào)節(jié)失調(diào)的免疫細胞來緩解，隨著進一步了解，IPF的發(fā)生并不限于疾病特異性的Ⅱ型肺泡上皮細胞和成纖維細胞。眾所周知，氣道上皮作為外部環(huán)境與宿主之間的接口，當氣道上皮受到免疫或生長刺激因素時，Yes相關蛋白（YAP）被激活，驅動與遷移和增殖相關的基因表達。流化的細胞在周圍重新定位，以大量增殖和分化產(chǎn)生粘蛋白的氣道細胞為特征，在實質部位出現(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在疾病進展中起著至關重要的作用。

肺纖維化恢復過程圖

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)出結構扭曲并具有增生性蜂窩狀囊腫和上皮細胞積聚的結構，大量氣道上皮遷移至肺泡。在此，研究者制備了負載維替泊芬（VER）和吡非尼酮（PFD）的脂質納米顆粒（Lip@VP），當藥液霧化到肺部時，VER能夠通過抑制氣道流化阻止蜂窩狀囊腫的形成，PFD同時抑制成纖維細胞過度活化。本研究主要關注氣道上皮的流化和成纖維細胞的過度激活。

雙重納米藥物結構示意圖

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胞遷移的作用，以及抑制細胞增殖的相關實驗，藥物的細胞毒性等。

結果顯示Lip@VP可以有效抑制16 HBE 細胞的遷徙以及成纖維細胞的增殖。

16 HBE 細胞的劃痕實驗

 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，無首關消除，節(jié)省藥液且重復性高。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

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染色中肺部肺泡結構完整，細胞數(shù)目少，而纖維化模型小鼠中細胞數(shù)目顯著增多，肺泡結構紊亂，而在肺纖維化小鼠使用了Lip@VP后，肺泡結構又接近正常。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胞其實是過度增殖的成纖維細胞，α-SMA和krt5的表達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。

各組α-SMA和krt5蛋白表達條帶

 研究中通過肺纖維化的造模與納米藥物的纖維化逆轉，提示了肺纖維化是個氣道上皮流化和成纖維細胞過度增殖的過程，所以抑制氣道流化和纖維細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，減少細胞病理性遷移，同時PFD抑制成纖維細胞過度增殖，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，達到治愈效果。總的來說，納米顆粒負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