葛根素纳米给药系统药动学特性及对脑缺血再灌注损伤的保护作用研究

【摘要】：葛根素(Puerarin)是一种从中药豆科植物野葛、甘葛藤根中提取的异黄酮类活性成分。研究显示,葛根素具有抗氧化、降低胆固醇、降血糖、降血压、解酒保肝等药理活性,广泛用于心脑血管疾病和糖尿病等的治疗。体内体外研究表明,葛根素可以通过对炎症反应、细胞凋亡和中性粒细胞活化等的抑制作用对脑缺血造成的组织损伤有保护作用。但是溶解度小、体内半衰期短、脑组织中浓度低、口服生物利用度低等特点限制了其临床应用。 近年来,纳米(nanoparticles, NP)载药系统被用于将药物传输入脑和改善生物利用度。聚合纳米粒作为药物载体,可以提高体内药物浓度、控制药物释放并且可以减少毒副作用,是当今研究的热点。聚氰基丙烯酸丁酯纳米粒(polybutylcyanacrylate nanoparticles, PBCN)载药系统可以通过表面修饰吐温80(PS80)运载药物穿过血脑屏障(blood brain barrier, BBB),同时该载药系统还可以提高药物的口服生物利用度。 本研究以葛根素为模型药物,制备葛根素聚氰基丙烯酸丁酯纳米粒(puerarin polybutylcryanoacrylate nanoparticle, PUE-PBCN),通过静脉给药小鼠药代动力学和体内组织分布研究,大鼠口服给药体内药代动力学研究,以及脑缺血再灌注大鼠模型药效学研究,从药动学和药效学角度评价PBCN作为脑靶向给药载体的优势,并对其作为口服给药载体进行初步研究。 选用乳化聚合法制备PUE-PBCN,在单因素考察的基础上,采用正交设计优化、筛选最佳处方和制备工艺,制备的工艺参数为：pH2, PUE0.3%(w/v), BCA0.6%(v/v), F68/Dex70(0.5%/0.5%, v/v),乳化温度25℃,搅拌速度400r/min,搅拌时间4h。依据优化处方制备的PUE-PBCN制剂的外观为白色带乳光胶体溶液,电镜下观察呈圆形,无粘连,平均包封率为48.75%,平均载药量为15.02%,粒径分布范围较窄,平均粒径159.4nm, zeta电位-15mV。对PUE-PBCN进行差示扫描量热法、红外光谱和X-射线衍射分析,发现制成纳米粒后PUE已被PBCN包裹或吸附,不再以晶体结构存在,而是以非晶态存在。利用透析法考察了PUE-PBCN的体外释药行为,结果表明体外释药符合双相动力学过程,前期药物快速释放,后期缓慢释放,与葛根素对照溶液相比,PUE-PBCN具有显著的缓释作用。稳定性考察实验显示PUE-PBCN4℃条件下保存较为稳定。 小鼠体内PUE-PBCN的药代动力学和组织分布研究表明,小鼠尾静脉注射PUE-PBCN (10mg/kg)与相同剂量PUE注射液相比,药代动力学显著改变,药物体内滞留时间增加,血药浓度升高,AUC为后者的1.53倍。同时药物在各组织中的MRT显著增加,各组织AUC均较PUE注射液组增大,特别是脑组织AUC为PUE原药组的2.63倍；大鼠口服PUE-PBCN与PUE混悬液后体内药代动力学过程研究表明,与混悬液相比PBCN能够显著提高PUE的生物利用度,相对生物利用度为556.33%。 以神经功能学评分、实验动物体重、脑含水量、脑梗死体积百分率、脑组织病理形念学变化及氧化应激为主要评价指标,从药效学方面观察了PUE-PBCN静脉注射给药对脑缺血再灌注损伤的保护作用。实验结果显示：假手术组大鼠无明显神经功能缺损症状,体重减轻最小,左右脑含水量相似,脑梗塞面积最小,脑组织病理组织学观察正常,脑组织和血清SOD活性均为各组中最高；模型组大鼠较假手术组观察到明显的神经功能缺陷,体重减轻最大,右侧缺血大脑的脑含水量显著高于左侧正常大脑,梗塞面积显著增大,病理组织学检查显示脑组织病变侧海马回及齿状回组织结构均消失,间质大面积高度水肿,脑组织和血清SOD活性显著最低,MDA含量增高；PUE及PUE-PBCN组均能够改善大鼠各项评价指标,其中PUE-PBCN组与同剂量PUE溶液组相比,药理活性显著提高。 本研究结果证实了PBCN有助于PUE透过血脑屏障,显著增加PUE在脑组织的分布,改善PUE在胃肠道的吸收,提高了相对生物利用度,增强了PUE对局灶性脑缺血再灌注损伤的保护作用。本课题研究为探讨和总结葛根素脑靶向给药系统提供了实验依据,为缺血性脑卒中治疗探索新思路和新方法。