鼻腔給藥系統(tǒng)的鼻粘膜毒性及解決途徑

1、鼻腔給藥系統(tǒng)的鼻粘膜毒性及解決途徑茸醫(yī)藥工業(yè)雜志chiileejourndl:fpharmattica!2l0【.32(7:綜述與專論:.,-.文童編號:1001825520u1)l7323ll=鼻腔給藥系統(tǒng)的鼻粘膜毒-l生及解決途徑靠奕,蔣新國復h人學藥學院藥劑學教研室.上海一:船摘要:就鼻腔給藥系統(tǒng)a能導致的鼻牯膜毒性的評價方法易生毒性的制劑組分廈解毒性的方法進行簡要的綜述關鍵詞:鼻腔給藥;鼻纖毛毒性:吸收促世劑中圖分類號:r94文獻標識碼:a鼻腔作為全身作用藥物的給藥部位i:t益受到人們的關注.鼻腔給藥具有吸收迅速,完全,能避免首過作用等特點,尤其值得關注的是其為蛋白多肽類藥物提供了一條

2、可能的非注射給藥途徑,但鼻腔給藥的毒性問題引人關注.鼻腔粘膜表面是一層頂部長有纖毛的假復層柱狀上皮.山有大量分泌粘液的杯狀細胞,所分泌的粘液覆蓋在纖毛上正常情況下纖毛協(xié)調一致地擺動.清除鼻腔內異物.即纖毛清除作用.機體受細菌或病毒感染,吸煙或囊纖維病變時.纖毛運動和粘液分泌受到影響,就很容易感染各種急慢性呼吸道疾病不少藥物及輔料對鼻粘膜組織及粘膜纖毛有毒性作用,嚴重的會影響鼻腔的正常生理功能,增加感染機率因此在研究鼻腔給藥制劑時,尤其是需長期使用的藥物,必須研究藥物及輔料對鼻粘膜組織和粘膜纖毛的毒性1鼻粘膜毒性作用的評價方法1.1評價藥物對纖毛清除作用的影響纖毛清除作用是纖毛及其粘液層機械作用

3、的結果.是機體抵御外界的一道屏障鼻腔給藥后不應對纖毛清除作用造成影響.評價方法有多種,有些將粘膜纖毛系統(tǒng)作為一整體來研究,有些則研究其主要組成纖毛運動及粘液轉運功能1.1.1測定纖毛擺動頻率(c】liarybeatfreqhency,cbf)體外測定cbf最常用的技術為透射光電技術.重現(xiàn)性好.靈敏度高.此外,還有反射光電技術,攝像或視頻技術.體外測定常用的離體組織為人體粘膜組織無需麻醉從次鼻甲或前鼻壁都可刷收稿日期:2(!oil08【5作者簡介張襄rjg75),女.研t,=e要從事鼻腔緒曲研究tj:ij2154041900*2381fmail:jelyonlimshct下牯膜纖毛組織一雞胚胎氣

4、管粘膜組織由于材料易得,費用少,也是常用的動物模型,其它還有大鼠,免或豚鼠的粘膜組織.藥物及輔料對cbf的影響有較大的物種差異.如止咳藥chinoinl70對離體太鼠氣管cbf有抑制作用,對人體粘膜纖毛卻沒有任何影響.某些防腐劑對這兩種組織的作用也存在類似差異許多研究表明藥物及輔料對雞胚胎氣管和人粘膜組織cbf的作用相似.測定體內cbf可選擇免,用光電技術進行,但期間涉及的麻醉會對測定結果有影響,手術也可能損傷粘膜有人提出用反射光電技術.可不經(jīng)麻醉或手術直接測定人體cbf1.1.2測定纖毛持續(xù)運動時間常用光學顯微鏡觀察纖毛持續(xù)運動時間動物模型主要自雞胚胎氣管粘膜纖毛和蛙或蟾蜍上腭粘膜纖毛.均與

5、哺乳動物鼻粘膜纖毛相似體外法操作如下:取帶纖毛的粘膜上皮于載玻片上,滴加藥液,光學顯微鏡觀察,記錄從給藥開始至纖毛運動停止所持續(xù)的時間.洗凈藥液,繼續(xù)觀察纖毛運動是否恢復,判斷藥物對纖毛的靜止作用是否可逆.體外法不足之處是(1)難以正確評價混懸型或粘稠藥物制劑的纖毛毒性.(2)分離粘膜時會破壞粘液層,忽略r粘液層對纖毛的保護作用.體內法可彌補不足:將蛙或蟾蜍固定.于上腭粘膜滴加藥液,接觸一段時問后洗去,分離牯膜觀察纖毛運動情況.此實驗條件更接近實際給藥情兌,結果更可靠與測定cbf相比.記錄纖毛持續(xù)運動時間帶有一定主觀性,不如前者精確但顯微鏡觀察較直觀可同時觀察纖毛數(shù)量,脫落情況,粘膜完整性等形

6、態(tài)學變化1.1.3測定粘膜纖毛轉運能力蛙上腭是常用的體外模型可用立體顯微鏡測定石墨微粒在粘膜表面移動一定距離所需時間,計箅轉運速率.動物體內粘膜纖毛轉運能力的研究采用熒光球,熒光乳膠微粒為清除標記物.鼻腔給藥后一定時間給予標記物,定時從鼻咽部收集被清除的標記物,并繪制時間熒光強度曲線,與給藥前進行比較,可考察藥物或制劑對同一動物纖毛清除作用的長期影響評價人體內粘膜纖毛轉運能力可選用多種標記物,包括放射性物質,染料,此外,較常用的是糖精糖精法簡單易行,對人體無害,被廣泛采用.鼻腔給予糖精,當其被清除至鼻咽部時志愿者即可感覺出甜昧.這段時間(丁)的長短可反映粘膜纖毛轉運速度的快,慢.比較用藥前后的

7、r,值,即能評價藥物對纖毛清除作用的影響情況人體糖精實驗的結果個體差異很大,必須作自身對照.1.2粘膜形態(tài)考察鼻粘膜毒性最直接的評價方法是考察給藥后粘膜組織結構及表面纖毛形態(tài)的變化大鼠,兔或狗可使用光學或電子顯微鏡觀察”以大鼠為倒,光學顯微鏡觀察方法為:大鼠麻醉,單側鼻腔給藥后處死,取中隔粘膜染色,觀察牯膜組織結構的變化,包括給藥側中隔粘膜上皮的厚度,粘液釋放量,上皮細胞排列的有序程度,上皮細胞核的大小及規(guī)則程度等等0.掃描電子顯微鏡主要考察粘膜表面纖毛形態(tài)的改變,包括數(shù)量,排列情況等,相對較易掌握_l.共聚焦激光掃描顯微鏡是一種新必的技術,可觀察生物標本的三維圖象,已被用來確定藥物通過鼻粘膜

8、轉運的通道,研究促進劑對藥物轉運和細胞形態(tài)的影響_.人體的鼻粘膜形態(tài)學評價可用鼻內窺鏡觀察.上述幾種形態(tài)學評價均適用于單次或多次給藥后鼻粘膜毒性的考察.13溶血實驗考察藥物對生物膜的作用鼻粘膜組織受損的原因之一是藥物或輔料對細胞膜有破壞作用,因此通過考察藥物或輔料對生物膜的作用可間接評價鼻牯膜毒性.常用的天然生物膜是紅細胞膜,通過溶血實驗來考察達到完全溶血所需濃度越小,膜破壞作用就越大.將二棕櫚酰磷脂膽堿(ddpc)分散至水中可制成模擬生物膜,常溫下呈凝膠狀,用差示掃描量熱儀能測定ddpc雙層結構的晶格轉化溫度.吸收促進劑與ddpc作用后會使其晶格轉化溫度發(fā)生改變,由此可定量考察不同促進劑對d

9、dpc膜的破壞作用.14用生化指標進行評價鼻粘膜受損時會釋放出膜蛋白及酶,通過測定一些特定蛋白和酶的釋放量,即可檢測粘膜受損的情況.通常用太鼠在體鼻腔灌流技術進行,將含藥溶中國壓藥工業(yè)雜志chinesejournaofpharmaceutjcals2001,3液通過鼻腔循環(huán)灌流,灌流一定時間后收集循環(huán)液,測定其中蛋白質和酶的總量,或特定酶的量.有人認為此模型與實際給藥條件相差太大,包括灌流時間過長;灌流時會造成對粘液層的破壞;灌流體積遠大于實際給藥體積.因此建議使用體內法:大鼠鼻腔給藥后15min,通過食管插管,用生理鹽水沖洗鼻腔并收集,測定沖洗液中酶和蛋白質的量口.以上四種評價鼻粘膜毒性的方

10、法各有側重點.粘膜形態(tài)考察最直觀,但方法復雜不適于大量篩選,可用于處方確定后,評價其急性,亞急性及慢性鼻粘膜毒性.評價藥物對纖毛清除作用影響的方法相對較簡單,適用于處方篩選階段.藥物或輔料的纖毛毒性與其對鼻粘膜組織結構和形態(tài)的影響有很好的相關性,能較好的預測藥物及輔料的鼻粘膜毒性.溶血實驗簡單易行,可篩選的藥物較蛙上腭模型更多在蛙冬眠的季節(jié)可考慮以此法代替,缺點是無法考察纖毛毒性是否可逆.生化評價法雖然操作繁瑣不適于大量篩選,但在評價藥物或輔料對膜破壞作用的同時,可對藥物透膜吸收機理進行考察.許多實驗表明,用cbf,粘膜形態(tài),溶血實驗,生化評價法為指標評價吸收促進劑的鼻粘膜毒性時,各項結果相一

11、致口.在諸多方法中,體外法往往簡單易行,但其實驗條件與實際給藥隋況有一定差距,在預測藥物和輔料的鼻粘膜毒性時,需結合體內法的實驗結果.2鼻腔給藥系統(tǒng)對鼻腔粘膜的毒性2.1藥物的鼻粘膜毒性研究發(fā)現(xiàn),大分子天然生物合成藥物對鼻纖毛的毒性小,如胰島素對離體大鼠粘膜的纖毛運動無抑制作用,也不影響雞胚胎氣管cbf.鮭降鈣素對蛙上腭粘膜纖毛轉運能力雞胚胎氣管cbf均無影響,但干擾素是例外.小分子化學合成藥物對纖毛運動的影響較為普遍.1普萘洛爾可造成纖毛運動不可逆的停止,纖毛大量脫落,持續(xù)運動時間為零.10普羅帕酮混懸液大鼠鼻腔給藥連續(xù)一周,粘膜表面受損,纖毛結構不清.2.2吸收促進劑的鼻粘膜毒性某些粘膜滲

12、透性差的藥物,如蛋白多肽類,同時使用吸收促進劑時其吸收效率會大大提高.但吸收促進劑普遍存在粘膜毒性問題.0.3的?；呛置顾剽c(stdhf)可使離體人鼻粘膜纖毛運動不可逆的靜止.同濃度的聚氧乙烯月桂醚一9(l-9)和去氧膽酸鈉(sdc)能迅速引起纖毛運動不可逆的靜止,相比之下甘氨膽酸鈉(gc)和?；悄懰徕c(tc)對離體人鼻粘膜纖毛的影響則溫和得多.以蛙上腭模型考察中國醫(yī)藥工業(yè)雜志chinese促進劑對粘膜纖毛轉運能力的影響時發(fā)現(xiàn):1溶血膽堿磷脂(lpc),1i一9,1sdc,1stdhf均完全抑制纖毛轉運.1gc和】ddpc則幾乎無影響.許多研究調查了吸收促進劑對動物鼻粘膜組織的形態(tài)學影響.is

13、dc,ll9,1stdhf和1ipc.均引起嚴重的粘膜e皮損傷古1.jgc的多肽類人體鼻用制劑.單次或多次用藥后均有鼻腔刺激性臨床研究表明.人體對含0.83.0stdhf的鼻用制劑耐受性很差.但也有人報道,stdhf雖能引起不適,鼻粘膜形態(tài)觀察卻并未發(fā)現(xiàn)毒性.以sdc為促進劑的胰島素鼻用制劑.在臨床研究階段也發(fā)現(xiàn)使用后普遍存在鼻腔燒灼感和流淚現(xiàn)象.環(huán)糊精在鼻腔制劑中可作脂溶性藥物的增溶劑.也可作為蛋白多胩類藥物的吸收促進劑i224dm口cd對離體cbf作用很溫干【卜.人體實驗表明,志愿者對含dm口一cd的鼻用制劑耐受性很好.多種促進劑的鼻牯膜毒性由小到大的排列順序為:dmcd<gc<

14、;stdhf<ipcl9sdc:.:12.3其它制劑成分的鼻粘膜毒性局部或全身作用的液體鼻腔給藥系統(tǒng)往往含有防腐劑.這些防腐劑對纖毛運動的影響已被廣泛研究,但不同模型和方法所得到的結果卻并不一致.許多體外實驗顯示潔爾滅對纖毛運動有影響,但動物體內實驗及人體應用并未發(fā)現(xiàn)有副作用.長期使用含0.010.02潔爾滅的鼻用制劑,不會引起大鼠或猴鼻粘膜形態(tài)改變人體短期或長期使用也不會導致鼻纖毛清除功能的改變或粘膜損傷尼泊金酯類有較大的纖毛毒性作用對于蛋白多肽類鼻腔給藥系統(tǒng).在設計處方時往往會加人酶抑制劑.某些酶抑制劑如桿菌肽,抑肽酶有纖毛毒性3改善藥物和吸收促進劑鼻牯膜毒性的方法藥物的鼻粘膜毒性限

15、制了其鼻腔給藥制劑的研究前述普萘洛爾口服具嚴重的首過效應.鼻腔給藥后生物利用度可提高至】o0但其嚴重的纖毛毒性.導致有關鼻腔給藥制劑的研究無法繼續(xù)吸收促進劑是鼻腔給藥制劑中極其重要的一類附加劑,尤其對大分子多肽類藥物促進劑的促吸收作用與膜損傷作用有直接關系.固此解決鼻粘膜毒性的難點在于:改善鼻粘膜毒性的同時必須保留鼻腔給藥原有的優(yōu)點目前解決藥物和促進劑毒眭問題的研究報道較少.主要解決方法有:3.1藥物緩釋法藥物和促進劑的纖毛毒陛具有一個重要的特點即濃度相關性基于這一點.蔣新國等人以普萘洛爾為模型藥物,將其制成微球劑,復合乳劑和環(huán)糊精包臺物以降低普萘洛爾的鼻纖毛毒性微球劑具有緩釋作用.藥物可緩慢

16、持續(xù)地被釋放.釋放的藥物又不斷地被粘膜吸收,使局部游離的藥物濃度很低采用蟾蜍上腭模型|平價普萘洛爾微球劑的纖毛毒性,給藥4h后,大部分纖毛仍保持正常的運動狀態(tài).而它的生物利用度仍很高.有報道指出普萘洛爾自蛋白微球狗鼻腔給藥絕對生物利用度為84.3.2混臺膠團法膽鹽類的鼻粘膜毒性限制了它在鼻腔制劑中的應用.tengamnuay等選用甘氨膽酸鹽/亞油酸作為蛋白多肽類鼻腔給藥系統(tǒng)的吸收促進劑.進行大鼠體內吸收研究.發(fā)現(xiàn)其促吸收作用比單用膽鹽要好,給藥5h后混合膠團引起的粘膜形態(tài)學改變較為溫和kararli等用油酸,單油酸甘油酯和牛磺膽酸鈉制成腎素抑制劑乳劑大鼠鼻腔給藥,絕對生物利用度達20左右給藥4

17、h后光學及電子顯微鏡檢查粘膜形態(tài),均未發(fā)現(xiàn)明顯異常,3.3環(huán)糊精(cd)包合法ci)在鼻腔給藥中可直接或間接促進藥物吸收,也可降低一些吸收促進劑及防腐劑的粘膜毒性.促進劑l一9,gdc,ipc或防腐劑潔爾滅對ddpc膜有破壞作用,使其晶格轉化溫度發(fā)生改變,當加入ncd,hppcd,7-cd時,ddpc膜的晶格轉化溫度可回復列初始值,說明這些環(huán)糊精可保護生物膜不受促進劑或防腐劑的破壞.紅細胞膜實驗也證實了這一點大鼠體內吸收實驗表明.加人環(huán)糊精后,只有l(wèi)9的促吸收作用未發(fā)生改變,gdc,lpc均受到了不同程度的影響給藥后4h光學顯微鏡觀察中隔兩側的粘膜形態(tài)0.9i一9和0.9gdc都造成了鼻粘膜上

18、皮的損傷,細胞破裂,繼而引起上皮變薄,某些部位上皮完全脫落并伴有大量粘液.當同濃度的l9加人1:4比例的hp一cd后其對牯膜的作用與環(huán)糊精相似.上皮表面無破裂細胞,但上皮細胞排列紊亂.有較多粘液,上皮厚度變薄.gdc加人】:2的7cd后粘膜形態(tài)與用生理鹽水和7cd處理過的粘膜相似.作者研究了cd和dm-c;d對sdc鼻纖毛毒性的影響結果顯示制成這兩種環(huán)糊精包合物后,sdc的鼻纖毛毒性顯著改善,大鼠體內吸收實驗表明,包合物能顯著地促進l一酪氨酸,胰島素的鼻腔吸收.到目前為止,許多藥物的鼻腔給藥系統(tǒng)已上市或進入臨床研究階段.隨著鼻腔給藥系統(tǒng)的開發(fā),藥物及輔料的鼻粘膜毒性問題將越來越引起研究人員的重

19、視.參考文獻:1kanthakumark,cundellr)r,johnsonm.et.elfectofsalmeterolonhumannasalepithelialcelle1iarybeatinginhibitionoftheciliotoxin,pyocyanind.brjpharmacol,l994,112:l93198.2aspdentj,adler,davisss,etalchitosanasanasadeliverysystem:evaluationoftheeffectofehitosanonmucoci1iaryclearancerateinthefrogpalatemod

20、el2jhatjpharm.1995.112(12):6978.3romeijnsg,verhoe/jc,marttine,eta1.theef-feetofnasaldrugformulationsonciliarybeatinginvitroej.1ntjpharm,1996,135:137145.4jokis,saanov.nuutinenj,eta1.effectsofsomepreservativeagentsonratandguineapigtrachealandhumannasalciliarybeatfrequencyj.amjrhinoi.1996,10:181186.5pe

21、reswetolfmorathl,bjurstroms,khanr,eta1.toxicologicalaspectsoftheuseofdextranmicrospheresandthermogellingethyl(hydroxyethy1)celiuiose(ehec)asnasaldrugdeliverysystemsij.intjpharm,1996,128:921.6蔣新國,崔景斌,方曉玲.等.藥物的鼻牯膜纖毛毒性及評價方法rj.藥學學報,1995,30(11):848853.7gizurarsons,marriottc.martingp,et.theinfluenceofinsu

22、linandsonicexcipientsusedinnasa1insulinpreparationsonmucociharyclearancej.1ntjpharm,l990,65:243247.8donovanmd,zhoump.drugeffectsondnasalclearanceinratsej.intjpharm.1995,116(1)7786.9bottsah,marriottc,martingp,eta1.theuseofaradl0labei】edsaccharinsolutiontorftonitartheeffeetofthepreservativesthiomersa1

23、.benzalkoniumchiorideandedtaonhumannasalclearanceej.jpharmpharmacol,1991.43:180185.zlo3aspdentj,masonjdt.jonesns,eta1.chitosan.anasaldeliverysystem)theeffectofchitosanso?lutionsonvitroandinmueociliarytransportratesinhumanturbinatesandvolunteersj.jpharmsci,1997.86f4):509?513113yam&motot,maitaniy.

24、andot,eta1.highabsorbencyandsubchronicmorphologiceffectsonthe中國匿藥工業(yè)雜志chinesej0u功alofpharmaceuticals2001,32(7nasalepitheliumofanasalinsulinpowderdosageformwithasoybeanderivedsrigiucosidemixtureinrabbitsj.biolpharmbull,1998?21(8):86687012bindseiie,bechgaarde.morphologicolexaminationforrabbitnasalmucou

25、safterexposuretoacetylsalicylicacidglycofurol75andephedrinej.intjpharm.1995,119(1):37-46.isgillij,fisheran,hinehlifem,eta1.cylodextrinsasprotectionagentsagainstenhancerdamageinnasaldeliverysystemi?eifecto11invivoabsorptionofinsulinandhistopathologyofnasalmembranej.eurjpharmsci.1994,1(5)l237248.14陸翔,

26、蔣新國.江志強,等促進劑對大鼠鼻粘膜藥物吸收的影響j.上海醫(yī)科大學學報,i996,23增刊4951.15marttine,verhoefjc,spiesf,eta1.theeffectofmethylatedbetacyelodextrinsonthetightlunctionsoftheratnasalrespiratoryepithelium:electronmcroscopicandconfocallaserscanningmicroscopicvisualizadonstudiesd.jcontrolrei,1999,57(2):205213.一16marttine.verhoefjc

27、,culianderc,eta1.confoeallaserscanningmicroscopicvisualizationofthetransport0fdextransafternasaladministrationtorats;effectsofabsorptionenhancersj.pharmres,1997,14(5):631637.17albertssonw.intranasaldeliveryofhumangrowthhormone:optimizationofformulationj.drugdevelres.1995,34(4):353360.2183daponfir,ma

28、tinia,crivellentem,eta1.loweringoftoxicityusingcyclodextrinincombinationwithnasalenhancersinvitroandinvivastudiesa.minuteslntsyrupcyclndextrins6cparisfrante;sante,1992.51452i.19punracp,shoozz.effectsofformulationvariablesonnasalepithelialcellintegrity:biochemicalevalua-tionj.1ntjpharm,1995,114(2):19

29、7203.2omarttine,verhoefjc,romeijnsg,eta1.effectsofabsorptionenhancersonratnasalepitheliuminvi一7o:releaseofmarkercompoundsinthenasacavity門pharmres,1996,12:1151?1157.221marttine.verhoefjc.romeijnsg,eta1.acutehistopathologieaeffectsofbenzalkoniumchlorideandabsorptionenhancersonratnasaepitheliuminvi,oj.

30、1ntjpharm,1996,141:151-160.22g_1ij,illuml,farrajn,etat.cyclodextrinsasprotectionagentsagainstenhancerdamageinnasal巾國醫(yī)藥工雜志chinesejournajofpharmaceuticas2001,32(7?3:2deverysystems1:assessmentofeffectbymeasufelllentoferythrocytehaemolysisjeurjpharmsci1994.1(s:229236.schipperngm,verhoefjc,romeiinsg,etal

31、methylatedbetacyclodextrinsareabletoimprovethenasaabsorptlonolsalmoncaleitoninl3calciftissueint,1995,56:280282.martting.vethoefjc,merkusfwhm.efficacysafetyandmechanismofcyclodextrinsasabsorptionenhancersinnasadeliveryofpeptideandproteindrugsej.jdrugtargetingt1998?6tlj1736.merkusfwhm,sehppergm,yerhoe

32、c.theinfuenceofabsorptionenhaneersontheintranasa】insulinabsorptioninnormalanddiabeticsubjactsej:.】controlrel,1996,41:6975l263braatjpm,aingeg,bowlesjak,eta1.thelackofeffeetofbenzalkoniumcblorideontheciiaofthenasaly1llcosainpatientswithperennialalergicrhinitisacombinedfunctional,light,scanningandtransmissionelectronmicroscopylj.clinexpailergy.1j?25:957965.727qtengainnuayp,mitraak.bilesaltfattyacidmixedmicellesasnasalabsorptionp