Проблема повышения биодоступности лекарственных средств методами нанофармакологии: Фармакокинетика липосомальных препаратов.
А.К. Сариев, Д.А. Абаимов, Р.Д. Сейфулла
Резюме:
В представленной работе систематизируются существующие представления относительно применения таких нанофармакологических носителей, как липосомы, с целью преодоления проблем, связанных с низкой фармакокинетической эффективностью различных лекарственных средств. Оценивается роль липосомальных контейнеров в создании новых лекарственных форм современных препаратов, полученных методами биотехнологии, в том числе фармакологически активных пептидов. Обсуждаются современные подходы для повышения эффективности липосомального транспорта веществ. В обзорной части приводятся современные примеры создания новых нанофармакологических препаратов, превосходящих по своим фармакокинетическим характеристикам их классические аналоги.
Ключевые слова: липосомы, нанофармакология, гистогематические барьеры, биодоступность, фармакокинетика.
Липосомы - одни из наиболее исследованных наночасти, которые рассматриваются как современные и эффективные средства доставки различных лекарственных средств, которые широко применяются в клинической практике. Учитывая особенности транспорта, транслокацию через гистогематические барьеры, клеточные мембраны и метаболические трансформации, липосомальные фармакологические препараты обладают уникальными свойствами, связанными, прежде всего, с особенностями их фармакокинетики.
Применение липосом как средств доставки, позволяет в некоторых случаях существенно увеличить биодоступность, в других случаях - напротив, позволяет предотвратить чрезмерное увеличение концентрации препарата в крови, тем самым снижая опасность передозировки и уменьшая побочные эффект. Хотелось бы отметить, что на сегодняшний день наиболее значимым способом оценки эффективности новых липосомальных лекарственных форм является существующий арсенал фармакокинетических методов, то есть различных современных методов оценки биодоступности веществ, о чем подробно будет сказано ниже.
Особую роль липосомы стали играть в связи с появлением нового поколения препаратов, получаемых методами биотехнологии, таких как белковые и пептидные препараты, а также препараты на основе нуклеиновых кислот. В связи с чувствительностью указанных препаратов к химическому и ферментативному гидролизу, и к тому же плохим клеточным поглощением большие сложности возникают при перроральном введении данных препаратов. Среди возможных стратегий преодоления данных сложностей главное место занимает подход с применением микро - и наночастиц, которые улучшают поглощение и транспортировку препаратов вводимых перрорально. Разрабатываются липосомальные формы, высвобождающие пептидные препараты только в толстом кишечнике, где протеолитическая активность достаточно низка. Хороший эффект обеспечивают твердолипидные носители. Твердолипидные наночастицы обладают такими преимуществами, как модулируемое высвобождение препарата, улучшенная биодоступность, защита химически лабильных молекул, таких как ретинол и пептиды от биодеградации. На основе липосом созданы системы доставки различных факторов роста, например человеческого эпидермального фактора роста rhEGF. Данный пептид хорошо инкапсулируется в мультивезикулярные липосомы (60% загрузки при концентрации 5 мг/мл) и демонстрирует хороший терапевтический эффект при язве желудка. На крысах показано, что пептидный препарат при перроральном введении демонстрирует эффективность сравнимую с циметидином. Разработана липосомальная форма для перрорального введения рекомбинантного человеческого эритропоэтина, которая в эксперименте на крысах демонстрирует биодоступность до 31%.
Новые перспективы открывают различные нанофармакологические формы инсулина. Для разработки перроральных форм инсулина применяются лецитин-модифицированные липосомы, которые в эксперименте на мышах-диабетиках демонстрируют относительную биодоступность до 9,12% по сравнению с субкутантной инъекцией инсулина. Разработаны твердолипидные наночастицы для доставки инсулина перроральным путем. Такие частицы загружаются не только инсулином, а также специальным клеточно-проникающим пептидом (СPP) октааргинином. Данная добавка обеспечивает относительную биодоступность инсулина 10,39%. Таким образом, твердолипидные наночастицы с октааргинином являются многообещающими транспортными формами для перрорального инсулина. Высокую эффективность демонстрируют также и липосомы инсулина с комбинированной двойной оболочкой, содержащей хитозан и коньюгаты хитозана с ЭДТА. Данная форма при перроральном ведении обладала биодоступностью 17,02%, в то время, как субкутантная инъекция инсулина обеспечивала только 8,91% биодоступности. Другой группой исследователей было показано, что липосомальная загрузка инсулина получается эффективнее при инкапсуляции инсулина в альгинатно-хитозановые капсулы. Данная форма инсулина легко преодолевает кислую среду желудка и высвобождает инсулин в нейтральной среде кишечника, что увеличивает поглощение инсулина и повышает его биодоступность. Таким образом, липосомальная упаковка препаратов позволяет преодолевать агрессивную среду желудка и облегчает проникновение вещества через интестинальный эпителий и лимфатическую систему. Многообещающие предклинические результаты были достигнуты на таких препаратах, как паклитаксел, инсулин, кальцитонин и циклоспорин. Внимание сосредоточено на таких мукоадгезивных переносчиках, как хитозан, который улучшает контакт между препаратами и клетками кишечника, тем самым облегчая абсорбцию. Добавление таких лигандов, как лецитин улучшает кишечное поглощение препаратов посредством специфического связывания с кишечным клеточным переносчиком карбогидратов. Широкие перспективы для улучшения фармакокинетических характеристик препаратов открываются при применении липосом активизированных добавлением холестерина и солей желчи. Так для малорастворимого в воде препарата фенофибрата было показано, что применение его в форме липосом изготовленных на основе фосфолипидов сои с добавлением холестерина и солей желчи обеспечивало увеличение его биодоступности в 5 и 3 раза соответственно, по сравнению с его микронизированной коммерческой формой. Нужно отметить, что липосомы с присадкой из солей желчи вызывали увеличение биодоступности препарата почти двукратно превосходящее таковое для липосомального фенофибрата с холестериновой присадкой, что говорит о том, что липосомы, содержащие соли желчи, могут быть использованы для увеличения перроральной биодоступности для слаборастворимых в воде препаратов. Ведутся исследования по получению и внедрению в практику липосомальных форм противовирусных препаратов с низкой перроральной биодоступностью - например ацикловира. Применение ниосомальной липосомальной формы данного препарата в опыте на кроликах обеспечивает двукратное увеличение его биодоступности и продолжительности его периода полужизни в организме по сравнению со свободным препаратом.
Важную роль нанофармакологические средства транспортировки препаратов играют в фармакологии новых антиоксидантных средств. Антиокислительные агенты чаще всего имеют низкую растворимость, плохую химическую стабильность и, в этой связи, быстро разрушаются в пищеварительном тракте. В последнее время липосомы и наночастицы позволили существенно продвинуться в направлении преодоления этих сложностей. Разработаны липосомальные формы супероксиддисмутазы, ликопена, коэнзима Q10, кверцетина и многих других антиоксидантов. Для доставки противоопухолевых препаратов в настоящее время стали широко применяться липосомы с полимерной сердцевиной (ядром). Применение липосом с полимерной сердцевиной позволяет уменьшить деградацию липосом в пищеварительном тракте. Разработаны липосомальные формы для многих противоопухолевых препаратов, в том числе для винкристина, 5-фтороурацила и метотрексата. В экспериментах на культуре клеток Caco-2 было показано, что липосомы значительно увеличивают проницаемость данных веществ через плазматические мембраны клеток.
Существенно повышает эффективность липосомального транспорта применение липосом ассоциированных с молекулами фолиевой кислоты. При введении цефотаксима в форме фолат-асоциированных липосом вызывало существенное увеличение пиковой концентрации препарата в плазме (Сmax) по сравнению с липосомальной формой без фолиевой кислоты (в 1,4-2 раза). Таким образом фолиевая кислота может облегчать поглощение липосомальных форм препаратов. Другой группой ученых липосомы модифицированные фолиевой кислотой применялись для доставки гликопептида с низкой кишечной проницаемостью - ванкомицина. В эксперименте проведенном на клетках Caco-2 было показано, что липосомы с добавлением фолиевой кислоты приблизительно в 6 раз активнее поглощаются данными клетками. Применение фолат-липосомальной формы ванкомицина на крысах при перроральном введении демонстрирует 4-х кратное повышение относительной биодоступности по сравнению с классическими липосомами и 12-кратное относительно простого раствора ванкомицина. Более эффективные фармакокинетические свойства липосом с фолиевой кислотой связано с тем, что фолиевая кислота способна связываться с рецепторами на поверхности клеток ЖКТ с последующим рецептор-зависимым эндоцитозом липосомального ванкомицина энтероцитами.
В последние годы произошли значительные модификации мембран липосом, которые позволили избегать встречи с фагоцитами, стабилизировать их мембраны, находить клетки-мишени с помощью молекулярного компаса (антител и других) и, как следствие этого - осуществлять направленный транспорт лекарств (DrugDelivery).
Таблица. Классификация и преимущества различных модификаций липосом для направленного транспорта лекарственных веществ.