26、利用淋巴运输增强药物（包括蛋白质和肽）向转移性肿瘤的递送

利用淋巴运输增强药物（包括蛋白质和肽）向转移性肿瘤的递送

1. 引言

在过去40年里，尽管人们在探索导致癌症的潜在细胞途径以及开发新药方面付出了巨大努力，但许多癌症，尤其是影响老年人的癌症，死亡率变化甚微。部分问题在于我们对转移性疾病缺乏有效的控制，其次，许多正在研发的新药由于水溶性差而难以制成合适的剂型。

这一双重问题为探索基于脂质的药物递送方式提供了机会，以实现将疏水性抗癌化合物靶向输送至淋巴结转移部位。淋巴结转移一直是研究的重点，其涉及的机制正逐渐揭示出潜在的治疗靶点。

淋巴运输途径可通过口服给药的方式实现，例如使用某些基于脂质的辅料，这不仅能减少某些药物的肝脏首过效应，还能使淋巴结转移灶最大程度地暴露于药物之下。以下是一些用于转移性乳腺癌的疏水性药物：
| 药物名称 | 水溶性 | 给药方式 | 特点 |
| ---- | ---- | ---- | ---- |
| 卡培他滨 | 低 | 口服 | 生物利用度可能受食物影响，是一种前药，在肝脏和肿瘤细胞中代谢为活性化合物。减少其在肝脏的代谢并提高向淋巴结转移灶的递送，可减少活性代谢物对正常组织的毒性。 |
| 他莫昔芬 | 低 | 口服 | 抗雌激素化合物，口服吸收良好，广泛用于乳腺癌的辅助治疗。 |
| 长春瑞滨 | 低 | - | - |
| 多西他赛 | 低 | 未口服使用 | 微管稳定剂，由于吸收差未口服使用，可能是因为肝脏CYP3A4酶的广泛代谢导致患者间药代动力学差异显著。口服脂质制剂可减少首过效应，提高肠道吸收并促进向淋巴系统的递送。 |

胃肠道淋巴系统是一条特殊的运输途径，通过它，膳食脂质、脂溶性维生素和水不溶性肽类分子（如环孢素）可以进入体循环。通过胃肠道淋巴系统运输的药物可绕过肝脏，避免潜在的肝脏首过代谢。将免疫调节药物和低治疗指数药物通过淋巴途径递送至癌细胞转移部位，可在最大程度发挥治疗效果的同时，减少药物在全身的暴露。此外，淋巴药物运输还可能促进药物融入人体的脂质处理系统，从而有机会调节药物在体内的分布和停留时间。

2. 小肠和淋巴系统对脂质的吸收

2.1 小肠对脂质的吸收

大多数膳食脂质在小肠的空肠区域被吸收，而胆汁盐则留在小肠腔内以促进进一步消化。胆汁盐最终在回肠末端被吸收，并通过门静脉血循环返回肝脏，形成肠肝循环。

脂质吸收发生在脂质和胆汁盐的胶束溶液与肠上皮细胞的微绒毛膜接触时。脂质跨肠上皮细胞膜的运输主要是一个不依赖能量的过程，依赖于向内的扩散梯度的维持。这一梯度部分可通过脂肪酸与特定细胞内结合蛋白的结合来实现，但最终的吸收驱动力可能来自脂质的快速再酯化，这是一个依赖ATP的过程，需要脂肪酸激活为酰基辅酶A酯。

以下是脂质消化和吸收的主要过程：
1. 甘油三酯（TG）的主要消化产物是单甘油酯和脂肪酸，胆汁和膳食磷脂酰胆碱的主要消化产物是溶血磷脂酰胆碱。这些消化产物主要通过简单扩散被肠上皮细胞吸收。
2. 肠上皮细胞对胆固醇的吸收具有特异性，因为与胆固醇结构相似的植物甾醇β - 谷甾醇吸收较差。这种特异性需要能量，因为切断血液供应会导致不同甾醇的自由通透。
3. 进入肠上皮细胞后，单甘油酯、脂肪酸和胆固醇分别通过脂肪酸结合蛋白和甾醇载体蛋白被运输到内质网。通过单甘油酯途径，甘油三酯的消化副产物在粗面内质网中重新合成甘油三酯，然后被运输到高尔基体，包装成乳糜微粒并释放到淋巴系统中。

胆固醇的运输和代谢比甘油三酯低得多。吸收的胆固醇在肠上皮细胞中的估计半衰期约为12小时。在吸收过程中，胆固醇会融入肠上皮细胞的膜中，并与内源性胆固醇混合。从肠上皮细胞运输出的大部分胆固醇会被酯化，主要是与油酸结合。胆固醇的酯化速率可能会调节其在淋巴系统中的运输速率，参与酯化的酶主要有胆固醇酯酶和酰基辅酶A胆固醇酰基转移酶（ACAT）。

研究表明，在哺乳动物中，吸收的胆固醇是通过肠淋巴系统而不是门静脉系统运输的。以下是相关研究的总结：
| 研究人员 | 实验动物 | 实验内容 | 结果 |
| ---- | ---- | ---- | ---- |
| Biggs等 | 大鼠 | 给予胃内剂量的[3H]胆固醇 | 带有胸导管插管的大鼠血浆中几乎没有出现同位素标记的胆固醇。 |
| Chaikoff等 | 大鼠 | - | 超过94%的吸收标记胆固醇在大鼠的胸导管淋巴中被回收。 |
| - | 兔子 | - | 有类似大鼠的结果。 |
| - | 乳糜尿患者 | - | 证实了哺乳动物中吸收的胆固醇通过肠淋巴系统运输。 |

2.2 肠淋巴系统

淋巴系统是一个遍布全身血管区域的复杂的特殊血管网络。其主要功能是引流毛细血管床，将细胞外液返回体循环，维持人体的水平衡。然而，全身淋巴系统的结构和功能并不均匀，在特定区域，淋巴系统具有特殊的作用。例如，肠淋巴系统负责将膳食脂肪和脂溶性维生素运输到体循环。

下面是脂质消化和吸收的mermaid流程图：

graph LR
    A[脂质摄入] --> B[胃脂肪酶启动脂解]
    B --> C[乳化的TG、DG、FA]
    C --> D[乳化的FA、MG]
    D --> E[肠道混合胶束]
    E --> F1[短/中链FA、MG进入体循环]
    E --> F2[长链FA、MG]
    F2 --> G[脂肪酸结合蛋白]
    G --> H[TG]
    H --> I[乳糜微粒]
    I --> J[肠系膜淋巴]
    J --> K[乳糜池]
    K --> L[胸导管淋巴]
    L --> M[体循环]

3. 淋巴管作为恶性细胞的运输途径

当血液在血管中循环时，液体和血液成分（如蛋白质）会渗出。淋巴血管网络收集组织中渗出的液体（不含红细胞），并将其作为淋巴，通过集合淋巴管和胸导管返回静脉循环。淋巴管是多种细胞（包括白细胞、抗原呈递细胞和淋巴样细胞）的运输途径，但它们也可能成为恶性癌细胞从原发肿瘤逃逸的途径。

肿瘤细胞的转移扩散涉及一系列复杂且相互关联的事件，包括癌细胞从原发肿瘤部位脱离、微侵袭进入基质组织、侵入淋巴管和血管，以及在继发部位的外渗生长。虽然淋巴管内转移扩散的确切机制尚未完全阐明，但区域淋巴结在许多晚期癌症中都有涉及，其方式与这些组织的淋巴引流模式相对应。正如Alitalo和Carmelie所指出的：“肿瘤向远处器官的转移扩散——而不是原发肿瘤的局部生长——通常是导致患者死亡的原因。”

4. 影响淋巴药物递送的生物学和药学因素

4.1 淋巴运输对水不溶性药物吸收进入体循环的贡献

大多数口服药物通过直接吸收进入门静脉血而进入体循环，但对于一些水不溶性化合物，通过肠淋巴系统运输可能是进入体循环的另一条途径。通过肠淋巴吸收的外源性化合物通常与肠脂蛋白（主要是富含甘油三酯的乳糜微粒）的脂质核心结合，因此需要同时给予脂质以刺激脂蛋白的形成。

以下是一些可能通过肠淋巴运输提高吸收的高度亲脂性化合物：
- 环孢素
- 萘替芬
- 普罗布考
- 美替斯酮
- 卤泛群
- 十一酸睾酮
- 多氯联苯

肠淋巴系统的淋巴（以及肝和腰淋巴）通过胸导管流入左颈内静脉，然后进入体循环。因此，通过肠淋巴系统运输药物可以增加药物进入体循环的比例。此外，肠淋巴药物运输过程通常比药物通过门静脉吸收进入体循环的时间更长，这可用于延长药物向体循环递送的时间。对于癌症治疗，即使以较低的全身浓度为代价，延长肿瘤与药物的接触时间也可能带来额外的益处。

以下是不同制剂中口服灌胃给予大鼠ontazolast（100mg/kg）后的部分血浆非房室药代动力学参数：
| 制剂 | AUC(0 - 8 hr)（ng hr/ml） | Tmax（hr） | Cmax（ng/ml） | 吸收进入血液（% of original dose） |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 混悬剂（n = 3） | 65 ± 15 | 3.5 ± 1.3 | 16 ± 2.3 | 0.5 |
| Peceol（n = 6） | 528 ± 68 | 4.6 ± 0.6 | 137 ± 34 | 5.3 |
| SEDDS 50/50（n = 6） | 752 ± 236 | 2.0 ± 0.24 | 164 ± 35 | 7.0 |
| SEDDS 20/80（n = 6） | 877 ± 104 | 1.8 ± 0.5 | 345 ± 83 | 7.8 |

注：*p < 0.05 vs. 混悬剂，使用正态得分秩次检验。Peceol是一种亲淋巴的增溶剂，由油酸的单甘油酯和二甘油酯混合物组成，与肠道脂质消化的终产物相似。SEDDS是一种自乳化药物递送系统，50/50表示Peceol和Gelucire 44/14的比例相等，20/80表示Peceol和Gelucire 44/14的比例为2:8。Gelucire是一种液体辅料，含有19%的单甘油酯、二甘油酯和三甘油酯以及81%的PEG 1500单酯和二酯和游离PEG 1500。

以下是不同制剂对ontazolast和甘油三酯淋巴运输的影响：
| 制剂（ml） | ontazolast淋巴运输量（µg）（0 - 5 hr） | ontazolast淋巴运输量（µg）（5 - 8 hr） | ontazolast淋巴运输量（µg）（8 - 24 hr） | 总淋巴输出量（0 - 8 hr） | 总淋巴输出量（8 - 24 hr） |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 混悬剂（n = 3） | 4.8 ± 2 | 1.1 ± 0.5 | 1.7 ± 0.1 | 24.5 ± 5.6 | 67.1 ± 27.8 |
| Peceol（n = 6） | 217 ± 45 | 45 ± 4 | 12 ± 4 | 34.3 ± 7.2 | 75.6 ± 15.2 |
| SEDDS 50/50（n = 6） | 192 ± 8 | 16 ± 8 | 6 ± 4 | 23.9 ± 4.0 | 52.5 ± 8.7 |
| SEDDS 20/80（n = 6） | 157 ± 29 | 13 ± 4 | 11 ± 4 | 17.3 ± 4.1 | 65.7 ± 15.2 |

注：*p < 0.05 vs. 混悬剂，使用正态得分秩次检验。

4.2 肠淋巴运输的评估

目前已经有多种动物模型用于评估肠淋巴药物运输，通常先在实验室大鼠中进行研究，随后再使用更复杂的大型动物模型（如狗或猪）。然而，大型动物的淋巴导管造瘘术由于后勤和经济方面的限制，其应用受到一定的限制。

理想情况下，淋巴运输研究的采样策略应能够同时估计淋巴运输的程度和门静脉血吸收的程度，以便评估药物/制剂的整体生物利用度。这样可以明确确定淋巴运输相对于门静脉血吸收的程度以及药物/制剂的总生物利用度。由于淋巴运输可能受到实验因素（如淋巴插管部位或给药前的禁食时间）的影响，因此在比较不同研究时，标准化实验程序非常重要。

以下是不同大鼠模型的特点：
| 模型名称 | 特点 | 局限性 |
| ---- | ---- | ---- |
| 三插管麻醉大鼠模型 | 可用于评估淋巴运输，通过访问肠系膜淋巴管、颈静脉和十二指肠进行实验。 | 全身麻醉排除了口服给药的可能性，药物和脂质制剂需十二指肠内给药，这绕过了胃的固有乳化作用和脂质对胃排空的潜在影响。 |
| 清醒大鼠模型 | 最能代表体内情况，既无麻醉影响，又能口服给药。Hauss等人开发的模型可让清醒、轻度约束的动物在5天内收集肠系膜淋巴，无需完全约束或全身麻醉，动物可自由饮用电解质溶液以维持足够的淋巴输出。 | - |

大鼠是研究口服吸收和淋巴运输的合适实验动物，因为其肠道的解剖、代谢和生化特征与人类相似，尽管胃排空情况有所不同。

4.3 水不溶性药物淋巴运输的机制

虽然药物通过肠上皮细胞进入肠淋巴系统的机制尚未完全阐明，但越来越多的证据支持大多数通过淋巴运输的药物与乳糜微粒的甘油三酯核心结合的假设。此外，Charman和Stella提出了水不溶性药物淋巴运输的两个重要先决因素：药物的扩散/分配行为和脂质溶解度。

4.3.1 水不溶性药物的扩散和分配行为

药物在门静脉血和肠淋巴之间的分配程度可以通过比较每条途径的药物质量转移相对速率来估计。肠淋巴系统的流体流速约为门静脉血的1/500，在脂质运输高峰期，淋巴中的脂质含量仅为1 - 2%（w/v）。因此，淋巴脂质与门静脉血的有效质量比约为1:50,000。

如果药物的吸收途径（门静脉血 vs 淋巴）由流体流速的相对速率决定，那么小分子水溶性药物的选择性淋巴运输是不太可能的。然而，这一比例表明，对于在门静脉血和肠淋巴中具有相似吸收和运输程度的候选分子（不考虑代谢转化、化学稳定性和/或生物利用度），其辛醇/水分配系数的对数（log p）应在5左右（高度水不溶性）。例如，Hauss等人报道，当将辛醇/水log p = 4.0的ontazolast掺入由单甘油酯、二甘油酯和三甘油酯组成的脂质制剂中时，通过淋巴运输的药物量明显多于混悬剂对照组。Caliph等人研究了短链、中链和长链脂肪酸基载体对绝对口服生物利用度的影响。

综上所述，利用淋巴运输增强药物向转移性肿瘤的递送是一个具有潜力的研究方向，通过深入了解脂质吸收、淋巴系统功能以及药物运输机制，有望开发出更有效的癌症治疗策略。

4.3.2 水不溶性药物的脂质溶解度

药物的脂质溶解度是影响其淋巴运输的另一个关键因素。只有具有足够脂质溶解度的药物，才有可能与乳糜微粒的甘油三酯核心结合，从而实现淋巴运输。通常来说，药物的脂质溶解度越高，其通过淋巴系统运输的可能性就越大。

例如，一些高度亲脂性的药物，如上述提到的环孢素、萘替芬等，它们具有良好的脂质溶解度，因此能够较好地与乳糜微粒结合，通过肠淋巴系统进入体循环。而对于脂质溶解度较低的药物，可能难以与乳糜微粒结合，更多地通过门静脉血吸收进入体循环。

下面是不同药物的脂质溶解度和淋巴运输情况的对比表格：
| 药物名称 | 脂质溶解度 | 是否通过淋巴运输 |
| ---- | ---- | ---- |
| 环孢素 | 高 | 是 |
| 萘替芬 | 高 | 是 |
| 某水溶性药物示例 | 低 | 否 |

为了更直观地展示药物的扩散、分配行为和脂质溶解度对淋巴运输的影响，我们可以用以下mermaid流程图表示：

graph LR
    A[水不溶性药物] --> B{扩散/分配行为}
    B -->|log p合适| C{脂质溶解度}
    B -->|log p不合适| D[难以淋巴运输]
    C -->|高| E[与乳糜微粒结合]
    C -->|低| D
    E --> F[淋巴运输]

5. 基于淋巴运输的药物递送策略

5.1 脂质制剂的选择

根据前面的研究，选择合适的脂质制剂对于促进药物的淋巴运输至关重要。常见的脂质制剂包括单甘油酯、二甘油酯、三甘油酯以及它们的混合物，还有一些自乳化药物递送系统（SEDDS）。

• 单甘油酯和二甘油酯 ：如Peceol，它是一种由油酸的单甘油酯和二甘油酯混合物组成的亲淋巴增溶剂，与肠道脂质消化的终产物相似，能够较好地促进药物与乳糜微粒结合，从而实现淋巴运输。
• 自乳化药物递送系统（SEDDS） ：例如SEDDS 50/50和SEDDS 20/80，它们可以在胃肠道内自发形成微小乳滴，增加药物的溶解度和稳定性，提高药物的淋巴运输效率。

不同脂质制剂对药物淋巴运输的影响总结如下：
| 脂质制剂类型 | 特点 | 对药物淋巴运输的影响 |
| ---- | ---- | ---- |
| 单甘油酯和二甘油酯 | 与肠道脂质消化终产物相似 | 促进药物与乳糜微粒结合，提高淋巴运输量 |
| 自乳化药物递送系统（SEDDS） | 自发形成微小乳滴，增加药物溶解度和稳定性 | 提高药物的淋巴运输效率 |

5.2 药物与脂质的配伍

在设计基于淋巴运输的药物递送系统时，需要考虑药物与脂质的配伍。药物应能够与脂质制剂形成稳定的复合物，并且在胃肠道环境中保持稳定。同时，药物与脂质的比例也会影响药物的淋巴运输效果。

例如，在研究ontazolast时发现，将其掺入由单甘油酯、二甘油酯和三甘油酯组成的脂质制剂中，能够显著增加药物的淋巴运输量。但具体的药物与脂质的最佳比例还需要通过大量的实验来确定。

以下是一些药物与脂质配伍的基本原则列表：
1. 药物与脂质应具有良好的相容性，能够形成稳定的复合物。
2. 考虑药物的性质（如溶解度、稳定性等），选择合适的脂质类型。
3. 通过实验优化药物与脂质的比例，以提高药物的淋巴运输效率。

6. 未来展望

6.1 研究方向

虽然目前在利用淋巴运输增强药物向转移性肿瘤的递送方面已经取得了一定的进展，但仍有许多问题需要进一步研究。
- 深入研究药物淋巴运输的机制 ：尽管已经有一些证据支持药物与乳糜微粒结合的假设，但具体的分子机制还需要更深入的研究，以便更好地设计药物递送系统。
- 开发新型脂质制剂 ：寻找更高效、更安全的脂质制剂，提高药物的淋巴运输效率和靶向性。
- 探索联合治疗策略 ：将基于淋巴运输的药物递送与其他治疗方法（如免疫治疗、化疗等）相结合，提高癌症治疗的效果。

6.2 临床应用前景

基于淋巴运输的药物递送系统在癌症治疗方面具有广阔的临床应用前景。通过将药物靶向递送至淋巴结转移部位，可以减少药物在全身的暴露，降低药物的毒副作用，同时提高肿瘤部位的药物浓度，增强治疗效果。

例如，对于一些晚期癌症患者，传统的治疗方法可能效果不佳，而基于淋巴运输的药物递送系统可能为他们提供新的治疗选择。未来，随着研究的不断深入和技术的不断进步，相信这种治疗策略将在临床上得到更广泛的应用。

以下是未来研究方向和临床应用前景的mermaid流程图：

graph LR
    A[未来研究方向] --> B[深入研究运输机制]
    A --> C[开发新型脂质制剂]
    A --> D[探索联合治疗策略]
    B --> E[提高药物递送设计]
    C --> E
    D --> E
    E --> F[临床应用前景]
    F --> G[癌症治疗效果提升]
    F --> H[降低毒副作用]

综上所述，利用淋巴运输增强药物向转移性肿瘤的递送是一个充满潜力的研究领域。通过深入了解脂质吸收、淋巴系统功能以及药物运输机制，选择合适的脂质制剂和药物配伍，有望开发出更有效的癌症治疗策略，为癌症患者带来更好的治疗效果。