СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ НАПРАВЛЕННОГО ТРАНСПОРТА ЧЕРЕЗ ГЕМАТОЭНЦЕФАЛИЧЕСКИЙ БАРЬЕР

Современные ученые давно ищут способы направленного транспорта лекарственных препаратов. Данная тенденция хорошо понятна, ведь направленный транспорт сократил бы ряд побочных эффектов, действуя только на органы или даже клетки-мишени, тем самым расширив спектр назначения. Этот вид транспорта на порядок сократил бы используемые дозы и их кратность.

Первым о перспективе адресного транспорта заговорил великий немецкий бактериолог П. Эрлих в конце XIXв. Он предложил термин «волшебная пуля», подразумевавший лекарственный препарат избирательно уничтожающий опухолевые клетки, не оказывая пагубного воздействия на здоровые. В последствие, ученые занялись изобретением агентов, селективно уничтожающих цель.

На сегодняшний день уже разработаны и внедрены в клинику ряд способов адресного транспорта. Хорошие результаты показал метод локального применения препаратов, но данные методы требуют контроля достаточно сложной и дорогой аппаратуры. Поэтому идея создания препарата, целенаправленно действующего на клетки-мишени, имеет актуальность до сих пор.

Большое влияние на качество жизни человека оказывают заболевания ЦНС. В последнее десятилетие отмечается прогрессом в их лечении, однако полное излечение представляется невозможным. Например, среди людей старше 65 лет, у 30% развивается инсульт, у 10% болезнь Альцгеймера (БА), у 1% болезнь Паркинсона (БП). У людей старше 80 лет риск развития БА достигает 49%. Лечение этих пациентов является дорогостоящим и, следовательно, экономически затратным для государства. Коррекция этих заболеваний требует появление лекарственных средств (ЛС) нового поколения, но скорость их появление на мировом рынке сократилось после 2000 г. К ЛС нового поколения предъявляют ряд требований: оптимальная активность, избирательность (селективность), биодоступность, более того, препарат, действующий на ЦНС должен преодолевать гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) не изменяя фармакологических свойств. Итак, на пути решения проблемы лечения заболеваний ЦНС лежат следующие задачи: ЛС должно обладать тропностью к поврежденным клеткам головного мозга (ГМ) и преодолеть ГЭБ.

Гематоэнцефалический барьер. Первым в 1889г продемонстрировал наличие ГЭБ Пауэль Эрлих, проводя эксперимент на животных с использованием красителя трипаниновый синий. После введения красителя в общий кровоток, он наблюдал окрашивание всех периферических тканей, однако мозг окрашен не был. П.Эрлих выдвинул идею о низкой тропности красителя к мозгу, однако, его ученик Эдвин Голдманн в 1913 г. Провел другой опыт. Он ввел краситель в ликвор и наблюдал прокрашивание мозга, но не других тканей. Э. Голдманн предположил существование барьера между ликвором и кровью. Только в 60-е годы ХХ столетия мнение о существовании ГЭБ стало общепринятым.

ГЭБ образуют эндотелиальные клетки (ЭК) и периваскулярные клетки: гладкомышечные, перициты, микроглия и астроциты. Важной особенностью эндотелия сосудов головного мозга является асимметричное распределение связанных с мембраной транспортных систем, что указывает на функциональные различия апикальной и базолатеральной мембран ЭК. Наличие ГЭБ характерно для всех животных с развитой нервной системой. Очевидно, что в процессе эволюции основные барьерные функции перешли к ЭК. Стало крайне необходимо защищать нейроны усложняющейся структуры головного и спинного мозга и оберегать от изменений в составе крови тех или других компонентов. Специфические транспортные системы обеспечивают проход питательных веществ и продуктов распада в противоположные стороны, т.е. поступление питательных веществ в мозг и удаление продуктов распада из ликвора.

Каким же образом преодолеть такой сложный барьер лекарственными препаратами?

В течение нескольких лет применялась техника осмотического открывания ГЭБ посредством внутривенного введения маннитола 25%. Через 5–10 минут наблюдалось максимальное изменение формы ЭК. В этот момент вводились противоопухолевые препараты. В результате использования маннитола концентрация препарара в тканях ГМ увеличивалась в 3–20 раз. Однако данная техника не нашла широкого применения, так как развивались серьезные побочные эффекты: судороги, изменение когнитивных функций, аппоптоз ЭК.

Липофилизация молекул как идея транспорта является привлекательной, однако сложно выполнима на практике. В основе идеи использование маскировки полярных группировок неполярными. Лекарственное вещество превращается из водорастворимого в липофильное. Лучшим вариантом идеи была бы липофилизация ЛС, причем после прохождения ГЭБ неполярная группировка отсоединялась от ЛС, тем самым оно становилось полярным и ГЭБ не позволял бы ему выйти. Пример успешного применения на практике – хлорамбуцил - противоопухолевое лекарство.

Модификация активности выкачивающих (АВС) транспортных систем. Таким образом, можно изменять активность отдельных транспортных систем в зависимости от химических свойств соединения. На практике применяют ингибиторы P-gp и регуляторы активности BCRP.

Другие неинвазивные методы прохождения ГЭБ (транспорт посредством наноносителей, липосом, наночастиц), имеют ряд недостатков, главный из которых, способность вызывать реакцию со стороны ретикуло-эндотелиальной системы. В зависимости от размера и свойств наружной поверхности наночастицы возможно корригировать реакцию ретикуло-эндотелиальной системы. Реализация направленного транспорта ЛС с помощью вектора решает проблему адресности доставки, однако такая макромолекула не в состоянии пройти через целостный ГЭБ.

Для повышения тропности липосом к определенным органам и тканям их изготавливают из фосфолипидов и гликолипидов, изолированных из этих органов. Согласно данным ряда научных работ, наилучшим гликолипидом для липосом в отношении их переноса в ткани головного мозга и печени является сульфатид, в ткани селезенки – ганглиозиды, в ткани легких – сфингомиелин. Человеческий α-интерферон, иммобилизованный в липосомы, мембрана которых построена из фосфатидилхолина, холестерина и сульфатида, после внутрибрюшинного введения в большей степени обнаруживается в крови, печени, селезенке и опухолевой ткани мозга.

С целью обеспечения направленного транспорта липосом предлагается фиксировать на их поверхности специфические антитела против соответствующих тканевых антигенов или молекулы- посредники, обладающие двумя типами сродства: с одной стороны – к клеткам макроорганизма, с другой – к липосоме. Липосомы, к поверхности которых присоединены мкАТ или их фрагменты (Fab-фрагменты мкАТ), получили название иммунолипосом.

Альтернативный способ транспорта это использование пептидов, проникающих в клетку, однако механизм изучен недостаточно. Например, пептид ТАТ, относящийся к транс-активирующим белкам ВИЧ типа 1, в состоянии транспортировать через ГЭБ некоторые виды гетерогенных протеинов, белки и наночастицы. В экспериментах in vivo пэгилиолванные липосомы, связанные с ТАТ, транспортировались в ЦНС и равномерно распределялись в тканях ГМ.

Значительное уменьшение размеров полимерных наночастиц (ПН) и изменение их поверхности привело к пролонгации их циркуляции. Использование векторов на поверхности ПН, например, антител к трансфериновому рецептору, позволяет преодолевать ГЭБ комплексу наночастица-рецептор путем трансцитоза. Использование наночастицы из полиактида, содержащих ритонавир и вектор ТАТ, позволило ивеличить концентрацию препарата в тканях ГЭБ в 800 раз. Применение серотонинового рецептора позволило транспортировать ДНК.

Несмотря на то, что множество исследований по реализации направленного транспорта через ГЭБ были успешными, многие задачи не нашли решения. Поэтому дальнейшее исследование ГЭБ и способов направленного транспорта сохраняют свою актуальность.