综述:动脉粥样硬化的靶向药物递送系统

【字体: 时间:2025年04月24日 来源:Journal of Nanobiotechnology 10.6

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  这篇综述聚焦动脉粥样硬化(AS)的靶向药物递送系统。文中阐述了 AS 的发病机制,对比传统与靶向疗法的优劣,介绍纳米医学、免疫疗法等前沿进展及临床应用挑战,强调靶向药物递送系统为 AS 治疗带来希望,值得关注。

  

动脉粥样硬化的形成机制


动脉粥样硬化(atherosclerosis)是一种复杂的心血管疾病,其形成是一个多因素参与的渐进过程。

  1. 内皮细胞功能障碍:高血压、高血脂、吸烟、糖尿病等危险因素会损伤动脉壁内皮细胞,使其功能出现异常。受损的内皮细胞无法正常调节血管舒张和收缩,还会增加血管壁的通透性,使得低密度脂蛋白(LDL)胆固醇更容易进入血管内膜,为后续的病变发展埋下伏笔。
  2. 脂质沉积与泡沫细胞形成:进入内膜的 LDL 会发生氧化修饰,形成氧化型 LDL(ox-LDL)。ox-LDL 具有很强的细胞毒性,它会激活内皮细胞,使其分泌炎症介质,吸引血液中的单核细胞迁移至内膜。单核细胞在炎症介质的作用下分化为巨噬细胞,巨噬细胞通过表面的清道夫受体大量摄取 ox-LDL,逐渐转化为充满脂质的泡沫细胞。泡沫细胞的形成是动脉粥样硬化早期的重要特征,它们会不断积累,导致脂质条纹的出现,进一步发展则会形成粥样斑块。
  3. 炎症反应:在动脉粥样硬化的发展过程中,炎症反应贯穿始终。内皮细胞损伤和脂质沉积会引发炎症反应,吸引更多的免疫细胞,如 T 细胞、B 细胞等聚集到病变部位。这些免疫细胞会分泌多种细胞因子和趋化因子,进一步加剧炎症,促进斑块的生长和不稳定。其中,白细胞介素 - 1β(IL-1β)、肿瘤坏死因子 -α(TNF-α)等促炎细胞因子在炎症反应中发挥着关键作用,它们会激活内皮细胞、平滑肌细胞和巨噬细胞,导致更多炎症介质的释放,形成炎症级联反应。
  4. 氧化应激:氧化应激在动脉粥样硬化的发生发展中也起着重要作用。当体内的抗氧化防御机制无法清除过多的活性氧(ROS)时,就会出现氧化应激状态。ROS 会氧化 LDL,促进 ox-LDL 的形成,同时还会损伤内皮细胞,激活炎症信号通路,如核因子 -κB(NF-κB)通路,进一步加重炎症反应。此外,氧化应激还会影响线粒体功能,导致细胞能量代谢异常,促进动脉粥样硬化的发展。
  5. 斑块进展与破裂:随着病变的进展,粥样斑块会逐渐增大,内部的脂质核心不断扩大,周围的平滑肌细胞会分泌胶原蛋白等细胞外基质,形成纤维帽覆盖在斑块表面。然而,在炎症、氧化应激等因素的作用下,纤维帽会逐渐变薄、变脆弱,当斑块受到血流动力学压力等因素影响时,就容易发生破裂。斑块破裂会暴露内部的促凝血物质,激活凝血系统,形成血栓,导致血管阻塞,引发急性心血管事件,如心肌梗死、脑卒中等。

动脉粥样硬化的治疗现状


目前,动脉粥样硬化的治疗方法主要包括生活方式干预、药物治疗和手术治疗等。

  1. 生活方式干预:这是动脉粥样硬化治疗的基础,包括合理饮食、适量运动、戒烟限酒等。增加膳食纤维的摄入、减少饱和脂肪酸和胆固醇的摄取,有助于控制血脂水平;规律的体育锻炼可以提高心血管功能,减轻体重,降低心血管疾病的风险;戒烟和限制酒精摄入则可以减少对血管内皮细胞的损伤,降低动脉粥样硬化的发生风险。
  2. 药物治疗
    • 传统药物治疗:传统药物治疗主要针对动脉粥样硬化的危险因素进行干预。他汀类药物通过抑制肝脏中 3 - 羟基 - 3 - 甲基戊二酰辅酶 A(HMG-CoA)还原酶的活性,减少胆固醇的合成,从而降低血液中 LDL-C 水平,稳定斑块,在临床上广泛应用。胆固醇吸收抑制剂如依折麦布(ezetimibe),通过抑制肠道对胆固醇的吸收,降低血脂。抗血小板药物如阿司匹林(aspirin),抑制血小板的聚集,减少血栓形成的风险,常用于预防心血管事件的发生。然而,传统药物治疗存在一定的局限性,如他汀类药物可能会引起肌肉疼痛、肝功能损害等不良反应,且对氧化应激和炎症反应的抑制效果有限。
    • 靶向药物治疗:靶向药物治疗旨在将药物精准地递送至病变部位,提高治疗效果,减少不良反应。目前,针对动脉粥样硬化的靶向药物治疗主要包括以下几个方面:
      • 靶向炎症细胞因子:如 IL-1β 抑制剂卡那单抗(canakinumab),通过抑制 IL-1β 的活性,减少炎症反应,降低心血管事件的发生风险。临床研究表明,卡那单抗在降低炎症指标和心血管事件方面具有一定的疗效,但也存在细胞因子释放综合征、免疫抑制等风险。
      • 靶向脂质代谢关键分子:前蛋白转化酶枯草溶菌素 9(PCSK9)抑制剂阿利西尤单抗(alirocumab)、依洛尤单抗(evolocumab)等,通过抑制 PCSK9 蛋白的功能,增加 LDL 受体的数量,促进血液中 LDL-C 的清除,降低血脂水平。这些药物具有较高的特异性和疗效,但存在成本高、适应证有限等问题。
      • 纳米医学药物递送:纳米技术的发展为动脉粥样硬化的治疗带来了新的机遇。纳米载体如脂质纳米颗粒、聚合物纳米颗粒等,可以将药物包裹其中,实现药物的靶向递送。一些纳米载体能够特异性地结合到巨噬细胞、内皮细胞等病变相关细胞表面,提高药物在病变部位的浓度,增强治疗效果。同时,纳米载体还可以改善药物的药代动力学和药效学特性,减少药物在正常组织中的分布,降低不良反应。


  3. 手术治疗:对于严重的动脉粥样硬化患者,手术治疗是一种有效的治疗手段,包括冠状动脉旁路移植术(CABG)、经皮冠状动脉介入治疗(PCI)等。这些手术可以改善血管狭窄或阻塞的情况,恢复血流供应,但手术风险较高,且术后仍需要进行药物治疗和生活方式干预,以预防疾病的复发。

动脉粥样硬化治疗的前沿研究


  1. 免疫治疗
    • 疫苗治疗:疫苗治疗是动脉粥样硬化免疫治疗的一个重要方向。针对氧化型 LDL、载脂蛋白 B(ApoB)等动脉粥样硬化相关抗原的疫苗正在研发中。这些疫苗旨在诱导机体产生特异性免疫反应,清除相关抗原,减少斑块的形成和进展。在动物实验中,部分疫苗已显示出一定的效果,如降低血脂水平、减少斑块面积等,但在人体临床试验中,仍面临着免疫原性、安全性等挑战。
    • 调节 T 细胞功能:T 细胞在动脉粥样硬化的免疫反应中起着关键作用。调节 T 细胞(Tregs)具有免疫抑制功能,能够抑制炎症反应,稳定斑块;而辅助性 T 细胞 1(Th1)等则促进炎症反应,加速斑块的发展。通过调节 T 细胞的功能,如增强 Tregs 的活性、抑制 Th1 细胞的功能,可以改善动脉粥样硬化的病情。目前,针对 T 细胞的免疫治疗策略包括使用免疫检查点抑制剂、调节 T 细胞表面受体等,但这些治疗方法在临床应用中的安全性和有效性仍需进一步研究。
    • B 细胞耗竭疗法:B 细胞在动脉粥样硬化的发展过程中也发挥着一定的作用。B 细胞耗竭疗法通过减少 B 细胞的数量或抑制其功能,来调节免疫反应。研究发现,B 细胞耗竭疗法在一些动物模型和临床研究中显示出一定的治疗效果,但也可能会影响机体的正常免疫功能,需要谨慎使用。

  2. mRNA 治疗:mRNA 治疗是近年来新兴的一种治疗方法,在动脉粥样硬化的治疗中也展现出了一定的潜力。通过设计针对特定基因的 mRNA,可以调控细胞的功能,如抑制炎症反应、调节脂质代谢等。例如,利用纳米颗粒递送炎症响应性 IL-10 mRNA,可以减少动脉粥样硬化斑块中的炎症反应,稳定斑块。然而,mRNA 治疗面临着递送效率低、免疫原性强、稳定性差等问题,需要进一步优化递送系统和 mRNA 设计,以提高治疗效果。
  3. 靶向巨噬细胞治疗:巨噬细胞是动脉粥样硬化病变中的关键细胞,其功能状态直接影响斑块的发展。靶向巨噬细胞的治疗策略主要包括调节巨噬细胞的极化状态、增强胆固醇流出等。通过纳米载体递送药物或基因,可以促进巨噬细胞从促炎的 M1 型向抗炎的 M2 型极化,减少炎症反应,增强斑块的稳定性。同时,提高巨噬细胞的胆固醇流出能力,减少脂质在细胞内的积累,也有助于减缓动脉粥样硬化的进展。
  4. 靶向酶和细胞内环境治疗:酶疗法在动脉粥样硬化的治疗中逐渐受到关注。一些酶,如肝素酶、HMG-CoA 还原酶等,与动脉粥样硬化的发生发展密切相关。针对这些酶的靶向治疗可以调节细胞内环境,改善血管微环境,抑制斑块的形成。此外,研究发现,血管周围的机械环境、遗传因素等也会影响动脉粥样硬化的发展,因此,综合考虑这些因素,开发更有效的治疗策略是未来的研究方向之一。
  5. 靶向适应性免疫系统治疗:适应性免疫系统在动脉粥样硬化的发展中起着重要作用。T 细胞和 B 细胞通过识别动脉壁中的特定抗原,如 ox-LDL,激活免疫反应。针对适应性免疫系统的治疗策略包括调节细胞因子、促进调节性免疫细胞的扩增、开发疫苗等。然而,这些治疗方法在临床应用中仍面临着诸多挑战,如免疫反应的复杂性、安全性问题等,需要进一步深入研究。

动脉粥样硬化治疗的临床挑战与展望


  1. 临床挑战
    • 安全性和有效性:动脉粥样硬化的治疗药物,尤其是那些调节脂质水平或免疫反应的药物,可能会产生严重的不良反应。确保这些药物在长期使用过程中的安全性,特别是对于数百万需要终身治疗的患者来说,是监管机构关注的重点。在评估药物的有效性时,传统的临床终点如 LDL-C 水平或颈动脉内膜中层厚度等,可能无法准确反映药物对心血管事件的影响。监管机构越来越要求提供心肌梗死、中风或总死亡率等硬临床终点的数据,这需要进行长期、大规模的临床试验。
    • 患者群体差异:动脉粥样硬化是一种异质性疾病,不同年龄、性别、种族和合并症的患者对治疗的反应差异很大。这给临床试验的设计带来了困难,难以制定一种适用于所有患者的治疗方案。监管机构要求从不同的患者群体中获取证据,以确保治疗方法的广泛适用性。
    • 成本和市场准入:开发新的治疗方法成本高昂,而且上市后的定价也备受关注。监管机构和医疗保健系统需要考虑成本效益数据,以确保治疗方法不仅有效,而且在经济上可行,这对于新疗法的广泛应用构成了重大挑战。

  2. 展望
    • 精准治疗:随着对动脉粥样硬化发病机制的深入了解和技术的不断进步,未来的治疗将更加精准化。通过分析患者的基因特征、疾病状态等因素,制定个性化的治疗方案,能够提高治疗效果,减少不良反应。例如,根据患者的基因多态性选择合适的药物和剂量,实现精准治疗。
    • 联合治疗:联合治疗将成为动脉粥样硬化治疗的重要趋势。通过结合多种治疗方法,如靶向药物与传统药物联合、不同靶向药物联合等,可以发挥协同作用,同时调节多个病理过程,更有效地治疗动脉粥样硬化。例如,将降脂药物与抗炎药物联合使用,同时降低血脂水平和炎症反应,稳定斑块。
    • 新型药物和技术的研发:继续研发新型的治疗药物和技术是未来的重要方向。探索新的药物靶点,开发更有效的靶向药物,如针对特定信号通路的抑制剂;优化纳米载体等药物递送系统,提高药物的靶向性和疗效;研究基因编辑技术在动脉粥样硬化治疗中的应用,有望从根本上治疗该疾病。
    • 临床转化:尽管在基础研究和动物实验中取得了很多成果,但将这些成果转化为临床应用仍面临诸多挑战。加强基础研究与临床研究的合作,优化临床试验设计,提高药物的稳定性、生物利用度和患者特异性反应,克服监管障碍,将有助于加速新型治疗方法的临床转化,为动脉粥样硬化患者带来更多的治疗选择和更好的治疗效果。


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