نانودارورساني به مغز با اسب تروا(2)

توزيع زيستى

نقش سورفاكتانت در توزيع نانوذرات در محيط هاى زيستمند.

مطالعات مهمى كه تروستر و همكارانش در خصوص نحوه توزيع ذرات[نانو پلى متيل متاكريلات]‏ C انجام دادند، ثابت كرد كه روكش كردن نانوذرات با سورفاكتانت‏هايى معين، باعث مي‏شود تا بعد از تزريق وريدى، نانوذرات در مغز موش (صحرايى) تجمع پيدا كنند.

نانوذرات با روكش پلى سوربات 80 تا 3 برابر بيشتر از محلول دالارگين در فضاى همگون مغز تجمع پيدا كردند. نانوذرات روكش شده با پلى سوربات 80 بيشترين غلظت داكسوروبايسين را g/g?) 6 بافت مغز) ظرف مدت 2 تا 4 ساعت درمغز، ايجاد كردند. اين غلظت حتى 8 ساعت بعد از تزريق در حد g/g? 1 باقى ماند، در صورتيكه سه تركيب ديگر در سرتاسر زمان آزمايش حتى غلظتشان به حد قابل تشخيص 0/1 g/g?) ) هم نرسيد. اين 4 محصول اختلاف غلظت ناچيزى را در خون نشان دادند. نكته بسيار جالبى هم در مطالعه كورير و همكارانش به‏دست آمد كه ثابت مي‏كرد غلظت دو فراورده حاوى نانوذرات در قلب به مقدار قابل توجهى كاهش مي‏يابد، اما هم زمان غلظت دو فراورده فاقد نانوذرات در قلب 17 برابر بوده است.  از آنجائيكه استفاده از داكسوروبايسين در قلب به جهت تجمع و اثر سمى بالايى كه دارد با محدوديت مواجه است اين مشاهده بسيار حائز اهميت است.

نانوذرات جامد ليپيد (SLN)  هم مي‏توانند، بعد از مصرف از طريق داخل وريدى و حتى از طريق دئودنوم(دوازدهه) غلظت قابل توجهى در مغز ايجاد كنند.

غلظت داكسوروبايسين متصل به SLN  در مغز mg/kg  6 بعد از 180 دقيقه به ?g/g 2در بافت مغز مي‏رسد اين در شرايطى است كه بعد از مصرف محلول داكسوروبايسين به تنهايى كه از طريق وريد جوگولار به موش تزرق شد هيچ اثرى از داكسوروبين در مغز پيدا نشد.

انواع مختلفى از نانوذرات جامد ليپيد با اندازه‏اى حدود 100 نانومتر به وسيله‏ى لاكمن و كوزيار و همكارانشان ساخته و در جريان خون مغز موش تزريق شد و سپس ميزان جذب آنها به‏وسيله‏ي ساكروز و با استفاده از روش‏هاى آمارى با هم مقايسه شد و مشاهده گرديد كه اين ذرات توانسته‏اند به‏وسيله‏ي سيستم اعصاب مركزى دريافت شوند. در عين حال، تزريق نانوذرات هيچ تغييرى در يكپارچگى سد مغزى– خونى و نفوذپذيرى غشاء و يا حتى در انتقال تسهيل شده كولين، ايجاد نكرد.

تومورهاى مغزى

تومورهاى مغزى، مخصوصاً گليوماى بدخيم از تهاجم ىترين سرطان‏هايى است كه انسان با آن مواجه است.  عليرغم پيشرفت‏هايى كه در فناورى جراحى اعصاب، درمان‏هاى حمايتى با شيمى درمانى و پرتودرمانى به‏دست آمده، اما سير بهبودى در اين بيماران هنوز بسيار ناخوشايند است.  از مشخصه‏هاى اين تومورها رشد سريع، انتشار و تهاجم به نقاط دورتر مغز است، علاوه‏بر اين ورم وسيع مغزى و مقادير زيادى از روند رگ سازى نيز مشاهده مي‏شود. با وجود اينكه سد مغزى- خونى (BBB)  در قسمت هسته و مرده (نكروز) تومور، به‏طور واضحى شكسته مي‏شود ولى اين اتفاق در حاشيه رو به رشد تومور انجام نمي‏پذيرد.  به همين دليل داروهاى ضد سرطان از قبيل داكسوروبايسين فقط مي‏توانند به قسمت مرده تومور نفوذ كنند و دارو به قسمت‏هاى محيطي‏ تريا اصلاً نمي‏رسد و يا دسترسى بسيار ناچيزى دارد.

همان‏طور كه در بالا گفته شد، اين دارو در شرايطى كه به نانوذرات پلى بوتيل سيانو آكريلات متصل باشد مي‏تواند به سرعت به غلظتى حدود 6  ميكروگرم به ازاء هر گرم در بافت مغز برسد. اين نانوذرات در موش‏هايى كه در داخل جمجمه آنها تومور گليوبلاستوما 101 پيوند زده شده بود، 101آزمايش شد.

در روزهاى دوم، پنجم و هشتم بعد از پيوند تومور، تركيب [داكسوروبايسين - نانوذرات پلى بوتيل سيانوآكريلات - پلى سوربات 80 ] با دوز1/5mg/kg  به موش تزريق شد، در نتيجه متوسط عمر 85 درصد افزايش يافت و با تكرار آن، 20 تا 40  درصد از حيوانات تا 180 روز عمر كردند.  سپس حيوانات كشته شدند و در بررس ىهاى بافت‏شناسى عدم وجود تومورها در اين حيوانات به اثبات رسيد. در مقايسه با گروه‏هاى كنترل يعني [نانوذرات پلى بوتيل سيانوآكريلات - پلى سوربات80 ]، محلول [داكسوروبايسين - نانوذرات پلى بوتيل سيانوآكريلات]، افزايشى در طول عمر و تعداد موش‏هاى زنده مانده مشاهده نشد و يا بسيار ناچيز بود.  هيچ سميتى از نانوذرات در بافت‏شناسى ديده نشد. همچنين‏ اثر سمى محلول داكسوروبايسين كه معمولاً در ساير دستگاه‏هاى بدن مشاهده مي‏شود در اتصال با نانوذرات كاهش پيدا كرد.

سازوكار دارورسانى به‏وسيله‏ى نانوذرات از طريق سد خونى-  مغزى

در حال حاضر سازوكار دارورسانى به‏وسيله‏ى نانوذرات از طريق BBB به‏طور كامل روشن نشده است.  اما فرضيه‏هاى متعددى مطرح است كه در ذيل به آنها اشاره مي‏شود:

1. افزايش نانوذرات در موير گهاى مغز متعاقباً باعث افزايش جذب آنها به‏وسيله‏ى ديواره‏هاى مويرگ مي‏شود.  اين عمل يك شيب غلظتى ايجاد مي‏كند و باعث مي‏شود اين ذرات از جدار سلول‏هاى آندوتليال عبور كرده و در نهايت به مغز برسد.

2. پلى سوربات 80 در نقشى كه به‏عنوان يك روكش براى نانوذرات دارد، مي‏تواند از سيستم انتشار برگشت، مخصوصاً از عمل پلي گليکوپروتئين. (Pgp)  جلوگيرى كند.

 3. با اعمال اثر سمى بر روى عروق مغز، باعث افزايش نفوذپذيرى سلول‏هاى اندوتليال مي‏شود.

4. يك اثر عمومى مشابه اثر سورفاكتانت، باعث حل شدن ليپيدهاى موجود در غشاء سلولى مي‏شود و در نتيجه غشاء به‏صورت مايع در آمده و باعث افزايش نفوذپذيرى دارو از طريق سد مغزى- خونى مي‏شود.

5. ذرات نانو مي‏توانند يك شكاف در اتصالات فشرده بين سلول‏هاى اندوتليال ايجاد نمايند. سپس داروها به تنهايى يا به‏صورت متصل به ذرات نانو، از آن شكاف عبور مي‏كنند.

6. ممكن است نانوذرات به روش اندوسيتوز به‏وسيله‏ى سلول‏هاى اندوتليال بلعيده شوند و سپس داروها در داخل سلول‏ها رها شده و از اين طريق به مغز برسند.

7. ذرات نانو به همراه داروى متصل شده به روش ترانس سيتوز از لايه سلول‏هاى اندوتليال عبور مي‏كنند.

8. تمام اين سازوكارها مي‏توانند با هم عمل كنند.

سازوكا رهاى 1 و 2 بعيد به نظر مي‏رسد زيرا:  اگر نانوذراتى كه حامل دارو هستند از طريق چسبيدن به ديواره داخلى مويرگ و با ايجاد يك شيب غلظتى بالا عبور كرده باشند (سازوكار 1 )، انتشار دارو هنوز مي‏تواند در سيطره حامل‏هاى خارج‏ كننده اى باشد كه در غشاءهاى آندوتليال سلول‏ها وجود دارند. از طرف ديگر، اگر پلى سوربات 80 بتواند اين حامل‏ها را مهار كند (سازوكار 2 )، تزريق نانوذرات با روكش پلى سوربات 80 به تنهايى 5 يا 30 دقيقه قبل از تزريق دالارگين، بايد باعث تسكين درد شود، كه در اين آزمايش مشاهده نشد.  اين نظر كه سازوكار 1 و 2 در عمل اتفاق نمي‏افتد، به‏وسيله‏ى مطالعاتى هم كه كوزيارا بر روى مغز انجام داد، تأييد شد.

فرضيه‏هاى 3 و 5 نيز رد مى شوند، زيرا هيچ اثر ضد دردى بعد از تزريق پلى سوربات 80  (فاقد نانوذرات) مشاهده نشد.

علاوه‏ بر اين، هيچ پاسخ ضد دردى بعد از تزريق نانوذرات – دالارگين با روكش سورفاكتانت‏هاى ديگر به‏دست نيامد (سازوكار شماره 4، مايع شدن عمومى غشاء).

اين عقيده كه علت انتقال دارو به‏وسيله‏ى نانوذرات از BBB به جهت ايجاد اثر سمى بر غشاء نيست در مطالعات سان و كوزيرا ثابت شد . پوشاندن تنها قسمتى از نانوذرات به‏وسيله‏ى پلى سوربات 80 براى دارورسانى به مغز كافى است، مطالعات خونرسانى بافت‏هاى مغز نشان داد كه نانوذرات نمي‏توانند هيچ تغيير واضحى در يكپارچگى BBB نفوذپذيرى غشاء و يا در سيستم ، انتقال تسهيل شده كولين ايجاد كنند. تئورى ايجاد شكاف در اتصالات فشرده كه اساس سازوكار 5 را تشكيل مي‏داد به‏وسيله‏ى يافته‏هايى كه هيچ‏گونه افزايشى را در فضاهاى اينولين نشان نمي‏داد، رد شد، علاوه بر اين، ميكروسكوپ الكترونى هم هيچ شكاف واضحى را در اتصالات فشرده نشان نداد .

بنابراين محتمل‏ترين سازوكار، به نظر مي‏رسد كه سازوكار 6 (دريافت نانوذرات حامل دارو به‏وسيله‏ى اندوسيتوز باشد.  اين سازوكار قبلا در محيط آزمايشگاهى با بافت‏هاى كشت داده شده سلول‏هاى اندوتليال مغز انسان، گاو، خوك، موش خانگى و موش صحرايى نشان داده شده بود در‏ دماى يكنواخت  C 37° ، مشاهده شد كه نانوذراتى كه با پلى سوربات 80 روكش شده‏اند با سرعت و به‏طور قابل ملاحظه‏اى به‏وسيله‏ى اين سلول‏ها برداشت مي‏شوند، در صورتيكه در نمونه بدون روكش بسيار ناچيز بود و در دماى 4°C (دمايى كه در آن فاگوسيتوز انجام نمي‏شود) و يا بعد از مصرف سيتوكالازين B بازدارنده قوى فاگوسيتوز) متوقف شد.

كريتر بعداً نشان داد كه نانوذرات متصل به دالارگين حتى مي‏توانند بعد از جذب آپوليپوپروتئينE  و B  اثرات ضد دردى خود را اعمال نمايند.  اين اثر حتى بعد از پروراندن پلى سوربات 80 بسيار افزايش يافت.  بنابراين سناريوى زير را مي‏توان مطرح كرد:  نانوذرات به جهت داشتن روكش پلى سوربات بعد از تزريق در خون مي‏توانند آپوليپوپروتئين E و يا B را جذب كنند.  پس اين ذرات در نقش ذرات ليپوپروتئين ظاهر شده و به‏وسيله‏ى سلول‏هاى آندوتليال مغز كه داراى مقادير بسيار زيادى از گيرنده‏هاى ليپوپروتئينى هستند به روش آندوسيتوز وابسته به گيرنده، جذب مي‏شوند.  با توجه به اينكه حامل‏هاى انتشار دهنده عمدتاً بر روى غشاء لومينال (مجرايى) قرار دارند، دارو مي‏تواند بعد از رها شدن از ذرات پليمر (اين ذرات بسيار تجزيه‏پذير هستند)، به‏وسيله‏ى فرايند انتشار به داخل مغز منتقل شود ( 20 ). اگر چه هنوز هيچ مدرك محكمى در دست نيست ولى اين احتمال هم وجود دارد كه نانوذرات بتوانند به روش ترانس سيتوز(سازوكار 7 ) از سلول‏هاى اندوتليال عبور كنند.  بنابراين به نظر مي‏رسد كه ذرات نانو، نقش « اسب تروا»  را در اينجا ايفاء مي‏كنند.

اين فرضيه كه دارو از طريق آندوسيتوز نانوذرات به اين سلول‏ها ارائه مي‏شود به‏وسيله‏ى سان، كوزيرا و گسنر  تأييد شده است. از آنجائيكه گيرنده‏هاى ليپوپروتئين به‏وضوح در تومورهاى مغزى وجود دارند ، سناريوى پيشنهادى بالا، عمل متقابل گيرنده‏هاى ليپوپروتئين و اثربخشى تركيب [پلى سوربات 80 – داكسوروبايسين – ذرات نانو] را به خوبى نشان مي‏دهد.

نتيجه‏گيرى

نانوذرات پلى سيانوآكريلات يا نانوذرات جامد ليپيد قادر هستند، بسيارى از داروهاى ضرورى را  كه در شرايط معمولى نمي‏توانند از سد مغزى - خونى عبور كنند، از اين مسير منتقل نمايند.  از نانوذرات همچنين مي‏توان براى رساندن تركيبات بزرگتر و مولكول‏هاى پيچيده‏تراز قبيل پروتئين‏ها، اسيدهاى نوكلئيك و ژن‏ها براى گذشتن BBB  از استفاده كرد.  آنها حتى مي‏توانند باعث بهبودى در درمان تومورهاى مغزى شوند چرا كه با اتصال نانوذرات روكش شده با پلى سوربات 80 مي‏توان  داروهاى ضد تومور را از سد نفوذ ناپذير BBB ،عبور داد. در نتيجه م ىتوان به مكان‏هايى كه براى اكثر داروهاى ضد سرطان دور از دسترس است، دست يافت.

اگر چه سازوكار انتقال نانوذرات حامل دارو از BBB هنوز كاملاً روشن نشده است، اما به نظر مي‏رسد كه بعد از تزريق به جريان خون و اتصال با آپوليپوپروتئين‏ها، ابتدا به سلول‏هاى اندوتليال مويرگ‏هاى مغز متصل مي‏شوند و به‏ دنبال آن از طريق اندوسيتوز (با واسطه گيرنده ها) وارد سلول‏هاى اندوتليال مي‏شوند.  اين محتمل‏ترين اسب » سازوكار مطرح است.  بنابراين نانوذرات مانند «اسب تروا» عمل  مي‏كند كه مي‏تواند داروها را در داخل اين سلول‏ها و يا بعد از ترانس سيتوز، به داخل مغز رها كند.