نانودارورسانی به مغز با اسب تروا(2)

توزیع زیستى

نقش سورفاكتانت در توزیع نانوذرات در محیط هاى زیستمند.

مطالعات مهمى كه تروستر و همكارانش در خصوص نحوه توزیع ذرات[نانو پلى متیل متاكریلات]‏ C انجام دادند، ثابت كرد كه روكش كردن نانوذرات با سورفاكتانت‏هایى معین، باعث می‏شود تا بعد از تزریق وریدى، نانوذرات در مغز موش (صحرایى) تجمع پیدا كنند.

نانوذرات با روكش پلى سوربات 80 تا 3 برابر بیشتر از محلول دالارگین در فضاى همگون مغز تجمع پیدا كردند. نانوذرات روكش شده با پلى سوربات 80 بیشترین غلظت داكسوروبایسین را g/g?) 6 بافت مغز) ظرف مدت 2 تا 4 ساعت درمغز، ایجاد كردند. این غلظت حتى 8 ساعت بعد از تزریق در حد g/g? 1 باقى ماند، در صورتیكه سه تركیب دیگر در سرتاسر زمان آزمایش حتى غلظتشان به حد قابل تشخیص 0/1 g/g?) ) هم نرسید. این 4 محصول اختلاف غلظت ناچیزى را در خون نشان دادند. نكته بسیار جالبى هم در مطالعه كوریر و همكارانش به‏دست آمد كه ثابت می‏كرد غلظت دو فراورده حاوى نانوذرات در قلب به مقدار قابل توجهى كاهش می‏یابد، اما هم زمان غلظت دو فراورده فاقد نانوذرات در قلب 17 برابر بوده است.  از آنجائیكه استفاده از داكسوروبایسین در قلب به جهت تجمع و اثر سمى بالایى كه دارد با محدودیت مواجه است این مشاهده بسیار حائز اهمیت است.

نانوذرات جامد لیپید (SLN)  هم می‏توانند، بعد از مصرف از طریق داخل وریدى و حتى از طریق دئودنوم(دوازدهه) غلظت قابل توجهى در مغز ایجاد كنند.

غلظت داكسوروبایسین متصل به SLN  در مغز mg/kg  6 بعد از 180 دقیقه به ?g/g 2در بافت مغز می‏رسد این در شرایطى است كه بعد از مصرف محلول داكسوروبایسین به تنهایى كه از طریق ورید جوگولار به موش تزرق شد هیچ اثرى از داكسوروبین در مغز پیدا نشد.

انواع مختلفى از نانوذرات جامد لیپید با اندازه‏اى حدود 100 نانومتر به وسیله‏ى لاكمن و كوزیار و همكارانشان ساخته و در جریان خون مغز موش تزریق شد و سپس میزان جذب آنها به‏وسیله‏ی ساكروز و با استفاده از روش‏هاى آمارى با هم مقایسه شد و مشاهده گردید كه این ذرات توانسته‏اند به‏وسیله‏ی سیستم اعصاب مركزى دریافت شوند. در عین حال، تزریق نانوذرات هیچ تغییرى در یكپارچگى سد مغزى– خونى و نفوذپذیرى غشاء و یا حتى در انتقال تسهیل شده كولین، ایجاد نكرد.

تومورهاى مغزى

تومورهاى مغزى، مخصوصاً گلیوماى بدخیم از تهاجم ىترین سرطان‏هایى است كه انسان با آن مواجه است.  علیرغم پیشرفت‏هایى كه در فناورى جراحى اعصاب، درمان‏هاى حمایتى با شیمى درمانى و پرتودرمانى به‏دست آمده، اما سیر بهبودى در این بیماران هنوز بسیار ناخوشایند است.  از مشخصه‏هاى این تومورها رشد سریع، انتشار و تهاجم به نقاط دورتر مغز است، علاوه‏بر این ورم وسیع مغزى و مقادیر زیادى از روند رگ سازى نیز مشاهده می‏شود. با وجود اینكه سد مغزى- خونى (BBB)  در قسمت هسته و مرده (نكروز) تومور، به‏طور واضحى شكسته می‏شود ولى این اتفاق در حاشیه رو به رشد تومور انجام نمی‏پذیرد.  به همین دلیل داروهاى ضد سرطان از قبیل داكسوروبایسین فقط می‏توانند به قسمت مرده تومور نفوذ كنند و دارو به قسمت‏هاى محیطی‏ تریا اصلاً نمی‏رسد و یا دسترسى بسیار ناچیزى دارد.

همان‏طور كه در بالا گفته شد، این دارو در شرایطى كه به نانوذرات پلى بوتیل سیانو آكریلات متصل باشد می‏تواند به سرعت به غلظتى حدود 6  میكروگرم به ازاء هر گرم در بافت مغز برسد. این نانوذرات در موش‏هایى كه در داخل جمجمه آنها تومور گلیوبلاستوما 101 پیوند زده شده بود، 101آزمایش شد.

در روزهاى دوم، پنجم و هشتم بعد از پیوند تومور، تركیب [داكسوروبایسین - نانوذرات پلى بوتیل سیانوآكریلات - پلى سوربات 80 ] با دوز1/5mg/kg  به موش تزریق شد، در نتیجه متوسط عمر 85 درصد افزایش یافت و با تكرار آن، 20 تا 40  درصد از حیوانات تا 180 روز عمر كردند.  سپس حیوانات كشته شدند و در بررس ىهاى بافت‏شناسى عدم وجود تومورها در این حیوانات به اثبات رسید. در مقایسه با گروه‏هاى كنترل یعنی [نانوذرات پلى بوتیل سیانوآكریلات - پلى سوربات80 ]، محلول [داكسوروبایسین - نانوذرات پلى بوتیل سیانوآكریلات]، افزایشى در طول عمر و تعداد موش‏هاى زنده مانده مشاهده نشد و یا بسیار ناچیز بود.  هیچ سمیتى از نانوذرات در بافت‏شناسى دیده نشد. همچنین‏ اثر سمى محلول داكسوروبایسین كه معمولاً در سایر دستگاه‏هاى بدن مشاهده می‏شود در اتصال با نانوذرات كاهش پیدا كرد.

سازوكار دارورسانى به‏وسیله‏ى نانوذرات از طریق سد خونى-  مغزى

در حال حاضر سازوكار دارورسانى به‏وسیله‏ى نانوذرات از طریق BBB به‏طور كامل روشن نشده است.  اما فرضیه‏هاى متعددى مطرح است كه در ذیل به آنها اشاره می‏شود:

1. افزایش نانوذرات در مویر گهاى مغز متعاقباً باعث افزایش جذب آنها به‏وسیله‏ى دیواره‏هاى مویرگ می‏شود.  این عمل یك شیب غلظتى ایجاد می‏كند و باعث می‏شود این ذرات از جدار سلول‏هاى آندوتلیال عبور كرده و در نهایت به مغز برسد.

2. پلى سوربات 80 در نقشى كه به‏عنوان یك روكش براى نانوذرات دارد، می‏تواند از سیستم انتشار برگشت، مخصوصاً از عمل پلی گلیکوپروتئین. (Pgp)  جلوگیرى كند.

3. با اعمال اثر سمى بر روى عروق مغز، باعث افزایش نفوذپذیرى سلول‏هاى اندوتلیال می‏شود.

4. یك اثر عمومى مشابه اثر سورفاكتانت، باعث حل شدن لیپیدهاى موجود در غشاء سلولى می‏شود و در نتیجه غشاء به‏صورت مایع در آمده و باعث افزایش نفوذپذیرى دارو از طریق سد مغزى- خونى می‏شود.

5. ذرات نانو می‏توانند یك شكاف در اتصالات فشرده بین سلول‏هاى اندوتلیال ایجاد نمایند. سپس داروها به تنهایى یا به‏صورت متصل به ذرات نانو، از آن شكاف عبور می‏كنند.

6. ممكن است نانوذرات به روش اندوسیتوز به‏وسیله‏ى سلول‏هاى اندوتلیال بلعیده شوند و سپس داروها در داخل سلول‏ها رها شده و از این طریق به مغز برسند.

7. ذرات نانو به همراه داروى متصل شده به روش ترانس سیتوز از لایه سلول‏هاى اندوتلیال عبور می‏كنند.

8. تمام این سازوكارها می‏توانند با هم عمل كنند.

سازوكا رهاى 1 و 2 بعید به نظر می‏رسد زیرا:  اگر نانوذراتى كه حامل دارو هستند از طریق چسبیدن به دیواره داخلى مویرگ و با ایجاد یك شیب غلظتى بالا عبور كرده باشند (سازوكار 1 )، انتشار دارو هنوز می‏تواند در سیطره حامل‏هاى خارج‏ كننده اى باشد كه در غشاءهاى آندوتلیال سلول‏ها وجود دارند. از طرف دیگر، اگر پلى سوربات 80 بتواند این حامل‏ها را مهار كند (سازوكار 2 )، تزریق نانوذرات با روكش پلى سوربات 80 به تنهایى 5 یا 30 دقیقه قبل از تزریق دالارگین، باید باعث تسكین درد شود، كه در این آزمایش مشاهده نشد.  این نظر كه سازوكار 1 و 2 در عمل اتفاق نمی‏افتد، به‏وسیله‏ى مطالعاتى هم كه كوزیارا بر روى مغز انجام داد، تأیید شد.

فرضیه‏هاى 3 و 5 نیز رد مى شوند، زیرا هیچ اثر ضد دردى بعد از تزریق پلى سوربات 80  (فاقد نانوذرات) مشاهده نشد.

علاوه‏ بر این، هیچ پاسخ ضد دردى بعد از تزریق نانوذرات – دالارگین با روكش سورفاكتانت‏هاى دیگر به‏دست نیامد (سازوكار شماره 4، مایع شدن عمومى غشاء).

این عقیده كه علت انتقال دارو به‏وسیله‏ى نانوذرات از BBB به جهت ایجاد اثر سمى بر غشاء نیست در مطالعات سان و كوزیرا ثابت شد . پوشاندن تنها قسمتى از نانوذرات به‏وسیله‏ى پلى سوربات 80 براى دارورسانى به مغز كافى است، مطالعات خونرسانى بافت‏هاى مغز نشان داد كه نانوذرات نمی‏توانند هیچ تغییر واضحى در یكپارچگى BBB نفوذپذیرى غشاء و یا در سیستم ، انتقال تسهیل شده كولین ایجاد كنند. تئورى ایجاد شكاف در اتصالات فشرده كه اساس سازوكار 5 را تشكیل می‏داد به‏وسیله‏ى یافته‏هایى كه هیچ‏گونه افزایشى را در فضاهاى اینولین نشان نمی‏داد، رد شد، علاوه بر این، میكروسكوپ الكترونى هم هیچ شكاف واضحى را در اتصالات فشرده نشان نداد .

بنابراین محتمل‏ترین سازوكار، به نظر می‏رسد كه سازوكار 6 (دریافت نانوذرات حامل دارو به‏وسیله‏ى اندوسیتوز باشد.  این سازوكار قبلا در محیط آزمایشگاهى با بافت‏هاى كشت داده شده سلول‏هاى اندوتلیال مغز انسان، گاو، خوك، موش خانگى و موش صحرایى نشان داده شده بود در‏ دماى یكنواخت  C 37° ، مشاهده شد كه نانوذراتى كه با پلى سوربات 80 روكش شده‏اند با سرعت و به‏طور قابل ملاحظه‏اى به‏وسیله‏ى این سلول‏ها برداشت می‏شوند، در صورتیكه در نمونه بدون روكش بسیار ناچیز بود و در دماى 4°C (دمایى كه در آن فاگوسیتوز انجام نمی‏شود) و یا بعد از مصرف سیتوكالازین B بازدارنده قوى فاگوسیتوز) متوقف شد.

كریتر بعداً نشان داد كه نانوذرات متصل به دالارگین حتى می‏توانند بعد از جذب آپولیپوپروتئینE  و B  اثرات ضد دردى خود را اعمال نمایند.  این اثر حتى بعد از پروراندن پلى سوربات 80 بسیار افزایش یافت.  بنابراین سناریوى زیر را می‏توان مطرح كرد:  نانوذرات به جهت داشتن روكش پلى سوربات بعد از تزریق در خون می‏توانند آپولیپوپروتئین E و یا B را جذب كنند.  پس این ذرات در نقش ذرات لیپوپروتئین ظاهر شده و به‏وسیله‏ى سلول‏هاى آندوتلیال مغز كه داراى مقادیر بسیار زیادى از گیرنده‏هاى لیپوپروتئینى هستند به روش آندوسیتوز وابسته به گیرنده، جذب می‏شوند.  با توجه به اینكه حامل‏هاى انتشار دهنده عمدتاً بر روى غشاء لومینال (مجرایى) قرار دارند، دارو می‏تواند بعد از رها شدن از ذرات پلیمر (این ذرات بسیار تجزیه‏پذیر هستند)، به‏وسیله‏ى فرایند انتشار به داخل مغز منتقل شود ( 20 ). اگر چه هنوز هیچ مدرك محكمى در دست نیست ولى این احتمال هم وجود دارد كه نانوذرات بتوانند به روش ترانس سیتوز(سازوكار 7 ) از سلول‏هاى اندوتلیال عبور كنند.  بنابراین به نظر می‏رسد كه ذرات نانو، نقش « اسب تروا»  را در اینجا ایفاء می‏كنند.

این فرضیه كه دارو از طریق آندوسیتوز نانوذرات به این سلول‏ها ارائه می‏شود به‏وسیله‏ى سان، كوزیرا و گسنر  تأیید شده است. از آنجائیكه گیرنده‏هاى لیپوپروتئین به‏وضوح در تومورهاى مغزى وجود دارند ، سناریوى پیشنهادى بالا، عمل متقابل گیرنده‏هاى لیپوپروتئین و اثربخشى تركیب [پلى سوربات 80 – داكسوروبایسین – ذرات نانو] را به خوبى نشان می‏دهد.

نتیجه‏گیرى

نانوذرات پلى سیانوآكریلات یا نانوذرات جامد لیپید قادر هستند، بسیارى از داروهاى ضرورى را  كه در شرایط معمولى نمی‏توانند از سد مغزى - خونى عبور كنند، از این مسیر منتقل نمایند.  از نانوذرات همچنین می‏توان براى رساندن تركیبات بزرگتر و مولكول‏هاى پیچیده‏تراز قبیل پروتئین‏ها، اسیدهاى نوكلئیك و ژن‏ها براى گذشتن BBB  از استفاده كرد.  آنها حتى می‏توانند باعث بهبودى در درمان تومورهاى مغزى شوند چرا كه با اتصال نانوذرات روكش شده با پلى سوربات 80 می‏توان  داروهاى ضد تومور را از سد نفوذ ناپذیر BBB ،عبور داد. در نتیجه م ىتوان به مكان‏هایى كه براى اكثر داروهاى ضد سرطان دور از دسترس است، دست یافت.

اگر چه سازوكار انتقال نانوذرات حامل دارو از BBB هنوز كاملاً روشن نشده است، اما به نظر می‏رسد كه بعد از تزریق به جریان خون و اتصال با آپولیپوپروتئین‏ها، ابتدا به سلول‏هاى اندوتلیال مویرگ‏هاى مغز متصل می‏شوند و به‏ دنبال آن از طریق اندوسیتوز (با واسطه گیرنده ها) وارد سلول‏هاى اندوتلیال می‏شوند.  این محتمل‏ترین اسب » سازوكار مطرح است.  بنابراین نانوذرات مانند «اسب تروا» عمل  می‏كند كه می‏تواند داروها را در داخل این سلول‏ها و یا بعد از ترانس سیتوز، به داخل مغز رها كند.

منبع: ماهنامه فناوری نانو

تنظیم برای تبیان: محسن مرادی