蔡雯雯,李建平, 張孟偉, 王家奇, 郝津津, 顧寧

（1. 東南大學(xué)醫(yī)學(xué)院，江蘇 南京 210009；2. 東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，江蘇 南京 210096）

帕金森?。≒arkinson’s disease，PD）患病率高、致殘率高、病程遷延并且疾病負(fù)擔(dān)重，是第二大常見的神經(jīng)退行性疾病。PD 的主要病理改變?yōu)楹谫|(zhì)紋狀體通路變性，表現(xiàn)為黑質(zhì)多巴胺（dopamine，DA）能神經(jīng)元的丟失和殘余神經(jīng)元中路易體（Lewy body）的形成，此外還伴有神經(jīng)炎性改變和氧化應(yīng)激損傷。多巴胺能神經(jīng)元的丟失導(dǎo)致紋狀體DA 水平下降，臨床表現(xiàn)為靜止性震顫、肌強(qiáng)直、運(yùn)動(dòng)遲緩和姿勢(shì)平衡障礙。目前認(rèn)為PD 是遺傳和環(huán)境因素共同作用的復(fù)雜結(jié)果，其中路易體的主要成分α-突觸核蛋白（alpha-synuclein，α-syn）與PD 的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[1-2]。臨床上治療PD 以藥物為主、物理刺激療法為輔，由于主要為對(duì)癥治療，因此出現(xiàn)了以緩解和（或）逆轉(zhuǎn)疾病為目的的基因治療和干細(xì)胞治療，但這些方法尚需進(jìn)一步驗(yàn)證其安全性和提高療效[3]。

納米技術(shù)所研究的材料或設(shè)備至少在一個(gè)維度上屬于納米尺度（即一米的十億分之一），通常從1 nm 到100 nm 不等[4]。納米材料具備小尺寸效應(yīng)和界面效應(yīng)，有特殊的光、熱、力、磁等特性，一些納米材料還表現(xiàn)出抗炎和抗氧化的作用。由于納米材料良好的生物學(xué)特性，納米技術(shù)被廣泛用于藥物遞送、分子影像、腫瘤熱療等領(lǐng)域。其中，利用納米技術(shù)診治包括PD 在內(nèi)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾?。╪eurodegenerative disease，ND）展現(xiàn)了誘人的發(fā)展前景[5]。為了明確納米技術(shù)在PD 治療中的研究進(jìn)展（見圖1），更好地利用這項(xiàng)技術(shù)解決PD 治療中面臨的困難，本文將對(duì)納米技術(shù)（尤其納米材料）在PD 治療中的應(yīng)用研究作一綜述。

圖1 利用納米技術(shù)治療帕金森病的研究方向Figure 1 Directions of research in nanotechnology for the treatment of Parkinson's disease

1 利用納米材料的藥物治療

在臨床和（或）基礎(chǔ)研究中，PD 的傳統(tǒng)治療藥物有多巴制劑，包括DA 及其前體左旋多巴（levodopa，L-dopa）、DA 受體激動(dòng)劑和單胺氧化 酶 B 抑 制 劑（monoamine oxidase B inhibitors，MAO-BIs），這些藥物以對(duì)癥治療為主，無法阻斷疾病的進(jìn)展，因此，近年來出現(xiàn)了以保護(hù)、修復(fù)和促進(jìn)神經(jīng)再生為目的的抗氧化劑、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（neurotrophic factors，NTFs）[6]、鐵螯合劑等新型藥物。無論是傳統(tǒng)藥物還是新型藥物，均不同程度地面臨著藥物不良反應(yīng)大和生物利用度低的問題。

PD 患者長(zhǎng)期服藥存在嚴(yán)重的不良反應(yīng)，最常見的是長(zhǎng)期應(yīng)用L-dopa 產(chǎn)生的癥狀波動(dòng)，包括劑末現(xiàn)象和“開-關(guān)”現(xiàn)象。前者指在服藥一段時(shí)間后因血藥濃度下降而引起的癥狀加重，常發(fā)生在下次服藥前，而后者指在癥狀減輕（“開”）和加重（“關(guān)”）之間不可預(yù)知的癥狀波動(dòng)。研究表明，L-dopa 引起的運(yùn)動(dòng)障礙5 年發(fā)生率為40%，10 年發(fā)生率可達(dá)80%。此外，長(zhǎng)期服藥的PD 患者可能會(huì)出現(xiàn)胃腸道反應(yīng)、疼痛、抑郁等非運(yùn)動(dòng)癥狀。絕大多數(shù)藥物的血漿半衰期短，如DA 僅為2 min，DA受體激動(dòng)劑阿撲嗎啡（apomorphine）約40 min，L-dopa 約1 h，反復(fù)用藥給患者造成不便，患者依從性差。由于口服藥物在腸道和肝臟酶的作用下發(fā)生首過消除，因此PD 藥物的口服利用度往往較低，如羅匹尼羅（ropinirole，RN）是一種DA 受體激動(dòng)劑，經(jīng)口服后只有一半左右的RN 到達(dá)血液循環(huán)，MAO-BIs 之一的雷沙吉蘭（rasagiline，RAS）口服利用度為36%，阿撲嗎啡則僅有2%，因此臨床應(yīng)用阿撲嗎啡常為舌下含服。另外，一些藥物的穩(wěn)定性差，如DA 極易氧化為醌中間體而生成聚合化合物。盡管一些策略已被實(shí)施（如用L-dopa 替代高親水性的DA），但大部分抗PD 藥物均難以通過血腦屏障（blood-brain barrier，BBB），這也是困擾其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病給藥的最主要的問題。BBB 是血液與神經(jīng)組織之間的屏障結(jié)構(gòu)，由3 部分組成：最內(nèi)層是腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞和緊密連接，中層是毛細(xì)血管基膜，最外層為星形膠質(zhì)細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)。在正常生理?xiàng)l件下，BBB 僅對(duì)親脂性分子或相對(duì)分子質(zhì)量低于600 的分子具有通透性，通過物理與生物化學(xué)屏障，選擇性地阻止外界物質(zhì)進(jìn)入腦組織并將有害或過量的物質(zhì)泵出大腦，以維持大腦內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。

近年來的研究（見表1）表明，納米載體擁有低生物毒性、藥物緩釋、高載藥量的特點(diǎn)，通過包埋或表面修飾增加藥物的穩(wěn)定性，改善藥理特性。此外，一些納米材料本身也有神經(jīng)保護(hù)活性，有望成為新的抗PD 藥物。

表1 利用納米載體遞送抗帕金森藥物的研究情況Table 1 Researches on nanocarriers combined with therapeutic molecules for PD therapy

1.1 納米遞藥系統(tǒng)

納米材料可通過持續(xù)釋放藥物來減少或避免抗PD 藥物的不良反應(yīng)。例如L-dopa 是PD 治療的首選藥物，但長(zhǎng)期使用L-dopa 可產(chǎn)生L-dopa 引起的運(yùn)動(dòng)障礙（levodopa-induced dyskinesia，LID），LID一旦建立便很難治療。大量研究表明，連續(xù)DA 刺激可減少LID 的出現(xiàn)。因此，Yang 等[14]為治療LID 制備了一種可持續(xù)釋放左旋多巴甲酯（levodopa methyl ester，LDME）和芐絲肼的納米粒。在該實(shí)驗(yàn)中，反復(fù)應(yīng)用L-dopa 使大鼠獲得LID，再用LDME 和芐絲肼或相同劑量的LDME/芐絲肼納米粒治療，結(jié)果顯示，使用后者比前者的大鼠行為學(xué)改善更明顯，提示納米載體有希望通過改善釋藥過程來治療LID。此外，一些納米材料如羧化單壁碳納米管（SWCNT-COOH）、鋅鋁層狀氫氧化物納米復(fù)合材料也可實(shí)現(xiàn)藥物的持續(xù)釋放[16-17]，有利于減少L-dopa 引起的不良反應(yīng)。

納米載體能夠提高藥物的口服利用度。SLNs 是用類脂質(zhì)包裹藥物形成的固體膠粒結(jié)構(gòu)，其類脂質(zhì)外殼能夠保護(hù)不穩(wěn)定的藥物免于降解。Tsai 等[24]探究了SLNs 是否能同時(shí)提高口服利用度和局部腦組織的藥物分布，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，包埋有阿撲嗎啡的SLNs口服生物利用度是對(duì)照溶液的12 ～ 13 倍，同時(shí)，使用SLNs 后紋狀體的藥物分布增加。神經(jīng)毒素6-羥多巴胺（6-OHDA）和 1-甲基-4 苯基-1，2，3，6-四氫吡啶（MPTP）能夠破壞黑質(zhì)紋狀體的神經(jīng)元，造成經(jīng)典的PD 動(dòng)物模型。6-OHDA 大鼠經(jīng)口給藥阿撲嗎啡SLNs 后發(fā)現(xiàn)，阿撲嗎啡誘導(dǎo)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)從20 次增至94 或115 次，可見SLNs 是一種有前景的阿撲嗎啡口服給藥策略。再如， SA 是一種良好的抗PD 中草藥，但其水溶性較差。納米晶體可通過顯著提高藥物的飽和溶解度、溶解速率和對(duì)細(xì)胞膜的黏附性，增強(qiáng)藥物的口服吸收。Chen 等[36]研究發(fā)現(xiàn)，口服給藥SA 納米晶體（SA-NC）或SA懸浮液后，SA-NC 在大鼠血漿和大腦中的累積濃度明顯高于SA 懸浮液，但藥物靶向效率相似。這些研究展現(xiàn)了納米材料在提高藥物口服利用度方面的潛力。

納米載體能夠改善藥性，延長(zhǎng)藥物半衰期。PD患者黑質(zhì)紋狀體通路DA 水平下降，但外源性DA因高度親水而無法穿過BBB， 且DA 的血漿半衰期極短（約2 min）。Pahuja 等[9]用聚乳酸乙醇酸[poly(lactic-co-glycolic acid)，PLGA] 包 埋 DA 得 到的納米粒（DA NPs）可以緩慢持續(xù)地釋放DA，并用高碘酸鈉分別氧化含有等效DA 濃度的大量DA和DA NPs 時(shí)，納米形式的DA 不容易被氧化。以上設(shè)計(jì)可提高DA 在外周循環(huán)的穩(wěn)定性、延長(zhǎng)半衰期，并且尚未發(fā)現(xiàn)DA 引起的心血管不良反應(yīng)。PD一個(gè)顯著的病理特征是黑質(zhì)致密部鐵的積累，近年來基礎(chǔ)研究和臨床試驗(yàn)均驗(yàn)證了鐵螯合治療PD 的有效性，但鐵螯合劑血液循環(huán)時(shí)間短，并且由于缺乏適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，易與血液中的離子提前螯合。Wang 等[34]構(gòu)建了用PMPC 保護(hù)的鐵螯合劑納米粒，使鐵螯合劑在血液循環(huán)中延遲飽和，增加其在腦部的作用時(shí)間。納米載體不僅有載藥量高的潛力，而且可以載多種藥物，如聯(lián)合注射2 種NTFs 即VEGF 和GDNF 的納米微球（nanospheres，NS），可極大地增強(qiáng)神經(jīng)保護(hù)作用[27]。此外，通過表面修飾等方式可提高納米粒穿透BBB 的能力。

1.2 克服血腦屏障

BBB 是阻礙PD 藥物治療的主要問題，為此，在利用納米材料的藥物治療中，出現(xiàn)了一系列克服BBB 的方法，主要分為避開BBB 和穿過BBB 2 種策略[37]。

通過局部給藥和經(jīng)鼻給藥可以避開BBB。納米材料通過局部注射和透皮吸收的方式用于PD 動(dòng)物模型。納米材料的應(yīng)用可以使透皮吸收的效率更高，例如載有羅匹尼羅的納米乳液凝膠，能影響角質(zhì)層的正常脂質(zhì)堆積進(jìn)而增強(qiáng)藥物滲透，與游離藥物透皮方法相比，其生物利用度可提高2 倍[18]。經(jīng)鼻給藥時(shí)，藥物在穿過鼻黏膜后，通過嗅神經(jīng)、三叉神經(jīng)和血管3 種途徑入腦，其中沿著神經(jīng)通路運(yùn)輸時(shí)有細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)（神經(jīng)元擴(kuò)散和內(nèi)吞）和細(xì)胞外途徑2 種機(jī)制，前者作用緩慢，而后者可在數(shù)分鐘內(nèi)發(fā)生[38]。故鼻腔給藥具有吸收快、起效快、無創(chuàng)傷、使用方便的優(yōu)勢(shì)[39]。類似的，納米載藥也可以提高鼻腔給藥的效率，如Gambaryan 等[15]通過鼻腔用L-dopa 治療6-OHDA 誘導(dǎo)的PD 大鼠模型，與單純L-dopa 組相比，納米粒組大鼠的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)能力在4周后提高了1 倍，顯示出持久的療效。鼻黏膜纖毛清除和鼻腔黏膜對(duì)藥物的低滲透性是鼻內(nèi)給藥的2個(gè)重要限制因素。在設(shè)計(jì)鼻腔給藥系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)使藥物快速通過鼻黏膜并在鼻腔內(nèi)停留更長(zhǎng)時(shí)間，從而克服鼻黏膜纖毛的清除。另外，可以利用黏附聚合物和（或）滲透促進(jìn)劑增強(qiáng)吸收，如具有黏膜黏附性的殼聚糖（chitosan，CS）能打開上皮細(xì)胞間的緊密連接，增加黏膜滲透性。據(jù)此，Jafarieh 等[20]采用離子凝膠法制備了一種載有鹽酸羅匹尼羅的殼聚糖納米粒[ropinirole hydrochloride (RH)-loaded chitosan nanoparticles，RH-CSNPs]。這種具有鼻黏膜吸附性的RH-CSNPs 可持續(xù)釋藥18 h，鼻內(nèi)給藥后，RHCSNPs 在大腦中的RH 濃度在任何時(shí)間點(diǎn)均明顯高于RH 溶液。

載有抗PD 藥物的納米粒經(jīng)靜脈注射、腹腔注射、口服給藥和皮下注射的方式進(jìn)入全身血液循環(huán)，需要穿過BBB 進(jìn)入腦組織。納米材料穿過BBB 通常為以下4 種機(jī)制：1）被動(dòng)擴(kuò)散；2）受體和吸附介導(dǎo)的胞吞作用；3）轉(zhuǎn)運(yùn)體介導(dǎo)的轉(zhuǎn)運(yùn)；4）破壞BBB。只有脂溶性和粒徑足夠小的納米粒才可通過被動(dòng)擴(kuò)散的方式穿過BBB[如尺寸＜ 10 nm 的金納米粒（GNP）]，大多數(shù)納米粒經(jīng)受體和吸附介導(dǎo)的胞吞機(jī)制入腦，且主要由乳鐵蛋白（lactoferrin，Lf）受體介導(dǎo)。例如為了將尿皮質(zhì)素（urocortin，UCN）遞送到腦組織并探究其抗PD 活性，Hu 等[31]將UCN 與Lf 納米粒結(jié)合后發(fā)現(xiàn)，接受靜脈給藥的大鼠中，紋狀體中DA 濃度增加，由阿撲嗎啡誘導(dǎo)的旋轉(zhuǎn)行為顯著減少，這種旋轉(zhuǎn)行為是因毀損側(cè)DA受體過度敏感所致。這表明與Lf 納米粒結(jié)合后，尿皮質(zhì)素穿過了BBB，因?yàn)長(zhǎng)f 受體是一種僅在大腦毛細(xì)血管上表達(dá)的鐵結(jié)合糖蛋白，當(dāng)載有Lf 的納米粒到達(dá)BBB 時(shí)，可與受體結(jié)合并啟動(dòng)受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用，進(jìn)而通過BBB。此外，BBB 上還有許多轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，可特異性地轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖、氨基酸、核苷和羧酸等分子，因此對(duì)納米材料進(jìn)行修飾即可被相應(yīng)載體識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)[40]。Malvindi 等[13]研究了一種修飾有DA 和半乳糖的高熒光CdSe/CdS 量子棒，為證明葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體（glucose transporter，GLUT）與半乳糖介導(dǎo)納米粒內(nèi)化的特異性，研究者將納米粒分別置于過表達(dá)GLUT 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的人鼻咽表皮癌細(xì)胞和相對(duì)低表達(dá)GLUT 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的人肺泡基底上皮細(xì)胞中，發(fā)現(xiàn)前者的內(nèi)化率明顯高于后者，而且這種內(nèi)化可以被GLUT 的特異性高親和力抑制劑細(xì)胞松弛素B 所抑制，表明該納米粒的內(nèi)化由GLUT 通過內(nèi)吞機(jī)制介導(dǎo)，但該實(shí)驗(yàn)未提供體內(nèi)實(shí)驗(yàn)情況。再如，另一種促進(jìn)NP 傳遞到大腦的策略是使用細(xì)胞穿透肽（cell-penetrating peptides，CPP），CPP 是 一 類能夠穿透細(xì)胞膜的非病毒載體，但其確切的穿膜機(jī)制尚不明確。其中，轉(zhuǎn)錄反激活物（transactivator of transcription，TAT）是一種常用的CPP[28]，其吸附在納米載體的表面，可以提高藥物的滲透效率和組織靶向性。此外，低功率超聲脈沖結(jié)合超聲造影劑可暫時(shí)破壞BBB，并且對(duì)腦的相關(guān)影響可忽略不計(jì)，這種破壞可能與超聲場(chǎng)、構(gòu)成超聲造影劑的微氣泡和微血管之間的相互作用有關(guān)，因此也是克服BBB給藥的策略之一[41]。

在基于納米遞藥系統(tǒng)治療PD 的研究中，大多數(shù)納米遞藥系統(tǒng)在不同程度上已證明其相對(duì)低的毒性，體內(nèi)外藥代動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了納米粒能夠穩(wěn)定、持續(xù)地釋放藥物，延長(zhǎng)藥物半衰期，能成功將生物活性分子遞送至大腦，并對(duì)腦組織病理和動(dòng)物行為學(xué)有所改善，且證明藥物穿過了BBB。但需要注意的是：1）應(yīng)當(dāng)分別從體內(nèi)外細(xì)胞層面、組織層面和系統(tǒng)副作用的角度全面評(píng)估毒性與安全性，并進(jìn)行長(zhǎng)期觀察以及明確納米載體的清除機(jī)制；2）BBB在病理（如PD）和老年?duì)顟B(tài)下均會(huì)發(fā)生改變[42]，因此，需要更多的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)探究納米載體穿透BBB的機(jī)制。

1.3 具有抗PD 作用的納米材料

腦組織的免疫細(xì)胞小膠質(zhì)細(xì)胞在PD 患者的黑質(zhì)中過度活化，提示PD 的發(fā)病與免疫和神經(jīng)炎性相關(guān)。氧自由基介導(dǎo)的氧化應(yīng)激與PD有密切的關(guān)系，主要因?yàn)榧せ畹男∧z質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生大量氧自由基的同時(shí)，PD 患者腦組織對(duì)氧自由基的敏感性增強(qiáng)而清除能力降低。PD 動(dòng)物模型丘腦底核興奮性神經(jīng)元的異常放電導(dǎo)致了興奮性神經(jīng)毒性。α-syn 是一種廣泛存在于各腦區(qū)的小蛋白質(zhì)，近年來，α-syn 在PD 發(fā)生發(fā)展中的作用備受關(guān)注。因此，有效抗炎、抗氧化應(yīng)激和干擾α-syn 異常聚集的藥物有望用于PD 的治療。除了遞送藥物，一些納米材料本身對(duì)PD 有抗氧化應(yīng)激、干擾異常蛋白聚集的神經(jīng)保護(hù)作用（見表2）。以下將以富勒烯（C60）、磁性氧化鐵納米粒（magnetic nanoparticles，MNPs）和氧化鈰為例，對(duì)現(xiàn)有納米材料對(duì)PD 進(jìn)行神經(jīng)保護(hù)的研究現(xiàn)狀作一簡(jiǎn)介。

表2 關(guān)于納米材料抗帕金森效應(yīng)的研究情況Table 2 Researches on nanomaterials with anti-Parkinson effects

富勒烯是直徑0.71 nm、形似足球的三十二面體，難溶于水，常通過修飾-OH、-COOH 等基團(tuán)增加水溶性。研究表明，富勒烯及其衍生物可以吸收并清除氧自由基，能強(qiáng)效抗氧化應(yīng)激，具有神經(jīng)保護(hù)的活性[50]。富勒烯主要通過降低谷氨酸、α-氨基-3-羧基-5-甲基-4-異 唑丙酸（AMPA）、N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）和紅藻氨酸（KA）誘導(dǎo)的興奮性神經(jīng)毒性和凋亡程度，減少神經(jīng)元的損傷。早在2001 年已有實(shí)驗(yàn)表明，富勒烯的一些衍生物對(duì)MPP+和6-OHDA 損傷的中腦多巴胺能神經(jīng)元有保護(hù)作用[43]。C3是一種水溶性富勒烯，Dugan等[44]于2014 年首次在獼猴上進(jìn)行了系統(tǒng)C3治療（n= 58）和安慰劑對(duì)照（n= 57）的雙盲試驗(yàn)， 用MPTP 處理1 周后，獼猴接受了為期2 個(gè)月的治療，結(jié)果顯示治療組與對(duì)照組相比運(yùn)動(dòng)明顯改善，紋狀體多巴脫羧酶和2型囊泡單胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的攝取更多，紋狀體內(nèi)DA 水平更高，并且C3處理的動(dòng)物沒有產(chǎn)生任何毒性反應(yīng)。氧化鈰是具有酶活性的抗氧化劑，可保護(hù)多種受活性氧損傷的細(xì)胞，在MPTP[45]和6-OHDA[46]誘導(dǎo)的PD 模型中均表現(xiàn)出了一定的神經(jīng)保護(hù)作用。

磁性納米粒具有磁性的核心，最常用的MNPs為Fe3O4納米粒，如SPIONs。研究表明，MNPs 具有神經(jīng)保護(hù)和抗炎作用[51]。例如脂多糖介導(dǎo)的神經(jīng)炎性可引起動(dòng)物的抑郁樣行為，腹腔注射氧化鐵納米粒則可改善這種抑郁狀態(tài)[52]。Umarao 等[47]將注射有SPIONs 的6-OHDA 大鼠暴露于磁場(chǎng)下，給予每日2 次持續(xù)1 周的干預(yù)。免疫染色時(shí)酪氨酸羥化酶陽(yáng)性（TH+）的細(xì)胞代表多巴胺能神經(jīng)元，與模型組相比，免疫染色顯示接受治療的大鼠雙側(cè)紋狀體的病變體積減小，大鼠的全身狀況、步態(tài)和姿勢(shì)平衡均有明顯恢復(fù)，這可能是由于線粒體功能的改善和剩余組織的代償所致。α-syn 是PD 病理特征之一路易體的主要成分，α-syn 的異常聚集是PD 的重要發(fā)病機(jī)制。一些MNPs 可通過干擾α-syn 的異常聚集來發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用，并且納米粒的涂層和所帶電荷是影響該作用的重要因素。Joshi 等[48]利用熒光相關(guān)光譜和激光掃描顯微鏡發(fā)現(xiàn)，賴氨酸（Lys）包被的Fe3O4納米粒與單體α-syn 有較強(qiáng)的結(jié)合，可抑制早期α-syn 聚集的發(fā)生，而裸露的Fe3O4納米粒不僅不與單體α-syn 結(jié)合，反而加快了蛋白異常聚集的速度。Mohammad-Beigi 等[49]通過模擬仿真發(fā)現(xiàn)，α-syn 的自組裝由靜電驅(qū)動(dòng)，帶電的SPIONs 不僅具有強(qiáng)烈抑制α-syn 原纖化（成核和伸長(zhǎng)）的能力，而且還能解聚成熟的淀粉樣纖維，其中納米粒的電荷是一個(gè)重要的影響因素。以上納米材料均有望成為抗PD 藥物，但明確其體內(nèi)使用的安全性尚需更多研究。

2 基于納米載體的基因治療

基因治療通過對(duì)功能受損或能夠緩解疾病癥狀的細(xì)胞群進(jìn)行基因改造，從而達(dá)到治療疾病的目的，長(zhǎng)期性、進(jìn)展性和退行性病變的特點(diǎn)使得PD 成為基因治療的適應(yīng)證之一。2003 年Kaplitt 等[53]首次開展Ⅰ期臨床試驗(yàn)，向丘腦底核注射含有谷氨酸脫羧酶基因的腺病毒，驗(yàn)證了該治療對(duì)晚期PD 患者有良好的安全性和耐受性，該結(jié)果于2007 年發(fā)表于The Lancet。在過去十余年中，臨床前期和臨床研究主要以慢病毒和腺病毒為載體感染宿主，靶向于DA 合成與代謝途徑相關(guān)的基因、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子基因和分子通路調(diào)節(jié)相關(guān)基因，嘗試減輕癥狀和延緩疾病發(fā)展。然而，病毒載體免疫原性強(qiáng)，易誘發(fā)炎癥，難以通過BBB[54]。為解決上述問題，納米載體因其優(yōu)良的生物特性而被廣泛研究（見表3）。

表3 利用納米載體遞送核酸的研究情況Table 3 Researches on nanocarriers for the delivery of nucleic acids

納米載體遞送核酸具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）良好的安全性。如Yurek 等[55]制備了一種壓縮的DNA 納米粒（DNA nanoparticles，DNPs），這種DNPs 不僅在肺、鼻黏膜和眼中表達(dá)穩(wěn)定，在腦內(nèi)也能長(zhǎng)期表達(dá)基因，嚙齒類動(dòng)物單側(cè)腦內(nèi)注射后可穩(wěn)定表達(dá)基因超過1 年。在此基礎(chǔ)上，該實(shí)驗(yàn)室研究人員直接向黑質(zhì)和（或）紋狀體注射編碼有人膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（hGDNF）基因的DNPs，結(jié)果顯示6-OHDA 導(dǎo)致的多巴胺能神經(jīng)元損害和運(yùn)動(dòng)障礙均得以恢復(fù)。2）穿過BBB。Hu 等[56]將GNP 注射于小鼠腹腔后，可于腦組織中發(fā)現(xiàn)GNP，證明其具備穿過BBB 的能力。此外，當(dāng)納米載體修飾有能夠介導(dǎo)跨膜的配體時(shí)，可以提高其穿過BBB 的效率。如低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白（low density lipoprotein receptor-related protein，LRP）能夠介導(dǎo)BBB 轉(zhuǎn)運(yùn)，血管肽素是LRP 的一種有效配體，因此，Huang 等[57]在納米載體上偶聯(lián)血管肽素，發(fā)現(xiàn)有血管肽素的納米粒比沒有偶聯(lián)的納米粒有更高的細(xì)胞攝取率和基因表達(dá)程度。3）可大量負(fù)載多種藥物和分子。短發(fā)夾RNA（shRNA）可干擾α-syn 基因（SNCA）的表達(dá)，神經(jīng)生長(zhǎng)因子（nerve growth factor，NGF）能通過NGF 受體介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)吞作用增加神經(jīng)元的攝取，溫度和pH 敏感的N-異丙基丙烯酰胺-丙烯酸（NIPAm-AA）可以實(shí)現(xiàn)分子的靶向和控制釋放。Niu 等[58]用油酸包被磁性Fe3O4納米粒，然后在穩(wěn)定的納米粒表面同時(shí)修飾了shRNA質(zhì)粒、NGF 和NIPAm-AA， 結(jié)果顯示這種多功能超順磁性納米?？捎行б种芐NCA過表達(dá)，減少神經(jīng)元凋亡。

近年來，有多項(xiàng)研究以增加NTF 和降低α-syn為目的，初步證明了納米載體遞送核酸分子的有效性，并通過多種措施提高遞送的效率，如選用金屬納米粒解決早期使用脂質(zhì)體易降解的問題，利用血管肽素促進(jìn)穿過BBB 和NGF 介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)吞。目前，轉(zhuǎn)染效率低是納米載體的主要缺點(diǎn)，還需進(jìn)一步優(yōu)化材料的特性。

3 結(jié)合納米技術(shù)的干細(xì)胞治療

干細(xì)胞治療是將適當(dāng)?shù)募?xì)胞或組織群移植于宿主腦內(nèi)，替代ND 病變的神經(jīng)元和腦組織，進(jìn)行重建或恢復(fù)神經(jīng)功能的治療方法。PD 的損害部位具有選擇性，因此尤其適合干細(xì)胞療法?，F(xiàn)有的PD 干細(xì)胞治療策略是向動(dòng)物或人的腦組織植入胚胎干細(xì)胞或胎兒腦組織，或者直接植入由胚胎干細(xì)胞或誘導(dǎo)型多潛能干細(xì)胞分化而來的多巴胺能神經(jīng)元，從而替代患病細(xì)胞和（或）起到“細(xì)胞伙伴”的作用，即營(yíng)養(yǎng)、保護(hù)和促進(jìn)內(nèi)源性多巴胺能神經(jīng)元發(fā)生的作用[60]。移植的方法和技術(shù)已被廣泛研究，但移植后仍然面臨著種種困難，如紋狀體神經(jīng)支配的恢復(fù)程度、干細(xì)胞來源的多巴胺能神經(jīng)元的存活狀況、遠(yuǎn)期療效和畸胎瘤的形成風(fēng)險(xiǎn)。MNPs 具有順磁性，是磁共振成像（MRI）的對(duì)比增強(qiáng)劑，有望用于移植后的監(jiān)測(cè)。Ramos-Gómez 等[61]在沒有轉(zhuǎn)染劑的情況下用MNPs 標(biāo)記人腹側(cè)中腦（human ventral mesencephalon，hVM）干細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)納米粒不會(huì)影響干細(xì)胞的整體生物學(xué)、存活率和體外分化，并且能在紋狀體中觀察到標(biāo)記的hVM 細(xì)胞和遷移行為。這種示蹤可長(zhǎng)達(dá)5 個(gè)月，被認(rèn)為可能與MNPs 離開hVM 細(xì)胞后被小膠質(zhì)細(xì)胞捕獲有關(guān)。因此，結(jié)合MRI 及正電子發(fā)射斷層掃描等體內(nèi)分子成像技術(shù)，MNPs 標(biāo)記細(xì)胞可以了解細(xì)胞的定位和遷移、細(xì)胞存活和增殖動(dòng)力學(xué)、細(xì)胞分化模式等不同的細(xì)胞過程，有助于細(xì)胞治療的臨床實(shí)施，其中以右旋糖酐包覆的SPIONs 最常用。

此外，納米材料還可用于神經(jīng)干細(xì)胞的再生與激活，傳遞促神經(jīng)元生長(zhǎng)的藥物或基因[62]。體外研究表明，納米材料本身參與介導(dǎo)神經(jīng)元生長(zhǎng)、分化、再生，可以調(diào)控神經(jīng)干細(xì)胞（neural stem cell，NSC）的黏附、增殖和分化，也可以誘導(dǎo)NSC 靶向遷移，將NSC 傳遞到損傷部位。通過遞送細(xì)胞因子和藥物，納米材料可以輔助細(xì)胞療法，如為了解決多巴胺能神經(jīng)元因微環(huán)境丟失而導(dǎo)致的移植效率低下的問題，Zhao 等[63]設(shè)計(jì)了2 種可以向靶細(xì)胞提供前體生長(zhǎng)因子的納米基質(zhì)，即白血病抑制因子-納米基質(zhì)和一種新型的XAV939-納米基質(zhì)，并證明二者對(duì)人多巴胺能神經(jīng)元均有促存活作用?；蛑委?干細(xì)胞治療的聯(lián)合療法被認(rèn)為能極大地提高療效，因此也是納米載體的一個(gè)新的、極具前景的應(yīng)用方向。

4 利用納米控制技術(shù)進(jìn)行神經(jīng)刺激

基底核是大腦皮質(zhì)下的一組灰質(zhì)核團(tuán)，主要通過大腦皮質(zhì)-基底核-丘腦-大腦皮質(zhì)環(huán)路來調(diào)節(jié)機(jī)體的運(yùn)動(dòng)功能。PD 患者基底神經(jīng)節(jié)環(huán)路的變性導(dǎo)致基底核輸出增加、皮質(zhì)功能受到抑制，其中丘腦底核作為該環(huán)路中唯一的興奮性谷氨酸能核團(tuán)，是深部腦刺激（deep brain stimulation，DBS）的主要靶點(diǎn)[64]。DBS、聚焦超聲治療和經(jīng)顱磁刺激（transcranial magnetic stimulate，TMS）[65]等物理刺激療法，可以通過刺激和調(diào)控神經(jīng)活性而改善癥狀。但是以上方法均存在一定的缺陷：植入電極[66]的侵襲性可導(dǎo)致炎癥和膠質(zhì)增生，而TMS 的空間分辨率（約1 cm）較低。納米技術(shù)可以為發(fā)展一種無（微）創(chuàng)、高時(shí)空分辨率、無線的神經(jīng)控制技術(shù)提供可能，此處以壓電納米材料和磁性納米粒為代表作一介紹。

壓電納米換能器在受到機(jī)械變形或其他機(jī)械刺激源，如振動(dòng)板、聲音和超聲波的作用時(shí)，由于直接的壓電效應(yīng)可以在其表面產(chǎn)生電勢(shì)[67]。最近一些研究發(fā)現(xiàn)，在體外聯(lián)合使用壓電納米傳感器和超聲可產(chǎn)生神經(jīng)刺激作用。例如，作為一種壓電納米材料，氮化硼納米管在超聲的作用下能促進(jìn)PC12 神經(jīng)元突起的生長(zhǎng)，這可能是增加鈣離子內(nèi)流所致，類似的，壓電納米換能器四方鈦酸鋇納米顆粒可以為SH-SY5Y 神經(jīng)元樣細(xì)胞提供間接電刺激[68-69]。因此，用壓電納米材料可能是刺激或調(diào)節(jié)神經(jīng)活性的一個(gè)有力工具。

磁性納米顆粒在增強(qiáng)磁共振成像對(duì)比度、分子成像、腫瘤熱療[70]和藥物控制遞送等方面被廣泛研究。此外，由于MNPs 具有特殊的光、熱、力、磁特性，因此有望用于局部的物理刺激。在基礎(chǔ)神經(jīng)科學(xué)研究中，磁鑷可以在外磁場(chǎng)下促進(jìn)神經(jīng)生長(zhǎng)或誘導(dǎo)細(xì)胞死亡[71]，這種作用由機(jī)械力所介導(dǎo)。近年來利用MNPs 進(jìn)行無線操縱神經(jīng)元活動(dòng)的研究表明，納米材料能放大外部磁場(chǎng)、超聲等刺激，產(chǎn)生的物理效應(yīng)對(duì)生物組織進(jìn)行二次刺激，進(jìn)而打開電壓、熱、機(jī)械敏感的離子通道，調(diào)控神經(jīng)活性。Tay 和Di Carlo[72]提出，要實(shí)現(xiàn)利用MNPs 進(jìn)行無創(chuàng)化神經(jīng)調(diào)控，還要突破以下幾方面難關(guān)：優(yōu)化磁場(chǎng)設(shè)備、發(fā)展效果評(píng)估的方法與工具、優(yōu)化納米材料的生物性能以及克服BBB。筆者所在實(shí)驗(yàn)室的前期研究工作發(fā)現(xiàn)，向特定腦區(qū)注射SPIONs 后，將抑郁小鼠模型暴露于外界磁場(chǎng)中一段時(shí)間，小鼠的抑郁樣行為能夠有所改善，提示這可能是一種全新的、有效的神經(jīng)刺激方法。盡管目前尚無研究利用MNPs 作為神經(jīng)刺激治療PD，但這的確是一個(gè)極具前景而令人興奮的發(fā)展方向。

5 結(jié)語(yǔ)

納米材料在治療PD 中的應(yīng)用體現(xiàn)在現(xiàn)有治療策略的各個(gè)方面，包括各種藥物的遞送、干細(xì)胞治療、基因治療和神經(jīng)保護(hù)，以及利用納米控制技術(shù)進(jìn)行神經(jīng)刺激等。納米技術(shù)在解決PD 治療中的問題時(shí)，展現(xiàn)了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但距離臨床應(yīng)用仍面臨著諸多挑戰(zhàn)。首先，在藥物遞送系統(tǒng)中，納米載體顯示了四大優(yōu)點(diǎn)：減弱不良反應(yīng)、穩(wěn)定藥物濃度、延長(zhǎng)半衰期和改善藥理特性。納米遞藥系統(tǒng)的最終目標(biāo)是開發(fā)出的藥物能在血管中使用，臨床轉(zhuǎn)化的首要問題是安全性。盡管一些納米材料表現(xiàn)出一定的安全性甚至神經(jīng)保護(hù)作用，但是闡明其潛在的毒性仍然十分重要，這就需要把握好毒性與治療作用的平衡點(diǎn)。其次，無論是應(yīng)用新材料還是新療法，監(jiān)測(cè)與評(píng)估是必不可少的環(huán)節(jié)，尤其在基因治療中應(yīng)避免基因過表達(dá)，在干細(xì)胞治療中避免腫瘤形成，通過對(duì)細(xì)胞進(jìn)行示蹤與發(fā)展分子影像技術(shù)，磁性納米顆?？赡苁且粋€(gè)可選的途徑。最后，提高靶向性和遞送效率，對(duì)損傷位點(diǎn)具有選擇性的PD 有十分重要的意義，尤其是精準(zhǔn)刺激來調(diào)控神經(jīng)環(huán)路，而解決這一問題可能需要建立在明確PD 生化機(jī)制的基礎(chǔ)之上。相信在納米技術(shù)和醫(yī)學(xué)的共同進(jìn)步下，在不久的未來，利用納米技術(shù)治療PD 等中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病將成為醫(yī)療工作者和患者的新選擇。