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·编 译·抗ＨＩＶ药物跨血液中枢神经系统转运连艳菊１，２，苏 畅１，杜丽娜１，金义光１，２ ［摘要］ 高效抗逆转录病毒疗法（包括ＨＩＶ蛋白酶抑制剂、核苷逆转录抑制剂、非核苷逆转录抑制剂、核苷酸逆转录抑制剂）的出现显著降低了发达国家ＨＩＶ感染的发病率和死亡率，但每年仍有几百万人死于ＨＩＶ。尽管治疗失败的原因很多，但最重要的因素是中枢神经系统（ＣＮＳ）中ＨＩＶ的治疗和控制。由于受限制性细胞旁活动、强效代谢酶和很多转运子（包括ＡＴＰ结合盒和可溶性载体超家族）的影响，抗ＨＩＶ药物的ＣＮＳ传递受血脑屏障（ＢＢＢ）和血脑脊液屏障的限制。对位于脑屏障的转运子的深入认识将极大推动对抗ＨＩＶ药物脑内渗透受限机制的了解，并有助于开发新型抗ＨＩＶ药物和药物联用，提高其在ＣＮＳ中的疗效。本文概述抗ＨＩＶ药物跨ＢＢＢ和脉络丛转运的研究进展。［关键词］ ＡＩＤＳ；ＨＩＶ；抗ＨＩＶ药物；中枢神经系统；药物递送［中图分类号］ Ｒ９４３．４２ ［文献标识码］ Ａ ［文章编号］ １６７４０４４０（２０１０）０１００５６０４作者简介：连艳菊，女，在读硕士研究生，研究方向：药物新剂型与新技术，Ｔｅｌ：０１０６６９３１２２０，Ｅｍａｉｌ：ｌｉａｎｙｊ６６８＠１６３．ｃｏｍ作者单位：１．１００８５０北京，军事医学科学院放射与辐射医学研究所（连艳菊，苏 畅，杜丽娜，金义光）；２．４７５００４开封，河南大学药学院（连艳菊，金义光）通讯作者：金义光，男，副研究员，研究方向：新型药物传递系统，Ｔｅｌ：０１０６６９３１２２０，Ｅｍａｉｌ：ｊｉｎｙｇ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ１ 前言据联合国艾滋病规划署２００８年流行病学调查，全球约有３３００万人感染ＨＩＶ病毒。中枢神经系统（ＣＮＳ）是ＨＩＶ的主要靶点，在病毒感染初期就受其感染，血清反应阳性患者若未加治疗，ＣＮＳ感染将不断持续。ＣＮＳ中ＨＩＶ的感染与认知、运动和行为功能障碍的发展有关，包括无症状神经认知损伤、ＨＩＶ相关性轻症神经认知障碍（ＭＮＤ）、ＨＩＶ性痴呆症（ＨＡＤ）或ＡＩＤＳ痴呆综合征。ＨＩＶ患者脑脊液（ＣＳＦ）重要特征是：起初血浆中病毒相同，随着感染持续，病毒种群分化，在ＨＡＤ患者中分化最明显。ＡＩＤＳ后期，ＣＮＳ易受几种严重机会性疾病的攻击，包括隐球酵母性脑膜炎和原发性ＣＮＳ淋巴瘤。所有这些神经系统疾病均具有高发病率和死亡率。由于缺少高效抗逆转录病毒治疗（ＨＡＡＲＴ），这种状况在欠发达国家尤为严重。ＨＩＶ感染性ＣＮＳ疾病目前尚无最佳治疗方法。临床资料表明，对认知损伤患者，通过ＣＳＦ透过性抗逆转录病毒药物治疗，可明显提高药物在ＣＮＳ中的有效率。根据文献资料、药物理化性质、ＣＳＦ中浓度和ＣＮＳ中疗效，抗逆转录病毒药物可分为低ＣＮＳ渗透（０级）、中ＣＮＳ渗透（０５级）和高ＣＮＳ渗透（１级）３类。药物联合应用的分级通过各个药物的级别来定。近期研究表明位于血脑屏障（ＢＢＢ）的转运子阻碍抗ＨＩＶ药物大量进入ＣＮＳ，对转运子进行药理调节有利于药物转运。本文介绍目前的抗ＨＩＶ药物，分析药物穿透血ＣＮＳ界面受限的原因，并对与核苷类逆转录酶抑制剂（ＮＲＴＩ）、非核苷类逆转录酶抑制剂（ＮＮＲＴＩ）、核苷酸逆转录酶抑制剂（ＮｔＲＴＩ）和蛋白酶抑制剂（ＰＩ）的分布和疗效有关的膜转运子进行简要概述。２ 抗ＨＩＶ药物抗ＨＩＶ治疗的目标是在治疗最初的４～６个月内病毒载量＜５０拷贝／ｍｌ。传统抗ＨＩＶ药物主要有ＮＲＴＩ、ＮＮＲＴＩ、ＮｔＲＴＩ和ＰＩ。其他还包括整合酶抑制剂和进入抑制剂，如融合抑制剂和ＣＣＲ５抑制剂。ＨＡＲＲＴ是３种或更多抗ＨＩＶ药物的联用。目前推荐的一线治疗方法是ＮＮＲＴＩ、依法韦仑、泰诺福韦＋恩曲他滨（Ｔｒｕｖａｄａ）和拉米夫定＋阿巴卡韦（Ｔｒｕｖａｄａ）联用。３ ＢＢＢ和血ＣＳＦ屏障物质能通过内皮组织细胞间隙（细胞旁）、直接穿过细胞壁［主动转运和（或）被动扩散］或囊泡转运（细胞内吞）等各种方式跨越无障碍毛细血管壁。但是，ＢＢＢ中脑毛细血管内皮细胞之间连接紧密，不易打开，内吞囊泡的缺乏及多种代谢酶、不同转运子系统的存在，使上述３条途径受限。因此抗ＨＩＶ药物通过未调节途径或渗漏作用进入靶位的方式受到限制。另外，脉络丛也是血液循环与脑脊液之间的屏障，且是脑脊液的产生地，位于侧脑、第三和第四脑室，其屏障功能归咎于内皮细胞间的紧密连接、组织自身的新陈代谢及外排作用。４ 转运子不同底物有不同转运子，这些转运子可分为两·６５·国际药学研究杂志 ２０１０年２月 第３７卷第１期 ＪＩｎｔＰｈａｒｍＲｅｓ，Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．１，Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２０１０大类：ＡＴＰ结合盒（ＡＢＣ）转运子和溶质载体（ＳＬＣ）超家族。４１ ＡＢＣ转运子对ＡＢＣ转运子的研究最为广泛，它是利用ＡＴＰ水解产生的能量将不同分子排出细胞外。Ｐ糖蛋白（Ｐｇｐ）是ＡＢＣ转运子中最典型的一种。此超家族的其它成员还包括多药耐药相关蛋白（ＭＲＰ）和乳腺癌耐药蛋白（ＢＣＲＰ）。最新研究表明，这些转运子在ＢＢＢ和诸如淋巴细胞、ＣＤ４＋Ｔ细胞和小胶质细胞及其他细胞中的表达对抗ＨＩＶ药物进入细胞和ＨＩＶ库起决定作用。４１１ Ｐｇｐ Ｐｇｐ是由多药耐药基因１（ＭＤＲ１）编码的相对分子质量在１５０～１８０ｋｕ的膜蛋白，在肝、肾、肠和ＢＢＢ的网状膜及上皮组织脉络丛中广泛表达。它位于ＢＢＢ上阻止疏水性分子和药物进入脑。不带电的和弱碱性分子能被Ｐｇｐ高效转运，酸性化合物也能被转运。ＰＩ类药物是Ｐｇｐ的底物，这类药物跨越ＢＢＢ受限便与Ｐｇｐ这种外排性转运子的活性相关。Ｐｇｐ也是限制阿巴卡韦渗透到脑的主要转运子。齐多夫定（ＡＺＴ）在Ｐｇｐ高表达的ＣＥＭＶＢＬ１００细胞中蓄积减少，其抗病毒活性也相应减低。利用Ｃａｃｏ２细胞中的Ｐｇｐ研究发现，ＮＮＲＴＩ类药物奈韦拉平、依法韦伦、地拉韦定（ｄｅｌａｖｉｒｉｄｉｎｅ）并非Ｐｇｐ底物，但能诱导Ｐｇｐ表达并增强其功能，且奈韦拉平更有效。近期通过大鼠星型胶质原代细胞研究表明，当暴露于ＨＩＶ病毒包膜蛋白ｇｐ１２０后Ｐｇｐ的表达和转运功能下调。这些将病毒隐藏在ＣＮＳ中的重要神经胶质细胞在ＢＢＢ后形成动态屏障，阻碍抗ＨＩＶ药物进入ＣＮＳ中的感染区。炎症是大多数ＣＮＳ疾病的生理病理机制，可通过注射病毒内毒素脂多糖（ＬＰＳ）仿造。ＬＰＳ注入到大鼠颅脑室内后Ｐｇｐ表达下调，机制未知。这导致Ｐｇｐ底物如地高辛在脑内蓄积。其他研究表明致炎细胞因子ＴＮＦα能迅速、可逆地使大鼠脑毛细血管中Ｐｇｐ失活。慢性炎症还能通过上调Ｐｇｐ表达而收紧ＢＢＢ，使作为Ｐｇｐ底物的ＣＮＳ药物更难进入。炎症疼痛模型中也观察到大鼠脑内皮细胞中Ｐｇｐ上调，从而导致Ｐｇｐ底物吗啡进入脑内量降低，痛阈降低。ＨＩＶＴａｔ是一种能引发血管异常和神经毒性的蛋白，也能引发脑内皮细胞Ｐｇｐ的表达，这与Ｐｇｐ转运功能上调有关。这些研究表明选择性抑制Ｐｇｐ有利于ＰＩ和某些ＮＲＴＩ进入病毒潜伏区，增加抗病毒药物浓度以达到治疗剂量。４１２ ＭＲＰ ＭＲＰ是ＡＴＰ驱动的外排转运子，位于脑毛细血管内皮细胞网状膜的ＭＲＰ是ＢＢＢ具有非渗透性的主要原因。ＭＲＰ和葡萄糖醛酸苷、谷胱甘肽或底物共同转运药物。ＭＲＰ家族有９个成员，ＭＲＰ１～９，前５种（ＭＲＰ１～５）与治疗药物外排有关。ＭＲＰ１～３能转运亲水性阴离子化合物、大分子和类肽物；而ＭＲＰ～４和ＭＲＰ～５能转运小分子极性化合物如核苷、环状核苷酸和核苷类似物。ＰＩ类抗ＨＩＶ药物沙奎那韦、利托那韦和洛匹那韦（ｌｏｐｉｎａｖｉｒ）是ＭＲＰ１和ＭＲＰ２的底物，因此这些转运子可能和ＰＩ这类药物脑渗透受限有关。最新体外实验表明，ＮＮＲＴＩ（地拉夫定、依法韦仑、奈韦拉平）、ＮＲＴＩ（阿巴卡韦、恩曲他滨、拉米夫定）以及ＮｔＲＴＩ（替诺福韦）能以浓度依赖性方式抑制ＭＲＰ１３。地拉韦定、依法韦仑和恩曲他滨的抑制更明显。此前研究表明ＭＲＰ４过表达能增加核苷类抗ＨＩＶ药物的外排，而利托那韦以浓度依赖性方式诱导ＭＲＰ１表达。４１３ ＢＣＲＰ ＢＣＲＰ是新型ＡＢＣ转运子，位于包括大脑内皮细胞在内的各种组织。ＰＩ类药物如利托那韦、沙奎那韦、那非那韦是有效的抑制剂，但不是此转运子的底物。研究发现ＢＣＲＰ是一种与ＮＲＴＩ耐药性有关的细胞因子。近期，大鼠的同源蛋白同ＢＣＲＰ被用来研究对阿巴卡韦和ＡＺＴ定向转运的作用。数据表明这些药物是Ｂｃｒｐ１的底物，进一步定向转运研究证实体外Ｂｃｒｐ１在阿巴卡韦和ＡＺＴ极性转运中的作用。抗ＨＩＶ药物，无论是ＢＣＲＰ的底物、抑制剂还是二者均有，当与ＢＣＲＰ联用时，ＢＣＲＰ的这种外排作用对药物向病毒潜伏区递送起着重要作用。４２ ＳＬＣ超家族大量数据显示ＳＬＣ超家族对有机化合物、特别是有机阴离子跨ＢＢＢ外排转运起关键性作用。此超家族的成员包括有机阴离子转运多肽（ＯＡＴＰ）、有机阴离子转运子（ＯＡＴ）和有机阳离子转运子（ＯＣＴ）。这种ＡＴＰ和Ｎａ＋非依赖性多肽在多个组织中表达，包括脑毛细血管内皮细胞和脉络丛上皮细胞，调节药物穿透脑屏障。４２１ ＯＡＴＰ 所有Ｏａｔｐ／ＯＡＴＰ是ＳＬＣ２１家族的成员，目前已确定在人、小鼠和大鼠中有３６种Ｏａｔｐ／ＯＡＴＰ。研究表明这些转运子在有机化合物外排中有一定作用。４２２ ＯＡＴ 此类转运子包括ＯＡＴ１，ＯＡＴ２，ＯＡＴ３，ＯＡＴ４和肾特异性转运子（ＲＳＴ）。ＵＳＴ１、ＵＳＴ３和ＯＡＴ５可能也是有机阴离子载体，但尚未证实。许多药物在生理ｐＨ条件下是以有机阴离子形式存在，因此ＯＡＴ对此类化合物转运有重要作用。·７５·国际药学研究杂志 ２０１０年２月 第３７卷第１期 ＪＩｎｔＰｈａｒｍＲｅｓ，Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．１，Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２０１０Ｏａｔ３存在于大鼠脑毛细血管。扎西他滨和ＡＺＴ能被ＯＡＴ家族清除。ＯＡＴ１和ＯＡＴ３在人、大鼠和小鼠脉络丛中表达，并在很大程度上决定ＣＳＦ中有机阴离子的存在。Ａｎｔｈｏｎｙｐｉｌｌａｉ等研究了ＮＲＴＩ类药物泰诺福韦前药ＰＭＰＡ在脑、ＣＳＦ和脉络丛中的分布。有趣的是，这种前药到达脑的很少，但能到达ＣＳＦ。４２３ ＯＣＴ 关于ＯＣＴ在大脑表达的文献报道有时相互矛盾，这可能与物种差异和转运子在脑内表达水平和区域不同有关。已确定ＯＣＴＮ２位于人、大鼠、猪和牛的大脑毛细血管内皮细胞的腔面。ＯＣＴ２、ＯＣＴ３、ＣＴＮ１和ＯＣＴＮ２（不是ＯＣＴ１）在大鼠脉络丛也有表达。人ＯＣＴ在许多阳离子化合物肾肝清除的最初阶段起关键作用。最新研究表明，ＰＩ类药物奈非那韦、利托那韦、沙奎那韦和茚地那韦可能是ＯＣＴ１和ＯＣＴ２的抑制剂。ＮＲＴＩ类药物拉米夫定和扎西他滨是ＯＣＴ１和ＯＣＴ２的底物。在对健康者和ＨＩＶ感染患者的淋巴结ＯＣＴ表达的检测发现，ＯＣＴ１和ＯＣＴ２在ＨＩＶ感染患者的淋巴结中表达上调，说明ＯＣＴ底物在患者淋巴结中蓄积较多。这可能与免疫系统激活和ＨＩＶ感染所致细胞因子效应相关。４３ 核苷转运子核苷转运子分为低亲和性（ＳＬＣ２９）和高亲和性（ＳＬＣ２８）两大类，用于转运某些ＮＲＴＩ。４３１ 平衡性核苷转运子（ＥＮＴ） ＳＬＣ２９家族有４个成员。ｈＥＮＴ１是此家族成员中第一个被确证的成员，同ｈＥＮＴ２有着相似的底物特异性。这些转运子在核苷和核苷碱基的顺浓度梯度跨膜摄取方面发挥重要作用。根据对硝基苯甲基硫化肌苷的敏感性，ＥＮＴ又可分为平衡敏感性（ｅｓ）和平衡不敏感性转运子（ｅｉ）。人体ＢＢＢ存在编码ｅｓ核苷转运子的ＥＮＴ１蛋白，该蛋白也负责豚鼠双脱氧肌苷的跨ＢＢＢ转运。有趣的是ｅｓ转运子在人淋巴细胞中也有活性，有利于ＮＲＴＩ转运到ＨＩＶ储库。ＥＮＴ２是一种ｅｉ转运子，转运嘌呤和嘧啶类核苷，但比ＥＮＴ１亲和性低。确定哪种异构体负责抗ＨＩＶ药物跨细胞膜转运对于如何将药物靶向至感染细胞以及理解药物药物相互作用和治疗失败的原因很有价值。４３２ 浓度型核苷转运子（ＣＮＴ） 在ＳＬＣ２８家族中，有３种Ｎａ＋依赖型ＣＮＴ亚型（ＣＮＴ１３）。ＣＮＴ１是嘧啶特异性转运子，ＣＮＴ２是嘌呤特异性转运子，也能转运尿嘧啶核苷。ＣＮＴ３是广泛