特发性肺纤维化（IPF）是一种高死亡率的进行性肺部疾病。FDA批准的药物尼达尼布和吡非尼酮(PFD)可以通过抑制成纤维细胞的过度活化来延缓疾病进展，但是由于常规给药方式靶点部位药物积蓄水平低，作用时间短，无法显著改善患者的生存率。因此寻找新的治疗途径至关重要，纳米药物的出现改变了这一点。

近日，中国药科大学药学院姜虎林教授团队构建了一种双药负载纳米颗粒并使用金年会仪器的肺部雾化给药装置治疗小鼠肺纤维化，该纳米颗粒Lip@VP使用薄膜分散体制备方法，将 VER（维替泊芬）和 PFD（吡非尼酮）同时封装在脂质层内，借助肺部液体定量雾化器，将固定量的纳米颗粒溶液雾化成直径10-30um的气溶胶，并弥漫扩散到小鼠的整个肺部。在治疗两周之后，发现肺纤维化小鼠的肺功能以及肺部组织结构都可喜地恢复了健康。随后在药物递送领域Top期刊Journal of Controlled Release发表名为“Inhaled nanoparticles for treating idiopathic pulmonary fibrosis by inhibiting honeycomb cyst and alveoli interstitium remodeling”的文章。

许多研究报告称，IPF可以通过修复损伤的Ⅱ型肺泡上皮细胞和抑制成纤维细胞过度激活并调节失调的免疫细胞来缓解，随着进一步了解，IPF的发生并不限于疾病特异性的Ⅱ型肺泡上皮细胞和成纤维细胞。众所周知，气道上皮作为外部环境与宿主之间的接口，当气道上皮受到免疫或生长刺激因素时，Yes相关蛋白（YAP）被激活，驱动与迁移和增殖相关的基因表达。流化的细胞在周围重新定位，以大量增殖和分化产生粘蛋白的气道细胞为特征，在实质部位出现蜂窝状囊肿，肺功能大幅下降。大量证据表明异常的气道上皮反应在疾病进展中起着至关重要的作用。

肺纤维化恢复过程图

在本研究中，作者团队首先检查了患有IPF的人类和小鼠。患有IPF的肺部表现出结构扭曲并具有增生性蜂窝状囊肿和上皮细胞积聚的结构，大量气道上皮迁移至肺泡。在此，研究者制备了负载维替泊芬（VER）和吡非尼酮（PFD）的脂质纳米颗粒（Lip@VP），当药液雾化到肺部时，VER能够通过抑制气道流化阻止蜂窝状囊肿的形成，PFD同时抑制成纤维细胞过度活化。本研究主要关注气道上皮的流化和成纤维细胞的过度激活。

双重纳米药物结构示意图

首先作者先做了大量体外实验，包括划痕实验检验该药物抑制细胞迁移的作用，以及抑制细胞增殖的相关实验，药物的细胞毒性等。

结果显示Lip@VP可以有效抑制16 HBE 细胞的迁徙以及成纤维细胞的增殖。

16 HBE 细胞的划痕实验

 为了验证其在体内的效果，研究人员将小鼠分成了6组，一组为正常对照，另外5组用博来霉素（BLM）肺部雾化给药方式创建IPF模型，使用肺部雾化给药装置创建肺纤维化模型相比于传统滴注方法具有很大的优势：肺部雾化因为不用气管切开且无大液滴窒息风险，死亡率与滴注法相比显著降低；且雾化扩散范围大，药液肺内分布均匀，肺部弥漫性病变，更接近临床患者真实肺部情况；可定量给药，无首关消除，节省药液且重复性高。BLM处理7天后，小鼠接受雾化给药，用生理盐水、Lip@P、Lip@V和Lip@VP给药，同时，设置一组口服PFD，并监测其肺功能和病理改变。

                                                                                                                                实验过程示意图

肺功能图表显示使用过双重药物纳米颗粒（Lip@VP）可以显著改善纤维化小鼠的肺功能，与其他组小鼠相比更加接近正常对照组小鼠。

各组小鼠的肺功能各项指标

采用体积描记法测定各组小鼠的潮气量，每分钟通气量，吸气峰值流速以及呼吸中段流速，可以看到对比正常组，其他四组都有很明显的下降，Lip@VP组与正常组保持接近一致。

之后研究人员又对各组小鼠的肺部进行切片染色，α平滑肌肌动蛋白（α-SMA） 和 间质蛋白（krt5）进行免疫荧光染色。如下图所示：

 各组小鼠肺部染色

由图可见正常小鼠HE染色中肺部肺泡结构完整，细胞数目少，而纤维化模型小鼠中细胞数目显著增多，肺泡结构紊乱，而在肺纤维化小鼠使用了Lip@VP后，肺泡结构又接近正常。在Masson染色上可观察到纤维化肺组织中胶原纤维显著染色加深，表示增加的的大量细胞其实是过度增殖的成纤维细胞，α-SMA和krt5的表达在纤维化小鼠肺部也是明显增强，这些蛋白的过度增多加重纤维化，而Lip@VP组却逆转回到正常水平。定量测量进一步证实了纳米双重药物可以降低α-SMA和krt5过量的表达。

各组α-SMA和krt5蛋白表达条带

 研究中通过肺纤维化的造模与纳米药物的纤维化逆转，提示了肺纤维化是个气道上皮流化和成纤维细胞过度增殖的过程，所以抑制气道流化和纤维细胞增殖是治疗的切入点，纳米药物通过肺内雾化进入肺泡表面，因其更强的渗透力以及持续释放的能力；VER抑制气道上皮流化，减少细胞病理性迁移，同时PFD抑制成纤维细胞过度增殖，两者共同作用，将肺纤维化形成的蜂窝样囊肿和肺泡扭曲重塑，达到治愈效果。总的来说，纳米颗粒负载双重药物实验中取得了令人惊喜的效果，通过纳米颗粒包裹药物加强其穿透性与蓄积能力，肺部雾化的方式增加其作用范围，为临床治疗IPF寻找到了新的策略。

下面接肺部给药介绍