长效选择性疼痛神经阻滞剂——半乳糖醛酸-辣椒素前药的研究进展

文摘   科学   2024-08-14 20:03   四川  
口服跨胃肠道的药物靶向递送系统





近期,美国阿拉巴马大学化学与生物工程系的Chao Zhao教授团队在《Journal of Controlled Release》期刊2024年第371期上发表了题为“Galacturonic acid-capsaicin prodrug for prolonged nociceptive-selective nerve blockade”的研究论文。该研究提出了一种新的前药形式,旨在通过单次注射实现长效的选择性疼痛神经阻滞,而不引起肌肉无力或麻痹。




传统的局部麻醉剂可以有效阻断周围神经信号传导,缓解疼痛,但这些麻醉剂通常作用于所有类型的神经纤维,导致不必要的运动神经阻滞,从而引发肌肉无力。这对于需要长期管理的术后疼痛或慢性疼痛尤其不便。因此,临床上亟需一种能够选择性阻断疼痛信号、且副作用最小的神经阻滞剂。

研究团队提出使用辣椒素(capsaicin)作为选择性疼痛神经阻滞剂的有效成分。辣椒素作为辣椒的活性成分,因其能够选择性作用于初级感觉神经元中的TRPV1受体,而被认为是潜在的选择性痛觉神经阻滞剂。TRPV1受体主要表达在疼痛传递神经元的中枢和外周终末,这使得辣椒素可以在不影响运动功能的情况下,选择性地阻断痛觉信号。为克服辣椒素透过外周神经屏障(PNB)不足的难题,研究团队设计了一种半乳糖醛酸-辣椒素前药(GalA-CAP),通过葡萄糖转运蛋白(GLUTs)介导的运输,提高前药在周围神经中的渗透性。图1为半乳糖醛酸-辣椒素前药在选择性疼痛神经阻滞中的作用机制示意图。前药通过GLUT转运蛋白介导穿透外周神经屏障,在穿过屏障后,前药的酯键水解生成活性辣椒素,辣椒素选择性作用于感觉神经,而不影响运动神经。



图1. 糖修饰辣椒素前药用于感觉神经选择性阻滞的示意图


实验结果表明,GalA-CAP前药在体外能够稳定存在,并在模拟生理条件下逐渐水解,释放出活性辣椒素。这一过程在体内得到了进一步验证,单次注射GalA-CAP前药后,大鼠的痛觉传导被选择性阻滞,并且这种效果能够持续234±37小时,相当于9天以上的持续疼痛阻滞。与直接使用辣椒素相比,GalA-CAP前药显著减少了辣椒素相关的副作用,如灼烧感和局部组织损伤


通过GLUTs介导的糖基化前药策略,不仅提高了辣椒素的神经屏障穿透性,还通过控制前药的释放速率,实现了长效的选择性疼痛阻滞。这种方法有效避免了传统局部麻醉剂带来的运动功能丧失问题,为术后和慢性疼痛的管理提供了一个更为安全和有效的解决方案。


GalA-CAP前药的开发为选择性疼痛神经阻滞提供了一个全新的方向。这种前药不仅在实验中展示了优异的效果,还具有潜在的临床应用前景。未来的研究可以进一步优化前药的化学结构,探索其在不同类型疼痛管理中的应用,甚至可以将这一糖基化策略扩展到其他局部麻醉剂中,如布比卡因和利多卡因等。


研究亮点


  1. 创新性设计首次将糖基化前药策略应用于选择性疼痛神经阻滞,极大提高了药物的神经渗透性;

     

  2. 长效阻滞:通过单次注射实现超过9天的选择性疼痛神经阻滞,为临床疼痛管理提供了更好的方案;
     
  3. 副作用减少:显著降低了辣椒素的系统毒性和局部组织反应,提升了药物的安全性。


文章信息


Volume 371, July 2024, Pages 324-337

https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2024.05.046

作者信息



 通讯作者 




Chao Zhao(赵超),阿拉巴马大学化学与生物工程系教授,主要研究方向为生物材料与药物递送系统。



 第一作者 




Qi Li(李琦),阿拉巴马大学化学与生物工程系博士,研究兴趣包括药物递送系统,新型局部麻醉剂的开发以及分析化学。




参考资料



  1. Y. Sun, M. Zabihi, Q. Li, X. Li, B. J. Kim, E. E. Ubogu, S. N. Raja, U. Wesselmann, C. Zhao, Advanced Therapeutics 2024, 2200150.
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编辑 | 谢明心  


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