王興歡，鄧文琦，邢磊，姜虎林

（中國藥科大學藥學院，江蘇 南京 211198）

組織纖維化是慢性炎癥期間組織損傷修復失調的結果，其進一步發(fā)展將導致器官功能下降、衰竭甚至死亡[1]。組織纖維化可以發(fā)生在身體的任何部位，如肝、肺、腎、心臟、血管、眼睛、胰腺、皮膚、骨骼等。在各種類型的纖維化中，肝、肺和腎纖維化的發(fā)病率和死亡率尤其高，嚴重威脅人類健康。組織纖維化的病理微環(huán)境十分復雜，當組織發(fā)生纖維化時，受損部位過度自愈，導致細胞外基質（extracellular matrix，ECM）大量沉積[2]，其中的膠原發(fā)生共價交聯，使纖維化基質更加穩(wěn)定，難以降解和滲透；同時，成纖維細胞和巨噬細胞等被激活，釋放多種炎癥因子，加重炎癥反應。復雜的纖維化病理微環(huán)境阻礙了藥物的有效遞送，降低了療效。此外，目前用于治療纖維化的藥物存在生物利用度低、特異性差和副作用大等問題。為提高藥物療效，大量納米藥物遞送系統和靶向治療策略被學者們廣泛關注。本文重點針對肝、肺、腎三大組織纖維化，綜述了近年來用于纖維化治療的藥物遞送系統和主動靶向策略，旨在為設計安全有效的抗纖維化藥物遞送系統，實現組織纖維化的高效治療提供參考。

1 肝纖維化發(fā)病機制及治療藥物遞送系統

肝纖維化是由多種因素（包括病毒感染、酒精濫用、自身免疫性疾病等）引起的慢性肝損傷。肝纖維化是一個動態(tài)且持續(xù)的過程，即肝細胞的持續(xù)壞死和細胞外基質的逐漸沉積，最終導致肝臟對損傷部位修復過度而形成瘢痕[3]。如果不加干預，肝纖維化會發(fā)展為終末期肝病甚至肝硬化[4]。肝硬化的死亡率很高，且往往會伴隨某些致命并發(fā)癥，如肝功能喪失、腹腔積液、門脈高壓、食管靜脈曲張和肝癌等。流行病學數據顯示，肝硬化影響全球數億人，是全球第14位常見疾病的死因[5-6]。因此，在肝纖維化階段實施有效的干預以防進展到肝硬化尤為重要。目前治療肝纖維化的藥物包括肝細胞保護藥物、肝星狀細胞（hepatic stellate cell，HSC）活化和增殖抑制劑[7-8]、ECM降解劑[9-10]和中藥[11-12]。

肝實質細胞、HSC和肝巨噬細胞在肝纖維化的進展中發(fā)揮著重要作用。其中肝實質細胞占肝細胞數量的60%，占肝臟體積的80%[13]，承擔著糖、蛋白質和脂質代謝，以及肝臟解毒等重要功能。肝纖維化會使肝實質細胞受損，嚴重影響肝功能。而肝星狀細胞是肝實質細胞和肝竇內皮細胞之間的常駐肝非實質細胞，占肝細胞總量的5% ～ 8%，是產生ECM的主要效應細胞。一旦肝實質細胞發(fā)生凋亡或壞死，就會釋放活性氧和其他纖維化介質，同時招募免疫細胞，進一步釋放炎性細胞因子和趨化因子[14]。這一過程使肝臟中靜息的HSC活化為肌成纖維表型，并刺激膠原的分泌?；罨腍SC產生過量的ECM和組織金屬蛋白酶抑制劑（tissue inhibitor of metalloproteinase，TIMP），最終導致肝纖維化。另外，Kupffer細胞（Kupffer cell，KC）是肝臟的常駐巨噬細胞，可以分泌細胞因子導致HSC的激活和增殖。KC的激活會導致NF-κB通路活性增強，進而分泌多種促炎細胞因子，包括腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α和單核細胞趨化蛋白（monocyte chemotactic protein，MCP）-1等，最終導致HSC的激活和增殖[15]。其他調節(jié)纖維化產生和消退的細胞還包括NK細胞（natural killer cell）、T淋巴細胞（T-lymphocyte）、樹突細胞等[16]。

1.1 肝實質細胞靶向藥物遞送系統

去唾液酸糖蛋白受體（asialoglycoprotein receptor，ASGP-R）是位于肝實質細胞表面的胞外糖蛋白受體，半乳糖是其特異性配體，半乳糖修飾的給藥系統是一種常見的肝實質細胞靶向遞送系統，可以選擇性地靶向肝實質細胞，提高藥物遞送效率[17]。Mandal等[18]使用半乳糖修飾的載槲皮素脂質體（QC）來治療砷誘導的肝纖維化。槲皮素有助于減少NaAsO2誘導的氧化損傷，對NaAsO2誘導的肝細胞損傷具有抑制作用。結果證明QC脂質體能改善肝實質細胞的藥物蓄積，達到抗纖維化的效果，該研究驗證了半乳糖在肝實質細胞靶向給藥系統中的重要作用。Nair等[19]證明小干擾RNA（small interfering RNA，siRNA）與N-乙酰半乳糖胺衍生的ASGP-R配體結合有助于在體外和體內將siRNA靶向遞送至肝實質細胞，療效比未修飾的siRNA提高了5倍。此外，ASGP-R還可用于判斷肝纖維化的程度和階段，以便于精準治療。Zhang等[20]證實，體內SPECT/CT成像和ASGP-R靶向示蹤劑的定量，可用于預測纖維化治療效果以選擇更合適的治療方案。盡管ASGP-R肝靶向藥物的研究取得了許多成果，但由于ASGP-R的密度和結合活性會隨著生理和病理條件的變化而改變，載體的靶向效果并不總能滿足臨床需要。因此，在研究ASGP-R介導的肝靶向藥物時，有必要綜合分析機體的生理和病理狀況，密切考慮藥物與載體材料的相互作用、體內物質對藥物載體的影響等。

1.2 肝星狀細胞靶向藥物遞送系統

HSC分布于肝小葉中，并含有人體約80%的維生素A（vitamin A，VA）[21]。視黃醇結合蛋白受體（retinol binding protein receptor，RBPR）在HSC表面過表達，利用RBPR可以選擇性地將VA轉運到HSC中[22]，因此，基于VA修飾的載體被廣泛用于HSC遞送系統。Zhang等[23]將VA與低相對分子質量聚乙烯亞胺（polyethyleneimine，PEI）綴合，進一步與核苷酸結合形成納米粒。這種納米?？梢灾鲃诱心佳獫{蛋白并在表面形成蛋白冠，將負載反義寡聚核苷酸的載體靶向遞送至HSC。Qiao等[9-10]開發(fā)了2種新型載體，將VA作為一種共遞送系統，可協同抑制纖維形成過程中Ⅰ型膠原的積累。結果表明，2種共遞送系統都具有特異的HSC靶向性，可以在纖維化肝臟中蓄積，有效地減少Ⅰ型膠原的生成，改善肝纖維化。Fan等[24]報道了VA和膠原酶共修飾的負載酪氨酸激酶抑制劑尼羅替尼的ECM穿透“納米鉆”膠束，可以消融膠原屏障，增強藥物攝取和抗肝纖維化療效。因此，VA是一種很有前途的配體，可用于靶向活化的HSC從而治療肝纖維化。此外，HSC還表達甘露糖6-磷酸/胰島素樣生長因子Ⅱ（mannose 6-phosphate/insulin-like growth factor II，M6P/IGFII）受體，當HSC被激活時，該受體會上調，因此也可以作為一種潛在的靶向受體。Beljaars等[25]對M6P在白蛋白上進行不同比例的修飾，結果表明，隨著M6P修飾量的增加，白蛋白在肝組織和HSC中的積累增加。此外，CD44受體在活化的HSC上特異性過表達。作為CD44受體的配體，透明質酸（hyaluronic acid，HA）和硫酸軟骨素（chondroitin sulfate，CS）常被用于靶向活化的HSC。Li等[26]報道，負載水飛薊賓的HA納米膠束可以避免被巨噬細胞吞噬，同時選擇性殺傷活化的HSC。Luo等[7]報道，CS納米膠束可以作為一種靶向HSC、治療肝纖維化的給藥系統。值得一提的是，活化的HSC對CS膠束的攝取效率比相對分子質量相同的HA膠束更高[7]。此外，低相對分子質量HA還會通過Toll樣受體4誘導組織損傷和炎癥，促進纖維化的發(fā)展。因此在CD44受體靶向載體的構建中，HA相對分子質量的選擇需要被關注[27]。

1.3 肝巨噬細胞靶向藥物遞送系統

巨噬細胞能特異性識別凋亡細胞發(fā)出的信號，如磷脂酰絲氨酸（phosplipid serine，PS）。PS通常位于細胞質膜的內小葉中，在細胞凋亡的早期階段被轉移到細胞質膜的外小葉，PS的暴露提供了一個“吞噬我”的信號，因此PS修飾的顆?？梢员痪奘杉毎R別為凋亡細胞，增強載體靶向巨噬細胞的能力。Wang等[12]設計了一種PS修飾的脂質體，負載具有抗炎、抗氧化和調節(jié)膽固醇代謝作用的姜黃素。結果證明PS包被的脂質體具有高效的巨噬細胞靶向能力，提高了姜黃素的生物利用度和肝臟遞送效率，從而緩解了肝纖維化[28]。此外，基于葡聚糖的材料，如酵母葡聚糖，可以通過病原體相關分子模式（pathogen associated molecular patterns，PAMP）被巨噬細胞識別并主動內化，已被用于向病變組織中浸潤的巨噬細胞遞送藥物和顯影劑。Zhang等[29]開發(fā)了一種以葡聚糖為基礎的siRNA載體系統，用于靶向巨噬細胞的基因遞送。葡聚糖殼和siRNA核心結構有助于在體外和體內有效地將基因遞送到巨噬細胞，在蛋白質和mRNA水平上有效降低了巨噬細胞中巨噬細胞遷移抑制因子（macrophage migration inhibitory factor，MIF）的表達。

2 肺纖維化發(fā)病機制及治療藥物遞送系統

肺纖維化，尤其是特發(fā)性肺纖維化（idiopathic pulmonary fibrosis，IPF），是一種病因不明的慢性進行性間質性肺病，是各種肺部疾病發(fā)展的必經階段，其發(fā)病率呈逐年上升趨勢[30]。隨著年齡的增長，IPF死亡率顯著升高，其患者平均生存期僅為3年[31]，且男性死亡率一直高于女性。IPF患者主要表現為長期不斷咳嗽、痰液黏稠、肺實質瘢痕樣改變和肺泡氣體交換能力喪失等，最終因呼吸衰竭死亡。

隨著肺纖維化病情的發(fā)展，肺泡上皮細胞受損，促進骨髓源性單核細胞增殖，進而分化為促炎巨噬細胞。肌成纖維細胞、上皮細胞和內皮細胞產生基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP），破壞基底膜，招募大量炎癥細胞，包括中性粒細胞、巨噬細胞和嗜酸性粒細胞，產生多種細胞因子[TNF-β和白細胞介素（IL）-4、-13、-1β]，促進損傷和修復過程[32]。炎癥細胞因子的釋放促進成纖維細胞和循環(huán)成纖維細胞分化為肌成纖維細胞，在損傷部位產生膠原[33]。在異常情況下，肌成纖維細胞分泌大量ECM，過表達的ECM充滿肺泡，減少肺泡空間，導致患者呼吸衰竭，最終死亡[34]。迄今為止，美國FDA僅批準吡非尼酮和尼達尼布2種藥物用于肺纖維化的治療[35]。

2.1 巨噬細胞靶向藥物遞送系統

巨噬細胞作為肺部最豐富的免疫細胞（約占免疫細胞的70%），在肺纖維化的氣道重塑中起著至關重要的作用[36]。根據局部微環(huán)境的不同，巨噬細胞表現出兩種不同的表型——經典激活表型（M1）和代替激活表型（M2）[37]。M1巨噬細胞負責肺泡上皮損傷后的傷口愈合，而M2巨噬細胞則負責阻止傷口愈合過程和抑制肺部的炎癥反應。M1巨噬細胞通過誘導型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）產生反應性一氧化氮（nitric oxide，NO），并釋放促炎細胞因子和趨化因子，如IL-1β、IL-12、IL-23、CCL2和TNF-α，促使靜息的成纖維細胞轉化為肌成纖維細胞，從而產生過量的ECM，破壞正常組織結構。而M2巨噬細胞通過產生抗炎細胞因子和趨化因子，如CCL17和CCL18等來抑制炎癥和傷口愈合反應[38-39]。因此，通過靶向巨噬細胞改變M1和M2細胞的極化來影響疾病的持續(xù)時間和嚴重程度是一項可行的策略。Pan等[40]制備了靶向肺部巨噬細胞的脂質體，負載Sart1-siRNA，通過沉默Sart1阻斷信號傳導及轉錄激活蛋白（signal transducer and activator of transcription，STAT）6/過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferators-activated receptor，PPAR）-γ信 號 軸 來抑制巨噬細胞的促炎極化，改善肺部的炎癥浸潤情況，顯著保護小鼠免受博來霉素（bleomycin，BLM）誘導的肺損傷和肺纖維化。Liu等[41]合成了負載富馬酸二甲酯（dimethyl fumarate，DMF）的活性氧（reactive oxygen species，ROS）響應性脂質體，其在高ROS環(huán)境中具有快速釋放DMF的能力，可以通過激活巨噬細胞中的Nrf2-HO-1信號來抑制TGF-β和ROS的產生，從而減輕肺纖維化的發(fā)展。Chang等[42]開發(fā)了一種新型MMP-2反應肽（E5）修飾的工程脂質體（PNCE），E5是一條由氨基酸殘基組成的直鏈，包含MMP-2特異性可切割序列和趨化因子受體（chemokine receptor，CXCR）4靶向部分，可特異性靶向CXCR4并在MMP-2過表達組織中斷裂。負載了尼達尼布（nidanib，NIN）和秋水仙堿（colchicine，COL）的PNCE首先黏附在內源性單核細胞衍生的多能細胞（monocyte-derived multipotent cell，MOMC）上，然后借助MOMC的歸巢能力有效地將納米粒輸送到IPF肺中，并在IPF組織中高表達的MMP-2響應下釋放。在纖維化病灶內選擇性積聚后，COL可以溫和地調節(jié)M1巨噬細胞向M2巨噬細胞的極化，以平衡固有免疫反應，從而增強NIN對成纖維細胞活化的抑制作用，進一步改善IPF治療。

2.2 肌成纖維細胞靶向藥物遞送系統

在肺泡損傷過程中，成纖維細胞和肌成纖維細胞在受損組織的修復中起著重要作用，肌成纖維細胞是損傷部位ECM的主要來源，將ECM作為支架，促進受損組織的修復和再生。在IPF的病理環(huán)境中，常駐成纖維細胞會分泌大量炎癥因子，包括IL-1β、TNF-α、IL-10、IL-13和血小板衍生生長因子（PDGF）等，引起肺泡上皮細胞受損，外周纖維細胞在趨化因子高表達的情況下遷移到受損肺部[43]，進一步刺激成纖維細胞分化為肌成纖維細胞，分泌大量ECM。Codullo等[44]合成了抗CD44功能化并負載伊馬替尼的金納米粒GNP-HCIm，一旦進入細胞，GNP-HCIm能夠比游離藥物更持久且有效地降低肺部肌成纖維細胞的活力和增殖，誘導細胞凋亡，改善BLM誘導的實驗性肺纖維化。Chang等[45]合成了負載蝦青素（astaxanthin，AST）和曲美替尼（trimetinib，TRA）的表面工程納米粒，將其黏附在MOMC上，形成程序化療法。由于MOMC的歸巢特性，這些納米粒可以直接靶向到肺部，并通過MMP-2響應性釋放，釋放的AST可以協同增強TRA抑制肌成纖維細胞激活的作用，MOMC也可以修復受損的Ⅱ型肺泡上皮細胞（AEC II），促進受損的肺再生。這種“搭便車”策略，可以實現精確的靶向遞送。然而生物載體存在生產質量控制困難和遞送過程容易失去活性等問題，導致制劑的生產、貯存和使用條件需要嚴格控制[46]。而且干細胞具有多向分化的能力，無法確保治療結果完全符合預期，這些問題仍有待解決。

3 腎纖維化發(fā)病機制及治療藥物遞送系統

腎纖維化是從慢性腎病（chronic kidney disease，CKD）發(fā)展到終晚期腎病的主要階段，發(fā)病率和死亡率都很高[47]。腎纖維化的特征是腎小球硬化和腎小管間質纖維化。多項流行病學研究表明，全球CKD患病率約為8% ～ 16%，且呈逐年上升趨勢[48]。腎纖維化治療失敗可能會導致晚期腎功能衰竭，最終需要透析或腎移植。目前，治療腎纖維化的藥物包括促纖維化因子抑制劑[49]、膠原合成抑制劑[50]和中藥[51-52]。

ECM的大量產生和過度沉積是腎纖維化發(fā)生發(fā)展的主要事件[53]。過量的ECM產生的瘢痕組織僅能維持器官的完整性，這是機體對組織損傷持續(xù)修復的結果[54]。當正常組織被瘢痕組織取代時，會導致腎功能喪失[55]。隨著ECM的持續(xù)沉積，腎小管和管周毛細血管丟失，最終導致腎功能障礙[56]。腎纖維化中沉積的ECM主要來源于肌成纖維細胞[57]，當暴露于TGF-β1等促纖維化因子時，常駐成纖維細胞可轉化為肌成纖維細胞[58]。其中關鍵的促纖維化因子包括TGF-β1、PDGF、成纖維細胞生長因子（fibroblast growth factor，FGF）、結締組織生長因子（connective tissue growth factor，CTGF）和血管緊張素（angiotensin II，ANG II）。同樣，促纖維化細胞因子和下游細胞之間的信號級聯傳導和基因表達也受多種微小RNA的調控[59]。

3.1 近端腎小管上皮細胞靶向藥物遞送系統

波形蛋白是一種中間絲狀體，主要表達于發(fā)育的腎小管上皮細胞和再生的腎上皮細胞。Kers等[60]發(fā)現波形蛋白參與腎纖維化進展，可作為晚期間質纖維化和腎小管萎縮的標志物，因此靶向波形蛋白受體是將基因遞送到腎臟的有效策略，Kim等[61]報道，N-乙酰氨基葡萄糖（N-acetylglucosamine，GlcNAc）修飾的PEI可與表達波形蛋白的細胞（如293FT和HeLa細胞）特異性相互作用以實現基因遞送。這種基因遞送系統還可用于靶向其他表達波形蛋白的細胞，如腎小管上皮細胞。基于此，Singh等[62]開發(fā)了一種基因遞送聚合物載體PADPG，以闡明GlcNAc配體在基因遞送中的有效性。結果表明，PADPG的高效轉染歸因于聚合物載體中的GlcNAc，這為靶向波形蛋白治愈CKD提供了可能性。

3.2 肌成纖維細胞靶向藥物遞送系統

腎成纖維細胞在腎纖維化進程中維持著間質基質和鄰近組織的穩(wěn)態(tài)。當被細胞因子、氧化應激等因素激活時，它傾向于分化為肌成纖維細胞表型，并有助于基質沉積[63]。因此，靶向肌成纖維細胞可有效抑制腎纖維化。Xu等[64]利用陽離子牛血清白蛋白（cBSA）來制造帶正電的cBSA納米粒，與帶負電的miR-29b通過靜電作用結合，得到納米復合物（cBSA/miR-29b）。該納米復合物能夠克服miRNA的血漿半衰期短，以及脂溶性和膜通透性較差的特點，使納米粒子更容易內化到肌成纖維細胞中。Poosti等[65]將聚乙二醇（PEG）化的干擾素（IFN）-γ與PDGF受體（PDGFR）β特異性環(huán)狀肽結合制備了PDGFRβ識別肽（PPB）-PEG-IFN-γ，并在體內和體外測試了抗纖維化能力。結果顯示，與游離的IFN-γ相比，該載體具有特異的腎肌成纖維細胞靶向性，并使纖維化進程明顯減緩。Zhou等[51]用五肽cRGDfC修飾PEG化的脂質體，構建了負載雷公藤紅素的脂質體。其中五肽cRGDfC對整合素αvβ3有很高的親和力[66]，而整合素αvβ3對間質肌成纖維細胞的特異性識別能夠將藥物靶向遞送到腎間質肌成纖維細胞。結果表明，將cRGDfC連接到脂質體上可顯著增加活化的腎肌成纖維細胞對雷公藤紅素的攝取。Li等[52]根據纖維連接蛋白在纖維化腎臟中的高表達，用特異性結合纖維連接蛋白的五肽CREKA偶聯脂質體，使其被肌成纖維細胞特異性內化。特殊肽段的靶向效果近年來受到越來越多的關注和研究，靶向效果不斷得到驗證，在藥物遞送領域和疾病檢測方面都得到充分的應用。

4 結語與展望

近年來，隨著組織纖維化分子機制的深入研究，許多抗纖維化藥物不斷被發(fā)現，并顯示出較強的抗纖維化活性。然而組織纖維化的病理環(huán)境以及復雜的發(fā)病機制極大地限制了藥物在體內的抗纖維化作用。因此，開發(fā)安全有效的抗纖維化藥物遞送系統是十分必要的。盡管組織纖維化治療的靶向給藥系統取得了很大進展（見表1），但仍然存在一些挑戰(zhàn)，例如遞送的藥物種類單一、靶向性和滲透性低以及療效有限等。鑒于目前的研究，筆者所在課題組有以下幾點建議和考慮。1）由于組織纖維化發(fā)病機制復雜，單一靶點治療難以達到預期效果，可以考慮多藥協同遞送共同抑制膠原分泌。但是需要考慮不同藥物遞送的協同性和序貫釋藥。2）膠原酶的修飾可以解決組織纖維化病理環(huán)境中ECM過度積累的問題，促進藥物有效地滲透并遞送至作用部位。但膠原酶有可能破壞機體其他正常的膠原組織，因而存在一定安全風險。3）利用細胞聯合給藥技術可以實現更有效的遞送。比如利用干細胞的歸巢效應或炎癥趨向性，將藥物攜帶至靶部位，不僅可以提高藥物遞送效率，還能有效修復受損細胞。不過，由于干細胞具有多向分化潛能，在體內是否會導致異位組織分化或癌變，以及干細胞分泌的細胞因子是否會加速纖維化的進展尚需進一步探討。4）可以利用外泌體進行藥物遞送。外泌體具有生物相容性好、易于修飾等特點。使用工程化修飾的外泌體包載藥物，不僅可以使其免受免疫系統清除，還能起到調節(jié)細胞通訊的作用，如促進巨噬細胞表型轉變，下調促炎介質等。但是目前外泌體的生產和純化方法缺乏標準和質量控制，并且外泌體的內容物和功能各不相同，使用之前需要進行判斷和選擇?？傊?，與傳統藥物相比，針對組織纖維化關鍵細胞進行靶向遞送，可實現更精確、有效的纖維化治療。

表1 治療肝、肺和腎纖維化的代表性靶點匯總Table 1 Summary of representative targets for the treatment of liver fibrosis, lung fibrosis and kidney fibrosis