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编号:10496525
胰岛素传递体经小鼠和家兔活体透皮吸收的初步评价
http://www.100md.com 《沈阳药科大学学报》 2000年第5期
     作者:卞生杰 赵会英 丁平田 魏刚 郑俊民

    单位:沈阳药科大学药学系,沈阳 110015

    关键词:胰岛素;传递体;透皮给药

    沈阳药科大学学报000505 摘 要 制备了胰岛素传递体,用葡萄糖氧化酶法测定血糖含量,用放射免疫法测定血液中的胰岛素含量.对小鼠和家兔分别进行了胰岛素传递体药效学研究.结果表明,胰岛素传递体透皮给药能明显降低糖尿病小鼠的血糖水平.高、中、低剂量给药3 h后,小鼠血糖水平分别降为初始值的34.2%、45.2%和46.0%,5 h分别为16.8%、26.0%和36.0%;对照组腹腔注射给药3 h后小鼠血糖水平降为31.6%,5 h后降为34.3%;空白对照组(仅给空白传递体)3 h后为107.1%,5 h后为108.9%.胰岛素传递体经皮给药3 h后,能够降低糖尿病家兔的血糖水平,同时体内胰岛素水平升高,作用时间较长.
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    分类号 R94

    The Preliminary Evaluation of Transfersulin in Vivo in Mice and Rabbits

    Bian Shengjie, Zhao Huiying, Ding Pingtian, Wei Gang, Zheng Junmin

    (Department of Pharmacy, Shenyang Pharmaceutical University, Shenyang 110015)

    Abstract In this paper, the in vivo studies on alloxan-diabetic mice showed significant hypoglycemic effect. The changes in blood glucose level(D%)in alloxan-diabetic mice following the 3 h and 5 h transdermal application of high dose transfersulin were 34.21% and 16.84% respectively, and the median dose 45.24% and 26.04% respectively, the low dose 45.95% and 35.97% respectively. While in the ip.group they were 31.56% and 34.26% respectively, and in the control group they were 107.06% and 108.87% respectively. The in vivo studies on alloxan-diabetic rabbits also showed that the penetration of transfersulin could decrease the blood glucose level of diabetic rabbits with the blood insulin level increased at the same time.
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    Key words insulin;transfersome;transdermal delivery

    透皮给药系统是近年来药物控制释放领域一个引人注目给药载体.由于胰岛素分子质量大,用传统的透皮制剂难以将胰岛素导入体内.目前应用的增加皮肤渗透性的方法主要是应用渗透促进剂、离子导入、超声波和电致孔法等.亦可应用载体来提高药物透皮效率.近年来的研究报告表明,一种新型的经皮给药载体——传递体的发现,使得胰岛素成功地进入皮肤甚至进入体循环〔1~3〕.传递体的定义是:以渗透压差为驱动力,通过它本身的高度自身形变,高效地穿过比其自身小数倍的皮肤孔道的类脂聚集体〔1〕.当传递体混悬液非封闭性地应用于皮肤表面时,混悬液失水后受到一种自然出现的透皮水合力的作用,传递体在受到外界压力及空间制约时产生形变,能够穿过比其直径小几倍的孔道,所以传递体作为药物的载体能有效地将运载的大分子药物传递过去进入体内.

    1 材料
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    昆明种小白鼠(18~22 g,雄性,由本校实验动物中心提供);家兔(2.0~3.0 kg,雌雄兼用,由本校实验动物中心提供);胰岛素原料药(27 IU/mg,徐州生化制药厂);豆磷脂(广州侨光药厂进口);去氧胆酸钠(由本校生化教研室提供并精制);四氧嘧啶(美国Sigma公司);酶法葡萄糖测定试剂盒(保定长城临床试剂公司);胰岛素放射免疫试剂盒(成都糖尿病科技开发研究所);其他试剂均为市售化学分析纯;WFZ800-D3型紫外-可见分光光度计(北京第二光学仪器厂);Oster电动剃毛刀(美国Oster公司);台式高速离心机(上海医用分析仪器厂);超声波发生器(上海申波超声公司);放射免疫计数器(西安二六二厂).

    2 方法与结果

    2.1 胰岛素传递体的制备

    按照文献报道的方法〔2〕,在洁净台上操作,称取适量大豆磷脂,加乙醇制成溶液,同去氧胆酸钠混合,然后与胰岛素的三乙醇胺-盐酸缓冲液(pH 6.5)混合,将该混悬液进行超声波处理,冷冻,解冻,得到理想的粒径,微孔滤膜(0.45 μm)过滤.
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    2.2 胰岛素传递体经皮给药对糖尿病小鼠体内血糖水平的影响

    2.2.1 四氧嘧啶-糖尿病小鼠动物模型的建立

    选用健康雄性小鼠,按80 mg/kg尾静脉注射四氧嘧啶生理盐水溶液,给药3 d后,即成糖尿病动物模型.

    2.2.2 葡萄糖氧化酶法血糖浓度测定

    将20 μL血样加入到60 μL肝素生理盐水中,5 000 r/min高速离心5 min,制取血浆,测定并计算血糖浓度.

    2.2.3 糖尿病小鼠体内血糖水平的测定

    选用成糖尿病模型的小鼠8只为一组,实验前禁食2 h,腹腔注射20%乌拉坦水溶液麻醉(10~20 mL/kg).用电动剃毛刀剃去腹部毛,缚于固定器上,眼眶取血20 μL作为空白血样,用微量取液器取20 μL胰岛素传递体均匀涂于小鼠皮肤上,涂布面积2~3 cm2,分别于给药后3 h和5 h取血20 μL,血样用葡萄糖氧化酶法测定血糖浓度,同时分别做高、中、低3个剂量组以及空白(只给空白传递体)和注射对照组(腹腔注射胰岛素0.02 IU,浓度0.1 IU/mL),取血及测定方法同上.在整个实验过程中,动物始终处于麻醉状态,以免动物躁动引起血糖升高而影响实验的准确性.
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    胰岛素传递体透皮吸收情况可用给药后各时间血糖浓度与给药前体内血糖浓度百分比值来反映,即:D%=Ct/C0×100%.式中,Ct为t时小鼠体内血糖浓度(mg/L);C0为给药前(即零时)小鼠体内血糖浓度(mg/L).以D%对时间t作图,得血糖经时变化曲线.结果见图1.由于小鼠血量少,实验中仅测定了给药3 h和5 h后小鼠血糖浓度.

    Fig.1 The changes in blood glucose level(D%)in alloxan-diabetic mice after topically applied transfersome suspension(n=8)

    1—Blank control;2—Low dose;3—Median dose;4—High dose;5—Injection group
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    2.3 胰岛素传递体经皮给药对糖尿病家兔体内血糖水平的影响

    2.3.1 四氧嘧啶-糖尿病家兔动物模型的建立

    做模型前,家兔禁食12 h,自由饮水,四氧嘧啶耳缘静脉注射100~150 mg/kg,1周后即成糖尿病动物模型.

    2.3.2 体内胰岛素放射免疫测定

    按胰岛素放射免疫试剂盒说明书的方法,测定标准管的放射性计数.在半对数纸上以结合率(B/T)%为纵坐标,以标准管浓度(5~160 mIU/L)为横坐标绘制标准曲线.再测定样品管的放射性计数,得出的结合率从标准曲线中查出对应的胰岛素浓度.

    2.3.3 糖尿病家兔体内血糖水平的测定

    选用已形成糖尿病模型的家兔,实验前禁食18 h,可自由饮水.提前24 h用剃毛刀剃去背部毛.给药后禁食、禁水,分别于给药后0、1、3、5、8、10 h取血,用葡萄糖氧化酶法测定血糖浓度.测定方法同“2.2.2”,结果如图2所示.
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    Fig.2 The change in blood glucose level(D%)in alloxan-diabetic rabbits (n=6)after topically applied insulin transfersome suspension

    2.3.4 糖尿病家兔体内胰岛素水平的测定

    胰岛素传递体经皮给药后分别于给药后0、1、3、5、8、10 h耳缘静脉取血2 mL,置于肝素处理过的小离心管内,4 000 r/min离心10 min,分离血浆,用放射免疫法测定胰岛素浓度得血药经时变化曲线,如图3所示.

    Fig.3 The blood insulin concentration in rabbits(n=6) after topically applied insulin transfersome suspension
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    3 讨论

    由结果可见,胰岛素传递体透皮给药后可显著降低糖尿病小鼠的血糖水平,0.5~1.0 IU/鼠即可产生明显的降血糖作用,并且不必水化,也不用渗透促进剂和离子导入,与胰岛素腹腔注射效果相近.但注射组给药3 h后血糖浓度开始上升,作用时间短,而传递体在给药5 h后血糖浓度仍有下降趋势,作用时间较长.空白传递体无降血糖作用,可知降血糖是由于胰岛素传递体将胰岛素导入体内产生的作用.这些实验结果仅仅显示出传递体在携带胰岛素经皮进入小鼠体内方面的可能性.Chien〔4〕报道胰岛素经皮被动扩散90 h,血糖水平降低不到5%.文献〔5〕也报道麻醉和禁食不影响动物血糖水平.因本实验动物数较少,这一结果的统计学结论还有待更多的实验数据来支持.

    胰岛素传递体对四氧嘧啶-糖尿病家兔有降血糖的迹象,同时能够升高体内胰岛素水平,说明胰岛素传递体能够穿透家兔皮肤进入体内.给药后3~5 h起效,5~8 h左右作用最强,12 h以后作用下降.
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    Cevc等〔6,7〕认为皮肤由表及里存在水分浓度梯度,从表皮基底层向内水分浓度相对恒定,但是向外至角质层区域,水分浓度几乎呈线性下降.将传递体混悬液非封闭性地应用于皮肤表面时,混悬液失水后受到一种自然出现的透皮水合力的作用,这种渗透压差来源于皮肤的水化梯度.如果这种脂质载体具有充分柔性,在该压力的作用下则可能大量穿透角质层〔1~4〕.胰岛素传递体中的去氧胆酸钠分子能在高水化压力部位蓄积从而产生变形(例如形成胶团),这种结构可以减小粒子形成过程中的能量消耗,促进传递体的形变,极易穿过比其直径小几倍的孔道,所以传递体作为药物的载体能有效地将运载的大分子药物传递过去.国内平其能〔8〕等用环孢素为模型药的研究已提示相对分子质量为1 200的多肽类药物以传递体为载体可以通过皮肤屏障.

    传递体与传统的以脂质体为载体的经皮给药存在差别.大多数情况下,脂质体所载药物均滞留在表皮的上部或角质层上部,毛囊转运在脂质体的转运中占主导地位〔9〕.因此脂质体只能用作局部制剂,不能进行药物的全身传递,而传递体有高度变形性和穿透能力,因此可进入皮肤深部及体循环.但据Schreier报道〔10〕,并未在血液中测到完整的传递体的存在.本文作者认为传递体的透皮作用机理也可能存在另一些解释.但其具有较高的透皮传递效率是确定的.Cevc等〔2〕于1995年报道了胰岛素传递体能够有效降低小鼠的血糖水平,作者实验的结果与其一致.其透皮机理需进一步深入的实验来确证.
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    参考文献

    1,郑俊民.经皮给药新剂型.北京:人民卫生出版社,1997.30~34

    2,Cevc G, Schatzlein A, Gabriele B. Transdermal drug carriers: basic properties, optimization and transfer efficiency in the case of epicutaneously applied peptides. J Cont Rel, 1995,36:3~16

    3,Cevc G, Gebauer D, Stieber J, et al. Ultraflexible vesicles, Transfersomes, have an extremely low pore penetration resistance and transport therapeutic amounts of insulin across the intact mammalian skin. Biochim Biophy Acta, 1998, 1368: 201~215
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    4,Siddiqui O, Sun Y, Liu JC, et al. Facilitated transdermal transport of insulin. J Pharm Sci, 1987, 76(4):341~345

    5,Liu JC, Sun Y, Siddiqui O, et al. Blood glucose control in diabetic rats by transdermal iontophoretic delivery of insulin. Int J Pharm, 1988,44:197~204

    6,Cevc G, Blume. Lipid vesicles penetrate into intact skin owing to the transdermal osmotic gradients and hydration force. Biochim Biophys Acta, 1992,1104:226~232
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    7,Cevc G, Blume G, Schatzlein A. The skin:a pathway for systemic treatment with patches and lipid-based agent carriers. Adv Drug Del Rev, 1996,18:349

    8,平其能,郭健新,孙国庆,等.柔性纳米脂质体作为环孢素经皮渗透载体的体外研究.见:中国药学会.中国药学会99学术年会论文集.贵阳:中国药学会,1999.23~27

    9,Lieb LM, Ramachandran C, Weiner N. Follicular(pilosebaccous unit)doposition and pharmacological behavior of cimetidine as a function of formulation. Pharm Res, 1994,11:419~423

    10,Schreier H, Bouwstra J. Liposomes and niosomes as topical drug carriers: dermal and transdermal drug delivery. J Cont Rel, 1994,30:1~15

    收稿日期:2000-04-04

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