Журнал «Здоровье ребенка» 1(10) 2008

В середине 60-х годов английский ученый Алек Бэнгхем, выясняя роль фосфолипидов в свертывании крови, изучал структуру дисперсий, образующихся при набухании фосфолипидов в избытке воды. На электронных микрофотографиях он увидел слоистые частицы, удивительно похожие на мембранные структуры клетки. Следующее исследование показало, что элементы, присутствующие в растворе в момент набухания фосфолипидов, включаются внутрь этих частиц и удерживаются там длительное время, обмениваясь с наружным раствором с очень малой скоростью. Так впервые было установлено, что фосфолипиды, являющиеся основными компонентами клеточных мембран, способны самопроизвольно образовывать в воде замкнутые оболочки — липосомы. Эти оболочки захватывают в себя часть окружающего водного раствора, а образующая их фосфолипидная мембрана обладает свойствами полупроницаемого барьера, легко пропускающего воду, но препятствующего проникновению растворенных в ней веществ.

По своему химическому строению липосомы относятся к группе так называемых дифильных соединений, молекулы которых состоят из двух частей, радикальным образом различающихся по своему отношению к водному окружению. Одна часть молекулы имеет сродство к воде (гидрофильна), а другая не имеет (гидрофобна). Такое раздвоение придает фосфолипидным молекулам замечательное свойство самопроизвольно образовывать в воде мембраны, которые представляют собой двойной слой липидных молекул, обычно называемый просто липидным бислоем. Стремление максимально ограничить контакт гидрофобных цепей липида с водой приводит к тому, что бислой при его достаточной протяженности замыкается сам на себя, образуя полые оболочечные структуры, получившие название «везикулы» (от англ. vesicle — маленький пузырек).

Как известно, липиды — гидрофобные соединения, то есть соединения, отталкивающие от себя молекулы воды; они являются одним из основных компонентов биологических клеточных мембран, создающих в организме энергетический резерв, а также способных образовывать защитные покровы. Свойства липосом и их поведение определяются прежде всего наличием у них замкнутой мембранной оболочки. Несмотря на молекулярную толщину (около 4 нм), липидный бислой отличается исключительной механической прочностью и гибкостью. Благодаря этому липосомы сохраняют целостность при различных повреждающих воздействиях, а их мембрана обладает способностью к самозалечиванию возникающих в ней структурных дефектов. Кроме того, гибкость бислоя и его текучесть придают липосомам высокую пластичность.

Для практического применения липосом и везикул исключительно важна их способность включать в себя и удерживать вещества различной природы. Круг веществ, включаемых в липосомы, необычайно широк — от неорганических ионов и низкомолекулярных органических соединений до крупных белков и нуклеиновых кислот. Первое применение липосом в научных исследованиях было связано с использованием липосом в качестве транспортного средства для доставки лечебных агентов в живую ткань. В 1971 г. была предпринята попытка замыкания в липосомах ферментов с последующим введением везикул в кровоток для коррекции метаболических нарушений в печени при гликогенозе. В дальнейшем разрабатывались липосомальные формы ряда противоопухолевых препаратов, комплексонов, антибиотиков, гормонов. Благодаря наличию в липосомах двухслойных мембран они могут использоваться для транспортировки как гидрофильных, так и гидрофобных лекарственных веществ. Липосомы малотоксичны и легко подвергаются биодеградации в отличие от полимерных систем с контролируемой доставкой лекарственных средств.

В настоящее время липосомальная терапия — одно из наиболее активно развивающихся направлений в фармакологии и медицине. Способность липосом включать в себя самые разные вещества практически без каких-либо ограничений в отношении их химической природы, свойств и размера молекул дает поистине уникальные возможности для решения некоторых медицинских проблем. Так, многие лекарственные препараты имеют низкий терапевтический индекс. Это означает, что концентрация, в которой они оказывают лечебное действие, мало отличается от концентрации, при которой препарат становится токсичным. В других случаях лекарственный препарат при введении в организм может быстро терять активность. Включение таких препаратов в липосомы может значительно повысить их терапевтическую эффективность, поскольку, с одной стороны, препарат, находящийся в липосоме, защищен ее мембраной от действия неблагоприятных факторов, а с другой — та же мембрана не позволяет токсичному препарату превысить допустимую концентрацию в биологических жидкостях организма. Липосома в данном случае выполняет роль хранилища, из которого препарат высвобождается постепенно, в нужных дозах и в течение требуемого промежутка времени.

С точки зрения биологической совместимости липосомы идеальны как переносчики лекарственных препаратов. Они изготавливаются из природных липидов и поэтому нетоксичны, не вызывают нежелательных иммунных реакций и биодеградируемы, то есть должны разрушаться под действием обычных ферментов, присутствующих в организме.

В настоящее время большие возможности открываются в отношении активного «адресования» липосомальных форм лекарственных веществ органу-мишени с помощью различных, в том числе физических воздействий — тепло, ионизация и т.д. Уникальной особенностью липосом является возможность доставки лекарственных препаратов внутрь клеток, с которыми они взаимодействуют путем слияния или эндоцитоза. Модифицируя мембрану липосом молекулами, обеспечивающими «узнавание» клетки или органа-мишени, можно осуществлять направленную транспортировку лекарств. Это обусловливает использование липосомальных форм препаратов для лечения внутриклеточного паразитизма (липоидный ретикулоз, кожный лейшманиоз). Очевидна перспективность применения липосомальных форм антипаразитарных препаратов также для лечения малярии и токсоплазмоза. Актуальной представляется и проблема инкапсулирования в липосомах и внутриклеточного введения нуклеиновых кислот.

В ряде лабораторий получены удовлетворительные результаты по включению нативной ДНК или РНК в липосомы, разработаны липосомальные формы противоопухолевых препаратов, таких как метотрексат, доксорубицин, винкристин, винбластин, актиномицин, L-аспарагиназа, противогрибкового препарата амфотерицин В, ряда пептидов, полиеновых антибиотиков, противовоспалительных кортикостероидных препаратов — кортизона, гидрокортизона, дексаметазона; бычьего инсулина и некоторых других препаратов.

По результатам исследований, представленным на 14-й конференции по липосомам, состоявшейся недавно в Принстоне (США), липосомальным формам лекарственных средств в ближайшее время будет придаваться большое значение в терапии различных заболеваний.

Особый интерес вызывает возможность орального применения липосомальных белковых препаратов. Хотя механизм их всасывания в желудочно-кишечном тракте до конца не ясен, сообщений об их эффективности при пероральном приеме в литературе достаточно много. Так, например, несмотря на неоднозначные результаты относительно перорального применения липосомального инсулина при лечении сахарного диабета, исследования в этом направлении продолжаются, а некоторые фирмы предполагают наладить промышленный выпуск этого препарата [1, 2]. Немаловажно и то, что при пероральном приеме липосомальных препаратов отсутствует риск передачи вирусов СПИДа и гепатита.

Использование липосом оптимально при необходимости направленной транспортировки лекарственного вещества к органам ретикулоэндотелиальной системы (РЭС) (селезенка, печень и т.д.). В настоящее время тщательно разработана система применения и лечения антибактериальными препаратами в липосомах так называемых инфекций РЭС. Доказана эффективность подобных препаратов при многих заболеваниях (лейшманиоз, сальмонеллез, брюшной тиф, бруцеллез, малярия и др.), появились работы по использованию липосомальных противовирусных препаратов при герпесе, вирусном гепатите, лихорадке долины Рифт, ВИЧ-инфекции.

При парентеральном введении распределение липосом в организме зависит от состава липосомальной мембраны, их размера, заряда, других химических и физических параметров везикул и иммобилизованных в них веществ, а также от способа введения. Так, например, после подкожного введения основное количество липосом депонируется в месте введения и элиминируется оттуда преимущественно лимфогенным путем. Таким образом, местное введение липосомальных препаратов является оптимальным способом их доставки в регионарные лимфоузлы [4]. При внутримышечном введении липосомы способны создавать депо препарата в месте введения, скорость элиминации из депо зависит от размера и свойств липосом и составляет период от нескольких часов (если липосомы мелкие) до нескольких дней (если крупные). Мелкие бислойные липосомы в отличие от крупных при внутрибрюшинном или внутримышечном введении гораздо быстрее проникают в кровеносное русло, что указывает на ограниченную способность последних проходить через капилляры и мембраны сосудов [5]. При внутривенном введении мелкие липосомы выводятся из кровотока медленнее, чем крупные [6].

Для повышения тропности липосом к определенным органам и тканям их изготавливают из фосфолипидов, изолированных из этих органов, или фиксируют на поверхности специфические антитела против соответствующих тканевых антигенов, или применяют так называемые молекулы-посредники, обладающие двумя типами сродства: с одной стороны, к клеткам макроорганизма, с другой — к липосоме [7]. Как отмечают, липиды в определенной степени участвуют в «узнавании» клеток, поскольку каждому типу мембран соответствует определенное, характерное только для него соотношение полярных липидов [8].

В процессе «узнавания» важную роль играют также гликолипиды (ганглиозиды), участвующие в межклеточных взаимодействиях и являющиеся специфическими рецепторами ряда биологически активных веществ [9]. То есть механизм взаимодействия липосом с клетками определяют не только фосфолипиды, но и ганглиозиды, входящие в состав липосом. Изучение распределения липосом, содержащих фосфатидилхолин, холестерин и гликолипид, при внутривенном введении в организм показало, что наилучшим гликолипидом для липосом в отношении их переноса в ткани головного мозга и печени является сульфатид, в ткани селезенки — ганглиозиды, в ткани легких — сфингомиелин [7]. Так, например, человеческий α-интерферон, иммобилизованный в липосомы, мембрана которых построена из фосфатидилхолина, холестерина и сульфатида, после внутрибрюшинного введения в большей степени обнаруживается в крови, печени, селезенке и опухолевой ткани мозга [10]. Если необходимо локальное воздействие на клинический процесс, то для исключения системного влияния на организм целесообразно местное применение лекарственных препаратов.

Липосомальные препараты по сравнению с традиционными лекарственными формами для наружного применения, такими как мази и гели, обладают большей способностью проникать в кожу и волосы, а потому они более доступны для живых клеток-мишеней. Установлено, что липосомы интенсифицируют процессы взаимодействия активных веществ с кожей при лечебной наружной терапии, что приводит к повышению терапевтической эффективности иммобилизованных в них лекарственных веществ. Вероятнее всего, такой эффект вызван слиянием липосом с липидными ламеллами, не доходя до базального слоя, и высвобождением их содержимого. Подвижные липиды липосом встраиваются в липидные ламеллы, увеличивая таким образом «жидкостность» барьера, что улучшает проницаемость. Другим важным путем проникновения липосом и их содержимого в глубь кожи являются волосяные фолликулы. Эффективность трансдермального липосомального переноса лекарственных веществ можно усиливать, используя методы ионо- и фонофореза [11]. Многие исследователи считают, что применение липосом в вакцинации способно усилить действие вакцин и при этом позволит сэкономить значительные денежные средства.

В последние годы на фармацевтическом рынке нашли применение коммерческие липосомальные формы препаратов: амбизом, липин, доксил, даунозом, сурфактант BL, экзосурф и т.д. Востребованность препаратов этого ряда не вызывает сомнений. По мнению Марка Дж. Остро, вице-президента Liposome Company (США), занимающей в мире ведущее положение в развитии липосомной технологии, в ближайшее время найдут свое применение не менее 15 новых курсов терапии, основанных на липосомной технологии. По оценке американских специалистов, в ближайшее время продажа липосом на мировом рынке составит 20–25 % средств доставки лекарственных препаратов [12]. На рынок уже введены липосомальный амфотерицин В (TLC) для лечения системных микозов, противоопухолевые липосомальные препараты — даунорубицин (Vestar), доксорубицин (TLC — Dox 99), цисплатин (TLC). Многие препараты проходят завершающие стадии клинических испытаний — это и липосомальные вакцины против гриппа и меланомы, и противодиабетический комплекс инсулин-липосомы, и противовирусные нуклеозиды для лечения СПИДа, и серия липосомальных бронхорасширяющих препаратов, и т.д. [12].

Весьма существенным является тот факт, что липосомы как переносчики лекарственных средств не являются инертными в физиологическом отношении частицами. Сам основной фосфолипидный компонент липосом (чаще всего фосфатидилхолин или лецитин) обладает иммуностимулирующей, антиоксидантной и радиопротекторной активностью. Это обстоятельство представляется особенно важным при формировании лекарственного препарата для лечения вирусной инфекции, поскольку в такой терапии наряду со специфическими средствами противовирусной природы протокол предусматривает дополнительное использование витаминов и средств, повышающих иммунитет пациента. Разработанный липосомальный генно-инженерный интерферон альфа-2b (Липоферон) для энтерального применения оказался эффективен при многих вирусных и ассоциированных с ними заболеваниях человека. Препарат обладает иммунокорригирующими и противовирусными свойствами, обусловленными наличием рекомбинантных интерферонов альфа-2b с оптимальным режимом внутриклеточной доставки. Использование Липоферона весьма перспективно в лечении внутриклеточных персистирующих инфекций, в частности герпесвирусных (герпес 1-го и 2-го типов, цитомегаловирус, вирус Эпштейна — Барр, herpes zoster), хламидий, микоплазм. Заключение интерферона в липосомальную капсулу уменьшает токсичность, повышает всасывание в желудочно-кишечном тракте и, защищая препарат от разрушения протеазами, вдвое увеличивает время его циркуляции в крови.

Липоферон стимулирует продукцию собственного интерферона.

Липоферон для перорального применения легко дозируется и не вызывает осложнений и реакций, возникающих в достаточно большом количестве случаев при применении инъекционной формы препаратов интерферонов альфа-2b (лихорадка, головная боль, миалгии, слабость, лейкопения, анемия), что особенно важно в педиатрической практике.

В ряде клинических испытаний, проведенных в ведущих медицинских центрах, были получены положительные результаты у взрослых и детей при лечении острого и хронического гепатита В, в том числе ассоциированного с гломерулонефритом, гриппа, ОРЗ, инфекционного мононуклеоза, атопических заболеваний, таких как атопический дерматит, риноконъюнктивит и бронхиальная астма. Спектр терапевтического применения Липоферона для перорального применения постоянно расширяется, так как продолжающиеся клинические испытания выявляют все новые нозологические формы заболеваний, при лечении которых он эффективен. Очень важно, что липосомальный интерферон в пероральной форме хорошо переносится больными. При его применении не обнаруживаются побочные эффекты, сопровождающие парентеральное применение интерферона, такие как повышение температуры, озноб, утомляемость, кожные высыпания, лейко- и тромбоцитопения. Естественный путь введения — пероральный — делает препарат незаменимым в педиатрической практике.

Липоферон принимается за 30 минут до еды. При остром гепатите В взрослым и детям школьного возраста Липоферон назначается по 1 000 000 МЕ 2 раза в сутки в течение 10 дней; детям дошкольного возраста (3–7 лет) — 500 000 МЕ 1 раз в сутки в течение 10 дней или, после проведения биохимических анализов крови, более длительное время — до полного клинического выздоровления.

При хроническом гепатите В в активной и неактивной репликативных формах, а также при хроническом гепатите В, ассоциированном с гломерулонефритом, взрослым и детям школьного возраста препарат назначается по 1 000 000 МЕ 2 раза в сутки в течение 10 дней и затем в течение 1 месяца через день 1 раз в сутки (на ночь); для детей дошкольного возраста — по 500 000 МЕ 2 раза в сутки в течение 10 дней и затем — по 500 000 МЕ в течение 1 месяца через день 1 раз в сутки (на ночь).

При проведении специфической иммунотерапии Липоферон рекомендуется применять по следующим схемам: при аллергическом риноконъюнктивите — по 500 000 МЕ ежедневно в течение 10 дней (курсовая доза — 5 млн МЕ); при атопической бронхиальной астме взрослым назначают по 500 000 МЕ однократно в сутки в течение 10 дней, а затем по 500 000 МЕ через день в течение 20 дней. Общая продолжительность лечения — 30 дней. При аллергическом рините детям от 7 до 15 лет препарат назначают в дозе 500 000 МЕ 1 раз в день перорально в течение 10 дней, а затем по 500 000 МЕ 1 раз в 3 дня в течение 1 месяца.

Разумеется, создателям липосомальных препаратов предстоят дальнейшие исследования в данной области. Необходимо совершенствовать технологию производства липосомальных препаратов, добиваться большей стабильности готовых лекарственных форм, удешевлять производство. На данном этапе развития науки о липосомах важно использовать в производстве липосомальных препаратов только природные материалы, поскольку введение липосом, изготовленных на основе природного лецитина (фосфолипид, в состав которого входит холин), не связано с риском развития токсичности, иммуногенности и возникновения аллергических реакций. Кроме того, на применение природного лецитина в производстве пищевых продуктов, косметических и лекарственных средств отсутствуют ограничения как в Европейском Союзе, так и в инструкциях Управления по контролю за качеством пищевых продуктов, медикаментов и косметических средств США (FDA) [13]. Очень осторожно нужно подходить к применению на людях липосом, изготовленных из синтетических, полимеризованных липидов. Безусловно, полимерные липосомы, или липосомы второго поколения, значительно увеличат время циркуляции лекарств в кровотоке и за ними, вероятно, большое будущее, однако необходимо решить проблему токсичности и плохой биодеградации полимерных носителей [14]. Подводя итог вышесказанному, можно отметить, что липосомальные формы лекарств заняли определенную нишу в клинической практике и вскоре будут широко востребованы на фармацевтическом рынке.