BEYNE LAÇ HEDEFLEND R LMES

1
T.C.
ERCİYES ÜNİVERSİTESİ
ECZACILIK FAKÜLTESİ
BEYNE İLAÇ HEDEFLENDİRİLMESİ
Hazırlayan
Osman AYDIN
Danışman
Doç. Dr. Gökçen Yuvalı ÇELİK
Farmasötik Biyoteknoloji Anabilim Dalı
Bitirme Ödevi
Mayıs 2011
KAYSERİ
2
3
T.C.
ERCİYES ÜNİVERSİTESİ
ECZACILIK FAKÜLTESİ
BEYNE İLAÇ HEDEFLENDİRİLMESİ
Hazırlayan
Osman AYDIN
Danışman
Doç. Dr. Gökçen Yuvalı ÇELİK
Farmasötik Biyoteknoloji Anabilim Dalı
Bitirme Ödevi
Mayıs 2011
KAYSERİ
i
BİLİMSEL ETİĞE UYGUNLUK
Bu çalışmadaki tüm bilgilerin, akademik ve etik kurallara uygun bir şekilde elde
edildiğini beyan ederim. Aynı zamanda bu kurallar ve davranışların gerektirdiği gibi, bu
çalışmanın özünde olmayan tüm materyal ve sonuçları tam olarak aktardığımı ve
referans gösterdiğimi belirtirim.
Osman Aydın
ii
“Beyne İlaç Hedeflendirilmesi” adlı Bitirme Ödevi Erciyes Üniversitesi Lisansüstü
Tez Önerisi ve Tez Yazma Yönergesi’ne uygun olarak hazırlanmış ve Farmasötik
Biyoteknoloji Anabilim Dalında Bitirme Ödevi olarak kabul edilmiştir.
Tezi Hazırlayan
Danışman
Osman AYDIN
Doç. Dr. Gökçen Yuvalı ÇELİK
Farmasötik Biyoteknoloji Anabilim Dalı Başkanı
Doç. Dr. Gökçen Yuvalı ÇELİK
ONAY:
Bu tezin kabulü Eczacılık Fakültesi Dekanlığı’nın …/…/…… tarih ve …………..……
sayılı kararı ile onaylanmıştır.
…/…/……
Prof. Dr. Müberra KOŞAR
Fakülte Dekanı
iii
TEŞEKKÜR
Bu tezin hazırlanmasında bana destek olan ve hiçbir zaman yardımlarını esirgemeyen
danışmanım Doç. Dr. Gökçen YUVALI ÇELİK’E ve tezimin hazırlanmasında bana her
zaman destek olan aileme teşekkür ederim.
iv
BEYNE İLAÇ HEDEFLENDİRİLMESİ
Osman AYDIN
Erciyes Üniversitesi, Eczacılık Fakültesi
Bitirme Ödevi, Mayıs 2011
Danışmanı: Doç. Dr. Gökçen Yuvalı ÇELİK
ÖZET
Beyin hassas bir organdır ve bu organı koruyan çok etkili bariyerler vardır. Ne yazık ki
davetsiz kimyasallara karşı bunu koruyan aynı mekanizmalar iyileştirici müdahaleleri de
boşa çıkarabilmektedir. Mevcut pek çok tıbbi ilaç, bunları etkin olarak beyin içine
veremememize bağlı olarak, beyinsel hastalıkların tedavisinde etkisiz kalmıştır. KBE
varlığında, SSS hastalıklarının tedavisi için keşfedilmiş etkin maddelerin %98’inden
fazlası beyin içine geçemez. Beyne ilaç verilmesini arttırmak için kullanılan genel metotlar
bu nedenle büyük ilgi odağıdır. Yoğun araştırmalara rağmen, beyin tümörleri, HIV
ensefalopatisi, epilepsi, serebrovasküler hastalıklar ve nöro-dejeneratif bozukluklar gibi
öldürücü ve/veya güçten düşürücü santral sinir sistemi (SSS) hastalıklarından şikâyetçi
hastalar sistemik kanser veya kalp hastalığından ölenlerden sayıca çok fazladırlar.
Potansiyel olarak etkin olan iyileştiricilerin klinik olarak sorunlu olması, genellikle ilacın
gücünün eksikliğine bağlı değil daha ziyade ilacın verilme metotlarının eksikliklerindendir.
SSS hastalıklarını tedavi etmek kısmen zordur çünkü aşılması zor bazı engeller çoğunlukla
beyin ve omuriliğe ilaç verilmesini engellerler. İlaçları istenilen faaliyet alanlarında
sınırlamak zehirlenmeyi azaltabilir ve bu da tedavinin etkisini arttırabilir. Geleneksel ilaç
verme mekanizmalarının yetersizliğinin aksine yoğun araştırma çabaları SSS ye ilaç
moleküllerini daha etkin bir şekilde iletebilmek için yeni stratejiler geliştirme üzerine
odaklanmıştır.
Anahtar Kelimeler: SSS, KBE, ilaç, hedefleme
v
BRAIN DRUG TARGETING
Betül YOZGATLI
Erciyes University, Faculty of Pharmacy
Graduation Project, June 2011
Advisor: Doç. Dr. Gokcen Yuvali CELIK
ABSTRACT
The brain is a delicate organ, and there are very effective barriers to protect this organ.
Unfortunately, the same mechanisms that protect it against intrusive chemicals can also
frustrate therapeutic interventions. Many existin pharmaceuticals are rendered
ineffective in the treatment of cerebral diseases due to our inability to effectively deliver
and sustain them within the brain. Owing to the presence of the the blood-brain barrier
(BBB), more than 98% of all potential new drugs discovered for CNS do not cross the
BBB.
General methods that can enhance drug delivery to the brain are, therefore, of
great interest. Despite aggressive research, patients suffering from fatal and/or
debilitating central nervous system (CNS) diseases, such as brain tumors, HIV
encephalopathy, epilepsy, cerebrovascular diseases and neurodegenerative disorders, far
outnumber those dying of all types of systemic cancer or heart disease. The clinical
failure of much potentially effective therapeutics is often not due to a lack of drug
potency but rather to shortcomings in the method by which the drug is delivered.
Treating CNS diseases is particularly challenging because a variety of formidable
obstacles often impede drug delivery to the brain and spinal cord. By localizing drugs at
their desired site of action one can reduce toxicity and increase treatment efficiency. In
response to the insufficiency in conventional delivery mechanisms, aggressive research
efforts have recently focused on the development of new strategies to more effectively
deliver drug molecules to the CNS.
Key Words: CNS, BBB, drug, targeting
vi
İÇİNDEKİLER
BİLİMSEL ETİĞE UYGUNLUK ..................................................................................i
KABUL ONAY................................................................................................................ii
TEŞEKKÜR ...................................................................................................................iii
ÖZET……. ................................................................................................................................ iv
ABSTRACT .....................................................................................................................v
İÇİNDEKİLER ..............................................................................................................vi
SİMGELER VE KISALTMALAR ............................................................................viii
TABLOLAR VE ŞEKİLLER LİSTESİ........................................................................x
1. GİRİŞ VE AMAÇ .......................................................................................................1
2. GENEL BİLGİLER....................................................................................................5
2.1. SANTRAL SİNİR SİSTEMİNE İLAÇ TAŞINMASINDA KARŞILAŞILAN
ENGELLER ......................................................................................................................5
2.1.1. Kan Beyin Engeli ..............................................................................................5
2.1.2. Kan Beyin Omurilik Sıvısı Engeli.....................................................................8
2.1.3. Kan Tümör Engeli .............................................................................................10
2.2. BEYNE İLAÇ TAŞINMASINDA Kİ AKIŞ MEKANİZMALARI ........................10
2.3. FİZİKOKİMYASAL FAKTÖRLERİN BEYNE İLAÇ TAŞINMASINA ETKİSİ....11
2.4. KAN BEYİN BARİYERİ VE KAN BEYİN OMURİLİK SIVISINDAN İLAÇ
TAŞINMASINDA KULLANILAN İN VİTRO VE İN VİVO MODELLER ...............14
2.5. SSS’YE İLAÇ TAŞINMASI İÇİN GELİŞTİRİLMİŞ STRATEJİLER..................16
2.5.1. İlaçların Manipüle Edilmesi İle SSS ye İlaç Taşınması..................................17
2.5.1.1. Lipofilik Analogların Hazırlanması ..........................................................17
2.5.1.2. Ön İlaçların Hazırlanması .........................................................................19
2.5.1.3. Kimyasal İlaç Taşıyıcı Sistemler ..............................................................20
2.5.1.4. Taşıyıcı Aralıklı İlaç Taşıma .......................................................................23
vii
2.5.1.5. Reseptör/Vektör Aracılıklı İlaç Taşıma .......................................................24
2.5.1.6. Kan Beyin Engelinin Bozulması ..................................................................27
2.5.1.7. Kan Beyin Engelinin Ozmotik Olarak Bozulması ........................................27
2.5.1.8. Kan Beyin Engelinin Biyokimyasal Olarak Bozunması...........................29
2.5.1.9. Santral Sinir Sistemine İlaç Taşınmasında Kullanılan Alternatif Yöntemler 29
2.5.1.9.1. İntraventrikül(Kese İçi)/Kılıf İçi Yol .....................................................30
2.5.1.9.2. Koklama Yolu......................................................................................31
2.5.2. İntersistial(Dokular Arası) Taşıma......................................................................32
2.5.2.1. Enjeksiyonlar, Karterler ve Pompalar İle Taşıma .....................................32
2.5.2.2. Biyolojik Olarak Parçalanabilen İlaç Kapsülleri, Mikroküreler ve
Nanopartiküller İle Santral Sinir Sistemine İlaç Taşıma.................................................32
2.5.2.3. Biyolojik Dokulardan Santral Sinir Sistemine İlaç Taşınması......................34
3. TARTIŞMA VE SONUÇ..........................................................................................36
4. KAYNAKLAR ..........................................................................................................38
ÖZGEÇMİŞ...................................................................................................................49
viii
SİMGELER VE KISALTMALAR
KBE
: Kan beyin engeli
SSS
: Santral sinir sistemi
GABA
: Gamma amino bütürik asit
CVO
: Sirkumventriküler organlar
ECF
: Ekstraselüler sıvı
BOS
: Beyin omurilik sıvısı
PgP
: P-gliko protein
ISF
: Beyin interstisyel sıvısı
CP
: Koroid damar ağı
BCB
: Kan beyin omurilik sıvısı engeli
BTB
: Kan tümör engeli
MRP
: Çoklu ilaç direnç proteinleri
MOAT
: Çoklu özel organik anyon naklediciler
CDDS
: Kimyasal ilaç teslimat sistemleri
BUI
: Beyin alım indeksi
AUC
: Eğri altındaki alan
BEI
: Beyin dışa akış indeksi
IS
: Empedans spektroskopisi
Mab
: Monoklonal antikor
CMT
: Taşıyıcı aralıklı taşıma
RMT
: Reseptör aracılıklı taşıma
LNAA
: Büyük nötr amino asitler
AME
: Emici aracılıklı transitoz
apo E
: Apolipoprotein E
ix
LDL
: Düşük yoğunluklu lipoprotein
BBBD
: Kan beyin engeli bozunması
PMA
: Forbol miristat asetat
RMP-7
: Reseptör aracılıklı geçirici
icv
: İntraserebroventriküler
x
TABLOLAR VE ŞEKİLLER LİSTESİ
Tablo 1. Nörofarmasötikler ve KBE’den geçişleri........................................................... 2
Tablo2. Beyin alımının ölçüleri...................................................................................... 12
Tablo 3.Nakil vektörlerine ilaçları bağlamak için oluşturulan stratejilerin çeşitliliği.... 18
Şekil 1.SSS ye yönelik ilaç geliştirmenin iki farklı yolu .................................................. 2
Şekil 2.Genel(sol) ve beyin(sağ) kılcal damarları arasındaki şematik karşılaştırma ......... 8
Şekil 3. KBE ve CP bariyeri ............................................................................................. 8
Şekil 4. Her bir parçanın optimizasyonu için ilgili kriter ile birlikte örülmüş iki vektör
bağlayıcı ve ilaç gelişimi................................................................................................. 25
1
1. GİRİŞ VE AMAÇ
Nörolojik hastalıkların tedavisinde çok önemli bir zorluk etkin maddelerin beyne
taşınması ve özellikle belirli bir bölgeye ulaştırılıp kontrollü veya sabit bir hızda
salınmasıdır(1). Beyin araştırmaların da ileri düzeyde ki gelişmelere rağmen, beyin ve
santral sinir sistemi dünyanın en önemli hastalık nedenlerinden biri olarak kalmıştır ve
ayrıca diğer tüm hastalıkların neredeyse tamamından daha uzun süre hastanede yatma
ve uzun süreli tedavilere sebebiyet vermektedir. Beyne ilaç verilmesi sırasın da
karşılaşılan ana problem KBE varlığıdır. SSS içindeki hastalıklara karşı etkin olan ve
kan hücresi vasıtasıyla beyne ulaşan ilaçlar KBE’yi geçmek zorundadırlar. Beklenen
SSS iyileştirici etkilerini açığa çıkartmak ve KBE’ ye iyi nüfus eden ilaçları geliştirmek
için beyin içine alma ve beyinden dışarı atma mekanizmalarını iyi anlamak çok
önemlidir. KBE’nin fonksiyonu KBE düzeyinde yer alan çeşitli hücreler tarafından
dinamik olarak düzenlenmektedir (2).
KBE’yi geçmesi için seçilen molekül eğer bir beyne hedeflendirme potansiyeline sahip
ise SSS için ilaç geliştirme programına alınır; ancak bu potansiyele sahip değilse
program sonlandırılır (Şekil1) Bundan dolayı, beyne etkin madde taşınması modern ilaç
gelişiminde önemli bir rol oynar (3) SSS için başarılı ilaç verme örneklerine rağmen,
bunlardan sadece bazıları emniyetli ve etkin insan uygulamaları fazına ulaşmışlarıdır.
2
Şekil 1.SSS ye yönelik ilaç geliştirmenin iki farklı yolu (3)
Santral Sinir Sistemine etkin madde taşınması ve hedeflendirilmesi için yeni stratejiler
en az iki nedenden dolayı gereklidir; bunlardan birincisi: 400-500 Da molekül ağırlığına
sahip, yağda çözünebilir etkin maddeler dışındaki etkin maddelerin KBE geçişinin
önemsiz olması (3,4) ve ikincisi de SSS hastalıklarının hayret verici şekilde yaygın
olmasından (Amerika Birleşik devletlerinde 80 milyondan fazla insan, Alzheimer,
Parkinson, İskemi, uyku bozuklukları, epilepsi v.b. SSS hastalıklarından şikâyetçidir)
dolayıdır (5). Pek çok etkin madde (antibiyotikler, nöropeptitler v.b.), beyin içine
KBE’den önemsiz miktarlarda geçmektedirler (Tablo 1).
Tablo 1. Nörofarmasötikler ve KBE’den geçişleri (3)
3
İlaç endüstrisinde peptid ve protein yapıdaki etkin maddelerin yıllık pazar payı 10
milyar doların üstündedir; ancak bu etkin maddelerin hiçbiri KBE’den geçemediği için
beyin hastalıklarının tedavisinde etkin bir şekilde kullanılamamaktadır (6)
Beyne ilaç hedeflendirilmesindeki amacımız;
1) İlacın, etki bölgesi veya bölgelerinde, istenen hızda etkinliği bakımından en uygun
etkileşmeyi sağlamaktadır.
2) Buna eşdeğer önemde olan ikinci yararı ise, etken maddenin dozunun azaltılması ve
etken maddenin sadece hedef organa dağılımıyla sınırlandırılmasıdır. Bu durumda
oluşabilecek herhangi bir yan etki veya yan etkiler büyük oranda minimuma
indirilebilecektir (7).
Böylece bölgeye özgü ilaç taşıması ilacın terapötik indeksini belirgin bir şekilde
iyileştirebilecektir. Bölgeye özgü taşınmanın avantajları; hasta bölgeye göreceli olarak
kolayca girebilirlik açıkça gösterilmiştir (7).
Etki bölgesinde ilacın uygun olmayan biyolojik dispozisyonu, yüksek dozda ilaç
kullanımı gereksinimi doğurmaktadır. İlacın metabolizmasına bağlı olaylar genellikle
hastaya zararlı etki oluşturmaktadır. Bu yüzden belirtilen hedef bölgede ilacın seçiciliği
ve düşük dozda etken madde kullanımı sonucu ilacın davranışı kontrol edilebilmektedir.
Pek çok konvansiyonel ilaç gibi, birçok yeni protein grubu terapötik etken madde etki
bölgelerine seçici taşınımı gerektirmektedir.
Hedeflendirmenin basamakları;
– İlacın seçici olarak hedef bölgeye girişi,
– O bölgede tutulması,
– İlacın etkinliği,
– Uygun doz uygulama sıklığı ve sürenin ayarlanması şeklindedir (7,8).
İlacı hedeflendirmenin, esası;
– Yan etkilerin büyük bir bölümünün ve dozun azaltılarak vücutta hastalık bölgesi veya
özel hücrelere etken maddenin ulaşması,
– Öncelikle girilemeyen bölgelere ve hedeflere etken maddelerin ulaşması (örneğin,
intraselüler bölgeler, virüsler, bakteriler, parazitler),
4
– Farmakolojik reseptöre bağlı olarak, etki bölgesine ulaşıncaya kadar, ilacın dozlama
sıklığı ve hızında, hem ilacı hem de vücudu birbirine karşı koruma özelliği (polipeptit
ilaçlar) şeklinde sıralanmaktadır (7,8).
5
2. GENEL BİLGİLER
2.1. SANTRAL SİNİR SİSTEMİNE İLAÇ TAŞINMASINDA KARŞILAŞILAN
ENGELLER
SSS hastalıklarının tedavisinde etki potansiyeline sahip birçok terapötik molekülün
beyne nüfuz etmesini engelleyen etmenler vardır.
2.1.1. Kan Beyin Engeli
Kan beyin engeli kavramı ilk defa 1902 de Alman mikrobiyolog P.Ehrlich tarafından
geliştirildi.Tripan mavisini intravenöz olarak hayvanlara uyguladığında beyin hariç diğer
organların boyandığını gördü ve bunu KBE olarak ifade etti (9). Kan beyin engeli beyni
kanda dolaşan zararlı maddelerden ve toksinlerden korurken serebral hücre fonksiyonları
için gerekli besinlerin geçişine izin veren özelleşmiş karmaşık sellüler bir sistemdir.
Periferik kapillerin hücre içine veya intersellüler madde geçişine nispeten izin vermesinin
aksine KBE, beyin hücrelerine madde geçişini hem fiziksel hem de metabolik (enzim)
bariyeri sayesinde çok sıkı kontrol eder. Böylece terapötiklerin beyne yayılımı belli
sınırlarda tutulur (10).
SSS diğer dokularda bulunan kan hücrelerinden yapısal olarak farklı kan hücrelerinden
oluşur, bu yapısal farklılıklar da beyin damarları ve beyinde bulunan hücre dışı sıvı
arasındaki geçirgenlik bariyeri ile sonuçlanır. Omurgalı beyni ve omuriliğinin kılcal
damarları diğer organlardan dolaşımla gelen sıvıların hızlı hareketlerine izin veren küçük
gözeneklerden yoksundur; bu kılcal damarlar fenestrasyonlardan yoksun özel endotel
hücreleri ile bir tabaka halinde sıralanmışlardır ve sıkı birleşim yerleri ile bağlanmışlardır.
Yapısal olarak bu bariyere benzer olan sıkı epitelyum aynı zamanda diğer organlarda da
bulunmaktadır (deri, sidik torbası, rektum ve akciğer gibi) (11). Beyin kılcal damar
endotelini de kapsayan, bu geçirgenlik bariyeri, KBE olarak bilinmektedir.
Beyinsel
boşlukları ve glia hücresini kaplayan ependimal hücreler üç tiptir. Astrositler (yıldız şekilli
sinir hücreleri) nöronlar için yapısal çerçeveyi oluştururlar ve bunların biyokimyasal
çevrelerini kontrol ederler. Astrositlerin dışarı yayılan ve birbirlerine dayanan kılcal
6
damarları kaplayan ayak işlemleri veya kolları KBE oluşturmak için kan damarları ile
oldukça yakından ilgilidir. Oligodentrositler; aksonları çevreleyen, aksiyon potansiyelinin
hızlı iletimi için gerekli olan miyelin kılıfını oluşturmak ve bu kılıfı korumaktan
sorumludurlar. Mikroglialar kan tarafından üretilen mono nükleer makrofajlardır. Endotel
hücreleri arasındaki sıkı bağlantıların, diğer organlarda gözlemlenen su bazlı parasellüler
difüzyonu azaltan 3-33 Ω.cm2 lik elektriksel dirence göre 1500-2000 Ω.cm2 lik çok yüksek
bir trans –endotel elektriksel direnç oluşturdukları sonucu doğar (12,13).
Mikro damarlar KBE nin toplam yüzey alanının yaklaşık %95 ini oluştururlar ve kimyasallar
tarafından beyne girmek için kullanılan ana yolu temsil ederler. Beyindeki damarların diğer
organlarda bulunan damarlara göre az çok daha ince duvarlı ve daha küçük çapta oldukları
bulunmuştur. Buna ek olarak beyindeki mitokondrisel yoğunluğun diğer kılcal
damarlardakine göre daha yüksek olduğu bulunmuştur. Bunun sebebi; binlerce mitokondri
veya daha geniş mitokondriler değil aslında beyin mikro damarlarının küçük boyutları ve
bunun sonucunda da sahip oldukları daha küçük sitoplazmik alandır. Beyin içindeki kılcal
damarlar, hücre içi yarıklar, pinositozlar, delikler aslında yoktur, değiş tokuş trans-selüler
yapılmak zorundadır. Bu nedenle kılcal damar endotel zarından serbestçe nüfuz edebilen ve
sadece yağda çözünebilen maddeler KBE’ yi pasif olarak geçebilirler. İnsan beynindeki
kılcal damarların toplam uzunluğunun 650 km ve bunların toplam alanının da 12 m2 olduğu
tahmin edilmesine rağmen, bu bariyer oldukça etkindir ve bu bariyer beyni polar (kutupsal)
moleküller ve küçük iyonlar gibi yağda çözünmeyen bileşikler için pratik olarak erişilemez
kılar. Sonuç olarak pek çok umut vadeden ilacın terapötik değeri azalmıştır ve beyinsel
hastalıkların iyileştirici müdahalelere karşı en inatçı hastalıklar olduğu kanıtlanmışdır. Sadece
yaygın beyin hastalıklarına bakıldığında bu dikkate değer bir problemdir. Pratik olarak beyin
hastalıkları için bugün kullanılan tüm ilaçlar yağda çözünen tiptedir ve bunlar ağızdan alımı
takiben
hemen
KBE’yi
geçerler.
Antimikrobiyal
beta-laktam
antibiyotikleri
intraserebroventriküler olarak verildiklerinde ciddi kasılmalara sebeb olsalar da bu
antibiyotikler intravenöz olarak veya ağızdan verildiklerinde bu tip santral sinir sistemi yan
etkileri oluşturmamaktadırlar, çünkü bunların sınırlı bir kısmı kan beyin engelini geçebilirler.
Bundan başka çeşitli dokular içine bir şekilde yayılabilmelerine rağmen, GABA reseptörleri
bağlama bölgesinden gelen gamma amino bütirik asitin (GABA) yer değiştirmesine bağlı
olarak,
yeni bir lipofilik kinolon antimikrobiyal etkeni, grepafloksasin beyne giremez.
Bu da baş ağrısı ve baş dönmesi gibi SSS yan etkilerinden kaçınma ile sonuçlanır.
Diğer taraftan diazem gibi, benzodiazepinler yatıştırıcı hipnotik etkenler olarak
7
kullanılmışlardır çünkü bu lipofilik ilaçlar hemen KBE den geçerler. Bununla birlikte
diazemden çok daha fazla lipofolik olan immunsupresif bir etkenin, siklosporin A’nın, KBE
iletimi oldukça sınırlandırılmıştır. Benzer şekilde hemen hemen tüm lipofolik anti kanser
etmenleri, doksorubisin, epipodofilotoksin ve vinka alkoloidleri ( vinkristin ve vinblastin
(lökosit üreticiler) ) gibi, beyne çok zor girerler ki bu durum da beyin tümörlerinin tedavisinde
zorluk oluşturmaktadır. Parkinson hastalığının tedavisi için kullanışlı olan levodopa oldukça
hidrofildir ve KBE ye hemen nüfuz edebilir (14).
SSS’nin bazı bölgeleri klasik KBE kılcal damar endotel hücrelerini tanımlamaz fakat bunlar
periferinkine benzer mikro damarlara sahiptirler. Bu alanlar beyin ventriküllerine
komşudurlar ve sirkumventriküler organlar olarak adlandırılırlar (CVO). CVO’lar orta hatta
üçüncü ve dördüncü ventrikül sınırında yerleşmişlerdir. Bu yapılar; area postrema, pineal
bez, alt komissural organ, nörohipofiz, koroid pleksus, subfornikal organ, median eminens
ve supraoptik laminadır (10). CVO beyin bölgelerindeki kılcal damarların çözünür
maddelere karşı geçirgenlikleri daha fazla olmasına rağmen, koroid sinir ağının epitelyum
hücreleri ve diğer bölgelerin tanisitleri abluminal ekstraselüler sıvıdan (ECF) gelen beyin
ECF sine doğru olan iletimi engellemek için sıkı bağlantılar oluşturmaktadır. Koroid sinir
ağı belki de peptid ilaçlarının iletimi dikkate alındığında önem kazanacaktır çünkü burası
serebrospinal akışkanın (BOS) ana üretim bölgesidir ve hem BOS hem de beyin ECF si
serbestçe değiş tokuş olur (15).
Son olarak, KBE;
beyinsel kılcal damar endotelinin luminal zarlarındaki yüksek
konsantrasyonlu aktif-ilaç-akış –iletken proteini olan P- gliko protein (PgP) tarafından
desteklenir. Bu akıcı iletken; geniş miktarda ilaç molekülünü, beyin parankimasına
girmeden önce, endotel hücresi sitoplâzmasından aktif olarak uzaklaştırır. Şekil 3 tüm bu
KBE özelliklerini beyin ve genel kılcal damarlar arasında bir karşılaştırma yaparak şematik
olarak tasfir etmektedir.
8
Şekil 2.Genel(sol) ve beyin(sağ) kılcal damarları arasındaki şematik karşılaştırma (14)
2.1.2. Kan Beyin Omurilik Sıvısı Engeli
KBE, beyin interstisyel sıvısı (ISF) ile kanı birbirinden ayırırken koroid damar ağı(CP)
ise beyin omurilik sıvısından (BOS) kanı ayırmaktadır (6). Bu iki bariyer birbirinden
anatomik ve fonksiyonel olarak farklıdır. Bu bariyerlerin plazma membranında bulunan
transport sistem tiplerinin tamamen farklı olması sonucu bir etkin madde verildiğinde
bu etkin madde CP’den geçerek BOS’a ulaşabilirken, KBE’yi geçip ISF’ ye ulaşamaz
(16,17). Bu iki bariyer Şekil 4’de gösterilmiştir.
Şekil 3. KBE ve CP bariyeri (6)
KBE geniş bir yüzey alanına sahiptir ve bunun sonucunda verilen ilacın beyin
parankimasına geçişinde sadece KBE’nin geçirgenlik karakteristikleri belirleyici
olmaktadır (6).
9
Sistematik olarak verilen ilaçların SSS ye girmeden önce karşılaştıkları ikinci bariyer kan
beyin omurilik sıvısı engeli (BCB) olarak bilinmektedir. BOS, beyin parankimasının
intersistal akışkanı ile molekül değiş tokuşu yapabildiğinden BOS içine kanda oluşan
moleküllerin geçişi de dikkatli bir şekilde kan beyin omurilik sıvısı engeli tarafından
düzenlenmektedir. Fizyolojik olarak kan beyin omurilik sıvısı engeli molekül ve hücrelerin
BOS içine geçişini sınırlandıran bir şekilde düzenlenen koroid sinir ağının epiteli içinde
bulunur. Koroid sinir ağı ve araknoid zar BOS ve kan arasındaki bariyerlerde birlikte faaliyet
gösterirler. Ependimal hücreler; beynin dış yüzeyi üzerinde, dura (sert beyin zarı) ve pia (beyin
ve omurilik iç zarı) arasında uzanan çift tabakalı bir yapı oluşturmak için kendi üzerlerine
kıvrılırlar işte buna araknoid zar denir. Bu çift tabaka içinde BOS drenajına katılan
subaraknoid alan vardır. Kandan araknoid zar vasıtasıyla madde geçişi sıkı bağlantılarla
engellenmiştir. Araknoid zar hidrofilik maddelere karşı genellikle geçirmezdir ve görevi de
kan-BOS bariyerini büyük ölçüde pasifleştirmektir (18). Koroid sinir ağı BOS’u oluşturur ve
aktif olarak BOS içindeki moleküllerin konsantrasyonunu düzenler. Koroid sinir ağı ependimal
hücreler tarafından oluşturulan cepler içine batan pia-mater (beyin zarı) dokusunun çok
vaskülarize olmuş “karnı baharımsı” kümelerinden oluşur. Koroid sinir ağının çoğunluğu
beyin tabanı yakınındaki dördüncü ventrikül boyunca ve sağ ve sol serebral yarım kürelerin
içindeki yan ventriküller içinde dağılır. Koroidal epitelyum hücreleri değiştirilmişlerdir ve
bunlar epitel özelliklere sahiptirler. Bu ependimal hücreler BOS tarafında mikrovilluslar,
bazolateral çıkıntılar ve bol miktarda mitokondrilere sahiptir. Ventriküller boyunca uzanan
ependimal hücreler de koroid sinir ağı etrafında sürekli bir tabaka oluşturur. Koroid sinir ağının
kılcal damarları fenestra edilip, sürekli olmayan ve kılcal endotel hücreleri arasında boşluklar
bulundurarak küçük moleküllerin serbest hareketine izin verirken, buna komşu olan koroidal
epitel hücreler kandan BOS’ a etkin bir biçimde geçen pek çok makro molekülü önleyen sıkı
bağlantılar oluşturmaktadır (19).
Buna ek olarak; kan beyin omurilik sıvısı engeli, koroid sinir ağı içinde BOS tarafından
üretilen organik asitleri kan içine göndermeye muktedir aktif bir organik asit taşıyıcı sistemi ile
desteklenmiştir. Sonuç olarak, penisilin antibiyotiği, anti neoplastik etmen metotreksat ve
antiviral etmen zidovudin gibi çeşitli iyileştirici organik asitler aktif olarak BOS dan
uzaklaştırılırlar ve bu nedenle de beyin parankiması içine yayılmaları önlenir. Bundan başka
BOS birleşimi ve beyin parankimasının intersistal akışkanı arasında bazen BOS-beyin bariyeri
olarak adlandırılan çoğunlukla önemli uygunsuzluklar bulunur (20). Bu bariyer BOS ve beyin
intersistial akışkanı arasındaki dengeleme için istenen üstesinden gelinemez difüzyon
10
aralıklarına atfedilir. Bu nedenle bir ilaç için BOS’a giriş, beyin içine nüfuz etme garantisi
değildir (14).
2.1.3. Kan Tümör Engeli
Kafatası içine ilaç verilmesi, hedef bir SSS tümörü ise çok daha zordur. SSS tümörlerinin
mikrovaskülatörü içinde ki KBE varlığı klinik sonuçlara sahiptir. Mesela, birincil ve ikincil
sistemik tümörler kardiyovasküler sistem vasıtasıyla verilen kemoterapötik etmenlere cevap
verseler bile, kafatası içi metastaz genellikle büyümeye devam eder. SSS habis tümörleri
içinde KBE nin ciddi derecede bozulduğu kanserlerdeki tüm solid tümörlerde
kardiyovasküler sistem vasıtasıyla ilaç verilmesini engelleyen çeşitli fizyolojik bariyerler
yaygındır. Heterojen mikrovaskülatör dağılım tarafından bir solid tümördeki neoplastik
hücrelere tümör interstisyeli içine ilaç verilmesi mekânsal olarak tutarsız ilaç verilmesine
yol açar. Bundan başka genişleyen bir tümörde vasküler yüzey alan düşmektedir ki bu da
kanda oluşan moleküllerin trans-vasküler olarak değiş tokuşunun azalmasına neden olur.
Aynı zamanda, neoplastik hücrelere ilaç verilmesi için daha büyük bir difüzyon
gereksinimine neden olan kılcal damar içi mesafe artışı oluşur ve yüksek interstisyel tümör
basıncı nedeniyle ve buna bağlı oluşan peritümöral ödem tümöre komşu normal beyin
parankiması içindeki hidrostatik basıncın artmasına neden olur. Sonuç olarak normal beyin
bölgelerine komşu yerlerdeki bu tümörlerde serebral mikrovasküler normal beyin
endotelindekinden daha az ilaç geçişi sağlayabilir ki bu da fevkalade düşük ekstra tümörsel
interstisyel ilaç konsantrasyonuna neden olur (21).
Sonuç olarak kardiyovasküler sistem vasıtasıyla SSS ye ilaç teslimatı genellikle kan beyin
bariyeri, kan beyin omurilik sıvısı bariyeri ve kan tümör engelini içeren çeşitli zorlu
bariyerler ile önlenmiştir.
2.2. BEYNE İLAÇ TAŞINMASINDA Kİ AKIŞ MEKANİZMALARI
Beklenen SSS farmakolojik etkisini sağlamak için veya SSS’ deki yan etkileri en aza
düşürmek için ilaçların KBE penetrasyonunun indirgenmesi amacıyla ilacı beyne
yönlendirmede KBE’nin içine alma ve akış mekanizmasını detaylı bir şekilde anlamak
oldukça faydalı olacaktır. İlaç alımını tanımlayan pek çok in vivo deneysel metodlar
görünür beyin penetrasyon tanımı içine doğru herhangi SSS akış faaliyeti ile otomatik
olarak işbirliği yapar. SSS içinde beyin içindeki ilaç konsantrasyonlarını etkileyen sayısız
akış mekanizması vardır. Bu mekanizmaların bazıları aktifken bazıları da pasiftir. Özel
naklediciler ile SSS den gelen aktif akış, genellikle KBE de ölçülen ilaç penetrasyonunu
11
ilacın fizikokimyasal özelliklerinden dolayı, mesela yağda çözünürlüğünden, tahmin
edilenden daha düşük bir seviyeye azaltabilir. Bu akış mekanizmalarının faaliyetleri ilaç
reseptör alanları ile etkileşim için mevcut olan serbest ilaçların beyindeki hücre dışı akışkan
konsantrasyonunu etkiler. Son zamanlarda dikkatler bu tip çoklu ilaç nakledicileri, nakil
proteininin ABC (ATP-bağlayıcı kaseti) kaseti üyelerine ait çoklu ilaç direnç proteinleri
(MRP), P-glikoprotein (Pgp) ve çoklu özel organik anyon naklediciler (MOAT) üzerine
odaklanmıştır (22,23). İnsanlardaki MRP beş izoformda görünür ve bu çeşitli izoformların
farklı dokularda farklı düzey tanımları vardır. Pgp, insandaki çoklu ilaç direnci (MDR)
geninin ürünüdür ve geniş bir yelpazede bulunan yağda çözünür maddeleri kabul eder ve
bunları aktif olarak gen ürünü tanımlayan hücrelerden sızdırır. Koroid sinir ağındaki
MOAT bazı substrat tercihlerinde MRP ile benzerlikler göstermektedir. Göze çarpan,
beynin ilaca maruz kalması içeri akışla arttırılabilirken, KBE ile dışarı akışla (sızıntı)
sınırlandırılabilir. Bundan dolayı, beynin özel sızıntı mekanizmaları için substrat olan
ilaçların alımını arttırmak için oluşturulan stratejilerde; ilaç molekülünün dışına nakledici ile
birlikte reaktivitenin de tasarlanmasına odaklanma ya da rakip bir yardımcı ile veya rakip
olmayan bir sızıntı pompası engelleyici ile birlikte istenilen ilacın bir sızıntı
mekanizmasının faaliyetini önleme yollarını da incelemek gerekir. Mesela belli Pgp
substratları için Pgp önleyicinin birlikte alınması sadece ağızdan alımı arttırmaz aynı
zamanda KBE geçirgenliğini de arttırabilir (24,25). Pgp önleyici valspodarın birlikte
alınması; son zamanlarda sadece beyin paklitaksel düzeyini arttırmamış, aynı zamanda
farelerdeki tümör hacmi üzerinde iyileştirici etkisini de dikkate değer miktarda
zenginleştirmiştir (26). Tersine beyne ilaç teslimatı stratejileri arasında kimyasal ilaç
teslimat sistemleri (CDDS) sadece içeri akışı arttırmaya kalkışmıyor aynı zamanda dışarı
akışı da azaltıyorlar. Bu stratejiye göre zincirsel metabolik bir yaklaşım kullanılarak önce
arttırılan lipofilite arasından pasif difüzyonla içeri akış yükseltilir ve daha sonra da “kilit”
mekanizması ile dışarı sızıntı azaltılır (14).
2.3. FİZİKOKİMYASAL FAKTÖRLERİN BEYNE İLAÇ TAŞINMASINA ETKİSİ
Beyne ilaç alımını içeren konuları tam olarak anlamak için; beyin penetrasyonu, beyin
alımı ve KBE den geçiş kabiliyetinin açık bir şekilde tanımlanması gerekir. Buna göre
KBE boyunca iletimin yapıldığı çeşitli yollar Tablo 2 de verilmiştir (14).
12
Tablo2. Beyin alımının ölçüleri (14)
Biyolojik faaliyet beyin alımının genel bir ölçüsüdür. Logaritmik oktanol-su ayırma
katsayısı (log Po/w) 2 ye yaklaştığında SSS depresanlarının aynı türden bir serisinin
hipnotik faaliyeti maksimuma ulaşır. Çeşitli araştırmacılar bu bulguyu onaylamışlardır ve
“2 kuralı” genel olarak kabul edilmiştir (27). Fakat buradaki zorluk biyolojik faaliyetin en
az iki faktöre dayanmasıdır.
•
Kandan beyne transfer oranı veya beyin ve kan arasındaki dağıtım ve
•
Beyin içindeki bazı reseptörler ve ilaçlar arasındaki etkileşim
Eğer bu faktörler fark edilemezlerse bu durumda ne oran ne de denge transferinin bir
ölçüsü olarak biyolojik aktiviteyi kullanmak imkânsız olur (14).
Po/w
olasılığı
hala en bilgilendirici fizikokimyasal parametre olarak tıbbi kimyada
kullanılmaktadır ve bunun kullanışlı bir tanımlayıcı olduğu literatürdeki sayısız örneklerle
kanıtlanmıştır. Diğer taraftan zar geçirgenliğini zenginleştirmek için arttırılan lipofiliklik
sadece kimyasal kullanımı zorlaştırmaz aynı zamanda özel plazma proteini bağlamada
dağılım hacmini de arttırır ve diğer tüm farmakokinetik parametreleri de etkileme
eğilimindedir (28,29). Bundan başka artan lipofilik P-450 sitokromları ve diğer enzimler
tarafından oksidatif metabolizmanın arttırılması eğilimini gösterir. Bundan dolayı biyolojik
mevcudiyeti arttırmak için zar geçirgenliği üzerindeki lipofiliklik etkileri ve ilk geçiş
metabolizması dengelenmelidir (28,30).
Beyin alım indeksi; 14C- ile etiketlenen bileşenin ve 3H-ile etiketlenen suyun karışımlarının
(mesela 3H-ile etiketlenen suyun içindeki tuz çözeltisi gibi) intra-karotis enjeksiyon
tarafından beyin alımının rölatif ölçüsünün içinde bulunduğu beyin alımının daha titiz bir
13
ölçüsüdür. Beyin dokusundaki radyoaktivite ilacın verilmesinden 15 saniye sonra
kaydedilmiştir ve denklem 1 de bir beyin alım indeksi (BUI) tanımlanmıştır:
Burada su için BUI 100 dür. Beyin alımının bir indeks diziliş sırası olarak BUI
kullanışlı olmasına rağmen kimyasal metotlar ile analiz yapabilmek için cevap bulmak
kolay değildir (14).
Hızlı beyin alımının daha iyi tanımlanmış bir ölçüsü de geçirgenliktir, bu geçirgenlik
yüzey alan ürünü (PS) veya geçirgenlik katsayısı (PC), olarak tanımlanır ve intravenöz
enjeksiyon ve atar damar kanındaki ilaç profilinin ölçülmesi ile elde edilir. Hem PS
ürünü hem de PC organ içi damarsal perfüzyon tekniği ile elde edilen ve buna göre de
standart fizikokimyasal prosedürlerle analize cevap veren oran naklinin nitel
ölçekleridir. Beyin alım ölçeği olarak perfüzyon tekniğinin bir avantajı PS ürünlerinin
tanımlanması için oldukça kısa zaman gerektiyor olmasıdır ve böylece geri iletim ve
biyolojik indirgemede en aza indirgenir. Beyin perfüzyonu hakkında sayısız
fizikokimyasal çalışmalar olmasına rağmen, herhangi bir genel sonuca ulaşmak
mümkün değildir (14).
Sistemik ilaç verilmesini takiben, ilgilenilen özel organ tarafından dolaşımın
parankimaya alınması aşağıdaki faktörler ile tanımlanır: a-Organa doğru kan akışı bMikro-vasküler duvarın geçirgenliği c-Alım için mevcut ilaç varlığı ki bu sistemik
açıklık ile ters ilgilidir ve bu plazma yoğunluk –zaman eğrisi altındaki alan ile temsil
edilir. (AUC). Tekyönlü alım fazında T zamanında beyin dokusu birikiminin (Cbeyin)
değerlendirilmesi için aşağıdaki 2. Denklem kullanılır:
Ctrans (T) = PS X AUCR T
(denklem -2)
Burada PS beyin kılcal damar geçirgenliği yüzey alan ürünüdür, bu organ açıklığına
denk bir denklemdir ve AUC plazma konsantrasyon zaman eğrisi altındaki alandır. Bu
denklemin ne tam ilaç ne de metabolizma akışını ve beyinden gelen indirgenmiş
ürünlerin akışını dikkate almadığı da vurgulanmalıdır (14).
14
Moleküler ağırlığın karesi (PC/ Mw1/2) ile bölünen oktanol/su katılım katsayısı (PC)
arasındaki ilişkiye ve KBE geçirgenlik katsayısına (PS) dayalı olarak, en az 3 farklı
grup sınıflandırılabilir. A-İyi korelâsyon sergileyen substratlar b-Lipofillikleri
tarafından işaret edilenden oldukça büyük PS değeri sergileyen substratlar cLipofillikleri tarafından işaret edilenden oldukça küçük PS değeri sergileyen substratlar.
A ve b gurupları için nakil mekanizmaları sırasıyla pasif difüzyon ve kolaylaştırılmış
nakildir (31). C grubu içindeki bileşenlerin moleküler ağırlıkları 400 Da dan daha
fazladır. Önemli KBE geçişi için mutlak iptal lipofillikle ilgili değildir. Bu moleküler
ağırlık eşiği hipotezi C grubu durumunda çalışan mekanizmayı açıklamak için ortaya
atılmıştır (32).
Beyne ilaç alımı hidrojen bağları ile de negatif olarak bağdaştırılır. Buna göre hidrojen
bağları oluşturan bir bileşen endotel hücre zarlarından geçiş kabiliyeti için hayati önem
taşır. Hidrojen bağı oluşturma potansiyeli arttıkça, beyin içine alımlar da azalmaktadır.
Hidrojen bağ potansiyelini bir seri benzer steroid hormonlarla azaltarak her bir hidrojen
bağ çiftinin uzaklaştırılması ile alımda artış ile ilgili bir logaritma oluşmuştur. Hidrojen
bağlama
tanımlayıcıları
kullanarak
kan-
beyin
dağılım
katsayılarının
korelâsyonu(canlılarda log BB olarak ve laboratuardaki değerlerde) oluşturulabilir (33).
Ancak bunlar logPS ninkilerle çok benzer değildirler. Bundan dolayı beyin-kan
dağılımını etkileyen faktörler beyin perfüzyonunu etkileyenler ile sayısal olarak aynı
değildirler. Buna göre beyin alımları ile ilgili tartışma yapıldığında hangi ölçekte beyin
alımının kullanıldığını belirtmek hayati önem taşır (14).
2.4. KAN BEYİN BARİYERİ VE KAN BEYİN OMURİLİK SIVISINDAN İLAÇ
TAŞINMASINDA KULLANILAN İN VİTRO VE İN VİVO MODELLER
Beyne ilaç taşınmasında kullanılan çeşitli canlı ve laboratuar teknikleri mevcuttur. Canlı
teknikleri beyin alım indeksini (BUI), beyin dışa akış indeksini (BEI), beyin
perfüzyonunu, birim impuls tepkisi metodunu ve mikro diyalizi içerir.
KBE boyunca oluşan sızma (dışa akış) sistemik olarak verilişlerinden sonra ilaçların
görünür sınırlı serebral dağılımlarını açıklamak için çok önemli bir işlemdir. KBE dışa
akış nakil mekanizmasını canlı ortamlarda incelemek için, intraserebral mikro
enjeksiyon tekniği geliştirilmiştir ve son zamanlarda BEI olarak tanımlanmıştır. BEI
değeri beynin aynı tarafından gelen (bu diğer yarım küreye geçmedikleri demektir) ve
15
beyin içine enjekte edilmiş ilaç miktarı ile karşılaştırıldığında KBE boyunca dolaşan
kana sızdırılmış ilacın rölatif yüzdesi olarak tanımlanır, mesela:
BEI metodunun avantajları KBE boyunca sabit olan canlıdaki ilaç akış oranı görüntüsünün
tanımlanmasına izin verme kabiliyeti, test ilacının yoğunlaşma bağlılığını gözlemleme ve
önleme çalışmaları performansıdır. Tersine tek veri noktası olan BEI metodunun sınırları
tek bir intraserabral mikro enjeksiyon ile elde edilebilir. Beyin içindeki ilaç yoğunluğu tam
olarak tanımlanamaz. Diğer bir deyişle, bugün, beyin içindeki ilaç konsantrasyonu
dilitasyon faktörü kullanılarak tahmin edilmektedir, mesela 30.3 ila 46.2 kat dilitasyon gibi
(34).
Beyin dokuları arası sıvısı konsantrasyonu canlılardaki SSS ye ilacın etkisi ile ilgili bir
tanımlayıcıdır. Eğer ilaç pasif difüzyon ile KBE yi önemli miktarlarda aşarsa ilaç
verilmesinden sonra beyin ISF konsantrasyonu plazmadaki bağsız konsantrasyona eşit
olacaktır. Bu durumda plazmadaki bağsız ilaç yoğunluğu SSS etkisi tahmininde çok
önemli olacaktır. Bununla birlikte bir ilacın beyin ISF konsantrasyonu plazmadaki bağsız
ilaç konsantrasyonundan önemli ölçüde daha az olursa, bu mevcut mekanizmayı
tanımlamak için çok önemli olur. Beyin ISF ilaç konsantrasyonunun doğrudan ölçümü
için, pek çok araştırmacı; beyin mikro diyalizini kullanışlı bir teknik olarak görmüştür
(35,36). Mikro diyaliz beynin fizyolojik ve anatomik özelliklerini dikkate alan ve onun
homojen olmayan bir bölüm olduğuna dayanan ve KBE boyunca canlıdaki ilaç naklinin
incelenmesi için kullanılan bir metottur. Buna ek olarak ilacın beyin içindeki kullanımı
protein bağları, kan akışı, KBE nakli ve beyin ekstraselüler sıvısı ve beyin hücreleri
arasındaki değiş tokuş tarafından tanımlanmaktadır. Yinede intraserebral mikro diyaliz
invazif bir tekniktir. Bu teknik doku travmasına neden olabilen bir stile implantasyonunu
içerir ve bu da KBE fonksiyonu ile ilgili sonuçlar doğurabilir. Bu nedenle intraserebral
mikro diyalizin KBE boyunca ilaç nakli üzerinde anlamlı bir veri sağlayıp sağlamadığı ve
beyindeki ilaç kullanımının tespiti önemlidir (14).
Yakın zamanda test edilmesi gerekli binlerce yeni iyileştirici bileşen olduğundan dolayı
canlıda ki test sistemleri için alternatifler geliştirilmiştir. Buna göre en azından bariyer
özelliklerine cevap veren canlıda ki sisteme yakın oluşturulan laboratuarda ki modeller
16
oldukça fazla talep edilmektedirler. Şimdi kan beyin engeli modelleri serebral kılcal damar
endotelini (domuz beyni kılcal damarları hücresi) veya koroid sinir ağı epitelyum
hücrelerini (domuz beyni koroid sinir ağı) kullanışlı hale sokar (37,38). Her iki hücre tipi
de çoğalmak için büyütme aracısı içinde seruma ihtiyaç duyar. Serum, hücreden hücreye
sıkı bağlantı oluşumunu önler. Serumun geri çekilmesi hücresel kutuplaşmaya yardım eder
ve şiddetle bariyer özelliklerini arttırır. Elektriksel direnç eklemsel sıkılığın kolay ölçüm
yoludur (39). Çok karmaşık fakat çok güvenilir ve çoğaltılabilir yeni bir metot da
empedans spektroskopisidir (IS). Burada AC potansiyelleri geniş bir frekans aralığına
uygulanır. Substrat uygulamasından sonra rölatif değişiklikler beklenseydi tek sabit bir
frekansta, AC potansiyelleri uygulanabilir ve analiz edilebilirdi. IS hücre tek tabakasının
ara yüz bölgesinin hem iletim hem de dielektrik sabiti (kapasitans) hakkında bilgi verir.
Esasen şu an araştırmacılar tarafından üç tip beyin kılcal damar endotel hücresi kültürü
kullanılmaktadır: Birincil kültürler, hücre hatları ve yardımcı kültür sistemleri. Birincil
kültürlerin sınırlamaları, bunların tekli tabaka boyunca elektriksel direnç ölçümleri
tarafından yansıtılan daha yüksek paraselüler geçirgenlikleri olmuştur. Sonraki gelişmeler
fare, sığır ve insan endotel hücrelerinin ölümsüzleştirilmesine ve bunların laboratuardaki
KBE modellerinin ana hücrelerinin yerine kullanılmalarına neden olmuştur (40). Ancak bu
hücre sistemleri birincil veya geçirilen hücreler olarak aynı kapsamda karakterize
edilmemişlerdir. Filtrenin bir kenarında beyin kılcal damarlarının endotel hücrelerinin
yardımcı kültürünü içeren KBE laboratuar modeli ve diğer kenarında da astrositler
kullanılmaktadır. Canlı ve laboratuar değerleri arasındaki güçlü korelasyon, bu laboratuar
sisteminin; SSS ye besin ve ilaç teslimatında KBE nin rolünün incelenmesi için önemli bir
araç olduğunu göstermiştir (41). Bu modelin en önemli avantajı, SSS ye ilaç gönderiminin
başarılması için gerekli stratejilerin hızlı bir değerlendirmesinin yapılabilmesini mümkün
kılması veya sistemik ilaçların nihai santral zehirliliğini değerlendirmek ve KBE boyunca
hareket eden maddenin moleküler nakil mekanizmasını açıklamaktır (14).
2.5. SSS’YE İLAÇ TAŞINMASI İÇİN GELİŞTİRİLMİŞ STRATEJİLER
SSS’ye ilaç taşınması için geliştirilmiş pek çok strateji vardır. Bu stratejiler ilaçların
yapısı ile oynayarak ilacın SSS etki etmesini sağlamak, KBE’yi bozarak SSS’ye ilaç
vermeye çalışmak ve SSS’ye ilaç verilmesini sağlamak için alternatif yollar bulmaktır.
17
2.5.1. İlaçların Manipüle Edilmesi İle SSS ye İlaç Taşınması
2.5.1.1. Lipofilik Analogların Hazırlanması
SSS penetrasyonu düşük molekül, fizyolojik pH da iyonizasyondan yoksunluk ve
lipofiliklikle avantajlı hale getirilir (28). Yağda çözünen bileşenlerin beyne teslimatı
bazı KBE aşma yollarını gerektirir. Birçok olası strateji mevcuttur, mesela KBE’nin
geçici ozmotik açıklığı, doğal kimyasal nakledicileri kullanmak, yüksek dozlu
kemoterapi, hatta biyolojik implantlar kullanılır. Fakat tüm bu metotların büyük
sınırlamaları vardır: Bunlar invaziv işlemlerdir, zehirli yan etkileri vardır, düşük
verimlidirler ve yeterince emniyetli değillerdir. Morfinin diazil türevi olan heroin, çok
daha lipofilik olması nedeniyle ana ilacından 100 kat daha kolay bir şekilde KBE’yi
aşan kötü bir örnektir. Buna göre bileşenlerin lipofilik öncüler olarak gizlice dışarı
çıkması
için
olası
bir
strateji
oluşturulması
mümkündür.
İlaç
lipofilikliği
serebrovasküler geçirgenlik ile kuvvetle ilişkili olduğundan dolayı küçük hidrofil
ilaçların hidrofobik analogları KBE ye hemen nüfuz eder. Bu strateji sıkça
kullanılmıştır ancak sonuçlar genellikle hayal kırıcı olmuştur. Bu tip girişimlerin en iyi
özellikleri nitrozürelerin lipofilik analoglar serisidir. Burada kantitatif yapısal faaliyet
ilişkisi (QSAR) çalışması anti neo-plastik faaliyetin lipofiliklik tersi olduğunu işaret
etmiştir. Bu lipofilik analogların sıvı plazma içinde daha az çözünmesi ve bunların
plazma proteinlerine daha kolay bağlanması SSS’ye difüzyon için mevcut olan daha
düşük ilaç konsantrasyonlara sebep olur ve alkilleyici faaliyet azalma gösteririr ve doz
sınırlayıcı toksisite artış gösteririr. Bundan dolayı SSS hastalıklarının tedavisi için
dolaşım sistemi vasıtasıyla ilaç verildiğinde, serebro vasküler geçirgenlik ve plazma
çözünürlüğü arasında güvenli bir denge gereklidir. Özel olarak optimal Po/w yaklaşık
olarak 1.5 ila 2.5 arasındadır (42).
Hidrofilik iyileştirici bir etmenin lipofilikliğini arttırmak için ikinci bir strateji de
lipozom şeklindeki yağların bir küre ile birlikte hidrofil molekülünü çevrelemesidir.
Tablo 3 de yer alan vektörleri nakil için ilaçları bağlayan stratejiler ilaca göre yaklaşık
1:1 vektör stokiyometrisini içerir.
18
Tablo 3.Nakil vektörlerine ilaçları bağlamak için oluşturulan stratejilerin çeşitliliği (14)
Sınıf
AA
Reaktif
Bağ
Açılabilirlik
Lys
Mbs
Tio eter (-S-)
Hayır
Lys
Traut
Lys
Spdp
Disülfit (-SS-)
Evet
Lys
Traut
Lys
Nhs-ss-
Amid
Evet
Hedefi
Kimyasal
Avidin-biotin
biotin
Lys
Nhs-xx-
Hayır
biotin
Lys
Asp,glu
Genetik mühendisliği
Nhs-peg-
Uzatılmış
biotin
amid
Hz-peg-
Uzatılmış
biotin
hidrazid
Hayır
Hayır
Füzyon gen elemanları
Tekrar birleştirici protein, tekrar birleştirici vektör
Tekrar birleştirici vektör, tekrar birleştirici avidin.
Kısaltmalar: NHS, N-hidroksisüksinimid, PEG, polietilenglikol, hz, hidrazid,
MBS,
maleimido
benzoil
N-hidroksisüksinimid
ester,
SPDP,
N-
suksüksinimidil-3-2-piridilditiyo propiyonat, Lys, lizin, Asp aspartik asit, Glu
glutamik asit, AA, amino asit
19
Bununla birlikte vektörün taşıma kapasitesi, lipozomun KBE ilaç teslimat vektörüne
doğru ardışık bir konjugasyonunu takiben, lipozomların içindeki nakledilemeyen ilacın
işbirliği ile çok büyük oranda genişletilebilir. Lipozomlar, küçük, tek ince tabakalı
veziküller olsalar dahi vektör aracılığında yapılan ilaç teslimatı olmadığında KBE
arasından önemli nakilleri geçiremezler. Lipozomlarla ilgili diğer bir problemde, bu
yapıların; retiküloendotelyal sistemini kaplayan hücreler tarafından alınmaları nedeniyle
intravenöz olarak verimi takiben kan akışından hızla uzaklaştırılmalarıdır. KBE nakline
aracılık eden ve lipozomların periferik çıkışlarını engelleyen çifte problemler
PEGilasyon teknolojisi ve şimerik peptid teknolojisinin birleşiminin kullanımı ile
çözülmüştür (43). Bu yapıda, bir ucunda tek maleimit (H2C2(CO)) (tiolatlanmış bir
MAb
(murin
monoklonal
antikor)a bağlanmak
için) ve diğer
ucunda bir
distearilfosfatidiletanolamin (DSPE) parça içeren (lipozom yüzeyine birleşim için) yeni
tek fonksiyonlu bir PEG2000 türevi PEGilasyon immünolipozomlarını hazırlamak için
kullanılmıştır. PEGilasyon teknolojisi ile lipozom teknolojisi ve şimerik peptid
teknolojilerinin birleşik kullanımı canlılarda KBE boyunca reseptör aracılıklı nakil
yapmaya muktedir PEGilasyonlu immünolipozomlar oluşturmayı sağlamıştır (44). MAb
KBE transferin reseptörüne bağlanır ve bu diğer büyük moleküllerin KBE boyunca
teslimatı için bir vektör olarak başarıyla kullanılmıştır. Tek bir lipozom 10,000 ilaç
molekülü taşıyabileceğinden dolayı immünolipozom teslimat sistemi beyne ilaç
verilmesini çarpıcı bir biçimde dört katına kadar arttırma kabiliyetine sahiptir. Bu
teslimat sistemi belki de beyin ilaç teslimatı için önemlidir çünkü bu beynin lipozomal
olarak kılıflanan ilacı almasına izin vermektedir ve sonuç olarak bu da yan etkilerde
önemli ölçüde azalma sağlamaktadır. Düşük beyin teslimatı (ya da bazı küçük yan
etkileri) olan ve bu sebeple klinik kullanım için reddedilen ama laboratuarda muhteşem
nörofarmakolojik potansiyeli olan bileşikler bu teslimat sistemi ile ilgili olarak
potansiyel kullanım için şimdi yeniden değerlendirilebilir. Lipozom kapsülü içindekileri
bırakmak için bozulmaya uğradığından dolayı ilaç, farmakolojik faaliyetleri önemli
ölçüde etkileyebilecek disülfit veya ester bağların kullanımı olmadan teslim edilir (44).
2.5.1.2. Ön İlaçların Hazırlanması
Beynin ilaçları alışı ön ilaç oluşumu ile arttırılabilir. Ön ilaçlar farmakolojik olarak aktif
olmayan bileşenlerdir ancak bunlar geçici kimyasal değişikliklerden sonra biyolojik olarak
aktif türler halini almaktadırlar. Kimyasal değişim genellikle bazı eksik fizikokimyasal
20
özellikleri geliştirmek için tasarlanmıştır (zar geçirgenliği veya suda çözünürlük gibi). Ön
ilaç verildikten sonra, geliştirilmiş özellikleri nedeniyle, reseptör alanı yakınına getirilir ve
orada uzun süre muhafaza edilir. Burada genellikle tek bir aktifleştirme basamağı
vasıtasıyla aktif hale dönüştürülür. Mesela hidroksil-, amino-, ya da karboksil asit –içeren
ilaçların esterifikasyonu veya amidasyonu yağ çözünürlülüğünü aşırı arttırabilir ve böylece
beyne giriş sağlanır. Bir kez SSS içine girildiğinde değişen grubun hidrolizi aktif bileşeni
serbest bırakacaktır. Ne yazık ki basit ön ilaçlar pek çok önemli sınırlamalardan
muzdariptirler. Lipofilik öncü kabuk üzerinde uç noktalara gidildiğinde, SSS ön ilaçları
olası bir seçenek olarak ilacı bir lipid parçasına mesela bir yağ asitine, gliseride veya bir
fosfolipide birleştirirler. Digliseridler veya değiştirilmiş digliseridler ile birleşik oluşturan
levodopa, GABA, niflamik asit, valporat veya vigabatrin gibi çeşitli asit içerikli ilaçlar için
bu tip ön ilaç yaklaşımları araştırılmıştır (45). Arttırılmış lipofiliklik KBE boyunca hareketi
geliştirirken bu aynı zamanda diğer dokuların alımlarında da arttırma eğilimi gösterir ki bu
da arttırılmış bir doku yüküne sebep olur. Teslimattaki bu seçicilik; zehirliliğin hedefte
olmayan alanlarda şiddetlenmesinden dolayı, steroidler veya sitotoksik etmenler gibi güçlü
ilaçlar dikkate alındığında özellikle zararlıdır. Bundan başka arttırılmış lipofiliklik SSS içine
ilaç alımını arttırırken aynı zamanda dışa akış işlemini de arttırır. Bu da zayıf doku tutuşu ve
kısa biyolojik faaliyet ile sonuçlanır. Bundan başka ön ilaç ile ilgili tek metabolizma bunun
ana ilaca dönüşümü olurken, başka durumlarda oluşabilir ve oluşan metabolitler
bileşenlerin zehirliliğine katkıda bulunabilir. Zayıf seçicilik, zayıf tutuş ve reaktif metabolit
olasılığı gibi bu tip etkiler ön ilaçlar olarak maskelenen ilaçların iyileştirici indeksleri
genellikle artışa değil düşüşe neden olurlar. Diğer taraftan belli zar nakledicilerini hedef
alan ön ilaç yaklaşımları da teslim edilecek ilacı naklederek kimyasal olarak son
zamanlarda keşfedilmişlerdir. Böylece bu; amino asitler, peptidler veya glikoz nakledicileri
gibi bazı özel zar nakledicilerinin öznesi haline gelebilir (46).
2.5.1.3. Kimyasal İlaç Taşıyıcı Sistemler
Kimyasal ilaç teslimat sistemleri (CDDS) aktif biyolojik moleküllerin tahmin edilebilir
enzimsel faaliyete dayalı olarak belli hedef alanlara veya organlara doğru giden yeni ve
sistematik yollarını temsil ederler. Bunlar bir veya birden fazla kimyasal değişiklikten elde
edilen bir ilacın aktif olamayan kimyasal türevleridir ve böylece yeni eklenen parçalar tek
moleküllü parçalardır (genellikle boyut olarak orijinal molekülle karşılaştırılabilir) ve çok
basamaklı enzimsel ve/veya kimyasal dönüşümlerle ilacın alana özel veya alan-için
21
arttırılmış teslimatını sağlarlar. Kimyasal değişiklikler sırasında, iki tip biyolojik olarak
uzaklaştırılabilir parça ilacı aktif olamayan öncü şekline dönüştürmek için tanıtılır. Bir (T)
hedefleyici parça hedeflemeden, alan belirliliğinden ve içeri kilitlemeden sorumludur,
değiştirici fonksiyonlar (F1...Fn) lipofilizerler olarak hizmet ederken, belli fonksiyonları
korurlar veya prematüre ve istenmeyen metabolik dönüşümleri önlemek için gerekli
moleküler özellikleri ayarlarlar. CDDS zincirli metabolik dönüşümlere uğramak için
tasarlanmışlardır, değiştirici fonksiyonları ve sonuç ta hedefleyiciyi çözerek bu parça daha
sonradan alan veya organ hedefleme rolünü yerine getirir. Şüphesiz içerik ön ilaç içeriğinden
gelmiştir ancak çok basamaklı aktivasyon ve hedefleyici parçaların tanıtılması ile esasen
faklı bir hale dönüşmüştür. Mevcut şekilcilik içinde, korunmuş veya zenginleştirilmiş tüm
teslimat için ön ilaçların bir veya daha fazla F parçaları içerdikleri söylenebilir ancak bunlar
T parçaları içermezler. Beyin hedefleyici kimyasal teslimat sistemleri CDDS’lerin sadece bir
sınıfını temsil ederler bununla birlikte bu en çok geliştirilmiş sınıftır. Genel CDDS içeriğini
kullanarak beyne, göze ve akciğere başarılı teslimatlar yapılmıştır (47).
Bu CDDS’ler şu fikre dayanırlar: Eğer beyne giren lipofilik bileşenler burada yağda
çözülemez moleküllere dönüştürülüyorlarsa, bunlar artık dışarı çıkamazlar. Mesela, bunlar
içeride kilitli kalırlar. Eğer aynı dönüşüm vücudun geri kalanında da yer alırsa bu periferik
elemeyi hızlandırır ve hedeflemeyi arttırır. Prensip olarak pek çok hedefleyici parça bu tip bir
genel sistem için olasıdırlar, fakat 1,4-dihidrotrigonelline ´trigonelline (coffearine) sistemi ki
burada, lipofilik 1,4 dihidro formu (T ) canlı ortamda hidrofilik dörtlü şekle (T*)
dönüştürülür,
en yararlı olduğunu kanıtlamıştır. Bu dönüşüm her yerde bulunan
NAD(P)H´NAD(P)+ koenzim sistemi ile ilgili sayısız oksidoredüktaz ve hücresel solunum
ile yakından ilgili olduğundan dolayı vücudun her yerinde kolayca oluşabilir. Oksidasyon
doğrudan hidrit nakli ve yüksek aktif veya reaktif radikal araçlar oluşturmadan oluştuğundan
bu zehirsiz bir hedefleyici sistem sağlamaktadır. Bundan başka küçük dörtlü piridin
iyonlarının hızlı bir şekilde beyinden atılmasının gösterilmiş olmasından dolayı ki bu da
muhtemelen küçük organik iyonları uzaklaştıran aktif bir nakil mekanizmasının işe
karışmasından olabilir (48), T+ parçası T- ile yüklenmiş D aktif ilacının son olarak
uzaklaştırılması sırasında oluşturulmuştur. D formu beyin içinde birikmez. Bu arada, yüklü
T-D şekli KBE arkasında beyin içinde kilitlenir fakat su çözünürlüğünü arttıran pozitif yükle
yüklendiğinden vücuttan kolayca atılır. Oldukça kısa bir süre sonra, teslim edilen D ilacı
(aktif olamayan ve T+-D içinde kilitli olarak ) esasen aktif ilacın beyne özel ve sürekli olarak
serbest bırakılmasını sağlayarak sadece beyin içinde yer alır. Bu sistemin sadece beyne
22
teslimat yapmadığı aynı zamanda beyin hedefleme anlamına gelen isteğe bağlı teslimat
sağladığı konusu vurgulanmalıdır. En sonunda bu daha küçük dozlara ve periferik yan
etkilerde azalmalara izin verecektir (14).
Bundan başka “içeride kilitlenme” mekanizması konsantrasyon gradyantına karşı
çalıştığından dolayı, bu çok daha uzun süreli etkiler sağlar. Sonuç olarak, CDDS’ler hem
beyne erişimleri başka türlü olmayan bileşenlerin teslimatında hem de, aslında beyin içine
sokulmuş olan, beyin içindeki lipofilik bileşiklerin alıkonması için kullanılırlar; mesela
çeşitli steroid hormonlar ile birlikte. Son on yıl zarfında, bu sistem geniş yelpazedeki ilaç
sınıfları ile birlikte keşfedilmiştir. İlaç hedefleme cephesine son eklemelerde aynı zamanda
fosfat türevleri vasıtasıyla hedeflenen ilacın beyne teslimatı da keşfedilmiştir ve anyonik
kimyasal teslimat sistemleri (aCDDS) olarak adlandırılan bu sistemler testosteron ve
zidovudin için tasarlanmış, sentezlenmiş ve değerlendirilmiştir (49). Burada bir alkil fosfat
tipi hedefleyici parça (açiloksi) kullanılmıştır ve aniyonik 2 aracının oluşumu (T- -D)içeride
kilitlenmeyi sağlamak üzere beklenmiştir. Moleküler paketlemeye ek olarak, CDDS
yaklaşımının bir uzantısı farmakolojik olarak önemli miktarlarda nöropeptidlerin beyne
invazif olmadan teslimatlarının ilk olarak belgelendirilmesi başarılmıştır. Bu yaklaşımda,
peptid birimi KBE penetrasyonunu yönlendiren ve peptidler tarafından tanınmasını önleyen
lipofilik değiştirici grup tarafından yönetilen büyük bir molekülün bir parçasıdır (50,51). Bu
şekildeki beyin hedefli olarak paketlenen bir teslimat sistemi aşağıdaki ana bileşenleri içerir:
Redoks hedefleyici (T), bir aralık fonksiyonu(S), yüklenmiş hedefleyicinin peptidden
zamanla uzaklaştırılmasını sağlamak için stratejik olarak kullanılan amino asitleri içerme,
peptidin kendisi (P) ve büyük bir lipofilik parça (L) ; yağ çözünürlüğünü arttırmak ve
molekülün peptid doğasını gizlemek için bir ester bağı veya bazen karboksil terminalinde
bir C-terminal ayarlayıcı (A) ile bağlanır. Bu tip karmaşık sistemlerin teslimatlarını ve
sürekli faaliyetlerini sağlamak için tasarlanan enzimsel reaksiyonların belli bir zincirde
yer almaları çok önemlidir. Teslimatın yapılması ile ilk basamak “içeride kilitlenmek”
için hedefleyicinin dönüşümü olmalıdır. L fonksiyonunun ortadan kaldırılması hala
hedeflendirici yüklü peptide bağlı direkt öncü bir form tarafından takip edilmesi gerekir.
Hedefleyici- aralık parçasının ardışık bölünmesi en sonunda aktif peptide neden olur (14).
Redoks kimyasal teslimat sistemleri olarak adlandırılan bir diğer metot lipofilik
dihidropiridin taşıyıcıyı, sistemik ilaç veriminin lipofilikliği nedeniyle KBE ye hemen
çaprazlamasından sonra bir karmaşa oluşturarak bir ilaca bağlamayı içerir. Bir kez beyin
23
parankimasına girildiğinde, dihidropiridin parçası enzimsel olarak iyonik piridin tuzuna
oksitlenir. Yüklenme böbrekler ve safra tarafından sistemik eleme oranını hızlandırma
etkisine ve ilaç –piridin tuzu kompleksini beyin içinde yakalama etkisine sahiptir (çift etki).
İlacın piridin taşıyıcıdan daha sonra ayrılması beyin parankiması içine sürekli ilaç
teslimatına neden olur (52). Bu metot çeşitli bileşenlerin, buna nörotransmitterler,
antibiyotikler
ve
antineo-plastik
etmenler
de
dâhildir,
kafa
boşluğu
içindeki
konsantrasyonlarını arttırır. Bu metot enkefalin gibi nöro aktif peptidlerin beyne
teslimatlarını genişletmiştir ve laboratuar modellerinde gelecek vaad etmiştir ve nörolojik
hastaların üzerinde klinik etkilerinin değerlendirmesi ilgi ile beklenmektedir (53).
2.5.1.4. Taşıyıcı Aralıklı İlaç Taşıma
Taşıyıcı aracılıklı taşıma (CMT) ve reseptör aracılıklı taşıma (RMT) yolları belli dolaşım
gıdaları veya peptidler için mevcuttur. Bu endojen CMT veya RMT yolları dolaşım ilaçları
için beyne giriş kapılarının potansiyel olarak var olduğu anlamındadır. KBE’yi oluşturan
beyin içindeki kılcal endotel hücreler içinde besinler ve endojen bileşenler için pek çok
nakil sistemleri vardır . Bunlar a-Glikoz ve mannoz için heksoz taşıma sistemi bFenilalanin, lüsin ve diğer nötr amino asitler için nötr amino asit taşıma sistemi c- Glutamat
ve aspartat için asidik amino asit taşıma sistemi d- Arjin ve lisin için temel amino asit
taşıma sistemi e- B-alanin ve taurun için b-amino asit taşıma sistemi f- Laktat ve asetat ve
propiyonat gibi kısa zincirli yağ asitleri için monokarboksilik asit taşıma sistemi g- Kolin ve
tiamin için kolin taşıma sistemi h-Mepirimin için amin taşıma sistemi i-Adenin ve guanin
gibi purin kökleri için nükleozid taşıma sistemi bu pirimidin kökleri için geçerli değildir. JEnkefalinler, tirotropin-serbest bırakan hormonlar, arjinin-vasopresin vs…(54,55) küçük
peptidler için peptid taşıma sistemi. KBE de tanımlanan bu taşıma sistemleri arasındaki
benzerlik ve en büyük taşıma faaliyeti farklılıkların kullanımı ilaçların beyne teslimatları ve
burada alıkoyulmalarının kontrolü için çekici bir stratejidir. Bu protein makro moleküler
taşıyıcı sistemler doygunluk ve moleküler seçicilik ile karakterize edilirler. Serebrovasküler
zardaki büyük nötr amino asitlerin (LNAA) taşıyıcı sistemleri sayısız endojeni ve de
eksojen LNAA'ları büyük yapısal çeşitlilikle nakledebilme kabiliyetindedir; bu özellik
bunu SSS ilaç teslimatında çekici bir strateji haline getirmiştir (2). Dopaminin eksojen
bir öncüsü olan levodopa, levodopanın önemli ölçüde KBE'yi geçemeyen dopamini
vermek için dekarboksilatlandığı yerde serebral endotelin antiluminal zarını
çaprazladıktan sonra LNAA taşıyıcı sistemi için yüksek benzerlik taşır (42). Antineo-
24
plastik bir etmen olan yeni sentezlenen melfalin analoğu, D,L- NAM, LNAA taşıyıcı için
arttırılmış benzerlik sergiler, bu da LNAA taşıyıcı sistemi vasıtasıyla zenginleştirilmiş
penetrasyon ile sonuçlanır (56). KBE de var olan peptid naklediciler ve bunların küçük
peptidleri veya peptid-mimetik ilaçların özel beyin teslimatlarında kullanılmaları tamamen
araştırılmayı beklemektedir (14).
2.5.1.5. Reseptör/Vektör Aracılıklı İlaç Taşıma
Reseptör aracılıklı olarak beyne ilaç teslimatı sitokiyometrik peptid teknolojisi kullanır,
burada nakledilemeyen ilaç bir KBE nakil vektörüne bileştirilir. Daha sonra değiştirilmiş bir
protein veya reseptöre özel monoklonal bir antijen canlıda KBE arasından reseptör aracılı
transitozu geçirir. İlacın nakil vektörüne birleşimi kimyasal bağlayıcılar, avidin-biotin
teknolojisi, polietilen glikol bağlayıcıları veya lipozomlar ile kolaylaştırılmıştır. Şimerik
peptid teknolojisi ile beyne pek çok sınıfa ait iyileştirici teslimatı yapılmıştır, buna vazo
aktif peptid analoğu gibi peptid tabanlı farmakolojik maddeler veya beyne teslim edilen
nörotrofik faktör gibi nörotrofinler ya da peptid nükleik asitleri(PNAları), içeren duyarsız
iyileştiriciler ve lipozomlar içine katılmış küçük moleküller de dâhildir (57,58). İlacın
eklenmesi MAb de olduğu gibi normalde KBE arasından yapılacak nakli KBE nakil
vektörüne geçirmez, bu durum, eşleniğin tek fonksiyonluluğunun sağlanması şartıyla
şimerik peptid oluşumu ile sonuçlanır (2). Oluşan bu şimerik peptid sadece bir KBE nakil
işlevine değil aynı zamanda eklenen ilaçtan gelen farmakolojik işlevede sahip olmak
zorundadır. Belli ilaçlar KBE nakil vektörüne bağlandıktan sonra farmakolojik olarak aktif
olamayabilirler. Bu durumda, ilacın; disülfit bağının ayrılması nedeniyle,
nakil
vektöründen ayrıldığında farmakolojik olarak hala aktif olmasını sağlayan ayrılabilir bir
disülfit bağı ile nakil vektörüne bağlaması istenilebilir. Disülfit bağlayıcının kimyasına
dayalı olarak, disülfit ayrılmasını takiben, geride ilaca ekli moleküler bir yaklaşım
kalacaktır ve bu moleküler yaklaşım ilgili ilacın ilaç reseptörü ile bağına engel olmamak
zorundadır (59). Disülfit bağlayıcının kullanımı ile ilgili ikinci bir düşünce de hemen
hemen tüm hücre disülfit indirgeme faaliyetinin sitozol içinde yer alabileceğidir (60). Buna
göre redüktaz bölümünü dağıtabilmesi için, şimerik peptid reseptör aracılıklı endositozun
hedef beyin hücresine endosomal olarak girmesi gerekir (14).
İkinci bir yaklaşım da ilacı ayrışmaz bir bağ ile mesela bir amino bağı ile nakil vektörüne
bağlamaktır. Bu bağlamda amino bağı içeren tüm bağlar nihai olarak lizozom bölümünde
hidrolizlenmiş olduklarından, ayrılma disülfit bağının ayrılması demektir. Belli peptid
25
köklü iyileştiriciler için eğer ilaç 2000-3400 lük moleküler ağırlığa sahip bir PEG
parçasından oluşan daha uzun bir aralık kolu ile birlikte kullanılan PEGilasyon teknolojisi
(Tablo 3) ile bağlanan bir amid bağlayıcı vasıtasıyla birleştirilmesini takiben biyolojik
olarak aktifleşemiyorsa bir disülfit bağlayıcı istenmez. PEG bağlayıcı ile bağı oluşturan
atom sayısı 14 den 100 e kadar arttırılmıştır. Bu uzun aralık kolunun ilaç ve nakil vektörü
arasına yerleştirilmesi ilacın nakil vektörüne eklenmesinden oluşan herhangi bir sterik
engeli serbest bırakır ve aynı köke sahip olan reseptöre ilacın bağlanmasında bozulma
olmaz (61). Bu düşünceler nakil vektörlerine ilaç bağlanması ile ilgili yaklaşımların
çokluğunu tasfir etmektedir (Tablo 3 ve şekil 5) ve bu çoklu yaklaşımların varlığı da göz
önüne alınan iyileştiricilerin özel fonksiyonel ihtiyaçlarını karşılamak için nakil
bağlayıcılarının tasarlanmasına izin verir.
Şekil 4.
Her bir parçanın optimizasyonu için ilgili kriter ile birlikte örülmüş iki
vektör bağlayıcı ve ilaç gelişimi (14)
Tablo 3 de ilaçların bağlanması için verilen farklı yaklaşımlara ait bir özet verilmiştir ve
bu yaklaşımlar bu üç sınıftan birine ait olarak geniş bir biçimde sınıflandırılmıştır:
Kimyasal, avidin–biotin veya genetik mühendisliği. Kimyasal tabanlı bağlayıcılar mmaleimidobenzoil(maleimidobenzoyl), N-hidroksisüksinimid ester (MBS) veya 2iminothiolane (traut ayıracı) gibi aktifleştirici ayıraçlar kullanırlar ki bunlar ya ilaç ya da
nakil vektörünün yüzeydeki lizin artıklarının aktif birincil amino gruplarıdır (Tablo 3).
Bu durum tek bir sülfür atomundan oluşan ve disülfit ayrılmasına maruz kalmayan
dengeli tiyoeter bağının oluşması ile sonuçlanır (61).
KBE arasından peptidlerin reseptör aracılıklı transitosizi, laboratuarda beyin kılcal
damarları endotelyumu içine insülinin, insana ait KBE insülin reseptörü aracılıklı
26
endositozu ve canlılarda KBE arasından insülinin transitozu vasıtasıyla 1980’lerin
ortalarında yapılmıştır (62). İnsülin benzeri olarak yetiştirilen faktörlerin reseptör aracılıklı
transitozisi (IGFs) ve bunun insülin IGF-1 ve IGF-2 gibi bağlandığı, insan ve hayvan
beyni kılcal damarları ile bir reseptör aracılıklı mekanizma sayesinde endositozlandığına
dair önceki gözlemlerle uyumlu olduğu gösterilmiştir (62). Son günlerde insan beyni
kılcal damarları kullanılarak leptin için özel bir reseptör karakterize edilmiştir. Leptin
periferik dokularda (yağ) sentezlenir ve beyin tarafından tokluğu indüklemek (uyarmak)
için KBE arasından reseptör aracılıklı transitoz vasıtasıyla alınır (63).
Emici –aracılıklı transitoz (AME) reseptör aracılıklı bir transitoz ile ilgili beyin alış
mekanizmasıdır ve bu mekanizma temel izoelektrik nokta (katyonik proteinler) ile birlikte
peptidler ve proteinler için ve bazı lektinler için (gliko protein –bağlayıcı proteinler) çalışır.
Luminal plazma zarına ilk bağlantı sırasıyla anyonik alanlar ile elektrostatik etkileşimler
aracılığıyla olmakta veya şeker artıkları ile yapılan özel etkileşimlerle gerçekleştirilmektedir.
AME’nin KBE deki yapısal özelliğini oluşturmak için çeşitli moleküler boyutlara sahip pek
çok sentetik peptidin, baziklik ve hidrofobisitler ve karboksil terminal yapılarının alımı
birincil olarak kültürlenmiş sığır endotel hücrelerinin kullanımı ile karşılaştırılmıştır. Bu
sonuçlar peptidleri oluşturan amino asitlerin sayısının değil daha ziyade C-terminal yapısının
ve moleküler bazikliğin KBE’ deki AME sisteminin alımında önemli belirleyiciler oldukları
işaret edilmiştir (64).
Nanopartiküller da peptid nakil vektörleri olarak kullanılmışlardır. Nanopartiküller yüzeyde
emilen ve istenilen peptid ile birlikte poli-bütilsiyanoakrilata ait kolloidal polimer
parçacıklardan oluşmuşlar ve polisorbat 80 ile kaplanmışlardır. Nanopartiküller hekzapeptid
dalarginin (bir enkefalin analoğu) teslimatı için bir vektör olarak kullanılmışlardır. Dalargin
tek başına böyle bir etki sergilemezken vektör dalarginin intravenöz enjeksiyonları analjezi
oluşturur (65). Nanopartiküller kullanılarak doksorubisin, loperamid ve tübokürarin başarı
bir şekilde beyne teslim edilmiştir.
Nanopartikül nakil mekanizması henüz tam olarak aydınlatılmamıştır. En muhtemel nakil
yolu kan plazma bileşenlerinin emilmesini takiben, büyük ihtimalle intravenöz enjeksiyon
sonrasında apolipoprotein E (apo E)’nin emilmesi sonrasında kan kılcal damar endotel
hücrelerinin endositozu olarak görülmektedir. Bu parçacıklar endotel hücreler üzerindeki
düşük yoğunluklu lipoprotein (LDL) reseptörleri ile etkileşirler ve daha sonra özümsenirler.
Beyin endotel hücrelerinin özümseme sonrasında bu hücreler içine emileni geri vererek
27
veya nanopartiküllerin azaltılması ile ilaç serbest kalır ve kalan beyne yayılır. Alternatif
olarak, nakil endotel hücreler arasından nanopartiküllerin ilaç ile transitozu ile de oluşabilir
(66). Nanopartiküllerin polisorbat ile süzülmesi apo E’nin ve kendi endositazlarına sebep
olabilecek şekilde beyin endotel hücreleri üzerinde LDL reseptörü ile etkileşimde
bulunması olasılığı muhtemelen diğer plazma içeriklerinin emilmesine izin verir (67). Bu
işlemlere ek olarak polisorbatlar dışarı sızdırma pompasını engelleyebilmeye muktedir
görünmektedirler. Bu engelleme nanopartiküllerin beyin nakil özelliklerine katkıda
bulunabilir (68).
2.5.1.6. Kan Beyin Engelinin Bozulması
Geliştirilmiş SSS penetrasyonu için son zamanlarda yapılan çalışmalara rağmen KBE pek
çok nörolojik hastalığın başarılı bir şekilde tedavisini zorlaştıran bir engel olarak yerini
korumaktadır. Zenginleştirilmiş SSS ilaç teslimatı için oluşturulan ikinci invazif strateji
geçici KBE bozunması (BBBD) ile bağlantılı sistemik ilaç verilmesini içerir. Teorik olarak
KBE’nin zayıflaması ile sistemik olarak verilen ilaçlar serebral endotel içinde artan
ekstravazasyon
oranlarına
maruz
kalabilir
bu
da
arttırılmış
parankimal
ilaç
konsantrasyonlarına neden olur. KBE’yi geçici olarak bozan çeşitli teknikler bulunmuştur
ancak bu psikolojik olarak ilginç olsa da, bunların çoğunluğu kabul edilemez oranda
zehirlidir ve bu sebeple klinik olarak kullanışlı değildirler. Bu çözücülerin infüzyonunu
içeren dimetil sülfoksit, etanol veya alüminyum gibi metallerin; X- damara ışın tedavisini
ve hipertansiyon, hiparkapni, hipoksi veya iskemi gibi patolojik durumların oluşmasını da
kapsar. Bu tekniklerin bazıları ile birlikte BBBD den sorumlu olan mekanizma iyi
anlaşılamamıştır. Bir derecede daha emniyetli bir teknik ise felce neden olurken KBE'yi
geçici olarak arttıran konvulsant ilaç olan metrazolün sistemik teslimatını içerir. Bozulma
önleyici pentobarbitalin eş zamanlı olarak verilmesi BBBD'nin sürmesine izin verirken
yakalamayı bloke eder. KBE aynı zamanda pek çok anti neopalastik etmenin ki buna VP16, sisplatin, hidroksilüre, florourasil ve etoposid de dâhildir sistemik olarak verilmesi ile
de riske atılabilir (14).
2.5.1.7. Kan Beyin Engelinin Ozmotik Olarak Bozulması
Hızla büyüyen yüksek ölçekli gliomlara sahip hastaların tedavilerinin araştırılmasında
KBE'nin ozmotik açıklığı geliştirilmiştir. İnert hipertonik bir çözeltinin mesela mannitol
veya arabinoz gibi intrakarotis enjeksiyonu endotel hücre büzülmesini başlatmak ve
KBE'nin sıkı bağlantılarının birkaç saat için açılması için kullanılmıştır ve bu da
28
antineoplastik etmenlerin beyne teslim edilmelerine izin vermektedir (69). Bu tedavi hala
araştırılma aşamasında olmasına rağmen sistemik kemoterapiye cevap vermeyen bazı
hastaların benzer düşük dozlarda intrakotid ilaçlara tepki vermeleri sıkça bu yöntemin
lehine tartışmalar oluşturmuştur. Hiperozmotik BBBD ile birlikte sıkça gözlemlenen ve
zehirli/iyileştirici
oranın
istenmemesi
için
neden
bu
metodun
tümörün
mikrovaskülatürünün geçirgenliğini sadece %25 oranında arttırması buna karşın normal
beyin endotelinin geçirgenliğinin 10 kat arttırmasıdır. Anlaşmazlığa sebep olmasına
rağmen bu metot nörotoksik ilaçların SSS ye artan bir şekilde teslimatları konusunda umut
vaat etmiştir (70). Ancak bariyeri uyaran faktörlerin glial olarak üretimlerinin değiştirilmiş
olmasından dolayı bazı glial tümörler bu duruma uymayan endotel bariyerlere sahiptirler.
Bu nedenle de sitotoksik ilaçlar (mesela karboplatin gibi) ile birlikte kullanılan ozmotik
açıklık geleneksel kemoterapi ye göre bir avantaj sağlayabilir. KBE'nin ozmotik bozulması
beyin tümörleri içine gen nakli için rekombinant adenoviral vektörlerin teslimat stratejileri
ve demir oksit bileştiricileri kullanan beyin metastazının teşhisi için manyetik rezonans
resimleyici etmenler için de teklif edilmiştir, fakat bu tekniğin rutin klinik kullanımından
önce bazı problemlerin halledilmesi gerekir (71). Ozmotik bozunma AIDS olmayan SSS
lenfomasının ana tedavisinde en başarılı teknik olarak görülmektedir (72). KBE'nin
ozmotik bozulmasına karşı olası bir alternatif olarak beyindeki mikro damarların %2030 unun uzun süreli (4 hafta) retinoik asit (100 mM) ya da forbol miristat asetat (PMA)
(150 ng/ ml) ın verilerek tanıtılmasından sonra daha geçirgen fenestralı kılcal damarlar
halini aldıklarını göstermiştir. Fenestralı kılcal damarların kimyasal indüksiyonu
plazminojen aktivatörü ürokinazın üretimine dayanır ve bu durum retinoik asit veya
PMA'nın verilmesinin durdurulması ile 1-2 ay içinde tamamen tersine döndürülür (73).
Ozmotik bozunma aynı zamanda makro moleküler ilaçların mesela mono klonlu
antijenler, nano parçacıklar ve virüsler gibi, teslimatları için bir strateji olarak da test
edilmişlerdir. Ancak, bu işlem beynin kendi savunmasını kırmakta ve bunun
dolaşımdaki tüm kimyasal ve zehirli maddelerden gelen hasar ve enfeksiyonlara karşı
kolay etkilenir bir hale sokmaktadır. Risk faktörleri, plazma proteinlerinin geçişini,
değiştirilmiş glukoz alımını, ısı şoklu proteinlerin tanımlanmasını, mikroembolizmayı
veya anormal nöronal işlevleri içerir (74).
29
2.5.1.8. Kan Beyin Engelinin Biyokimyasal Olarak Bozunması
Son zamanlarda KBE'yi bozmak için yeni ve potansiyel olarak daha emniyetli teknikler
geliştirilmiştir. Beyin tümörü kılcal damarlarının (kan-tümör bariyeri) lökotrien C-4 ile intra
karotis infüzyon ile seçici olarak açılması buna komşu olan KBE'nin değişime uğramaması
sağlanarak başarılmıştır (75). Ozmotik bozulma metotlarına zıt olarak biyokimyasal açıklık
normal beyin kılcal damarlarının geçirgenliklerini arttırmak için vazo aktif lökotrien
iyileştiriciler kullanıldığında etkilenmediği yeni bir gözlem metodu kullanır. Ancak beyin
tümörü kılcal damarları veya hasar görmüş beyin kılcal damarları bu vazo aktif lökotrienler
ile tedaviye karşı hassas görünmektedirler ve geçirgenlik moleküler boyuta bağlıdır.
Mekanizma normal beyin kılcal damarları içindeki g-glutamil transpeptidaz (g-GTP) bolluğu
ile ilgili olarak gösterilmiştir (76). Bu enzimin tanımlanabilmek için glial indüktif etkiye
ihtiyacı vardır ve bu tümörlerde aşağı regüle edilmiştir ki bu da tümör endotel
hücrelerinde enzimsel bariyerlerin azalması ile sonuçlanır. Buradan yola çıkılarak
alternatif vazo aktif âminlerin etkileri üzerine çalışmalar başlatılmıştır ve bradikinin,
histamin ve sentetik bradikinin analoğu RMP-7 (reseptör aracılıklı geçirici ) infüzyonu da
aynı zamanda hayvanlarda yapılan deneylerde kan tümör bariyerini seçici olarak açmıştır.
Bundan sorumlu biyokimyasal mekanizma henüz aydınlatılmamıştır ancak bradikinin
analoğu RMP-7'nin etkisi özel olarak bradikinin B2 reseptörü vasıtasıyla oluştuğu kanısına
varılmıştır. Zenginleştirilmiş ilaç teslimatı ve glioma taşıyan farelerin hayatta kalması da
bu RMP-7 ile birlikte olmuştur (77). Bu bulgular ile bradikinin analoğu RMP-7'nin
kullanımı ile anti tümör ilaç tedavisinde beyne ilaç teslim etmeyi arttırmak için klinik
araştırmaların başlatılması açısından oldukça ümit vaad edicidir. Mevcut faz II çok uluslu
klinik araştırmalarda, intravenöz veya intraarteriyel RMP-7 insan gliomalarının tedavisinde
karboplatin ile birlikte verilmiştir. Ancak şimdilerde ozmotik KBE bozunma
yaklaşımındaki sebeplerle aynı sebeplerden dolayı yasaklanmıştır (74).
2.5.1.9. Santral Sinir Sistemine İlaç Taşınmasında Kullanılan Alternatif Yöntemler
Rasyonel SSS ve BBBD ilaç tasarımına rağmen pek çok tedavi edici etkiye sahip ilaç
molekülleri SSS’deki hastalıkları tedavi edecek konsantrasyonlarda SSS’ye nüfuz
edememektedir.Bu tedavi edici etkiye sahip ilaç molekülerinin beyne taşınması için
kullanılan alternatif yöntemler vardır.
30
2.5.1.9.1. İntraventrikül(Kese İçi)/Kılıf İçi Yol
KBE'yi geçmek için kullanılan bir strateji de hem laboratuarda hem de klinik araştırmalarda
üzerinde geniş çapta çalışılan ilaçların intralumbar enjeksiyonu veya ilaçların doğrudan
BOS’a intraventrikül infüzyonudur. İlaçlar intraventriküler olarak bir Ommaya rezervuarı
kullanılarak verilebilir ki bu rezervuar kafa derisi altına nakledilen plastik bir rezervuardır
ve bir dış karter ile beyin içindeki ventriküllere bağlanmıştır. İlaç çözeltileri bu deri altına
yerleştirilmiş olan rezervuara enjekte edilirler ve rezervuarın deri arasındaki manuel
sıkışması ile ventriküllere teslim edilir (14).
Vasküler ilaç teslimatı ile karşılaştırıldığında BOS içi ilaç verilmesi teorik olarak pek çok
avantaja sahiptir. BOS içi ilaç verilmesi kan beyin omurilik sıvısı bariyerini bay-pas lar ve
sonuçta BOS da yüksek ilaç konsantrasyonu olur.
İlaç SSS içinde bulunan bir şey
olduğundan dolayı, daha düşük bir doz kullanılabilir ki buda sistemik zehirlenmeyi
potansiyel olarak azaltır. Bundan başka BOS içindeki ilaçlar en aza indirgenmiş protein
bağlaması ve plazma içindeki ilaçlarla ilgili azaltılmış enzimsel faaliyetlerle karşılaşırlar bu
da BOS içinde daha uzun süreli ilaç yarı ömrüne neden olur. Son olarak BOS beyin
parankimasının hücre dışı sıvısı ile molekülleri serbest bir şekilde değiş tokuş ettiğinden
BOS içine ilaç teslimatı da teorik olarak iyileştirici SSS ilaç konsantrasyonları ile
sonuçlanabilir (14).
Ancak bu teslimat metodu pek çok nedenden dolayı henüz teoriklik potansiyelini
bırakmamıştır. Bunlar BOS içinde düşük oranlı ilaç yayılımı ve sıvı enjeksiyonuna bağlı
intrakranial basınç artışı veya küçük ventriküler hacimler içine infüzyonu içerir. Bu yüksek
klinik kanama oranı, BOS kaçakları, nörotoksisite ve SSS enfeksiyonları ile sonuçlanır. Bu
yaklaşımın başarısı, beyin parankiması içine yayılmaya karşı oluşturulan bariyerlerden
meydana gelen BOS–beyin bariyeri ile sınırlandırılmıştır. Beynin hücre dışı sıvı alanı aşırı
derecede kıvrımlı olduğu için beyin parenkiması arasından ilaç yayılması çok yavaştır ve
ilacın moleküler ağırlığı ile ters orantılıdır (78). Proteinler, gibi makro moleküller için BOS
içi ilaç verimini takiben oluşan beyin parankiması konsantrasyonları tespit edilebilir
değildirler. Bu sebeplerden dolayı parankima içi SSS tümörlerinin tedavisinde kullanılan
BOS içi kemoterapisi etkin olduğunu henüz kanıtlamamıştır. Bu teslimat metodunun en
büyük faydası BOS içinde ve/veya parankimanın hemen yanındaki yerlerde yüksek
konsantrasyonlarda ilaç olması istenilen durumlardır; mesela karsinoma ile ilişkin menenjit
veya bel kemiği ile ilgili anestezi/analjezi'lerde olduğu gibi (79).
31
İntratekal ve beyin içi ilaç verilmesi sistemik olarak ilaç verilmesinden beyin dokusu
konsantrasyonunu tespit eden farmokokinetik özellikleri açısından temel olarak
ayrıcalıklar gösterir ve burada organa ulaşan mevcut doz %100 dür. Bununla birlikte
ilacın verildiği yerdeki doku içinde (ventriküler yüzey veya enjeksiyonun yapıldığı doku
alanı) büyük gradyanlar ve makro moleküller için sıfır mesafede konsantrasyonlar vardır.
Bunların düşük difüzyon katsayıları olmasından dolayı küçük moleküler ilaçlar için
ölçülen ne ise gradyanlar bunlardan daha aşırı olacaktır (80,81). İntraserebroventriküler
(i.c.v) enjeksiyonundan sonra SSS bölümünden gelen uzaklaştırma oranı serebrospinal
sıvı dinamikleri ile bastırılır. Kılıf içi küçük ilaç teslimatına klinik örnekler
glikopeptidlerin ve menenjitteki amino glikozit antibiyotiklerin i.c.v olarak verilmesi,
menenjit metastazın intraventriküler tedavisi, spastikliğin tedavisi için baklofenin kılıf
içinde verilmesi ve ciddi kronik ağrılar için opioidlerin infüzyonu. Bu örnekler tüm
vakalarda ilaç ventriküler yüzeye yakın olarak hedefleme yapar. Yüzeysel hedeflemeler
bazı makro moleküler ilaçlar içinde erişilebilirdir (14).
2.5.1.9.2. Koklama Yolu
Daha az dikkat çekmiş olan alternatif bir SSS ilaç teslimat stratejisi intranazal yoldur. Burada
ilaçlar burun içinden verilir ve koklamaya duyarlı nöronlar boyunca BOS ve koku soğancığı
içinde önemli konsantrasyonlar oluşturmak için nakledilirler. Son zamanlarda yapılan
çalışmalar, buğday tohumu aglütinin yaban turpu peroksidazının burundan verilmesi halinde
nanomolar alanda koku soğancığı şeklinde sonuçlanmıştır. Teoride, bu strateji Alzheimer
hastalığının tedavisinde olduğu gibi burun soğancığından beyne teslim edilen nörotropik
faktör (BDNF)
gibi iyileştirici proteinlerin teslimatında etkili olabilir (82). Teslimatta
yaşanan zorluklara rağmen burundan beyne doğrudan nâkilin ve kan akışını bay-paslayan üç
nöropeptidin BOS’a doğrudan erişiminin kanıtı insan vakalarında gösterilmiştir (83).
Zorluklar enzimsel olarak aktif, düşük pH’lı nazal epitelyum, mukozal irritasyon (tahriş) veya
nazal patoloji nedeniyle oluşan büyük çeşitlilik olasılığının, yaygın soğuk algınlığı gibi,
üstesinden gelinmesini kapsar. Bu metodun açık avantajı diğer stratejilerle ilgili olarak invazif
olmamasıdır. Pratikte, iyileştirici ilaç konsantrasyonlarının intranazal teslimatını takiben
arttırılabildiğinin tespiti için ileri çalışmalar yapılması gereklidir (14).
32
2.5.2. İntersistial(Dokular Arası) Taşıma
2.5.2.1. Enjeksiyonlar, Karterler ve Pompalar İle Taşıma
İlaçları doğrudan beyin interstisyumuna teslim için pek çok teknik geliştirilmiştir. Bu tip
metotlardan bir tanesi daha önceden de ifade edildiği gibi intraventrikül/intratekal yol
altında kullanılan Ommaya rezervuarı veya implante pompadır. Bu teknik, tam olarak
ilaç teslimatı yapamamaktadır. Son zamanlarda Ommaya rezervuarına göre fazla
avantajları olan ve doku içine eklenebilen pek çok pompalar geliştirilmiştir. Bunlar da
deri altına yerleştirilebilirler ve deri altı enjeksiyonu ile tekrar doldurulabilirler ve ilaçları
uzun zaman dilimleri boyunca sabit infüzyon ile teslim edebilmeye muktedirdirler.
Bundan başka ilaç teslimat oranı dışarıda ki el bilgisayarı kontrol birimleri ile
değiştirilebilir. Şu anda SSS ilaç teslimatı için farklı mekanizmalarla çalışan üç tip
pompa vardır. Infusaid pompaları sabit oranda ilaç çözeltisi teslimatı yapabilmek için
sıkıştırılmış freonun buhar basıncını kullanmaktadır. MiniMed PIMS sistemi ise solenoid
pompalama mekanizması kullanır ve Medtronic SynchroMed sistemi ilaçları peristaltik bir
mekanizma vasıtasıyla teslim eder. Küçük ve büyük ilaç moleküllerinin beyin içindeki
dağılımları beyin interstisyumu aracılığıyla büyük sıvı konveksiyonu oluşturmak için
intersistial ilaç infüzyonu sırasında bir basınç gradyantı korunarak arttırılabilir veya difüzyon
gradyantının infüze edilen (beyne verilen) etmenin konsantrasyonunu maksimuma getirerek
basit bir difüzyona ilave olarak arttırılabilir. Bir başka son çalışma çok kesecikli lipozomlar
(DepoFoam ilaç teslimat sistemi) içinde kılıflanan morfinin epidural teslimatının köpeklerde
tekrarlanan epidural (EPI) teslimat sonrasında 10mg/ml morfin dozunda önemli patolojik
etkilerinin olmadığını ileri sürer (84).
2.5.2.2. Biyolojik Olarak Parçalanabilen İlaç Kapsülleri, Mikroküreler ve
Nanopartiküller İle Santral Sinir Sistemine İlaç Taşıma
SSS ye yapılan dokular arası ilaç teslimatı sadece mütevazı bir klinik etkiye sahip olmasına
rağmen bunun iyileştirici potansiyeli daha önceden bahsi geçen teknikleri değiştirmek
ileride polimer teknolojilerindeki yeni avantajları kullanarak gerçekleştirilebilir. İlaç
moleküllerini belli zaman aralıklarında tanımlanan oranlarda verebilen polimetrik veya lipid
köklü cihazlar şimdilerde klinik tıpta muhteşem etkiler oluşturmaktadır (85,86).
Polianhidrid ilaç kapsüllerini kullanarak beyin interstisyumu içine doğrudan ilaç teslimatı
KBE'yi yenebilir ve uzun zaman dilimlerinde sürekli bir şekilde ilacın eşi görülmemiş
düzeylerini doğrudan bir intrakranial hedefe bırakabilir. Biyolojik olarak ayrışabilen bir ilaç
33
kapsülünden gelen ve beyin interstisyumuna teslim edilen ilacın akıbeti şunlara dayalı bir
matematik modeli ile tahmin edilmiştir: a- Yayılma ve sıvı konveksiyonu ile ilacın nakil
oranları b- Azalma ile beyinden uzaklaştırılma oranları, kılcal damar ağları arasından geçiş
izni ve metabolizması ve c-Yerel bağlanma ve özümseme (87). Bu tip modeller BCNUyüklü pCPP:SA (1,3 bis-para-karboksifenoks-propan:sebasik asit) ilaç kapsülleri ve de
diğer ilaç polimer bileşimleri sonucu oluşan özellikle kafatası içine polimerik teslimat için
ilaçların rasyonel olarak tasarlanması için gerekli yolu döşeyerek, kafatası içi ilaç
konsantrasyonlarını tahmin için kullanılırlar (14).
Polimerik olarak türetilen kemoterapötik etmenin suda çözünebilir bir makro molekül ile
konjügasyonu ilacın beyin dokusu içinde alıkonma süresini arttırarak ilacın beyin içine
nüfuzunu arttırır
(88). Son zamanlarda beyin tümörü tedavisi için immünoterapötik
yaklaşımı arttırmak amacıyla lokal sitokin teslimatı için IL-2-yüklü biyolojik olarak
ayrışabilen polimer mikro küreleri geliştirilmiştir (89). Teoride polimerik sitokin
teslimatının transdüksiyon olarak hücrelerden gelen teslimata göre pek çok avantajı vardır
ki sitokin genlerinin transferine ihtiyaç kalmaması dahil, uzun periyotta in vivo serbest
sitokin, daha verimli tekrar üretilebilir serbest sitokin profilleri ve toplam sitokin dozu
üretimidir. Mikro parçacıklar ayrı, hassas ve fonksiyonel beyin alanlarında bunları
çevreleyen dokulara hasar vermeden stereotaksi tarafından kolayca implante olabilirler. Bu
tip implantasyon açık cerrahi ile büyük implantların uygunsuz olarak yerleştirilmelerinden
kaçınırlar ve gerekirse tekrarlanabilirler (90). Standart kemoterapötik etmen 1,3-bis(2kloretil)-1-nitrosourea (BCNU) tarafından polimer aracılıklı ilaç teslimatının fizibilitesi bu
metot ile gliomların lokal tedavisinin hayvan kafatası içi tümörlerinde etkin olduğunu
göstermiştir. Bu gliom hastalarının klinik araştırmalarına ve ardından FDA tarafından
GliadelTM [(3.8% BCNU): p(CPP:SA)]'nın ve diğer dünya çapında bilinen zorunlu
etmenlerin onaylanmasına neden olmuştur. Açıkça bu tip invazif yaklaşımlar sadece çok
sınırlı sayıda hastada kullanılabilir fakat bu yaklaşım tekrarlayan glioblastomalı çok şekilli
beyin tümörlerine sahip hastaların uzun vadede hayatlarını kurtaracak bir işlem olarak
gösterilmiştir (84). Yinede yayılma problemleri nedeniyle bu durumda bile iyileştirici
etmenlerin yakındaki yerlere ulaşmaları mümkündür (79).
Polimerik nanopartiküller pek çok çeşitli ilacın iyileştirici etkilerini arttırmalarına ve toksik
etkilerini azaltmalarına izin vermeleri açısından ilginç kollodial sistemler olarak ileri
sürülmüşlerdir (91). Nanopartiküllerin yaygın ve çok saldırgan beyin tümörlerinin
34
tedavisine çok yardımcı oldukları bulunmuştur (55). İntravenöz olarak enjekte edilen
doksorubusin yüklü polisorbat 80 ile kaplı nanopartiküller kafatası içine nakledilen
glioblastomalı farelerde %40 oranında iyileşme sağlanabilmiştir (92). Diğer bir çalışmada,
PEGylated(pegile) amfilik kopolimer ile yapılan PEGylated(pegile) PHDCA (nhekzadecylsiyanoakrilat)
nanopartikülleri
KBE
geçirgenliğinin
herhangi
bir
modifikasyonunu indüklemeden diğer test edilen tüm nanopartikül formülasyonlarından
daha fazla beyne nüfuz eder. Ve sonuç yeterli beyin teslimatı sistemleri tasarımında iki
önemli şartı dikkate almak gerektiğini ifade eder; taşıyıcının uzun dolaşım özellikleri ve
endotel hücreleri ile etkileşime izin veren uygun yüzey özellikleri. Valproik asit ile yüklü
nanopartiküller valproat tedavisinde azaltılmış toksik yan etkiler sergilerler ve bunu tedavi
için gerekli dozu azaltarak değil toksik metabolitlerin oluşumlarını önleyerek yaparlar (93).
Sonuç olarak doğrudan beyin interstisyumu içine ilaç teslimatı yapmak için biyolojik olarak
ayrışabilen polimer teslimat metodu oldukça fazladır.
2.5.2.3. Biyolojik Dokulardan Santral Sinir Sistemine İlaç Taşınması
İntersistal ilaç teslimatını başarabilmek için kullanılan bir diğer strateji de biyolojik
dokulardan ilaçların serbest bırakılmasıdır. Bu tekniğe en basit yaklaşım beyin içine
istenilen iyileştirici bir etmeni doğal olarak salgılayan bir dokuyu nakletmektir. Bu
yaklaşım en çok Parkinson hastalığının tedavisinde uygulanmıştır. Nakledilen doku
neovasküler innervasyon eksikliğinden dolayı genellikle hayatta kalamamıştır. Son
zamanlarda
geliştirilen
vaskülarizasyon
ve
mikrovasküler
geçirgenlik,
hücre
süspansiyonu embriyonik nöral aşılamalarına nispeten katı aşılamaları göstermiştir (94).
Bu metoda ait alternatif bir ilave de intersistal ilaç teslimatı için iyileştirilmiş biyolojik
dokunun geliştirilmesi için gen terapisinin kullanılmasıdır. İmplantasyon öncesinde
hücreler özel iyileştirici etmenleri sentezlemek ve salgılamak için genetik olarak
değiştirilebilirler. Beyin tümörünün tedavisinde kullanılan bu tekniğin terapötik
potansiyeli gösterilmiştir (95). Nörolojik olmayan hücrelerin SSS ye teslimat için
iyileştirici protein olarak kullanımları son zamanlarda gözden geçirilmiştir. Yabancı
doku aşılarının hayatta kalmaları ayrı hücre tiplerinin kültürlenmesi için kullanılan
tekniklerde oluşan ilerlemelerden olabilir. İyileştirici proteinler oluşturmak üzere
düzenlenen hücreler ile nörotropik faktörler oluşturmak üzere düzenlenen yardımcı
aşılama hücreleri yabancı dokuların hayatta kalmalarını ve gelişmelerini arttırabilir (96).
35
İdeal olarak, yabancı doku aşılamalarının implantasyonlarında karşılaşılan iskemik ve
immunojenik komplikasyonları yok etmek için istenilen bir proteini tanımlamak ve özel
bir endojen beyin dokusu oluşturmak için canlılarda genetik mühendisliği kullanmak
mümkündür. SSS habis tümörlerinin tedavisi için başarı ile kullanılan bu tip bir teknik,
anti uçuk ilaç, gansiklovir, tedavisini takiben canlılarda uçuk simpleks timidin kinaz
(HS-tk) geni ile birlikte tümör transdüksiyonunu içerir ki bu da transfekte edilen tümör
hücrelerini tedaviye duyarlı gansiklovirle birlikte iade ederek,
tümör içi retroviral
vektör üreten HS-tk içeren hücrelerin enjeksiyonu ile başarılmıştır (97). SSS gen
transferinde kullanılan diğer vektör sistemleri çalışmaları retrovirüsler, adenovirüsler,
adeno ile birlikte olan virüsler, plazmid DNA'nın katyonik lipozomlar ve nötr ve
oligodentrial engelleyici hücrelerin içine kılıflanmasını içerir. Bu yaklaşım SSS
hastalıklarının tedavisinde dikkate değer bir şekilde iyileştirici potansiyelini korusa da
bunun etkisi sayısız engeller nedeniyle önlenmiştir; vektör sistemlerinin KBE boyunca
sınırlandırılmış teslimatları, ev sahibi hücrelerin yetersiz transfeksiyonları, transgenlerin
seçici olmayan tanımlamaları ve ev sahibi tarafından transgenlerin sağlığa zararlı
düzenlemeleri bunlardan bazılarıdır (98).
36
3. TARTIŞMA VE SONUÇ
SSS hastalıklarının iyileşmesi diğer hastalıklara göre kısmen daha zordur çünkü beyne ilaç
moleküllerinin teslimatı toplu olarak kan beyin engeli, beyin omurilik sıvısı engeli ve beyin
tümör engelini kapsar şekilde genellikle çeşitli fizyolojik, metabolik ve biyokimyasal
bariyerler tarafından engellenir. Pek çok tipte SSS hastalığından şikâyetçi hastalar için
şimdi ki görüntü maalesef pek olumlu değildir. Ancak ilaç teslimat tekniklerinde yapılan
son gelişmeler SSS'yi kaplayan aşılması güç engellerin üstesinden gelinebileceğine dair
ümit verici veriler sunmaktadır. Beyin interstisyumu içine doğrudan ilaç teslimatı polimer
tabanlı ilaç teslimat sistemlerinin rasyonel tasarımlarıyla dikkate değer biçimde
zenginleştirilmiştir.
Bazı araştırmacılar katyonize IgG’nin izole edilmiş beyin kapilerine bağlandığını ve
beyin içine geçişinin arttığını gözlemlemişlerdir (99, 100, 101).
Smith ve Borchardt ise in vitro KBE modeli kullanarak doğal ve katyonik albüminin
endotel hücrelerinden geçişini incelemişler ve katyonik albüminin endotel hücrelerden
geçişinin daha fazla olduğunu tespit etmişlerdir (102,103).
Fisher ve Kissel ise domuz beyninden izole edilen primer endotel hücrelerine bazı
bitkisel lektinlerin bağlandığını ve özellikle bunlardan WGA’nın düşük toksisitesi ve
beyin kapiler endoteline olan yüksek afinitesinden dolayı KBE’ ye etkin madde
hedeflendirilmesi için uygun bir aday olduğunu göstermişlerdir (104).
Bir başka araştırmada ise, HRP (horseradish peroxidase) ve WGA konjugatı i.v. enjekte
edildiğinde endotel hücre sitoplâzmasına birkaç saat içinde geçtiği gösterilmiştir
(6,105).
Jefferies ve arkadaşları tarafından yapılan bir çalışmada, beyin kılcal damarları
transferrin reseptörüne (TfR) karşı geliştirilmiş antikorlar tarafından seçici bir şekilde
boyanmıştır (immünostain). Bununla birlikte birçok periferal dokuların endotel
hücrelerinin önemsiz miktarda immünoreaktif transferrin reseptörü içerdiği bulunmuştur
(6,106)
37
Olivier ve arkadaşları, etkin madde/nanopartikül/polisorbat 80 kompleksinin KBE’yi
geçmesinden formülasyondaki yüzey etkin maddenin sorumlu olduğunu böyle bir KBE
modifikasyonuna neden olan bir strateji kullanılmaması durumunda nanopartiküllerin
de lipozomlar gibi KBE’yi aşamayacağını göstermişlerdir (107).
Vinogradov ve arkadaşları tarafından beyne oligonükleotid taşınması için nanojeller
kullanılmıştır. Oligonükleotid içeren nanojeller, polietilen glikol ve polietilenimin
polimerlerinin çapraz bağlanması ile oluşmuş nano boyutta ağsı yapılardır. Yapılan in
vivo çalışmada, nanojel i.v. olarak farelere uygulandığında oligonükleotidin beyne
taşınımı, serbest haline göre 2 kat daha artmıştır (108).
Mevcut ilaçların KBE’ ye penetrasyonunu arttırmak için ilaç molekülleri üzerinde
değişiklikler yapılabilir. Mevcut stratejileri geliştirip bunun yanı sıra yeni taşıma
stratejileri geliştirilebilir ya da SSS’ ye etki edebilecek yeni kimyasal moleküller
geliştirerek istenilen geçirgenlik özellikleri sağlayan maddeler üzerinde çalışılabilir.
Günümüzde SSS’ ye ilaç teslimatında; reseptör arıcılıklı transitosiz sistemi kullanarak
beyne lipozom hedefleme,
KBE boyunca ilaç teslimatı için nanopartiküllerin
kullanılması, ilaç içeren bir rezervuarın beyin içine implantasyonu, tahmin edilebilir
enzimsel aktivasyona dayalı kimyasal teslimat sistemleri, şimerik peptid teknolojisi
ümit verici stratejilerdir.
Sonuç olarak daha tedavi edici ve yan etkileri daha az olan ilaç moleküllerinin geliştirilmesi
ve bu ilaçların SSS’ de hedeflerine daha etkin mekanizmalarla iletilmesi için araştırma
çabalarına devam edilirse SSS’ ye ilaç teslimatı konusunda önemli ilerlemeler
kaydedilebilir.
38
4. KAYNAKLAR
1.
Benoit, J.P., Faisant, N., Venier-Julienne, M.C., Menei, P. “Development of
microspheres for neurologlical disorders:from basics to clinical applications” J.
Control. Rel., 65, 285-296, (2000).
2.
Pardridge, W.M., Peptide drug delivery to the brain.Raven Press, New York,
U.S.A., 1991.
3.
Pardridge, W. M. “Drug delivery to the brain” J. Cereb. Blood Flow Metab., 17,
713-731 (1997).
4.
Pardridge, W.M. “Blood-brain barrier drug targeting: the future of brain drug
development” Molecular Interventions, 3, 90-105 (2003).
5.
Haller, M.F. Saltzman W.M. “Localized delivery of proteins in the brain: Can
transport be customized” Pharm. Res., 15, 377-385 (1998).
6.
Pardridge, W. M. “Drug targeting, drug discovery, and brain drug development”
Pardridge, W.M (Ed.), Brain Drug Targeting, U.K., Cambridge University Press,
Cambridge, 1 (2001).
7.
Tomlinson, E., Livingstone, C, Selective Drug Delivery and Targeting, Pharm. J.,
November (1), 619-621 (1989).
8.
Juliano, R.L., Targeted Drug Delivery, vol: 100, Springer:-Verlag, Berlin
Heidelberg(1991).
9.
Engelhardt B. Development of the blood-brain barrier. Cell Tissue Res. 2003;
314:119-129.
10.
Sefa Gültürk, Gonca İmir, Ersin Tuncer “Kan Beyin Bariyeri” Erciyes Tıp Dergisi
(Erciyes Medical Journal) 2007;29(2):147-154
39
11.
Crone, C., The blood–brain barrier: a modified tight epithelium, in Suckling AJ:
Rumsby MG: Bradbury MWB (eds), The Blood–Brain Barrier in Health and
Disease.Ellis Harwood, Chichester, pp 17–40, 1986.
12.
Brightman M., Ultrastructure of brain endothelium, in Bradbury MWB (ed)
Physiology and pharmacology of the blood-brain barrier. Handbook of
experimental pharmacology 103, Springer-Verlag, Berlin, pp 1–22, 1992.
13.
Lo, E.H., Singhal, A.B., Torchilin, V.P., and Abbott N.J., Drug delivery to
damaged brain, Brain Res Rev, 38:140- 148, 2001.
14.
Ambikanandan Misra, Ganesh S., Aliasgar Shahiwala, Shrenik P. S. “Drug
delivery to the central nervous system: a review” J Pharm Pharmaceut Sci
(www.ualberta.ca/~csps) 6(2):252-273, 2003
15.
Davson, H.; Segal, M.B., Physiology of the CSF and blood– brain barriers. CRC
Press, Florida, USA, 1995.
16.
Terasaki,
T.,
Pardridge,
W.M.
“Restricted
transport
of
AZT
and
dideoxynucleosides through the blood-brain barrier” J. Infect. Dis., 158, 630-632
(1988).
17.
Ahmed, A.E., Jacob, S., Loh, J.P., Samra, S.K., Nokta, M., Pollard, R.B.
“Comparative disposition and whole-body autoradiographic distribution of [214C]azidothymidine and [2-14C]thymidine in mice” J. Pharmacol. Exp. Ther.,
257, 479-86 (1991).
18. Nabeshima, S., Reese, T.S., Landis, D.M. and Brightman,M.W., Junctions in the
meninges and marginal glia. J Comp Neurol, 164:2 127-169, 1975.
19.
Brightman, M.W., The intracerebral movement of proteins injected into blood and
cerebrospinal fluid of mice, Prog Brain Res, 29:19-40, 1968.
20.
Pardridge, W.M., Recent advances in blood brain-barrier transport. Annu Rev
Pharmacol Toxicol, 28:25-39, 1988.
21.
Cornford, E.M., Braun, L.D., Oldendorf, W.H. and Hill, M.A., Comparison of
lipid-mediated blood–brain barrier penetrability in neonates and adults. Am J
Physiol, 243:C161–C168, 1982.
40
22.
Cole, S.P.C., Bhardwaj, G., Gerlach, J.H., McKemzie, J.G.,Grant, C.E., Almquist,
K.C., Stewart, A.J., Kurz, E.U.,Duncan, A.M.V. and Deeley, R.G., Over
expression of atransporter gene in a mulitdrug-resistant human lung cancer cell
line. Science, 258:1650-1654, 1992.
23.
Taylor, E.M., The impact of efflux transportersin the brain on the development of
drugs for CNS disorders, Clin Pharmacokinet, 41:81-92, 2002.
24.
Sadeque, A.J., Wandel, C., He, H., Shah, S., and Wood. A.J., Increased drug
delivery to the brain by P-glycoprotein inhibition, Clin Pharmacol Ther, 68:231237,2000.
25.
Salvolainen, J., Edwards, J.E., Morgan, M.E., McNamara, P.J., and Anderson,
B.D., Effects of a P-glycoprotein inhibitor on brain and plasma concentrations of
antihuman immunodeficiency virus drugs administered in combination in rats,
Drug Metab Dispos, 30:479-482, 2002
26.
Fellner, S., Bauer, B., Miller, D.S., Schaffrik, M., Fankhanel, M., Spruss, T.,
Bernhardt, G., Graeff, C., Farber, L., Gschaidmeier, H., Buschauer, A., and
Fricker, G.,Transport of paclitaxel (Taxol) across the blood-brain barrier in vitro
and in vivo, J Clin Invest, 110:1309-1318, 2002.
27.
Gupta, S.P., QSAR studies on drugs acting at the central nervous system. Chem
Rev, 89:1765-1800, 1989.
28.
Van de Waterbeemd, H., Smith, D.A., Beaumont, K. And Walker, DK., Propertybased design: optimization of drug absorption and pharmacokinetics. J Med Chem,
44:1313-1333, 2001
29.
Lin, J.H. and Lu, A.Y., Role of pharmacokinetics and metabolism in drug
discovery and development. Pharmacol Rev, 49:403-449, 1997.
30.
Lewis, D.F.V. and Dickins, M., Substrate SARs in human P450s. Drug DIscov
Today, 7:918-925, 2002.
31.
Pardridge, W.M., Triguero, D., Yang, J. and Cancilla, P.A., Comparison of invitro and in-vivo models of drug transcytosis through blood-brain barrier. J Pharm
Exp Ther, 253:884-891, 1990.
41
32.
Levin, V.A., Relationship of octanol/water partition coefficient and molecular
weight to rat brain capillary permeability. J Med Chem, 23:682–684, 1980
33.
Abraham, M.H., Chadha, H.S. and Mitchell, R.C., Hydrogen bonding. 33. Factors
that influence the distribution of solutes between blood and brain. J Pharm Sci,
83:1257-1268, 1994.
34.
Kakee, A., Terasaki, T. and Sugiyama, Y., Brain effluxindex as a novel method of
solute analyzing efflux transport at the blood-brain barrier. J Pharmacol Exp Ther,
277:1550-1559, 1996.
35.
Terasaki, T., Deguchi, Y., Kasama, Y., Pardridge, W.M. and Tsuji, A.,
Determination of in vivo steady-state unbound drug concentration in the brain
interstitial fluid by microdialysis, Int J Pharm, 81:143–152, 1992.
36.
Menacherry, S., Hubert, W. and Justice, J.B., In vivo calibration of microdialysis
probes for exogenous compounds, Anal Chem, 64:577–583, 1992
37.
Tewes, B., Franke, H., Hellwig, S., Hoheisel, D., Decker, S., Griesche, D., Tilling,
T., Wegener, J. and Galla, H.J., Preparation of endothelial cells in primary cultures
obtained from the brains of 6-month old pigs, in de Boer AG: Sutanto W (eds),
Tramsport across the blood-brain barrier: In-vitro and in-vivo techniques.
Academic publishers, Amsterdam, Harwood, pp 91-97, 1997
38.
Gath, U., Hakvoort, A., Wegener, J., Decker, S. and Galla, H.J., Porcine choroids
plexus cells in culture: Expression of polarized phenotype, maintenance of barrier
properties and apical secretion of CSF-components. Eur J Cell Biol, 74:68-78,
1997.
39.
Erben, M., Decker, S., Franke, H. and Galla, H.J., Electrical resistance
measurements on cerebral capillary endothelial cells: A new technique to study
small surfaces. J Biochem Biophys Methods, 30:227-238, 1995
40.
Hurst,
R.D.
and
Fritz,
I.B.,
Properties
of an
immortalized
vascular
endothelial/glioma cell coculture model of the blood-brain barrier. J Cell Physiol,
167:81-88, 1996.
42
41.
Dehauck, M.P., Dehouck, B., Schluep, C., Lemaire, M. and Cecchelli, R., Drug
transport to the brain: comparison between in-vitro and in-vivo models of the
blood-brain barrier. Eur J Pharm Sci, 3:357-365, 1995
42.
Madrid, Y., Langer, L.F., Brem, H. and Langer, R., New directions in the delivery
of drugs and other substances to the central nervous system. Adv Pharmacol,
22:299-324, 1991.
43.
Huwyler, J., Wu, D. and Pardridge, W.M., Brain drug delivery of small molecules
using immunoliposomes. Proc Natl Acad Sci, USA, 93:14164–14169, 1996.
44.
Huwyler, J., Yang, J. and Pardridge, W.M., Targeted delivery of daunomycin
using immunoliposomes: pharmacokinetics and tissue distribution in the rat. J
Pharmacol Exp Ther, 282:1541–1546, 1997.
45.
Lambert, D.M., Rationale and applications of lipids as prodrug carriers. EurJ
Pharm Sci, 11:S15-27, 2000.
46.
Han, H.k and Amidon, G.L., Targeted prodrug design to optimize drug delivery,
AAPS PharmSci, 2:E6, 2000.
47.
Bodor, N. and Buchwald, P., Drug targeting via retrometabolic approaches.
Pharmacol Ther 76:1–27, 1997.
48.
Palamino, E., Kessel, D. and Horwitz, J.P., A dihydropyridine carrier system for
sustained delivery of 1’, 3’-dideoxynucleosides to the brain. J Med Chem, 32:622–
625,1989
49.
Somogyi, G., Nishitani, S., Nomi, D., Buchwald, P., Prokai, L. and Bodor, N.,
Targeted drug delivery to the brain via phosphonate derivatives. I: Design,
synthesis, and evaluation of an anionic chemical delivery system for
testosterone.Int J Pharm, 166:15–26, 1998.
50.
Boder, N., Prokai, L. and Wu, W-M., A strategy for delivering peptides into the
central nervous system by sequential metabolism, Science, 257:1698-1700, 1992.
51.
Wu, J., Yoon, S-H. Wu, W-M., and Bodor, N., Synthesis and biological evaluation
of a brain targeted chemical delivery system of [Nva2]-TRH, J pharm Pharmacol,
54:945-950, 2002.
43
52.
Bodor, N., Farag, H.H. and Brewster, M.E., Site-specific sustained release of
drugs to the brain. Science, 214(18):1370–1372, 1981
53.
Bodor, N., Prokai, L., Wu, W.M., Farag, H.H., Jonnalagadda, S., Kawamura, M.
and Simpkins, J., A strategy for delivering peptides into the central nervous
system by sequential metabolism. Science, 257:1698–1700, 1992
54.
Bergley, D.J., The blood–brain barrier: principles for targeting peptides and drugs
to the central nervous system. J Pharm Pharmacol, 48:136–146, 1996
55.
Banks, W.A., Audus, K. and Davis, T.P., Permeability of the blood–brain barrier
to peptides: an approach to the development of therapeutically useful analogs.
Peptides, 13:1289–1294, 1992
56.
Takada, Y., Vistica, D.T., Greig, N.H., Purdon, D., Rapoport, S.I. and Smith,
Q.R., Rapid high-affinity transport of a chemotherapeutic amino acid across the
blood– brain barrier. Cancer Res, 52:2191–2196, 1992.
57.
Pardridge, W.M., Vector-mediated drug delivery to the brain. Adv Drug Deliv Rev,
36:299–321, 1999
58.
Pardridge, W.M., Drug and gene targeting to the brain with molecular Trojan
horses, Nat Rev Drug Discov, 1:131-139, 2002
59.
Bickel, U., Yoshikawa, T., Landaw, E.M., Faull, K.F. and Pardridge, W.M.,
Pharmacologic effects in-vivo in brain by vector- mediated peptide drug delivery.
Proc Natl Acad Sci, 90:2618–2622, 1993.
60.
Lodish, H.F. and Kong, N., The secretory pathway is normal in dithiothreitoltreated cells, but disulfidebonded proteins are reduced and reversibly retained in
the endoplasmic reticulum. J Biol Chem, 268:20598–20605, 1993
61.
Yoshikawa, T. and Pardridge, W.M., Biotin delivery to brain with a covalent
conjugate of avidin and a monoclonal antibody the transferrin receptor. J
Pharmacol Exp Ther, 263:897–903, 1992
62.
Pardridge, W.M., Receptor-mediated peptide transport through the blood–brain
barrier. Endocrine Rev, 7:314–330, 1986
44
63.
Golden, P.L., Maccagnan, T.J. and Pardridge, W.M., Human blood–brain barrier
leptin receptor: Binding and endocytosis in isolated human brain microvessels. J
Clin Invest, 99:14–18, 1997
64.
Tamai, I., Sai, Y., Kobayashi, H., Kamata, M., Wakamiya, T. and Tsuji, A.,
Structure-internalization relationship for adsorptive-mediated endocytosis of basic
peptides at the blood–brain barrier. J Pharmacol Exp Ther, 280:410–415,1997
65.
Kreuter, J., Alyautdin, R.N., Kharkevich, D.A. and Ivanov, A.A., Passage of
peptides through the blood–brain barrier with colloidal polymer particles
(nanoparticles). Brain Res, 674:171–174, 1995.
66.
Dehouck, B., Fenart, C., Dehouck, M.P., Pierce, A., Torpier, G. and Cecchelli, R.,
A new function for thr LDL receptor: Transcytosis of LDL across the blood-brain
barrier. J Cell Biol, 138:887-889, 1997.
67.
Luck, M., Plasma protein adsorption als Moglicher Schlusselfaktor fur eine
kontrollierte Arzneistoffapplikation mit partikularen Tragern. Ph. D. Thesis, Freie
Universitat Berlin, pp 130-154, 1997.
68.
Zordan-Nudo, T., Ling, V., Liv, Z. and Georges, E., Effect of nonionic detergents
on P-glycoprotein drug binding and reversal of multidrug resistance. Cancer Res,
53:5994-6000, 1993.
69. Neuwelt, E.A. and Dahlborg, S.A., Blood–brain barrier disruption in the treatment
of brain tumors: clinical implications, in Neuwelt EA (ed), Implications of the
Blood Brain Barrier and its Manipulation: Clinical Aspects. Vol. 2, Plenum Press,
New York, pp 195–262,1989
70. Neuwelt, E.A., Wiliams, P.C., Mickey, B.E., Frenkel, E.P. and Henner, W.D.,
Therapeutic dilemma of disseminated CNS minoma and the potential of increased
platinumbased chemotherapy delivery with
osmotic blood–brain barrier
disruption. Pediatr Neurosurg 21:16–22, 1994
71.
Doran, S.E., Ren, X.D., Betz, A.L., Pagel, M.A., Neuwelt, E.A., Roessler, B.J. and
Davidson, B.L., Gene expression from recombinant viral vectors in the central
nervous system after blood–brain barrier disruption. Neurosurgery, 36:965–970,
1995
45
72. Neuwelt, E.A., Weissleder, R., Nilaver, G., Kroll, R.A., Roman-Goldstein, S.,
Szumowski, J., Pagel, M.A., Jones, R.S., Remsen, L.G. and McCormick, C.I.,
Delivery of virus-sized iron oxide particles to rodent CNS neurons. Neurosurgery,
34:777–784, 1994.
73.
Kaya, M., Chang, L., Truong, A. and Brightman, M.W., Chemical induction of
fenestrae in vessels of the blood–brain barrier. Exp Neurol, 142:6–13, 1996.
74.
Miller, G., Breaking down barriers, Science, 297:1116-1118, 2002.
75.
Chio, C.C., Baba, T. and Black, K.L., Selective blood– tumor pro-barrier
disruption by leukotrienes. J Neurosurg, 77:407–410, 1992.
76.
Black, K.L., Baba, T. and Pardridge, W.M., Enzymatic barrier protects brain
capillaries from leukotriene C4. J Neurosurg, 81(5):745–751, 1994.
77.
Matsukado, K., Inamura, T., Nakano, S., Fukui, M., Bartus,R.T. and Black, K.L.,
Enhanced tumor uptake of carboplatin and survival in glioma-bearing rats by
intracarotid infusion of the bradykinin analog, RMP-7. Neurosurgery, 39:125–
133, 1996.
78.
Buchwald, P. and Bodor, N., A simple, predictive, structure-based skin
permeability model, J Pharm Pharmacol, 53:1087-1098, 2001
79.
Harbaugh, R.E., Saunders, R. L. and Reeder, R.F., Use of implantable pumps for
central nervous system drug infusions to treat neurological disease. Neurosurgery,
80.
23(6):693-698, 19.
81.
Blasberg, R.G., Patlak, C. and Fenstermacher, J.D., Intrathecal chemotherapy:
Brain tissue profiles after ventriculocisternal perfusion. J Pharmacol Exp Ther,
195:73-83, 1975.
82.
Huang, T.Y., Arita, N., Hayakawa, T., and Ushio, Y., ACNU, MTX and 5-FU
penetration of rat brain tissue and tumors, J Neurooncol, 45:9-17, 1999.
83.
Thorne, R.G., Emory, C.R., Ala, T.A. and Fery, W.H., Quantitative analysis of the
olfactory pathway for drug delivery to the brain. Brain Res, 692(1-2):278-282,
1995.
46
84.
Born, j., Lange, T. and Kern, W., Sniffing neuropeptides: a transnasal approach to
the human brain, Nat Neurosci, 5:514-516, 2002.
85.
Yaksh, T.L., Provencher, J.C., Rathbun, M.L., Myers, R.R., Powell, H., Richter, P.
and Kohn, F.R., Safety assessment of encapsulated morphine delivered epidurally
in a sustained-release multivesicular liposome preparation in dogs. Drug Deliv,
7(1):7-36, 2000.
86.
Brem, H. and Langer, R., Polymer based drug delivery to the brain. Sci Med,
3(4):1-11, 1996.
87.
Brem, H. and Gabikian, P., Biodegradable polymer implants to treat brain tumors,
J Control Release, 74:63-672001.
88.
Fung, L.K., Ewend, M.G., Sills, A., Sipos, E.P., Thompson, R., Watts, M., Colvin,
O.M., Brem, H. and Saltzman, W.M., Pharmacokinetics of interstitial delivery of
carmustine, 4-hydroperoxycyclophosphamide and paclitaxel from a biodegradable
polymer implant in the monkey brain. Cancer Res, 58(4):672-684, 1998.
89.
Dang, W., Colvin, O.M., Brem, H. and Saltzman, W.M., Covalent coupling of
methotrexate dextran enhances the penetration of cytotoxicity into a tissue like
matrix. Cancer Res, 54:1729-1735, 1994. [133] Hanes, J., Batycky, R.P., Langer,
R. and Edwards, D.A., A theoretical model of erosion and macromolecular drug
release from biodegrading microspheres. J Pharm Sci, 86(12):1464-1477, 1997.
90.
Hanes, J., Batycky, R.P., Langer, R. and Edwards, D.A., A theoretical model of
erosion and macromolecular drug release from biodegrading microspheres. J
Pharm Sci, 86(12):1464-1477, 1997.
91.
Jean-Pierre, B., Nathalie, F., Marie-Claire, V.J. and Philippe, M., Development of
Microspheres for neurological disorders: From basics to clinical applications. J
Controlled Release, 65(1-2):285-296, 2000.
92.
Couvreur, P., Dubernet, C. and Puisieux, F., Controlled drug delivery with
nanoparticles: Current possidilities and future trends. Eur J Pharm Biopharm,
41:2-13, 1995.
93.
Pilar, C., Bruno, G., Helene, C., Didier, D., Jean, A., Jene- Pierre, N., Dominique,
G., Elias, F., Jean, A.P. and Patrick, C., Long-circulating PEGylated
47
polycyanoacrylate nanoparticles as new drug carrier for brain delivery. Pharm
Res, 18(8):1157-1166, 2001.
94.
Joerg, D., Frank, M.P., Bernhard, S.A. and Ulrike, S., Influence of nanoparticles
on the brain-to-serum distribution and the metabolism of valproic acid in mice. J
Pharm Pharmacol, 562:1043-1047, 2000.
95.
Leigh, K., Elisevich, K. and Rogers, K.A., Vascularization and microvascular
permeability in solid versus cellsuspension embryonic neural grafts. J Neurosurg,
81(2):272-283, 1994.
96.
Lal, B., Indurti, R.R., Couraud, P.O., Goldstein, G.W. and Laterra, J., Endothelial
cell implantation and survival within experimental gliomas. Proc Natl Acad Sci
U.S.A., 91(21):9695-9699, 1994.
97.
Yurek, D.M. and Sladek, J.R., Dopamine cell replacement: Parkinson's disease.
Annu Rev Neurosci, 13:415- 440, 1990.
98.
Raffel, C., Culer, K., Kohn, D., Nelson, M., Siegel, S., Gillis, F., Link, C.J.,
Villablanca, J.G. and Anderson, W.F., Gene therapy for the treatment of recurrent
pediatric malignant astrocytomas with in-vivo tumor transduction with the herpes
simplex thymidine kinase gene/ganciclovir system. Hum Gene Ther, 5(7):863890, 1994.
99.
Zlokovic, B.V. and Apuzzo, M.L., Cellular and molecular neurosurgery: pathways
from concept to reality--part II: vector systems and delivery methodologies for
gene therapy of the central nervous system. Neurosurgery, 40(4):805-812, 1997.
100. Girod, J., Fenart, L., Rgina, A., Dehouck, M.-P., Hong, G., Scherrmann, J.-M.,
Cecchelli, R., Roux, F. “Transport of cationized anti-tetanus Fab´2 fragments
across an in vitro blood-brain barrier model: Involvement of the trancytosis
pathway” J. Neurochem., 73, 2002-2008 (1999).
101. Triguero, D., Buciak, J.L., Yang, J., Pardridge, W.M. “Blood-brain barrier
transport of cationized immunoglobulin G: Enhanced delivery compared to native
protein” Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86, 4761-4765 (1989).
102. Triguero, D., Buciak, J.L., Yang, J., Pardridge, W.M. “Cationization of
immunoglobuiln G results in enhanced organ uptake of the protein after
48
intravenous administration in rats and primates” J. Pharmacol. Exp. Ther., 225,
186-192 (1991).
103. Pardridge, W.M. “New approaches to drug delivery through the blood brain
barrier” Trends Biotechnol., 12, 239-245 (1994).
104. Smith, K.R., Borchardt, R.T. “Permeability and mechanism of albumin, cationized
albumin, and glycosylated albumin transcellular transport across monolayers of
cultured bovine brain capillary endothelial cells” Pharm. Res., 6, 466-473 (1989).
105. Fischer,D., Kissel, T. “Histochemical characterization of primarycapillary
endothelial cells from porcine brains using monoclonal antibodies and fluorescein
isothiocyanate-labelled lectins: implications for drug delivery” Eur. J. Pharm.
Biopharm. 52, 1– 11 (2001).
106. Broadwell, R.D., Balin, B.J., Salcman, M. “Trancytotic pathway for blood-borne
protein through the blood-brain barrier” Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85, 632-636
(1988).
107. Jefferies, W.A., Brandon, M.R., Hunt, S.V., Williams, A.F., Gatter, K.C., Mason,
D.Y. “Transferrin receptor on endothelialium brain capillaries” Nature, 312, 162163 (1984).
108. Olivier, J.C., Fenart, L., Chauvet, R., Pariat, C., Cecchelli, R., Couet, W. “Indirect
evidence
that
drug
brain
targeting
using
polysorbate
80-coated
polybutylcyanoacrilate nanoparticles is related to toxicity” Pharm. Res., 16,18361842 (1999).
109. Vinogradov, S.V., Batrakova, E.V., Kabanov, A.V. “Nanogels for oligonucleotide
delivery to the brain” Bioconjugate. Chem. 15, 50-60 (2004).
49
ÖZGEÇMİŞ
KİŞİSEL BİLGİLER
Adı, Soyadı
: Osman AYDIN
Uyruğu
: Türkiye (TC)
Doğum Tarihi ve Yeri: 09 Ocak 1987, Kayseri
Medeni Durumu
: Bekâr
Tel
: +90 506 737 97 35
E–mail
: [email protected]
Yazışma Adresi
: Erciyes Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Melikgazi/KAYSERİ
EĞİTİM
Derece
Kurum
Mezuniyet Tarihi
Lisans
Erciyes Üniversitesi Eczacılık
2006-…
Fakültesi, Kayseri
Lise
YABANCI DİL
İngilizce
Kayseri Lisesi
2001–2004