鼻腔給藥既可以實現(xiàn)局部暴露，也可以達到全身系統(tǒng)給藥的目的。鼻腔是空氣吸入的主要路徑，空氣中可以攜帶顆粒、液體或氣體。另外，鼻子還有兩個額外功能，嗅覺和通過加熱、加濕和過濾進入的氣流以保護肺部。大的和/或有刺激性的顆?；蝻w沫會引發(fā)反射性噴嚏，從而被排出，避免肺部沉積或全身吸收。然而，如果有合適的制劑和遞送裝置，藥物可以局部吸收或通過鼻粘膜進入系統(tǒng)循環(huán)，從而實現(xiàn)治療目的。未被鼻子吸收的小顆粒物可被吸入肺部，或在肺局部起作用，或被吸收到系統(tǒng)循環(huán)中，或通過粘液纖毛清除和巨噬細胞攝取清除。進入鼻腔的液體，既可以在鼻腔內(nèi)吸收，也可以被吸入遞送至肺部。較大的吸入顆粒物也有機會被胃腸道清除。這些顆?；蛞旱胃街诒亲永锏恼骋荷?，被纖毛推向鼻子后部，排入鼻咽，最終被吞咽到食道和胃中。除了從鼻子中清除藥物外，這種機制還可能導(dǎo)致藥物通過胃腸道實現(xiàn)系統(tǒng)暴露。因此，鼻內(nèi)給藥是個局部和全身吸收共存的給藥途徑，既可以產(chǎn)生預(yù)期的藥理作用，也可能因為非預(yù)期的暴露出現(xiàn)毒性反應(yīng)。

鼻腔給藥有很多優(yōu)勢，給藥簡單、無創(chuàng)、允許大多數(shù)患者（包括惡心或嘔吐的患者）自行用藥。而且，除了直接遞送至鼻內(nèi)，還可以實現(xiàn)多種靶部位的藥物暴露。比如已上市的鮭魚降鈣素和催產(chǎn)素鼻噴可以實現(xiàn)系統(tǒng)治療的目的，舒馬曲坦和唑米曲坦則可以通過鼻腔給藥實現(xiàn)入腦治療偏頭痛。鼻粘膜與大腦位置很接近，可以實現(xiàn)大腦和/或腦脊液中藥物的快速暴露。還有些在開發(fā)的藥物則通過鼻內(nèi)給藥實現(xiàn)靶向肺部組織的目的。由于相對較大的血管表面積，分子量<1 kDa的親脂性藥物非常容易被吸收，系統(tǒng)暴露甚至達到與靜脈注射（IV）途徑相似。言外之意，很多經(jīng)鼻給藥的藥物可以實現(xiàn)比經(jīng)口給藥更高的生物利用度、更好的耐受性。畢竟，經(jīng)鼻給藥沒有首過消除。

與任何途徑一樣，經(jīng)鼻給藥也有其局限性。大分子，如許多蛋白質(zhì)、肽（>1kDa）和親水性藥物往往經(jīng)鼻吸收很差，主要受限于鼻腔黏膜纖毛快速清除。當(dāng)然，有企業(yè)在開發(fā)粘膜粘合劑和滲透增強劑以促進這類藥物的吸收。經(jīng)鼻給藥另外一個缺點是雖然無首過效應(yīng)，但鼻子也是個代謝活躍的器官，有些藥物在鼻腔環(huán)境中被代謝。此外，鼻腔畢竟是暴露在外部環(huán)境的，而且受生理條件影響，吸收變異可能會比較大。

所幸動物在鼻解剖學(xué)和生理學(xué)方面與人體相似，通過動物藥理學(xué)和毒理學(xué)研究，可以比較容易推斷人體情況。因此，可以用動物對制劑、粒徑大小、通氣量、給藥體積和/或暴露位置等進行研究，實現(xiàn)經(jīng)鼻給藥后局部或全身靶組織暴露的目的。

鼻解剖學(xué)和生理學(xué)

在所有哺乳動物中，鼻中隔將兩個鼻腔分開。空氣通過鼻腔（鼻孔）流入前庭，到達鼻前房。前庭有起支持和保護功能的角質(zhì)化的復(fù)層鱗狀上皮。前庭體積?。ㄈ梭w約0.6 cm3），血管少，滲透性差。在前庭之后，空氣流入中庭，氣流速率在該區(qū)域下降。中庭具有與前庭相似的功能。一旦空氣通過中庭進入鼻子的主腔，就會到達一個具有血管豐富、滲透性強和表面積大特點的區(qū)域（人體約130 cm2）。鼻呼吸區(qū)的主要細胞類型為杯狀細胞、假復(fù)層纖毛柱狀上皮和基底細胞等。杯狀細胞產(chǎn)生粘液，而纖毛上皮細胞將粘液推向鼻咽遠端（粘液纖毛清除）。基底細胞充當(dāng)祖細胞。這三種細胞類型位于回旋褶皺，即鼻甲上，限制氣體流動，使吸入的空氣與呼吸道上皮之間緊密接觸。這個區(qū)域是大多數(shù)藥物進入血液的主要入口。

鼻內(nèi)的血管、淋巴管、神經(jīng)和腺體對藥物遞送也很重要。動脈是以與吸入氣流相反的方向向前流動，可以達到對吸入空氣加溫和加濕的作用，其中克氏叢（Kiesselbach’s plexus）區(qū)域作用最為明顯。該區(qū)域鱗狀上皮細胞逐漸向呼吸上皮細胞轉(zhuǎn)化，大多數(shù)親脂性藥物在此處被吸收?？耸蠀彩且粋€高度血管化的區(qū)域，包含無瓣靜脈、有孔毛細血管和多孔內(nèi)皮基底膜，這些基底膜會對神經(jīng)、機械、熱、心理或化學(xué)刺激做出反應(yīng)，繼而改變血容量，并導(dǎo)致藥物吸收速率的快速變化。同樣，漿液腺和漿膜粘液腺的分泌物可以在副交感神經(jīng)的控制下分泌大量液體和粘液，對藥物吸收產(chǎn)生重要影響。此外，脂溶性藥物可以通過淋巴管吸收。淋巴管排入周圍的淋巴結(jié)，與鼻腔相關(guān)的淋巴組織一起，作為識別和消除病原體的重要部位。淋巴管也可以作為鼻腔吸入疫苗的抗體產(chǎn)生部位。

鼻子主要由嗅覺神經(jīng)、三叉神經(jīng)和面部神經(jīng)三種顱神經(jīng)的分支支配。面部神經(jīng)的傳出纖維控制著該區(qū)域的肌肉，但對于藥物遞送來說，影響副交感神經(jīng)纖維比較重要，因為其可以刺激鼻腺粘液分泌和血管舒張，從而顯著影響藥物吸收。三叉神經(jīng)是頭部和面部的主要神經(jīng)，其傳入分支負責(zé)機械疼痛/觸摸疼痛和對溫度的感覺。三叉神經(jīng)末梢沒有覆蓋上皮層，從而允許揮發(fā)物和小顆粒直接接觸神經(jīng)元受體。對于藥物遞送，這一點非常重要，因為這些受體與藥物和制劑的耐受性/刺激性有關(guān)。最后，嗅覺神經(jīng)從嗅球通過鼻子最接近顱側(cè)的篩狀板進入鼻子。許多藥企將該神經(jīng)作為藥物通過鼻子進入大腦的重要路徑。

鼻解剖結(jié)構(gòu)的種屬差異

盡管哺乳動物鼻子的解剖和生理在不同物種之間基本相似，但還是存在一些差異。在將藥物輸送到鼻腔以及解釋毒理學(xué)研究結(jié)果時，需要考慮鼻腔結(jié)構(gòu)和功能的種屬間差異。例如，人類和非人類靈長類動物的鼻甲結(jié)構(gòu)簡單，而小鼠、大鼠、兔子和犬的鼻甲結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。鼻甲的數(shù)量和形狀會影響氣流特征，進而影響藥物的沉積。鼻甲結(jié)構(gòu)也可以產(chǎn)生較大的表面積，從而影響藥物吸收。下表顯示了不同種屬鼻子的相對體積、表面積和鼻甲復(fù)雜性。表面積值比較關(guān)鍵，用于經(jīng)鼻毒性研究中的劑量標(biāo)準化，類似于全身給藥的體重或體表面積的使用。

毒理研究中的藥物遞送和裝置

很多種因素包括遞送裝置、體積、麻醉、給藥方法等均會影響藥物的經(jīng)鼻吸收。對于小型嚙齒類動物（大鼠和小鼠）藥理學(xué)和毒理學(xué)試驗，通常采用移液器滴鼻的方式給藥。給藥應(yīng)與吸氣相一致，以便通過毛細管作用將溶液吸入鼻孔，同時將動物保持直立。不要將移液器尖端插入鼻孔或離動物太近，以防對動物造成損傷，尤其是重復(fù)給藥毒性試驗，更應(yīng)注意。這種方式給藥盡量保證不同組別間更換移液器的頭，預(yù)防污染。也可以遞送更大劑量，但為了實現(xiàn)最佳全身吸收，總遞送劑量應(yīng)拆分成更小的液滴，少量多次給藥，液滴大小如下表所示。每滴給藥后，在下一滴給藥前暫停約3-5秒，將有助于防止液體積聚和吞咽，從而提高藥物的吸收。如果動物在給藥時排出或打噴嚏，應(yīng)記錄下來，但通常不會重新給藥，尤其是在長期毒理研究中。每次給藥完成后，應(yīng)將動物頭部保持向后傾斜的位置約5-10秒，以防止藥物從鼻孔中流出。嚙齒類動物鼻腔給藥通常耐受性很好，但如果給藥頻率超過每天三次，則可能會出現(xiàn)體重減輕和鼻腔刺激。

非嚙齒類動物鼻腔體積大，可以借助注射器滴入，也可以使用臨床裝置如液體泵、干粉裝置進行鼻內(nèi)給藥。當(dāng)然，動物試驗是不強制要求采用與臨床完全一樣的裝置給藥的。犬和靈長類通常是一名技術(shù)人員固定動物，另外一名技術(shù)人員負責(zé)給藥。不過，犬比較容易操作，耐受性通常也不錯。但靈長類操作起來就會更有挑戰(zhàn)一些，而且比較容易產(chǎn)生應(yīng)激，因此需要限制每天給藥體積和給藥次數(shù)，如上表所示。

影響藥物沉積和吸收的因素很多，包括與設(shè)備直接接觸、給藥溶液濃度、極端pH、冷的液體等。這些化學(xué)和機械因素可能會引起刺激、分泌物、撕裂、瘙癢、打噴嚏、出血和疼痛，所有這些都會導(dǎo)致藥物吸收減少。

如果使用鼻腔噴霧劑降低藥物粒徑，潛在會促進藥物吸收，并可能增加藥物在肺部的分布。另外，通過增加給藥體積，也能增加藥物在肺部的暴露。當(dāng)然，前文也提到過，經(jīng)鼻吸入的藥物可以通過海綿竇/靜脈竇/頸動脈壁/血腦屏障，或淋巴通路/嗅覺神經(jīng)/三叉神經(jīng)周圍的血管空間進入大腦。

制劑

為實現(xiàn)不同解剖部位（系統(tǒng)循環(huán)、肺和大腦）暴露的目的，增強藥物在鼻子中的持久性和吸收，制劑的改進也很關(guān)鍵。水溶液和干粉類制劑已經(jīng)有很多上市產(chǎn)品。但新型聚合微球和納米顆粒，在改善暴露方面可能更具優(yōu)勢。另外，為了提高水溶液的耐久性和滲透性，已經(jīng)使用了合成的表面活性劑、膽鹽、磷脂和環(huán)糊精，同時也探索了膠束、脂質(zhì)體和各種乳液用于類似目的。對于干粉類制劑，已經(jīng)在嘗試使用生物粘合劑和其他降低藥物清除率的制劑。

經(jīng)鼻給藥的毒理設(shè)計

目前沒有專門針對經(jīng)鼻給藥的非臨床研究指導(dǎo)原則，可以參考一些通用型指南比如ICH M3(R2)、ICH S6(R1)和FDA改劑型或給藥途徑的相關(guān)指南。通常來講，給藥途徑、給藥濃度、給藥方案（持續(xù)時間和頻率）需要與臨床擬用方案相似或超出。但是，出于動物福利方面的考慮，經(jīng)鼻給藥非臨床研究中達到充分的劑量倍數(shù)、或相似的給藥頻率可能會有些挑戰(zhàn)。不過，藥物濃度至少要與臨床擬用產(chǎn)品相當(dāng)或更高。除非藥物溶解度達不到，給藥倍數(shù)可以按照鼻內(nèi)相對表面積換算（參照前文表格），達到臨床擬用劑量的10-20倍。可以少量多次給藥以達到更高的日給藥總量（total daily dose）。 種屬選擇方面，根據(jù)相關(guān)動物種屬情況，常見組合是大鼠+犬或大鼠+非人靈長類。當(dāng)然，如果是已上市產(chǎn)品改劑型，通常僅在一種最相關(guān)種屬中開展經(jīng)鼻重復(fù)給藥毒性研究是可以接受的。

動物數(shù)量方面并無特殊，與其它系統(tǒng)給藥路徑相似。對照組設(shè)置方面，正常設(shè)置一組vehicle對照即可，但如果制劑中含有之前未使用過的新型輔料，則建議增加一組buffer對照。如果藥物經(jīng)鼻給藥的目的是實現(xiàn)肺部暴露，建議額外增加每組動物數(shù)，原因是為實現(xiàn)藥物吸入和肺部充分暴露，往往需要對動物進行深度麻醉，可能會出現(xiàn)動物死亡的情況。當(dāng)然，對于藥物粒徑小于5μm的制劑，實現(xiàn)肺組織暴露相對容易，不涉及麻醉，上述風(fēng)險就低很多。

毒理終點方面，除標(biāo)準毒理要求的體重、攝食量、臨床觀察、臨床病理學(xué)、眼科檢查、尸檢、器官重量、組織病理學(xué)等以外，經(jīng)鼻途徑的藥物還需要進行某些特定評估。比如臨床觀察，需要特別關(guān)注給藥部位的情況。另外，據(jù)報道，鼻內(nèi)暴露于化合物后，可能會對嗅覺功能產(chǎn)生影響，包括嗅覺缺失，也需要進行評估。簡單的嗅覺測試如埋藏食物搜尋測試。也有些更復(fù)雜和靈敏的測試，比如嗅覺上皮產(chǎn)生的負電位可以在類似于眼睛視網(wǎng)膜電圖的嗅覺電圖中測量。

前文已有提及，鼻子中的疼痛受體是沒有被鱗狀上皮覆蓋的，經(jīng)鼻遞送的藥物幾乎直接進入自由神經(jīng)末梢，并可能導(dǎo)致上呼吸道刺激。如果藥物潛在產(chǎn)生刺激作用，則可以評估刺激效力。三叉神經(jīng)刺激會導(dǎo)致小鼠呼吸模式的特征性變化，這些變化可以用頭外置式體積描記系進行評估，并可參考美國標(biāo)準測試方法（ASTM 981-04, 2012）。

經(jīng)鼻給藥毒理學(xué)研究中特別重要的是鼻腔的組織病理學(xué)評估。通常情況下，在對鼻骨進行脫鈣后進行四次或多達六次鼻腔切片。這一過程通常會增加一兩周的病理處理時間。同樣，應(yīng)該對大腦的嗅覺區(qū)域進行額外的評估，特別是藥物具備中樞活性。除了通常用于組織病理學(xué)的標(biāo)準三個切片外，建議再增加2-4個切片。由于經(jīng)鼻給藥也會導(dǎo)致藥物暴露于口咽、喉、氣管、肺、食道和胃，因此在病理學(xué)評估中應(yīng)特別關(guān)注這些部位的組織或器官。此外，如果下頜下、支氣管和縱隔引流淋巴結(jié)腫大，也要進行相應(yīng)評估。

鼻腔和大腦以及上述其他組織通常用蘇木精和伊紅染色。如果出現(xiàn)問題，建議對嗅上皮和嗅球進行特殊染色評估。如果存在粘液增生，阿利新藍（pH 2.4）和周期性酸-希夫染色可以突出粘液產(chǎn)生細胞。嗅覺纖毛中發(fā)現(xiàn)的嗅覺受體神經(jīng)元標(biāo)記物嗅覺標(biāo)記蛋白（OMP）和腺苷酸環(huán)化酶3（AC3）也可能有用。也可以使用幾種嗅覺特異性較低的神經(jīng)元標(biāo)記物，例如β-tubulin, fluoro-jade, silver stain和caspase 3.

鼻粘膜中常見的供試品相關(guān)或背景發(fā)現(xiàn)包括：纖毛縮短（吸收）或缺失、上皮細胞去分化、增生/化生、粘液（杯狀細胞）增生/化生、嗜酸性粒細胞包涵體/液滴、炎癥、粘膜水腫、變性、萎縮、壞死、鼻甲潰瘍和骨質(zhì)增生。值得注意的是，粘液細胞（杯狀細胞）增生和嗜酸性粒細胞包涵體/液滴是嚙齒動物毒理學(xué)研究中的常見發(fā)現(xiàn)，可能與人類病理學(xué)無關(guān)。