製剤化による鼻腔滞留性の増加がアレルギー性鼻炎用点鼻薬の中枢性副作用に及ぼす影響
日本大学 薬剤学研究室
すずき鈴木

なおと直人

専任講師

製剤化による鼻腔滞留性の増加がアレルギー性鼻炎用点眼薬の中枢性副作用に及ぼす影響

日本大学薬学部

調査・研究

実施者氏名

鈴木直人・小菅康弘【要旨】
経鼻投与は薬物を鼻から脳へ直接送達できる投与経路であることが報告されており，脳移行性が制限されている薬物にとって有用な投与経路である一方で，鼻腔局所作用を目的とした薬物においては意図せず脳へ送達され副作用の発現が懸念される．本研究では，マウス鼻腔内に薬液を噴霧できる新規投与法に関する検討，ならびにアレルギー性鼻炎のセルフメディケーションに用いる鼻腔局所を標的とした点鼻薬のうち，鼻腔内滞留性の高い市販点鼻薬の過剰量適用後における中枢性副作用の発現について評価した．新規微量噴霧器 MicroFPS™ を用いた新たな経鼻投与法は，マウス鼻腔内に薬液を短時間かつ効率的に噴霧することのできる有用な投与法であることが示唆された．しかしながら，鼻腔内滞留性を示す市販点鼻薬の噴霧は困難であった．また，高い鼻腔内滞留性を示す 2 つの市販点鼻薬について，鼻粘膜モデル Calu-3 細胞単層膜を用いた粘膜透過性試験ならびに過剰量をマウスに経鼻投与した際の脳機能評価を実施した．その結果，投与直後にクロルフェニラミンに由来すると考えられる行動抑制が僅かに粘膜透過量依存的に認められた．一方で，投与 1 時間後には配合される薬物や添加剤による複合的な作用によるものと考えられる行動量の増加が観察された．本知見は，セルフメディケーションの促進するための市販点鼻薬の適正使用に繋がることが期待され，今後の更なる検討が望まれる．

１、調査・研究目的
経鼻投与は，鼻腔局所に加えて，全身循環あるいは中枢に薬物を送達できる投与法である 1, 2)．
近年では，低分子薬物のみならず，新たな創薬モダリティであるペプチドや核酸医薬などの中枢送達が困難な水溶性中分子を脳へ送達できる投与方法として注目されている 3, 4)．これら薬物を経鼻投与により効率的に脳へ送達するには，鼻腔の表面に生体防御機構として存在する粘膜繊毛クリアランス 5) を抑制し得る増粘剤等を添加し，製剤の鼻腔内滞留性を向上させる必要がある．
一方で，鼻腔内滞留性の高い薬物は意図せず脳へ移行し，予期せぬ副作用が発現することが懸念される．特に，セルフメディケーションを目的とし，服用方法について十分に薬剤師が介入しない一般用医薬品では，含有される薬物あるいは患者の使用法によっては局所のみならず全身循環や中枢へ薬物が移行することによる副作用の発現が懸念される．アレルギー性鼻炎のセ20

ルフメディケーションに用いる鼻腔局所を標的とした点鼻薬も例外ではない．しかしながら，一般用医薬品に分類される点鼻薬について，薬物の鼻腔における滞留性を評価した報告は皆無である．そこで，我々は，これまでに医療用ならびに一般用医薬品について鼻腔内滞留性を評価し，高い鼻腔内滞留性が示唆される市販点鼻薬について選定を進めてきた．
そこで，本研究では，最初に実際の点鼻薬のように製剤をマウス鼻腔内に噴霧することが可能な新規微量噴霧器の有用性を評価し，経鼻投与後の薬効評価時に利用が可能か判断した．
また，鼻腔内滞留性が高く，中枢移行時に行動抑制などの副作用の発現が懸念されるクロルフェニラミン（CFM）を含有する市販製剤について，脳移行性の指標である鼻粘膜透過性と過剰量投与時における脳機能に及ぼす影響を，Calu-3 細胞鼻粘膜透過性試験と過剰投与時の行動薬
理評価によりそれぞれ評価し，市販点鼻薬の中枢神経系副作用の発現リスクについて検証する．

２、調査・研究方法
2-1

新規微量噴霧器 MicroFPS™ の経鼻投与デバイスとしての有用性

東レ・プレシジョン社製の新規微量噴霧器である MicroFPS™（図 1）について，げっし類の鼻腔内に薬液を噴霧できる経鼻投与デバイスとしての有用性を評価した．MicroFPS™
を用いた経鼻投与法（Micro-spraying device 法：MSD 法）として，薬液を充填した MicroFPS™ の針先端をマウス鼻孔から挿入し，左右鼻腔内へ薬液を噴霧した（図 2 左）．対照の投与法として，マイクロピペットの先端に薬液 1 μL の液滴を作成しマウス鼻孔に近づけて自然呼吸に合わせて投与する，従来経鼻投与法のマイクロピペット法（Micropipette method：MP法，図 2 右）を実施した．経鼻投与デバイスの有用性として，各投与法における薬液 10 μLの投与に要する時間，マウス経鼻投与後における薬液の鼻腔内分布ならびに投与したイヌリンの嗅球および脳への移行性について評価した．薬液の鼻腔内分布は，トリパンブルー染
色液 4 µL を各投与方法で右鼻孔から投与した後，鼻腔面積に対して染色液の占める割合をImage J による画像解析にて算出した．また，イヌリンの嗅球および脳への移行性は，[14C] イヌリン（5 µCi/mL）水溶液 10 µL を吸入麻酔下マウスの左右鼻腔内にそれぞれ経鼻投与し，投与後 30 分後に摘出した組織中の放射活性をシンチレーションカウンターにて測定することで評価した．なお，本研究は本学動物実験委員会の承認を受けた（AP22PHA013-1 号）．
2-2

鼻粘膜上皮モデル Calu-3 細胞を用いた CFM 含有点鼻薬の鼻粘膜透過性

鼻粘膜上皮モデル細胞である Calu-3 細胞を Transwell® のインサート上に 6.0 ×104 cell/well となるよう細胞を播種し，培養液を Apical 側に 0.5 mL，Basal 側に 1.5 mL 添加した．
播種から 2 日後以降，Apical 側の培地は取り除き，Basal 側の培地のみを交換する気液 - 界面培養法（ALI 法）で培養した．単層膜の形成が認められたら Apical 側に，我が国で鼻炎用点鼻薬として市販されている 2 種類の CFM 含有市販点鼻薬の一回噴霧量をそれぞれ添加

21

（エメロットALG プラス点鼻薬（エメロットALG）：94μL，アルガードクールスプレー a（アルガード）：60 μL）し，試験を開始した．既定時間後，Basal 側からサンプリングし高速液体クロマトグラフィー（HPLC）を用いて単層膜を投下した CFM 量を定量した．なお，HPLC装置は日本分光社製を利用し，測定カラムは InterSustain C18（5 μm，150 × 4.6 mm，GLSciences 社製），カラム温度は 40℃，吸収波長は 225 nm，流速は 1.0 mL/min，注入量は5 μL，移動相にはアセトニトリル：1 g/L 1- へプタンスルホン酸ナトリウム（1％酢酸水溶液）=35：65 を用いた．
2-3

点鼻薬の経鼻投与後における行動薬理試験による脳機能評価

CFM 含有点鼻薬を 6 週齢の雄性 ICR 系マウスに経鼻投与し，自発運動量および運動機能に及ぼす影響について検証した．使用したマウスは日本大学薬学研究所実験動物センターにおいて飼育し，飼料と水は自由摂取とした．また，すべての行動実験は 13:00~17:00 の間に行った．なお，ICR マウスの使用にあたっては，動物愛護の観点に基づき，実験中のみならず実験前後の被験動物の苦痛軽減および使用動物数の低減に努めるとともに，日本大学実験動物委員会の承認を受けた後，「日本大学動物実験指針」を遵守して行った（AP22PHA001-1 号）．
エメロットALG またはアルガードを MP 法にて経鼻投与（各 20 μL ／個体）し，水平方向および垂直方向の自発運動量をビーム式運動量測定装置（室町株式会社）にて測定した．なお，投与後は鼻腔での滞留性を高めるために，仰臥位でマウスを１分間保定した．

３、調査・研究成果
3-1

MicroFPS™ の経鼻投与デバイスとしての有用性

各投与法による薬液 10 μL の投与に要する時間について検討したところ，薬液を 1 μL ずつ投与する MP 法に対して，一度に 5 μL の薬液を噴霧可能な MSD 法では投与にかかる時間は 1/3 に短縮された（表 1）．経鼻投与後のマウス鼻腔内における薬液の分布について，MP法では投与したトリパンブルー染色液が鼻孔から鼻腔前方に分布したのに対して，MSD 法では主に鼻腔後方に薬液が分布した（図 3）．また，各投与法でイヌリンを含有する薬液を経鼻投与した結果，同等の嗅球および脳へのイヌリン移行性を示し，投与法により違いは認められなかった．
3-2

鼻粘膜上皮モデル Calu-3 細胞を用いた CFM 含有点鼻薬の鼻粘膜透過性

経鼻投与した薬物の脳移行性予測として，鼻粘膜モデルとして用いられる Calu-3 細胞単層膜を用いた透過性試験を実施することが一般的である．そこで，高い鼻腔内滞留性が示唆された 2 種類の CFM 含有市販点鼻薬について Calu-3 細胞単層膜を利用した透過性試験を実施した．なお，これら製品には複数の薬物が含まれるが，小菅らの報告したマウスへの経鼻22投与により中枢性副作用の認められた CFM を測定対象薬物とした．なお，透過性試験には，経上皮電気抵抗値（TEER）として 200 Ω・cm2 以上を示す細胞単膜を用いた．2 製品の透過性を比較した結果，アルガード中の CFM の方が高い透過量を示し，鼻粘膜上に滞留した
場合，より血中あるいは脳に移行しやすいことが推察された．
3-3

点鼻薬の経鼻投与後における行動薬理試験による脳機能評価

エメロットALG，アルガードまたは精製水を MP 法にて ddY マウスに経鼻投与し，行動量を測定した．本研究では，過剰投与時の影響を検証するため，市販の溶液を希釈せずに各個体に両鼻腔併せて 20 μL（／個体）投与した．なお，精製水投与群，エメロットALG 投与群，またはアルガード投与群の平均体重はそれぞれ 30.5 g，31.1 g，30.1 g となり，有意な差は認められなかった．
投与前，投与直後，1 時間後，および 2 時間後の行動量を測定したところ，図 6 に示した
ように，投与前の各群の X 軸方向の水平行動量，Y 軸方向の水平行動量および立ち上がり行動量には変化は認められなかった．投与直後のマウスでは，エメロットALG 投与群およびアルガード投与群の Y 軸方向移動行動または立ち上がり行動量がいずれも精製水投与群と比較して減少する傾向を示したものの，有意な変化ではなかった．興味深いことに，投与１時間後のエメロットALG 投与群の Y 軸方向移動行動は，精製水投与群と比較して有意に増加した（p=0.0242）．同様に，投与１時間後のエメロットALG 投与群の立ち上がり行動量についても，精製水投与群と比較して有意に増加した（p=0.0492）．一方，投与１時間後のアルガード投与群では，立ち上がり行動量のみが，精製水投与群と比較して有意に増加した（p=0.0429）．
投与２時間後では、これらの変化は認められなかった．

４、考察
経鼻投与は，鼻腔局所や全身循環に薬物を送達することができる投与方法であり，近年では血液循環を介さず脳へ薬物を送達できる直接経路の存在が報告されており，注目を集める投与方法である．従来のマウスへの経鼻投与法である MP 法では，1 回の最大投与量が 1-2μL と少なく 1 分間隔で左右の鼻孔へ交互に投与するため，全薬液の投与に数分の時間を要する．また，投与開始と終了の間にタイムラグが常に生じるため，鼻腔表面に分布する薬物量や滞留時間が実際に経鼻投与した場合と異なり，薬物動態や薬効発現に影響を及ぼすことが懸念される．一方で，MicroFPS™ は，これまでにない極微量の薬液を噴霧可能な微量噴霧器であるため，げっし類への経鼻投与への利用が期待される．そこで，本検討では MicroFPS™ のげっし類に経鼻投与する噴霧投与デバイスとしての有用性について検討した 6)．その結果，MP 法よりも短時間で投与作業が終了した．また，投与された薬液のほとんどが鼻腔後方に分布することが明らかとなった．これは，デバイスによる 1 回噴霧量が 5 μL であり，かつ本デバイスのニードル長がマウス

23

の鼻孔から鼻腔間の長さに相当し，噴霧器先端を鼻腔内まで挿入して薬液を噴霧できることによる．また，イヌリンを経鼻投与したところ，MP 法と同程度の嗅球ならびに脳移行性が認められた．
薬液の鼻腔内分布が異なるのに対して，経鼻投与後の嗅球・脳移行性が同等だったのは，イヌリンは分子量が 5,000 と高いため鼻粘膜透過性が制限されるためと考えられる．今後，低分子薬物による比較が必要である．以上より，MicroFPS™ を用いた MSD 法は，MP 法と比べて短時間かつ鼻腔内に効率的薬液を投与が可能であることが示唆された．しかしながら，粘度の異なる溶液を本デバイスにより噴霧した結果，10 mPa・s 以上の溶液の噴霧は困難であった．これまでの検討より，鼻腔内滞留性を示す市販点鼻薬の製剤粘度は，10 mPa・s 以上を示す傾向にあったことから，以降の市販点鼻薬のマウスへの投与は MP 法により実施した．
鼻−脳直接経路による薬物脳移行性を予測する方法として，鼻粘膜を構成する気道上皮のモデル細胞である Calu-3 を用いた粘膜透過性試験が挙げられる．そこで，鼻腔内滞留性の高さが懸念される市販点鼻薬について，Calu-3 細胞を用いた粘膜透過性試験を実施した．その結果，粘膜透過性が制限される低分子水溶性化合物のフルオレセインナトリウムに対して，市販点鼻薬に含有される CFM は粘膜透過性が認められ，アルガードはエメロットALG より約 2 倍高い透過量を示した．このことより，アルガードを投与した場合，血中あるいは脳へ移行した CFM による行動抑制などの中枢性副作用の発現リスクが高いことが懸念された．これら市販点鼻薬について，過剰投与時における行動薬理評価による脳機能評価を実施した．その結果，投与直後に CFM による行動抑制が有意差はないものの鼻粘膜透過性依存的に認められた．その一方で，投与後 1 時間では探索行動量が増加したが，これは予想していた CFM による行動抑制などの中枢性副作用の増加とは異なる傾向だった．この原因については，評価した各市販点鼻薬の添加剤や CFM 以外に含有される薬物による複合的な作用によるものと推察されるが，詳細については今後更なる検討が必要である．いずれにしても，鼻腔内滞留性の高い市販点鼻薬の過剰量投与により，中枢性と考えられる行動異常が認められたため，これら市販点鼻薬の適正使用の必要性が改めて示唆された．

５、まとめ
MicroFPS™ を用いた経鼻投与法は，従来のマイクロピペット法より短時間かつ効率的な薬液の鼻腔内投与が可能であり，経鼻投与した薬物の薬効評価において有用な方法である．ただし，粘性の高い溶液の噴霧は困難なため，噴霧器の更なる改良が期待される．鼻腔内滞留性が高いと考えられる２つの市販点鼻薬の投与後において，粘膜透過性依存的に行動量の変化が認められた．これは，市販点鼻薬の誤った用法が中枢性副作用を発現する可能性ならびにこれらの適正な用法指導の必要性を示唆した．

24

６、調査・研究発表（口頭叉は誌上発表）

本研究の一部について，日本薬学会第本研究の一部について，日本薬学会第144144年会にて発表し，学術論文としても受理さ年会にて発表し，学術論文としても受理された（Pharmaceutics,
15．また，更なる検討を加えたうえで，更なる学れた（Pharmaceutics,15(11),(11),25532553(2023)）(2023)）．また，更なる検討を加えたうえで，更なる学
本研究の一部について，日本薬学会第144
年会にて発表し，学術論文としても受理された
術論文への投稿を予定している．
（Pharmaceutics,15 (11), 2553 (2023)）．また，更なる検討を加えたうえで，更なる学術論文へ術論文への投稿を予定している．の投稿を予定している．

７
７、、引
引用
用文
文献
献

1)1)R.
R.G.
G.Torne,Torne,C.
C.R.
R.Emory,
Emory,T.T.A.
A.Ala,Ala,W.
W.H.
H.FreyFreyII,II,Brain
BrainRes.,
Res.,692,692,278-282
278-282(1995).
(1995).
７、引用文献2)2)R.
R.G.
G.Torne,Torne,G.
G.J.J.Pronk,
Pronk,V.V.Padmanabhan,Padmanabhan,W.
W.H.
H.FreyFreyII,
II,Neuroscience,
Neuroscience,127
127(2),(2),481-496
481-496(2004).

(2004).
1) R.
G. Torne, C. R. Emory, T. A. Ala, W. H. Frey II, Brain Res., 692, 278-282 (1995).

3)3)A.
A. G.
Schatzlein,
I.I.F.F.Uchegbu,
Mol.
Pharm.,
11,(2014).
A.Lalatsa,
Lalatsa,Schatzlein,
Uchegbu,W.
Mol.
Pharm.,
11,1081-1093
1081-1093127(2014).
2) R.
G.
Torne,A.
G.G.
J. Pronk,
V. Padmanabhan,
H. Frey
II, Neuroscience,(2), 481-496 (2004).
4)3)
S.S.Kakizaki,
Y.Y.Takashima,
Y.Y.Seta,
Biomaterials,
34,
A.
Lalatsa, A.F.F.
G.Akiyama,
Schatzlein,
I.Kakizaki,
F. Uchegbu,
Mol. Pharm.,
11, 1081-1093(2014).
4)T.
T.Kanazawa,
Kanazawa,
Akiyama,Takashima,Seta,Biomaterials,34,9220-9226
9220-9226
4) (2013)
T.
Kanazawa, F. Akiyama, S. Kakizaki, Y. Takashima, Y. Seta, Biomaterials, 34, 9220(2013)9226 (2013)5)5)N.
N.Jones,
Jones,Adv.
Adv.Drug
DrugDeliv.
Deliv.Rev.,
Rev.,51,51,5-195-19(2001).
(2001).
5)
N.
Jones,Adv.
Drug
Deliv.
Rev.,
51,5-19(2001).
6)6)N.
N.Suzuki,Suzuki,H.
H.Tanigawa,Tanigawa,T.T.Nagatomo,Nagatomo,H.
H.Miyagishi,Miyagishi,T.T.Kanazawa,
Kanazawa,T.T.Suzuki,Suzuki,Y.Y.Kosuge,
Kosuge,6) N. Suzuki, H. Tanigawa, T. Nagatomo, H. Miyagishi, T. Kanazawa, T. Suzuki, Y. Kosuge,
Pharmaceutics,
Pharmaceutics,1515(11),(11),25532553(2023).
(2023).
Pharmaceutics, 15 (11), 2553 (2023).

表
表・・図
図及及びび写写真
真表・図及び写真

表１
表１ 各投与方法における薬液の経鼻投与に要する時間
各投与方法における薬液の経鼻投与に要する時間
表１
各投与方法における薬液の経鼻投与に要する時間
薬液
薬液10μL10μLのの投与に要する時間
投与に要する時間(s)
(s)
MSD法
MSD 法
MPMP法
法

115757197
197

225555191
191

335151194
194

NN445757

191
191556363190190665757192192

図１ 新規微量噴霧器
新規微量噴霧器 MicroFPS™ の外観ならびに特徴
図１
図１ 新規微量噴霧器MicroFPS™の外観ならびに特徴
MicroFPS™の外観ならびに特徴

2577--193
19388--194
194

Mean
Mean

S.E.
S.E.

56.67
56.67
192.75
192.75

3.54
3.54
2.11
2.11

図２ 2 つの経鼻投与方法（MSD 法・MP 法）の比較
図２ 2 つの経鼻投与方法（MSD 法・MP 法）の比較
図２ 2 つの経鼻投与方法（MSD 法・MP 法）の比較

図３ マウス経鼻投与後における薬液の鼻腔内分布に及ぼす影響（Mean
マウス経鼻投与後における薬液の鼻腔内分布に及ぼす影響（Mean ± S.E.
(n=3),
図３± S.E.
(n=3),
図３

マウス経鼻投与後における薬液の鼻腔内分布に及ぼす影響（Mean ± S.E. (n=3),

Tukey’s test. * p < 0.05,
Tukey’s
0.05, **** pp << 0.01,0.01,******pp<<0.001）
0.001）

Tukey’s test. * p < 0.05, ** p < 0.01, *** p < 0.001）

26

図４（Mean ± ±S.E.
(n=4-5),
図４ 経鼻投与したイヌリンの嗅球・脳分布に及ぼす影響
経鼻投与したイヌリンの嗅球・脳分布に及ぼす影響（MeanS.E.
(n=4-5),t-test,t-test,
図４
経鼻投与したイヌリンの嗅球・脳分布に及ぼす影響（Mean±S.E.
(n=4-5),t-test,ns; not ns;
significant）
not significant）
ns; not significant）

図５ 各市販点鼻薬の Calu-3 細胞単層膜透過量（Mean ± S.D. (n=5)）
図５ 各市販点鼻薬の Calu-3 細胞単層膜透過量（Mean ± S.D. (n=5)）
図５ 各市販点鼻薬の Calu-3 細胞単層膜透過量（Mean ± S.D. (n=5)）

27

LS

150

250200countcount10050150
1005000

p re012p re0hr

12hr

R25w精製水a te r

Aエメロット
LGALG

20count

Aアルガードlg u a r d151050p re012hr

図６ 点鼻薬の経鼻投与がマウスの自発運動量に及ぼす影響
図６

点鼻薬の経鼻投与がマウスの自発運動量に及ぼす影響（X 軸方向の水平行動量（L），Y 軸方向の水平行動量（S）および立ち上がり行動量（R）（X 軸方向の水平行動量（L），Y 軸方向の水平行動量（S）および立ち上がり行動量（R）（Mean ±（Mean
S.E. (n=7),
two-way analysis of variance (ANOVA) followed by Tukey’s test）± S.E. (n=7), two-way analysis of variance (ANOVA) followed by Tukey’s test）

28