• Белковые диеты
• Витамины
• Диеты
• Для мультиварки
• Для похудения

Способ получения гиалуроновой кислоты. Гиалуроновая кислота для лица: эффект, цена, противопоказания, показания, плюсы, минусы Гиалуроновая кислота в структуре живой клетки

Гиалуроновая кислота – природный полисахарид животного происхождения. Широко распространена в природе, содержится в основном веществе многих видов соединительной и нервной ткани (в коже, связках, пуповине, сердечных клапанах, стекловидном теле глаза, роговице и др.) ибиологических жидкостей (слюне,синовиальной исуставной жидкости, и др.). В соединительной ткани дермы гиалуроновая кислота расположена между волокнами коллагена и эластина, в клетках рогового слоя – в корнеоцитах.

Таким образом, гиалуроновая кислота является одним из основных компонентов внеклеточного матрикса. Принимает значительное участие впролиферациии миграции клеток. Продуцируется некоторымибактериями(например,Streptococcus ).

Количество гиалуроновой кислоты в различных источниках может составлять до 5% сухой массы ткани. В теле человека весом 70 кг в среднем содержится ~15 г гиалуроновой кислоты.

Получение

В промышленности гиалуроновую кислоту получают двумя способами: физико-химическим и биотехнологическим.

Физико-химический способ . По этому способу гиалуроновую кислоту получают, в основном, из петушиных гребней, человеческих пуповин и глаз крупного рогатого скота. Технологическая схема получения гиалуроновой кислоты из вышеназванной биомассы включает следующие стадии:ферментативное расщепление соединительной ткани с выделением гиалуроновой кислоты илиэкстрагирование гиалуроновой кислоты из биомассы разбавленными растворами щелочи или кислоты, последующее специфическое фракционирование выделенного продукта для удаления белковых и липидных составляющих, несколько этапов очистки, осаждение и высушивание.

В последнее время гиалуроновую кислоту все чаще получают более выгодным с экономической точки зрения биотехнологическим путем из растительного сырья (пшеничный субстрат) с использованием бактериальных культур (Streptococcus zooepidermicus илиStreptococcus equi ). Этапы получения гиалуроновой кислоты по биотехнологии следующие: строго контролируемыйбиосинтез гиалуроновой кислотыбактериальными клетками (бактерии размножаются и помещаются в бродильный чан, где они синтезируют гиалуроновую кислоту в специальных условиях); выделение наработанной гиалуроновой кислоты из бактерий и ее дальнейшая очистка; осаждение и высушивание. Все процессы биотехнологического получения гиалуроновой кислоты проводят в условиях постоянного бактериологического и реологического контроля, обеспечивающего высокое качество получаемого продукта и, самое главное, заданную молекулярную массу гиалуроновой кислоты.

Химическое строение и молекулярная структура

Гиалуроновая кислота – несульфированныйгликозаминогликан. В природных условиях гиалуроновая кислота синтезируется классом встроенныхмембранных белков, называемыхгиалуронат-синтетазами . В организмах позвоночных содержатся три типа гиалуронат-синтетаз: HAS1, HAS2 и HAS3. Считается, что эти ферменты соединяют молекулыглюкуроновой кислоты иN -ацетилглюкозамина в строго чередующемся порядке.

Структурная формула фрагмента макромолекулы гиалуроновой кислоты приведена на рис.1. Макромолекулярные цепи построены из чередующихся звеньев остатков β- D -глюкуроновой кислоты иβ- N -ацетилглюкозамина , связанныхβ-(1→4)- и β-(1→3)-гликозидными связями .

Атомы водорода СООН-групп некоторых элементарных звеньев β-D -глюкуроновой кислоты могут быть замещеныNaилиK. Такие полисахариды называют натриевой или калиевой солью гиалуроновой кислоты (гиалуронат натрия илигиалуронат калия ).

Элементарной повторяющейся единицей макромолекулы гиалуроновой кислоты является дисахаридный фрагмент. В качестве примера на рис.2 представлена элементарная единица макромолекулы натриевой соли гиалуроновой кислоты

Наиболее энергетически выгодной конформацией элементарного звена молекулы гиалуроновой кислоты является конформация кресла С1 (рис.3).

Объёмные заместители пиранозногокольца находятся в стерически выгодныхэкваториальных положениях, а меньшие по размеру атомы водорода занимают менее выгодныеаксиальные позиции.

Благодаря присутствию β-(1→3)-гликозидных cвязeй макромолекула гиалуроновой кислоты, насчитывающая несколько тысяч моносахаридных остатков, принимает конформацию спирали (рис.4).

На один виток спирали приходится три дисахаридных блока. Локализованные на внешней стороне спирали гидрофильные карбоксильные группы остатков глюкуроновой кислоты могут связывать ионы Ca 2+ .

Словосочетание «гиалуроновая кислота» не слышал, наверное, только мёртвый. За последние годы эта молекула просто захватила мир: «гиалуронку» (как её ласково называют поклонники) мажут, колют, глотают в таблетках и пьют в коктейлях – и всё ради молодости и красоты. Что же это за волшебное средство и правда ли, что мы, наконец, нашли молодильное яблочко? Давайте разбираться.

Что это такое?

Гиалуроновая кислота (ГК) – это не кислота в том значении, в котором мы обычно понимаем это слово: она не способна что-то растворить или отшелушить кожу (как, например, гликолевая или молочная). Это вещество естественным образом производится нашим организмом во множестве тканей, но больше всего в суставах.

В упрощенном понимании гиалуроновая кислота – это сахар, но с большой молекулярной массой, благодаря которой одна молекула ГК может притянуть и связать тысячу молекул воды. В нашем теле гиалуроновая кислота выполняет крайне важную задачу: сохранить воду в тканях. А увлажнённая кожа равно упругая кожа. Вот и всё волшебство.

Почему её используют в косметологии?

С возрастом в организме вырабатывается всё меньше и меньше гиалуроновой кислоты: в период с 25-ти до 50-ти лет её становится вдвое меньше. Ультрафиолет также снижает выработку «гиалуронки». Соответственно, вода уходит из кожи, из-за чего она становится вялой и морщинистой. Собственную ГК организм вырабатывать в прежних количествах не заставить, но зато можно ввести новую, искусственную порцию.

Как добывают гиалуроновую кислоту?

В прошлом веке ГК получали из рыбы или (страшно представить) из петушиных гребней. К счастью, этот варварский способ остался в прошлом, поскольку нашелся простой способ синтезировать гиалуроновую кислоту в лабораториях. В искусственном препарате нет бактерий, по составу он полностью идентичен «родной» кислоте, поэтому у него фактически нет противопоказаний.

Как работает крем с гиалуроновой кислотой?

На самом деле, это очень спорный момент – работают ли они вообще. Учёные и косметологи разделились на два лагеря: одни говорят, что размер молекулы ГК не позволяет ей проникать в кожу – и это действительно так. Диаметр молекулы гиалуроновой кислоты составляет около 3000 нм, в то время как расстояние между клетками кожи – не более 50 нм. Однако другие отвечают, что это вовсе и не нужно: находясь на поверхности кожи, гиалуроновая кислота уже, как губка, притягивает воду и тем самым увлажняет кожу.


Ещё один предмет для спора – низкомолекулярная ГК. Её создатели уверяют, что размер такой молекулы значительно уменьшен (до 5 нм), что позволяет веществу проникать в кожу и увлажнять её на глубоком уровне. По мнению других ученых, это абсурд, поскольку молекулы с малой молекулярной массой автоматически теряют способность удерживать на своей поверхности большое количество воды.

Точка в этих спорах пока не поставлена, поэтому вопрос, работают ли крема и сыворотки с гиалуроновой кислотой, остаётся открытым.

Как работают инъекции?

С помощью иглы врач-косметолог вводит препарат на основе гиалуроновой кислоты в проблемную зону (например, носогубную складку), и молекулы ГК начинают притягивать влагу с поверхности кожи в глубинные слои. Накапливаясь вокруг препарата, вода буквально выталкивает морщину изнутри. И лицо снова становится гладким и упругим.

Главный недостаток инъекций – это недолговременный эффект: процедуру нужно повторять каждые 6-12 месяцев. А вот стоимость препаратов и работы косметолога довольно высоки.

Как работают таблетки?

Скорее всего, совершенно никак. Гиалуроновая кислота – это простой полисахарид, который, попадая в ротовую полость и желудок, расщепляется на обыкновенные сахара, поэтому он никак не может попасть в кожу и оказать все те волшебные эффекты, которые обещают производители. Никакой научной базы, доказывающей эффективность БАДов с ГК у них нет, а выпускаются они по принципу «Не навредит – и то хорошо».

Гиалуроновая кислота (ГК), также известная как (соль кислоты) или гиалуронан (объединяющее обозначение для кислоты и ее соли), представляет собой анионный натуральный полисахарид (несульфированный простейший гликозаминогликан), который является важным компонентом нервной, эпителиальной, соединительной тканей и основным ингредиентом внеклеточного матрикса.

Гиалуроновая кислота также входит в состав многих, присущих живым организмам биологических жидкостей (синовиальная жидкость, слюна и пр.). Данное вещество может продуцироваться некоторыми бактериями (например, стрептококками ) и выделяться из органов животных (гребень петуха, стекловидное тело и хрящевая ткань рогатого скота).

В человеческом теле массой около 70-ти килограмм в среднем содержится примерно 15 граммов этой эндогенной кислоты, третья часть которой ежесуточно подвергается преобразованию (расщепляется или синтезируется).

Структура и строение

Структурная схема ГК характерна для линейного полисахарида, состоящего из чередующихся остаточных частей N-aцетил-D-гликозамина и D-глюкуроновой кислоты , последовательно соединенных гликозидными связями β-1,3 и β-1,4.

Одна молекула данной кислоты может включать до 25 тысяч подобных дисахаридных звеньев. ГК природного происхождения обладает молекулярной массой варьирующей в пределах 5000-20000000 Да. У человека среднее значение молекулярной массы находящегося в синовиальной жидкости полимера равняется 3140000 Да.

Молекула кислоты энергетически стабильна, в том числе вследствие стереохимии дисахаридов входящих в ее состав. В пиранозном кольце объемные заместители расположены в стерически выгодных позициях, тогда как меньшие по объему атомы водорода размещены в менее выигрышных аксиальных положениях.

Образование: Окончил Винницкий национальный медицинский университет им. Н.И.Пирогова, фармацевтический факультет, высшее фармацевтическое образование – специальность «Провизор».

Опыт работы: Работа в аптечных сетях «Конекс» и «Биос-Медиа» по специальности «Фармацевт». Работа по специальности «Провизор» в аптечной сети «Авиценна» города Винница.

Комментарии

Я тоже кстати гиалуронку в таблетка принимаю. Кстати, у Эвалара хорошая, да, но там эффект накопительный, надо 2 месяца пить и не забывать

Было много проблем с кожей:шелушилась, трескалась, стали появляться морщины. Из-за этого решила попробовать гиалуроновую кислоту в таблетках, да так и осталась ее пить. Уже 6 курсов прошла, с кожей стало гораздо лучше, даже холода теперь не страшны.

Спасибо за хорошую статью. Сама принимаю гиалуронку уже давно. Пробовала и крем, и инъекции, но остановилась на таблетках. Думаю, что это все-таки самое практичное, что создали.

В косметологии наибольший успех имеют инъекционные процедуры - контурная пластика, биоревитализация, биорепарация. Активным компонентом препаратов, применяющихся для их выполнения, является гиалуроновая кислота (ГК). Несмотря на неоднозначные высказывания в СМИ, гиалуроновая кислота в косметологии не теряет своей популярности уже на протяжении около двух десятков лет.

Роль ГК в организме человека

Все системы и органы состоят из клеток: кровь - из форменных элементов, печень - из гепатоцитов, нервная система - из нейронов. Пространство между всеми клетками занимает соединительная ткань, составляющая около 85% всего организма. Являясь единой структурой, она взаимодействует со всеми другими тканями (эпителиальной, нервной, мышечной и т. д.) и осуществляет их взаимосвязь между собой.

Соединительная ткань, в зависимости от ее состава, может быть в различных физических состояниях - в жидком (кровь, лимфа, синовиальная внутрисуставная и спинномозговая жидкость), твердом (кость), в виде геля (межклеточная жидкость и хрящ, стекловидное тело глаза). Наиболее полно она присутствует в кожных структурах - дерме, гиподермальном и базальном слоях.

Соединительную ткань от других тканей организма отличает высокая развитость ее основы при относительно небольшом количестве структур клеток. Основа состоит из эластиновых и коллагеновых волокон, а также сложных молекулярных белковых и аминокислотных соединений с аминосахарами. Важнейшим из них и является гиалуроновая кислота.

Одна молекула ГК способна связывать около 500 молекул воды. В организме человека среднего возраста она синтезируется фибробластами в количестве 15-17 гр. Половина ее содержится в клетках рогового слоя кожи, а также между волокнами эластина и коллагена. Она стимулирует выработку этих белков, создает условия для их фиксированного расположения, придавая тем самым упругость и эластичность кожному покрову.

Видео

Процессы старения тканей

Под воздействием фермента гиалуронидазы гиалуроновая кислота разрушается. Процессы ее восстановления и расщепления происходят непрерывно. Около 70% разрушается и восстанавливается в течение суток. Преобладание того или иного процесса зависит от:

• суточных и сезонных биоритмов;
• возраста;
• психологического состояния;
• нерационального питания;
• никотиновой интоксикации и избыточного УФ облучения;
• приема определенных медикаментозных препаратов и пр.

Эти факторы влияют не только на синтез ГК (гиалуроната), но и на его структуру. Снижение его количества приводит к уменьшению связанной воды в тканях и появлению признаков их старения. Дефектные же молекулы сохраняют способность связывать воду, но теряют способность отдавать ее. Кроме того, естественные возрастные процессы приводят к концентрации ГК в глубоких кожных слоях, что является причиной межклеточного отека ткани на границе дермы и гиподермы и обезвоженности более поверхностных слоев.

Все эти процессы с увеличением возраста и под влиянием негативных факторов нарастают и приводят к сухости кожи при одновременной одутловатости лица и отеков под глазами, снижению ее эластичности и упругости, появлению морщин и пигментации.

Виды ГК в организме

Уникальность ее состоит в наличии молекул с различной длиной цепочки полисахаридов. От длины цепочки во многом зависят свойства гиалуроновой кислоты и ее влияние на клетки:

1. Молекулы с короткой цепью, или низкомолекулярная гиалуроновая кислота - оказывает противовоспалительное действие. Этот вид кислоты применяется в целях лечения ожоговой болезни, трофических язв, угрей, псориаза и герпетических высыпаний. Она используется в косметологии в виде одного из компонентов тоников и кремов наружного применения, так как, не теряя своих свойств, длительно и глубоко проникает в кожу.
2. Среднемолекулярная ГК, обладающая свойством подавления миграции, размножения клеток и др. Она используется при лечении глаз и некоторых видов артритов.
3. Высокомолекулярная - стимулирует клеточные процессы в коже и обладает свойством удерживать большое число молекул воды. Она придает коже упругость и высокую устойчивость к внешним негативным факторам. Этот вид используется в офтальмологии, хирургии, а в косметологии - в препаратах для инъекционных методик.

Промышленные виды

В зависимости от технологии производства гиалуронат натрия подразделяется на два вида:

1. Длительное время применялись препараты с гиалуроновой кислотой животного происхождения. Ее получали путем ферментативного расщепления измельченных частей животных (глаза и хрящи крупного рогатого скота, петушиные гребни, синовиальная внутрисуставная жидкость, пуповины) в результате специальной двухэтапной очистки и осаждения. Технология предусматривала использование дистиллированной воды и высокой температуры (85-100 градусов). Значительная часть высокомолекулярной фракции разрушалась, превращаясь в низкомолекулярную. Кроме того, оставались белки животного происхождения.

   Эффект после инъекций таких препаратов в целях косметической коррекции лица сохранялся недолго, иногда способствовал образованию дермальных узлов. Но препарат особенно был опасен тем, что часто становился причиной выраженных воспалительных и аллергических реакций из-за наличия животного белка. Поэтому такая технология уже почти не применяется.

2. С недавнего времени в фармацевтической промышленности ГК получают способом биотехнологического синтеза. В этих целях используются микроорганизмы (стрептококки), выращенные на пшеничном бульоне. Они вырабатывают гиалуроновую кислоту, которая на последующих этапах очищается, высушивается и подвергается многократному бактериологическому и химическому исследованиям. Такой препарат почти полностью соответствует кислоте, вырабатываемой в организме человека. Он почти не вызывает аллергических и воспалительных реакций.

Применение в косметологии

Гиалуроновая кислота применяется для введения в кожу и подкожные слои с помощью различных способов:

1. Инъекционных.
2. Безинъекционных.

Инъекционные процедуры с гиалуроновой кислотой применяются в таких методиках, как:

• , и - введение препарата в средние слои кожи; применяется при возрастных изменениях, сухости кожного покрова и для повышения его эластичности, тонуса и цвета, устранения угревой сыпи, растяжек и т. д.; длительность сохранения гиалуроновой кислоты в дерме - до 14 суток;
• - заполнение веществом подкожных структур с целью разглаживания морщин и коррекции контуров лица; препарат сохраняется под кожей в течение 1-2 недель;
• и - введение модифицированной гиалуроновой кислоты, которая сохраняется в коже до 3 недель.

Вопросы

Что лучше: ботокс или ГК?

Учитывая разнонаправленность механизмов действия ботокса и гиалуроновой кислоты, они применяются для достижения различных эффектов. Возможно их сочетание. Однако необходимо помнить о том, что после введения должно пройти не менее двух недель.

Можно ли совмещать введение коллагеновых филлеров и ГК?

Хорошо сочетаются филеры на основе коллагена и ГК. Первый обеспечивает коже плотность и структуру и действует в среднем 4 месяца, второй - естественное увлажнение и прочность в течение 6-9 месяцев.

Любое применение инъекций гиалуроновой кислоты должно осуществляться только врачом-косметологом.

Гиалуронан (также называется гиалуроновой кислотой, гиалуронатом или ГК) представляет собой анионный, несульфатированный гликозаминогликан, широко распространенный по всем соединительной, эпителиальной и нервной тканям. Он является уникальным среди гликозаминогликанов в том, что он не сульфатирован, образуется в плазматической мембране вместо аппарата Гольджи, и может быть очень большим, с молекулярной массой, которая зачастую достигает миллионов. Являясь одним из главных компонентов внеклеточного матрикса, гиалуроновая кислота значительно способствует пролиферации и миграции клеток, а также может быть вовлечена в процессе роста некоторых злокачественных опухолей.

Структура гиалуроновой кислоты

Свойства гиалуроновой кислоты впервые были определены в 1930-х годах в лаборатории Карла Мейера.

Гиалуроновая кислота представляет полимер дисахаридов, состоящих из D-N-ацетилглюкозамина и D-глюкуроновой кислоты, соединенных поочередно β-1,4 и β-1, 3- гликозидными связями. Гиалуроновая кислота может содержать по 25000 подобных дисахаридных звеньев. Полимеры гиалуроновой кислоты могут варьироваться в размере от 5000 до 20000000 Да в естественных условиях. Средний молекулярный вес в синовиальной жидкости человека составляет 3-4 миллиона Да; гиалуроновая кислота, выделенная из человеческой пуповины имеет 3140000 Да.

Гиалуроновая кислота энергетически стабильна, отчасти из-за стереохимии составляющих ее дисахаридов. Громоздкие группы на каждой молекуле сахара находятся в пространственно приемлемых положениях, в то время как меньшие молекулы водорода выбирают менее благоприятные аксиальные позиции.

Биологический синтез

Гиалуроновая кислота синтезируется классом интегральных мембранных белков, называемых гиалуронан-синтазами, из которых в организме позвоночных содержатся 3 типа - HAS1, HAS2 и HAS3. Данные ферменты удлиняют гиалуроновую кислоту, последовательно добавляя N-ацетилглюкозамин и глюкуроновую кислоту к исходному полисахариду, при этом передавая полимер с помощью ABC-транспортера через клеточные мембраны в межклеточное пространство.

Было показано, что синтез гиалуроновой кислоты (HAS) ингибируется 4-метилумбеллифероном («химекромон», «хепарвит»), производным 7-гидрокси-4-метилкумарина. Это селективное ингибирование (без ингибирования других гликозаминогликанов) может оказаться полезным в предотвращении метастазирования клеток злокачественных опухолей.

Bacillus Subtilis недавно была генетически модифицирована (ГМО), чтобы культивировать формулу с выделением гиалуроновой кислоты, в запатентованном процессе производства продукции, предназначенной для людей.

Клеточные рецепторы для гиалуроновой кислоты

До сих пор клеточные рецепторы, которые были определены для гиалуроновой кислоты, подразделялись на три основные группы: CD44, рецептор для ГК-опосредованной подвижности (RHAMM) и внутриклеточные молекулы адгезии-1 (ICAM-1). CD44 и ICAM-1 уже были известны как молекулы адгезии клеток с другими признанными лигандами, прежде чем было обнаружено их ГК-связывание.

CD44 широко распространены по всему организму, и формальная демонстрация связывания HA-CD44 было предложено Aруффо и соавторами в 1990 году. На сегодняшний день, он признается в качестве основного рецептора на поверхности клетки для гиалуроновой кислоты. CD44 опосредует взаимодействие клеток с гиалуроновой кислотой и связывание обоих оказывает важное влияние в различных физиологических событиях, таких как агрегация клеток, миграция, пролиферация и активация; адгезия «клетка-клетка» и «клетка-субстрат»; эндоцитоз гиалуроновой кислоты, которая приводит к ее катаболизму в макрофагах; а также сборка околоклеточных матриксов из протеогликанов и гиалуроновой кислоты. Две значительные роли CD44 в коже были предложены Кая и соавторами. Первая заключается в регуляции пролиферации кератиноцитов в ответ на внеклеточные стимулы, а вторая - в поддержании местного гомеостаза гиалуроновой кислоты.

ICAM-1 известен в основном как метаболический рецептор клеточной поверхности для гиалуроновой кислоты, и этот белок может быть ответственным, в основном, за выделение кислоты из лимфы и плазмы крови, что составляет большую часть метаболизма всего организма. Связывание лиганда этого рецептора, таким образом, вызывает высоко скоординированный каскад событий, который включает в себя образование эндоцитотического пузырька, его слияние с первичными лизосомами, ферментативное расщепление до моносахаридов, активный трансмембранный транспорт этих сахаров в клеточный сок, фосфорилирование GlcNAc и ферментативное деацетилирование. Как и его название, ICAM-1 также может служить молекулой клеточной адгезии, и связывание гиалуроновой кислоты с ICAM-1 может способствовать контролю ICAM-1-опосредованной активации воспаления.

Расщепление гиалуроновой кислоты

Гиалуроновая кислота расщепляется семейством ферментов, называемых «гиалуронидазы». У людей есть, как минимум, семь видов гиалуронидазоподобных ферментов, некоторые из которых - опухолевые супрессоры. Продукты расщепления гиалуроновой кислоты, олигосахариды и гиалуронат с крайне низкой молекулярной массой, проявляют проангиогенные свойства. Также недавние исследования доказали, что фрагменты гиалуроновой кислоты, а не нативная высокая молекулярная масса, способны вызывать воспалительные реакции в дендритных клетках и макрофагах при повреждениях ткани и отторжении трансплантата кожи.

Роль гиалуроновой кислоты в процессе регенерации раны

Кожа служит механическим барьером к внешней среде и действует для предупреждения проникновения инфекционных агентов. После повреждения, нижележащие ткани подвержены инфицированию; таким образом, быстрое и эффективное заживление оказывает решающее значение для восстановления барьерной функции. Заживление ран кожи является очень сложным процессом, и включает в себя множество взаимодействующих процессов, инициированных гемостазом и высвобождением тромбоцитарных факторов. Следующие стадии - это воспаление, образование грануляционной ткани, реэпителизация и ремоделирование. Гиалуроновая кислота, вероятно, играет многогранную роль в опосредовании этих клеточных и матричных событий. Предполагаемые роли гиалуроновой кислоты в этой последовательности событий заживления ран кожи более подробно освещены ниже.

Воспаление

Многие биологические факторы, такие как факторы роста, цитокины, эйкозаноиды и др., образуются в процессе воспаления. Эти факторы являются необходимыми для последующих стадий заживления ран вследствие их ролей в содействии миграции воспалительных клеток, фибробластов и эндотелиальных клеток в месте раны.

Ткань раны в начале воспалительной фазы заживления раны изобилует гиалуроновой кислотой, что вероятно, является отражением усиленного синтеза. Гиалуроновая кислота действует как промоутер раннего воспаления, что имеет решающее значение в целом для процесса заживления раны кожи. В мышиной модели воздушного кармана, в процессе каррагинан/IL-1-индуцированного воспаления, отмечалось, что гиалуроновая кислота усиливает клеточную инфильтрацию. Кобаяши и соавторы показали дозозависимое увеличение про-воспалительных цитокинов TNF -α и производство IL-8 фибробластами человеческой матки в концентрации гиалуроновой кислоты 10 мкг/мл до 1 мг/мл через CD44-опосредованный механизм. Эндотелиальные клетки, в ответ на воспалительные цитокины, такие как TNF-α, и бактериальный липополисахарид, также синтезируют гиалуроновую кислоту, что, как было показано, усиливает первичную адгезию цитокин-активированных лимфоцитов, экспрессирующих ГК-связывающие варианты CD44 в условиях ламинарного и статического потока. Интересно отметить, что гиалуроновая кислота имеет противоречивые двойные функции в воспалительном процессе. Она не только может способствовать воспалению, как утверждалось выше, но также может смягчить воспалительную реакцию, которая может способствовать стабилизации грануляционной ткани матрикса, как описано в следующей части.

Грануляция и организации матрикса грануляционной ткани

Грануляционная ткань является хорошо кровоснабжаемой, волокнистой соединительной тканью, которая замещает фибриновые сгустки в заживающих ранах. Она обычно растет от основания раны и может заполнить раны практически любого размера. Гиалуроновая кислота содержится в изобилии в грануляционной ткани матрикса. Множество различных функций клеток, которые существенно необходимы для восстановления тканей, можно приписать этой сети, богатой гиалуроновой кислотой. Эти функции включают усиление миграции клеток в предварительный матрикс раны, клеточной пролиферации и организации матрикса грануляционной ткани. Безусловно, инициация воспаления является чрезвычайно важной для образования грануляционной ткани, поэтому про-воспалительная роль гиалуроновой кислоты, как обсуждалось выше, также способствует этой стадии заживления раны.

Гиалуроновая кислота и миграция клеток

Миграция клеток имеет важное значение для образования грануляционной ткани. В ранней стадии грануляционной ткани преобладает внеклеточный матрикс, богатый гиалуроновой кислотой, которая считается благоприятной средой для миграции клеток в этот временный матрикс раны. Содействие гиалуроновой кислотой миграции клеток можно отнести к ее физико-химическим свойствам, как указано выше, а также ее прямому взаимодействию с клетками. По прежнему сценарию, гиалуроновая кислота представляет собой открытый гидратированный матрикс, который усиливает миграцию клеток, тогда как в последнем сценарии, управляемая миграция и контроль локомоторных механизмов клеток опосредуются через специфическое взаимодействие клеток между гиалуроновой кислотой и поверхностными ГК-рецепторами клеток.

Как уже говорилось ранее, тремя основными поверхностными рецепторами клеток для гиалуроновой кислоты являются CD44, RHAMM, и ICAM-1. RHAMM больше связан с миграцией клеток. Он образует связи с несколькими протеинкиназами, связанных с локомоцией клеток, например, протеинкиназа (ERK), регулируемая внеклеточным сигналом, p125fak, и pp60c-src. Во время внутриутробного развития, пути миграции, через которые мигрируют клетки нервного гребня, богаты гиалуроновой кислотой. Гиалуроновая кислота тесно связана с процессом миграции клеток в матриксе грануляционной ткани, и исследования показывают, что движение клетки может быть ингибировано, по крайней мере, частично, расщеплением гиалуроновой кислоты или блокированием занятости ГК-рецепторов.

Обеспечивая клетку динамической силой, синтез гиалуроновой клетки, как было показано, связывается с миграцией клеток. В основном, кислота синтезируется на плазматических мембранах и выделяется прямо во внеклеточную среду. Это может содействовать гидратированному микроокружению в местах синтеза, и имеет важное значение для миграции клеток, так как способствует отделению клеток.

Роль гиалуроновой кислоты в ведении воспалительной реакции

Хотя воспаление является неотъемлемой частью образования грануляционной ткани, для нормального восстановления тканей, чтобы продолжить, воспаление должно управляться. В первоначально образовавшейся грануляционной ткани процесс воспаления является очень интенсивным с высокой скоростью метаболизма ткани, опосредованным ферментами, расщепляющих матрикс и реактивными метаболитами кислорода, которые являются продуктами воспалительных клеток.

Стабилизация матрикса грануляционной ткани может быть достигнута путем модерирования воспаления. Гиалуроновая кислота функционирует в качестве важного модератора в этом процессе, что противоречит ее роли в воспалительной стимуляции, как описано выше. Гиалуроновая кислота может защитить от вредного воздействия свободных радикалов на клетки. Это благодаря свойству очистки от свободных радикалов, физико-химическому свойству, разделяемому полиионными крупными полимерами. В крысиной модели свойства очистки от свободных радикалов, исследованной Фоши и его коллегами, было показано, что гиалуроновая кислота уменьшает повреждение грануляционной ткани.

В дополнение к роли очистки от свободных радикалов, гиалуроновая кислота может также функционировать в отрицательной обратной связи воспалительной активации через свои специфические биологические взаимодействия с биологическими компонентами воспалениия. TNF-α, важный цитокин, образующийся при воспалении, стимулирует экспрессию TSG-6 (TNF-стимулированный ген 6) в фибробластах и воспалительных клетках. TSG-6, ГК-связывающий белок, также образует стабильный комплекс с сывороточным ингибитором протеиназы IαI (Inter-α-ингибитор) с синергетическим эффектом на плазмин-ингибирующей активности последнего. Плазмин участвует в активации протеолитического каскада матричных металлопротеиназ и других протеиназ, ведущих к воспалительному повреждению тканей.

Таким образом, действия комплекса TSG-6 / IαI, которые могут быть дополнительно организованы путем связывания с гиалуроновой кислотой во внеклеточном матриксе, могут служить мощной отрицательной обратной связью, чтобы смягчить воспаление и стабилизировать грануляционную ткань по мере прогрессирования заживления. В мышиной модели воздушного кармана каррагинан/IL-1 (интерлейкин-1β)-индуцированного воспаления, где гиалуроновая кислота, как было показано, имеет провоспалительные свойства, уменьшение воспаления может быть достигнуто путем введения TSG-6, и результат сравним с системным лечением дексаметазоном.

Реэпителизация

Гиалуроновая кислота играет важную роль в нормальном эпидермисе. Гиалуроновая кислота также имеет важные функции в процессе реэпителизации в связи с ее несколькими свойствами. Она служит в качестве неотъемлемой части внеклеточного матрикса базальных кератиноцитов, которые являются основными составляющими эпидермиса, ее функция очистки от свободных радикалов и ее роли в пролиферации и миграции кератиноцитов.

В нормальной коже, гиалуроновая кислота находится в относительно высокой концентрации в базальном слое эпидермиса, где находятся пролиферирующие кератиноциты. CD44 находится совместно с гиалуроновой кислотой в базальном слое эпидермиса, где дополнительно, как было показано, экспрессируется преимущественно на плазматических мембранах, стоящих перед карманами матрикса, богатого кислотой. Поддержание внеклеточного пространства и обеспечение открытой, а также увлажненной, структуры для прохождения питательных веществ, являются основными функциями гиалуроновой кислоты в эпидермисе.

Тамми Р. и его коллеги обнаружили увеличение содержания гиалуроновой кислоты в присутствии ретиноевой кислоты(витамина А). Предполагаемые эффекты ретиноевой кислоты против повреждения светом и старения кожи могут коррелироваться, по крайней мере частично, с увеличением содержания гиалуроновой кислоты в коже, что приводит к увеличению гидратации тканей. Было высказано предположение, что свойство очистки от свободных радикалов гиалуроновой кислоты вносит свой вклад в защиту от солнечного излучения, поддерживая роли CD44, выступающим в качестве ГК-рецепторов в эпидермисе.

Эпидермальная гиалуроновая кислота также функционирует в роли манипулятора в процессе пролиферации кератиноцитов, что крайне важно в нормальном функционировании эпидермиса, а также во время реэпителизации в восстановлении тканей. В процессе заживления раны, гиалуроновая кислота экспрессируется в крае раны, в матриксе соединительной ткани, и выстраиваясь согласно экспрессии CD44 в миграции кератиноцитов.

Kая и соавторы нашли подавление экспрессии CD44 эпидермис-специфичным антисенсорным трансгеном, приведшему у животных накоплению дефектной гиалуроновой кислоты в поверхностной дерме, сопровождаемому различными морфологическими изменениями базальных кератиноцитов и дефектной пролиферации кератиноцитов в ответ на митоген и факторы роста. Также наблюдались снижение эластичности кожи, нарушенная местная воспалительная реакция и нарушенная регенерация тканей. Их наблюдения решительно поддерживают важные роли гиалуроновой кислоты и CD44 в физиологии кожи и регенерации тканей.

Заживление ран и рубцевание у плода

Отсутствие фиброзного рубцевания является основной особенностью заживления ран плода. Даже в течение длительного времени, содержание гиалуроновой кислоты в ранах плода по-прежнему выше, чем в ранах взрослых, что дает повод предполагать, что кислота может, по крайней мере, частично, уменьшить отложение коллагена, что следовательно, приводит к сниженному рубцеванию. Это предложение согласуется с исследованием Веста и его коллег, которые показали, что в заживлении ран взрослых и плода на поздних сроках беременности, удаление гиалуроновой кислоты приводит к фиброзному рубцеванию.

Видео о гиалуроновой кислоте

Роль в метастазировании рака

Синтазы гиалуроновой кислоты (СГК) играют роль на всех стадиях метастазирования рака. Производя анти-адгезивную гиалуроновую кислоту, СГК может позволять опухолевым клеткам освобождаться от основной массы опухоли, и если кислота связывается с рецепторами, такими как CD44, активация Rho GTPаз может способствовать эпителиально-мезенхимальному переходу раковых клеток. Во время процесса интравазации или экстравазации взаимодействие гиалуроновой кислоты, выделенной СГК с рецепторами, такими как CD44 или RHAMM, усиливают изменения в клетках, которые позволяют раковым клеткам проникать в сосудистую или лимфатическую системы. Во время путешествия в этих системах, гиалуроновая кислота, выделенная СГК, защищает раковые клетки от физического повреждения. Наконец, в формировании метастатического поражения, СГК производит гиалуроновую кислоту, чтобы позволить раковым клеткам взаимодействовать с родными клетками на вторичном участке и производить опухоль самой по себе.

Гиалуронидазы (ГКазы или ГИАЛ) также играют множество ролей в метастазировании рака. Помогая расщеплять внеклеточный матрикс, окружающий опухоль, гиалуронидазы помогают раковым клеткам отделиться от первичной массы опухоли и играют важную роль в интравазации, способствуя расщеплению базальной мембраны лимфатических или кровеносных сосудов. Гиалуронидазы вновь играют эти роли в обосновании метастатического образования, помогая с экстравазацией и удалением внеклеточного матрикса с вторичного участка. Наконец, гиалуронидазы играют ключевую роль в процессе ангиогенеза. Фрагменты гиалуроновой кислоты усиливают ангиогенез и гиалуронидазы производят эти фрагменты. Интересно, что гипоксия также усиливает продукцию гиалуроновой кислоты и активность гиалуронидаз.

Рецепторы гиалуроновой кислоты, CD44 и RHAMM, наиболее хорошо изучены с точки зрения их ролей в метастазировании рака. Усиленная клиническая экспрессия CD44 положительно коррелировалась с метастазированием в ряде типов опухолей. С точки зрения механики, CD44 влияет на адгезию раковых клеток друг с другом и к эндотелиальным клеткам, перестраивает цитоскелет посредством Rho GTPаз, и усиливает активность ферментов, расщепляющих внеклеточный матрикс. Увеличение экспрессии RHAMM также было клинически скоррелировано с метастазированием рака. С точки зрения механики, RHAMM способствует подвижности раковых клеток через ряд путей, включая киназу очаговой адгезии (FAK), МАР-киназу (МАРК), PP60 (c-src), и ниже по течению мишени Rho-киназы (ROK). RHAMM также может сотрудничать с CD44 с целью содействовать ангиогенезу в сторону метастатического образования.

Применение гиалуроновой кислоты в медицине

Гиалуроновая кислота содержится во многих тканях организма, таких как кожа, хрящи и стекловидное тело. Таким образом, она хорошо подходит для биомедицинских приложений, нацеленных на эти ткани. Первый биомедицинский продукт гиалуронана, «Healon», был разработан в 1970 - 1980-х годах компанией «Pharmacia» и был предназначен для использования в хирургии глаза (например, пересадка роговицы, операции по удалению катаракты, операции при глаукоме, и операции по восстановлению отслоившейся сетчатки). Другие биомедицинские компании также производят бренды гиалуроновой кислотой для глазной хирургии.

Нативная гиалуроновая кислота имеет сравнительно короткий период полураспада, так что были привлечены различные методы производства для увеличения длины цепи и стабилизации молекулы для применения в медицинских целях. Введение перекрестных связей на основе белка, введение молекул, очищающих от свободных радикалов, таких как сорбитол, и минимальная стабилизация цепей гиалуроновой кислоты с помощью химических реактивов, например, стабилизация NASHA - это все методы, которые были использованы.

В конце 1970-х годов имплантация интраокулярного хрусталика часто сопровождалась тяжелым отеком роговицы, вследствие повреждения клеток эндотелия во время операции. Было очевидно, что требовалась вязкая, прозрачная, физиологическая смазка для предотвращения такого соскабливания эндотелиальных клеток. Эндре Балаш запатентовал метод выделения гиалуроновой кислоты, физиологический смазки (которую он назвал «Healon») из гребней петухов в начале 1970-х годов.

Во-первых, Балаш считал «Healon» невоспалительным заменителем стекловидного тела. Клаус Дольман использовал «Healon» Балаша в одном случае, в котором произошло уплощение передней камеры после сложной пересадки роговицы. Хотя можно представить, что вязкая гиалуроновая кислота может привести к увеличению внутриглазного давления, Дольман сообщил об отсутствии такого увеличения. С того времени Балаш получил лицензию на процесс синтеза компанией Pharmacia, шведской фармкомпанией.