Гиалуроновая кислота — природное вещество, важное для здоровья кожи, суставов и других тканей. Она эффективно удерживает влагу, что делает её ценным компонентом в косметологии и медицине. В статье рассмотрим основные свойства гиалуроновой кислоты, её применение, преимущества и возможные риски. Эта информация будет полезна как специалистам, так и широкой аудитории, интересующейся уходом за кожей и здоровьем.
Функции гиалуроновой кислоты
До конца 1970-х годов гиалуроновая кислота рассматривалась как «клейкая» молекула, представляющая собой распространенный углеводный полимер, входящий в состав внеклеточного матрикса. Она, например, является основным элементом синовиальной жидкости, где было установлено, что она увеличивает её вязкость. В сочетании с лубрицином, гиалуроновая кислота выступает одним из ключевых смазочных компонентов этой жидкости.
Гиалуроновая кислота играет значимую роль в суставном хряще, где она образует защитный слой вокруг каждой хондроцита. Когда мономеры аггрекана связываются с гиалуроновой кислотой при участии связывающего белка, формируются крупные агрегаты с отрицательным зарядом. Эти агрегаты способны удерживать воду и обеспечивают упругость хряща, что позволяет ему сопротивляться сжатию. С возрастом молекулярная масса гиалуроновой кислоты в хряще уменьшается, однако её общее количество увеличивается.
Кроме того, гиалуроновая кислота является основным компонентом кожи, где она участвует в процессах регенерации тканей. При чрезмерном воздействии ультрафиолетовых лучей типа B кожа может воспаляться (вызывая солнечный ожог), что приводит к снижению выработки гиалуроновой кислоты клетками дермы и увеличению её распада. В результате продукты распада гиалуроновой кислоты накапливаются в коже после воздействия ультрафиолетового излучения.
Хотя гиалуроновая кислота присутствует в внеклеточных матриксах в значительных количествах, она также играет важную роль в клеточной пролиферации и миграции, гидродинамике тканей, а также в различных взаимодействиях рецепторов на поверхности клеток, особенно с первичными рецепторами CD44 и RHAMM. Регуляция CD44 широко признается как маркер активации клеток в лимфоцитах. Участие гиалуроновой кислоты в опухолевом развитии может быть связано с её взаимодействием с CD44, который участвует в клеточной адгезии, необходимой для опухолевых клеток.
Несмотря на связь гиалуроновой кислоты с рецептором CD44, существуют данные о том, что продукты её распада могут изменять воспалительные сигналы через толл-подобные рецепторы макрофагов и дендритных клеток, такие как TLR2, TLR4 или оба. Гиалуроновая кислота и TLR играют важную роль в системе врожденного иммунитета.
Высокий уровень гиалуроновой кислоты в мозге молодых крыс и её пониженные концентрации в мозге взрослых особей позволяют предположить, что она имеет значительное значение для развития мозга.
Врачи подчеркивают, что гиалуроновая кислота является важным элементом в дерматологии и косметологии. Она естественным образом содержится в коже, обеспечивая её увлажнение и упругость. Специалисты отмечают, что инъекции гиалуроновой кислоты эффективно помогают справляться с признаками старения, такими как морщины и потеря объема. Однако медики предупреждают о необходимости индивидуального подхода к каждому пациенту, так как реакция на процедуры может различаться. Важно, чтобы инъекции выполнялись квалифицированными специалистами для минимизации рисков и достижения желаемых результатов. Врачи также рекомендуют сочетать процедуры с правильным уходом за кожей и здоровым образом жизни для достижения максимального эффекта.
Эксперты в области дерматологии и косметологии отмечают, что гиалуроновая кислота является одним из самых эффективных компонентов для увлажнения кожи. Она обладает уникальной способностью удерживать влагу, что делает её незаменимой в антивозрастной терапии. По словам специалистов, использование препаратов на основе гиалуроновой кислоты способствует улучшению текстуры кожи, уменьшению морщин и повышению её упругости.
Кроме того, эксперты подчеркивают, что гиалуроновая кислота безопасна для большинства типов кожи и может применяться как в инъекционной, так и в кремовой формах. Однако важно помнить, что для достижения наилучших результатов необходимо учитывать индивидуальные особенности пациента и консультироваться с квалифицированным специалистом. В целом, гиалуроновая кислота продолжает оставаться одним из самых популярных и востребованных ингредиентов в косметической индустрии.
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.
Читайте также:
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.
| Свойство | Описание | Применение |
|---|---|---|
| Увлажнение | Притягивает и удерживает влагу в коже, образуя на поверхности невидимую пленку. | Косметика (кремы, сыворотки, маски), инъекции для биоревитализации. |
| Регенерация | Стимулирует выработку коллагена и эластина, способствует заживлению ран. | Средства для заживления ран, послеоперационные гели, косметика для зрелой кожи. |
| Эластичность | Повышает упругость и эластичность кожи, разглаживает мелкие морщины. | Антивозрастная косметика, филлеры для контурной пластики. |
| Защита | Создает барьер против свободных радикалов и негативного воздействия окружающей среды. | Защитные кремы, средства после загара. |
| Смазка суставов | Является важным компонентом синовиальной жидкости, обеспечивая плавное движение суставов. | Инъекции в суставы при артрозе, БАДы для здоровья суставов. |
Интересные факты
Вот несколько интересных фактов о гиалуроновой кислоте:
-
Естественный увлажнитель: Гиалуроновая кислота обладает уникальной способностью удерживать влагу — она может связывать до 1000 раз больше воды, чем её собственный вес. Это делает её важным компонентом в увлажнении кожи и поддержании её упругости.
-
Применение в медицине: Гиалуроновая кислота широко используется не только в косметологии, но и в медицине. Она применяется в инъекциях для лечения остеоартрита, помогая смягчить суставы и уменьшить боль, а также в офтальмологии для увлажнения глаз при хирургических процедурах.
-
Возрастные изменения: С возрастом уровень гиалуроновой кислоты в организме снижается, что приводит к потере упругости кожи и образованию морщин. Это объясняет популярность косметических средств с гиалуроновой кислотой, которые помогают восстановить уровень увлажненности и улучшить внешний вид кожи.
Биологический синтез
Гиалуроновая кислота образуется при участии интегральных мембранных белков, известных как гиалуронан-синтазы. В организме позвоночных животных выделяют три типа этих ферментов: HAS1, HAS2 и HAS3. Они отвечают за удлинение молекул гиалуроновой кислоты, последовательно добавляя к исходному полисахариду N-ацетилглюкозамин и глюкуроновую кислоту. Этот процесс осуществляется с помощью ABC-транспортера, который переносит полимер через клеточные мембраны в межклеточное пространство.
Исследования показали, что синтез гиалуроновой кислоты (HAS) может быть подавлен 4-метилумбеллифероном, также известным как «химекромон» или «хепарвит», который является производным 7-гидрокси-4-метилкумарина. Это селективное ингибирование, не затрагивающее другие гликозаминогликаны, может быть полезным в борьбе с метастазированием злокачественных клеток.
Недавно была проведена генетическая модификация бактерии Bacillus Subtilis, что позволило ей производить гиалуроновую кислоту в рамках запатентованного процесса, предназначенного для использования в продуктах для человека.
Гиалуроновая кислота завоевала популярность в сфере косметологии и ухода за кожей. Многие отмечают её способность эффективно увлажнять и придавать коже упругость, что особенно актуально с возрастом. Пользователи часто делятся положительными отзывами о процедурах с её применением, таких как инъекции и маски, подчеркивая заметное улучшение текстуры кожи и уменьшение морщин. Однако мнения не всегда однозначны: некоторые люди сталкиваются с аллергическими реакциями или недостаточной эффективностью. Важно учитывать, что результаты могут различаться в зависимости от индивидуальных особенностей организма. В целом, гиалуроновая кислота остается востребованным выбором для тех, кто стремится сохранить молодость и свежесть своей кожи.
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.
Вернуться к содержанию
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.
-
Читайте также:
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 подвергается расщеплению с помощью группы ферментов, известных как «гиалуронидазы». У человека существует как минимум семь различных типов ферментов, схожих с гиалуронидазами, некоторые из которых выполняют роль опухолевых супрессоров. Продукты, образующиеся в результате расщепления гиалуроновой кислоты, такие как олигосахариды и гиалуронат с очень низкой молекулярной массой, обладают проангиогенными свойствами. Кроме того, недавние исследования показали, что именно фрагменты гиалуроновой кислоты, а не ее нативная форма с высокой молекулярной массой, могут вызывать воспалительные реакции в дендритных клетках и макрофагах, особенно при повреждении тканей и отторжении кожных трансплантатов.
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.
Вернуться к содержанию
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.
Вернуться к содержанию
Грануляция и организации матрикса грануляционной ткани
-
Читайте также:
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.
Вернуться к содержанию
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.
-
Читайте также:
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.
Вернуться к содержанию
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.
Вернуться к содержанию
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.
Вернуться к содержанию
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 присутствует во множестве тканей организма, включая кожу, хрящи и стекловидное тело. Это делает ее идеальным кандидатом для биомедицинских применений, ориентированных на эти структуры. Первый биомедицинский продукт на основе гиалуроната, известный как «Healon», был разработан в 1970-1980-х годах компанией «Pharmacia» и предназначался для использования в офтальмологической хирургии, включая пересадку роговицы, удаление катаракты, операции при глаукоме и восстановление отслоившейся сетчатки. Другие компании также начали производить препараты гиалуроновой кислоты для глазной хирургии.
Нативная гиалуроновая кислота имеет относительно короткий период полураспада, поэтому были разработаны различные методы для увеличения длины цепи и стабилизации молекулы для медицинских целей. К таким методам относятся введение перекрестных связей на основе белка, добавление молекул, нейтрализующих свободные радикалы, таких как сорбитол, и минимальная стабилизация цепей гиалуроновой кислоты с использованием химических реагентов, например, стабилизация NASHA.
В конце 1970-х годов имплантация интраокулярного хрусталика часто приводила к значительному отеку роговицы из-за повреждения клеток эндотелия во время операции. Это показало необходимость в вязкой, прозрачной, физиологической смазке для предотвращения повреждений эндотелиальных клеток. Эндре Балаш запатентовал метод получения гиалуроновой кислоты, физиологической смазки, которую он назвал «Healon», из гребней петухов в начале 1970-х годов.
Балаш считал «Healon» невоспалительным заменителем стекловидного тела. Клаус Дольман использовал «Healon» в одном случае, когда произошло уплощение передней камеры после сложной пересадки роговицы. Несмотря на возможное увеличение внутриглазного давления, Дольман не зафиксировал его. Впоследствии Балаш лицензировал процесс синтеза компании Pharmacia, шведскому фармацевтическому производителю.
Хотя «Pharmacia» не увидела рынка для заменителя стекловидного тела, когда их ученые разработали способ увеличения вязкости гиалуроновой кислоты, они поняли, что кислота может быть полезна как инъекционное средство для лечения артрита как у людей, так и у лошадей. Однако рынок для лечения артрита у лошадей оказался небольшим, а результаты лечения остеоартрита у людей были незначительными, поэтому «Pharmacia» решила отказаться от «Healon». В это время Дэвид Миллер осознал, что «Healon» может стать необходимой смазкой для глазного хирурга.
Балаш договорился с «Pharmacia» о поставке 20 стерильных флаконов доктору Дэвиду Миллеру для экспериментов на кроликах. К 1976 году Миллер и его коллеги опубликовали исследование, которое показало, что «Healon» эффективно защищает эндотелий роговицы у кроликов при имплантации интраокулярного хрусталика. С новым применением «Healon» Миллер провел извлечение хрусталика и имплантацию ИОХ, используя «Healon» для глаза кролика. Это открытие открыло новые горизонты для офтальмологической хирургии. Небольшое пилотное исследование на людях в израильском госпитале «Бет Бостон», проведенное Миллером, подтвердило положительные эффекты «Healon».
Доктор Роберт Стегманн из Претории, Южная Африка, провел крупное клиническое испытание, которое количественно оценило преимущества применения «Healon» при имплантации ИОХ, показав значительно более высокие показатели эндотелия роговицы после операции с использованием «Healon» по сравнению с контрольной группой.
В 1980 году «Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств» США быстро одобрило «Healon» как хирургический препарат, и он был успешно внедрен в практику. К 2009 году, по оценкам, четверть миллиарда пациентов получили пользу от применения «Healon» в глазной хирургии.
В 1992 году Миллер и Стегманн были удостоены премии «Инноваторов» от «Американского общества хирургии катаракты и рефракционной хирургии» за разработку применения «Healon» в лечении заболеваний глаз.
Гиалуроновая кислота также используется для лечения остеоартрита коленного сустава. Процедура, известная как «вискосапплементация», включает курс инъекций, вводимых в коленный сустав, и предполагается, что она улучшает вязкость суставной жидкости, обеспечивая смазку и амортизацию сустава, а также обладая обезболивающим эффектом. Также высказывается мнение, что гиалуроновая кислота оказывает положительное биохимическое воздействие на клетки хрящевой ткани. Тем не менее, некоторые плацебо-контролируемые исследования ставят под сомнение эффективность инъекций гиалуроновой кислоты, и ее применение рекомендуется в основном как последняя альтернатива перед операцией.
Позже было предложено пероральное применение гиалуроновой кислоты, хотя ее эффективность в этом случае еще не доказана. В настоящее время проводятся несколько предварительных клинических исследований, которые предполагают, что пероральное назначение гиалуроновой кислоты может положительно влиять на остеоартрит, но окончательные выводы еще не сделаны.
Сухую, шелушащуюся кожу (ксероз), вызванную атопическим дерматитом, можно лечить с помощью лосьонов, содержащих гиалуронат натрия в качестве активного компонента.
Благодаря высокой биосовместимости и распространенности во внеклеточном матриксе тканей, гиалуроновая кислота становится все более популярной в качестве каркаса для биоматериалов в исследованиях по тканевой инженерии. Ряд научных групп обнаружил, что свойства гиалуроновой кислоты в области тканевой инженерии и регенеративной медицины значительно улучшают формирование перекрестных связей, создавая гидрогели. Это свойство позволяет исследователям подбирать нужную форму, что облегчает доставку лечебных молекул в клетки. Формирование перекрестных связей у гиалуроновой кислоты может быть вызвано присоединением тиолов, метакрилатов и тираминов. Гиалуроновая кислота также может быть соединена с формальдегидом или дивинилсульфоном.
При некоторых раковых заболеваниях уровни гиалуроновой кислоты хорошо коррелируют со злокачественностью и неблагоприятным прогнозом. Поэтому гиалуроновая кислота часто используется в качестве маркера опухоли при раке простаты и молочной железы, а также для мониторинга прогрессирования заболевания.
Гиалуроновая кислота может быть использована после операций для стимуляции заживления тканей, особенно после хирургии катаракты. Современные модели заживления раны предполагают, что более крупные полимеры гиалуроновой кислоты появляются на ранних стадиях заживления, чтобы физически освободить место для белых кровяных клеток, которые участвуют в иммунном ответе.
Гиалуроновая кислота также используется в создании биологических каркасов для заживления ран. Эти каркасы обычно содержат белки, такие как фибронектин, прикрепленные к гиалуроновой кислоте, что облегчает миграцию клеток в рану. Это особенно важно для людей с диабетом, страдающих от хронических ран.
В 2007 году «Европейское агентство лекарственных средств» расширило одобрение «Hylan GF-20» как препарата для лечения боли в лодыжках и плечах при остеоартрозе.
Гиалуроновая кислота также используется в анти-адгезивных продуктах, таких как «Hyalobarrier», которые широко применяются при операциях на органах малого таза и брюшной полости для предотвращения послеоперационных спаек.
В мае 2011 года доктор Эндре Балаш был удостоен премии «Helen Keller Award for Vision Research» за свои достижения в разработке гиалуроновой кислоты и «Healon». Награда была вручена Фондом по поддержке исследований и образования имени Хелен Келлер.
Гиалуроновая кислота является популярным компонентом в косметических продуктах.
В 2003 году FDA одобрило инъекции гиалуроновой кислоты для заполнения дефектов мягких тканей, таких как морщины на лице. «Restylane» является одним из известных торговых названий этого продукта. Инъекции гиалуроновой кислоты временно разглаживают морщины, добавляя объем под кожей, с эффектом, который обычно длится около шести месяцев.
«Juvéderm» представляет собой бактериальный инъекционный наполнитель гиалуроновой кислоты, аналогичный «Restylane», но с некоторыми отличиями в эффективности и продолжительности действия. Он используется для увеличения губ, уменьшения складок и морщин, а также для удаления шрамов. Эффект от «Juvéderm» также временный, а стоимость аналогична таковой у «Restylane».
До недавнего времени наполнители гиалуроновой кислоты вводились с помощью классической острой иглы для подкожных инъекций, что могло вызывать боль и синяки у пациентов. В 2009 году были разработаны новые методы с использованием микроканюли с тупым наконечником. Этот метод включает прокол кожи острой иглой, а затем введение гибкой и атравматической микроканюли с тупым концом под кожу, что минимизирует повреждение нервов и сосудов, снижая риск появления синяков.
Гиалуроновая кислота, присутствующая в эпителиальных тканях, способствует пролиферации кератиноцитов и увеличивает уровень ретиноевой кислоты, что приводит к увлажнению кожи. Взаимодействие гиалуроновой кислоты с CD44 регулирует синтез коллагена и нормальное функционирование кожи. Находясь во внеклеточном матриксе базальных кератиноцитов, гиалуроновая кислота играет ключевую роль в поддержании структурной целостности матрикса коллагена кожи. Эти преимущества делают гиалуроновую кислоту очень эффективной, однако результаты могут поддерживаться только в рамках текущей программы лечения.
Некоторые фармацевтические компании также разработали кремы против морщин на основе гиалуроновой кислоты, эффективность которых еще не подтверждена. Хотя некоторые молекулы действительно обладают анти-старением свойствами, использование кремов с гиалуроновой кислотой не всегда приводит к ожидаемым результатам.
Гиалуроновая кислота с низкой молекулярной массой – это уменьшенная молекула кислоты, полученная путем ферментативного разрезания. Основная цель уменьшения размера этой молекулы – облегчить ее доставку в организм и повысить проницаемость через кожный барьер. Последние исследования показали, что гиалуроновая кислота с низкой молекулярной массой значительно замедляет процессы перекисного окисления липидов и активность гидроксильных радикалов, а также супероксид-анионов. Кроме того, она может ускорять процесс заживления раны, транспортируя факторы роста и усиливая миграцию клеток.
Гиалуроновая кислота была впервые обнаружена в бычьем стекловидном теле Мейером и Палмером в 1934 году. Она часто упоминается как гиалуроновая кислота, так как существует в естественной форме как полианион, а не в протонированной форме. Это несульфатированный полисахарид, состоящий из глюкуроновой кислоты и N-ацетилглюкозамина. В организме человека она в основном содержится в коже, а также около 35% в мышцах и хрящах. В молодом возрасте уровень гиалуроновой кислоты в организме высок, что делает кожу увлажненной и способствует быстрому заживлению. Однако с возрастом ее количество резко снижается, что приводит к образованию морщин и обезвоживанию кожи. Поэтому многие косметические компании начали использовать эту молекулу в своих продуктах, направленных на борьбу со старением. Уменьшение размера молекулы и разработка способов ее доставки через кожный барьер остаются важными задачами.
Промышленно производимая гиалуроновая кислота может быть получена либо из животных источников, таких как синовиальная жидкость, пуповина, кожа и гребни петухов, либо с помощью бактерий в процессе брожения. Молекулярная масса гиалуроновой кислоты зависит от источника, однако очистка этих процессов выделения привела к коммерческой доступности различных степеней молекулярной массы до 5000 кДа. Современные технологии позволяют уменьшить размер молекул до 500-2000, что делает их способными пересекать межклеточное пространство базальных мембран и проникать в дерму.
Исследования in vitro показали, что биоактивность фрагментов гиалуроновой кислоты зависит от их молекулярной массы. Эти находки были связаны с исследованиями травм тканей, которые показали, что гиалуроновая кислота накапливается и активирует иммунные клетки в области повреждения, вызывая экспрессию воспалительных генов. Это приводит к высвобождению ферментов и свободных радикалов, которые разрушают длинные молекулы на фрагменты с различными молекулярными массами. Гиалуроновая кислота с низкой молекулярной массой индуцирует высвобождение про-воспалительных цитокинов из клеток, тогда как высокомолекулярная форма подавляет эту активность. Другие исследования показали, что эти молекулы взаимодействуют с рецепторами, активируя внутриклеточные сигнальные пути, что указывает на их ключевую роль в миграции клеток.
В косметических продуктах гиалуроновая кислота с низкой молекулярной массой используется как эффективный увлажнитель, антиоксидант, стимулятор синтеза коллагена и пролиферации клеток, а также как средство против старения.
Гиалуроновая кислота также применяется в лечении заболеваний суставов у лошадей, участвующих в соревнованиях или испытывающих высокие физические нагрузки. Она показана при нарушениях функций запястных и копытных суставов, но не при подозрении на сепсис суставов или переломы. Особенно часто используется при синовите, связанном с остеоартритом у лошадей. Гиалуроновую кислоту можно вводить непосредственно в пораженный сустав или внутривенно при менее локализованных расстройствах. При введении в сустав может наблюдаться умеренное повышение температуры, но это не влияет на клинический исход. Лекарство, введенное в сустав, полностью метаболизируется менее чем за неделю.
Следует отметить, что согласно канадским рекомендациям, гиалуроновая кислота в препарате HY-50 не должна вводиться животным, предназначенным для убоя на мясо. В Европе этот препарат, как считается, не влияет на съедобность конины.
Название «гиалуроновая кислота» происходит от греческого слова «hyalos» (стекловидный) и уроновой кислоты, так как она была впервые выделена из стекловидного тела и содержит высокое количество уроновой кислоты.
Термин «гиалуронат» относится к сопряженному основанию гиалуроновой кислоты. Поскольку молекула обычно существует в естественной форме как полианион, ее чаще называют «гиалуронаном».
Источники гиалуроновой кислоты в природе
Гиалуроновая кислота (ГК) является важным полисахаридом, который естественным образом присутствует в организме человека и животных. Она играет ключевую роль в поддержании гидратации кожи, суставной смазки и многих других физиологических процессов.
Одним из основных источников гиалуроновой кислоты являются животные ткани. В частности, она в большом количестве содержится в соединительных тканях, таких как хрящи, кожа и глазные яблоки. Например, гиалуроновая кислота может быть извлечена из птичьих гребней, особенно у кур, а также из тканей крупного рогатого скота. Эти источники часто используются в медицинских и косметических препаратах, так как они обеспечивают высокую степень чистоты и биосовместимости.
Кроме того, гиалуроновая кислота может быть получена из морских организмов, таких как морские звезды и медузы. Эти источники становятся все более популярными благодаря своей экологической чистоте и устойчивости. Извлечение ГК из морских организмов также позволяет избежать этических вопросов, связанных с использованием животных.
С растительной стороны, гиалуроновая кислота не встречается в чистом виде, однако некоторые растения содержат компоненты, способствующие ее синтезу в организме. Например, экстракты алоэ вера, сои и некоторых видов водорослей могут стимулировать выработку гиалуроновой кислоты в коже. Это делает их ценными ингредиентами в косметических средствах, направленных на увлажнение и восстановление кожи.
Современные технологии также позволяют синтезировать гиалуроновую кислоту в лабораторных условиях с использованием ферментации. Этот метод обеспечивает высокую степень контроля над качеством и чистотой конечного продукта, что делает его идеальным для фармацевтической и косметической промышленности.
Таким образом, источники гиалуроновой кислоты в природе разнообразны и включают как животные, так и растительные компоненты. Это многообразие позволяет использовать гиалуроновую кислоту в различных областях, от медицины до косметологии, обеспечивая при этом высокую эффективность и безопасность продуктов.
Вопрос-ответ
Что такое гиалуроновая кислота и как она работает в организме?
Гиалуроновая кислота — это природное вещество, которое содержится в соединительных тканях, коже и суставной жидкости. Она играет ключевую роль в поддержании увлажненности кожи, обеспечивая её эластичность и упругость. В организме гиалуроновая кислота связывает воду, что помогает сохранить объем и структуру тканей.
Как гиалуроновая кислота используется в косметологии?
В косметологии гиалуроновая кислота используется в качестве инъекционного наполнителя для уменьшения морщин и увеличения объема губ. Также она применяется в сыворотках и кремах для увлажнения кожи, улучшения её текстуры и замедления процессов старения. Продукты с гиалуроновой кислотой помогают удерживать влагу и придают коже здоровый вид.
Есть ли побочные эффекты от использования гиалуроновой кислоты?
В большинстве случаев гиалуроновая кислота считается безопасной для использования, однако возможны некоторые побочные эффекты, такие как покраснение, отечность или зуд в месте инъекции. Эти реакции обычно временные и проходят самостоятельно. Важно проводить процедуры только у квалифицированных специалистов, чтобы минимизировать риски.
Советы
СОВЕТ №1
Перед использованием продуктов с гиалуроновой кислотой, обязательно проведите тест на чувствительность. Нанесите небольшое количество средства на запястье и подождите 24 часа, чтобы убедиться, что у вас нет аллергической реакции.
СОВЕТ №2
Выбирайте продукты с разными молекулярными весами гиалуроновой кислоты. Это позволит вам получить максимальную пользу, так как разные молекулы проникают на разные глубины кожи, обеспечивая увлажнение на всех уровнях.
СОВЕТ №3
Используйте гиалуроновую кислоту в сочетании с другими увлажняющими ингредиентами, такими как глицерин или масла. Это поможет запереть влагу в коже и усилить эффект увлажнения.
СОВЕТ №4
Не забывайте о регулярности применения. Для достижения наилучших результатов используйте средства с гиалуроновой кислотой дважды в день — утром и вечером, чтобы поддерживать уровень увлажненности кожи.
