A hialuronsav állati eredetű termék, amelyet széles körben használnak az orvostudományban és a kozmetológiában. Ennek az anyagnak a tulajdonságait még nem teljesen ismerték, és az emberi szervezetre gyakorolt hatása ígéretes az új generációs gyógyszerek létrehozásához. Ez a vegyület aktívan részt vesz az embriogenezisben, a sejtosztódásban, ezek differenciálódásában és mozgásában az immunválasz során.
Felfedezési előzmények és terminológia
A hialuronsav a képlet szerint glikozaminoglikánokra vonatkozik, amelyek molekulái ismétlődő egységekből állnak, amelyek nem tartalmaznak szulfátcsoportokat. Ezt a nagy molekulatömegű vegyületet először izolálták szarvasmarha üvegtestéből. Eleinte a tudósok azt feltételezték, hogy az anyag csak az emlősökre jellemző. 1937-ben azonban ezt megcáfolták - olyan folyékony táptalajból nyerték, amelyben hemolitikus streptococcust tenyésztettek. 1954-ben a Nature brit általános tudományos folyóiratban jelent meg előszöra hialuronsav szerkezeti képlete.
Az anyag közönséges neve a felfedezés történetéhez fűződik (angol. "hyaloid" - üvegtest, "uronsav" - uronsav). A nemzetközi kémiai terminológiában létezik a "hialuronán" elnevezés is, amely a savat és sóit egyesíti. A hialuronsav kémiai képlete: C₂8H44N2O23.
Jelenleg nagyon széles az alkalmazási köre: gyógyászat, kozmetológia, gyógyszertár. A hialuronsavat fő- és segédanyagként használják. Az utóbbi években felfedezett vegyület tulajdonságainak nagy kilátásai vannak a jövőbeni felhasználásra, ezért a biopolimer iránti kereslet folyamatosan nő.
Épület
A hialuronsav formula tipikus anionos poliszacharid. A molekulák hosszú lineáris láncokban kapcsolódnak egymáshoz. A kapcsolódó anyagok - a glükóz-aminoglikánok - nagyszámú szulfatált csoporttal rendelkeznek. Ez magyarázza a különféle izomerek képződését - olyan vegyületeket, amelyek különböznek az atomok térbeli elrendezésében. Kémiai tulajdonságaik is különböznek. A hialuronsav a glükózaminoglikánokkal ellentétben kémiailag mindig azonos. Tulajdonságai nem függenek a beszerzési módszerektől és a forrásanyagok típusától.
A hialuronsav összetétele D-glükuronsavat és N-acetil-D-glikozamint tartalmaz, amelyek béta-glikozidos kötéssel kapcsolódnak egymáshoz, és diszacharid egységeit alkotják (körülbelül 450 Da molekulatömegű glükopiranóz gyűrűk). Számuk a vegyület molekuláiban elérheti a 25 000-et. Ennek köszönhetően a sav nagy molekulatömegű (5 000-20 000 000 Da).
A hialuronsav diszacharid fragmentumának szerkezeti képlete az alábbi ábrán látható.
A sav összetétele hidrofób és hidrofil területeket tartalmaz, amelyek miatt ez a nagy molekulájú vegyület az űrben úgy néz ki, mint egy csavart szalag. Több lánc kombinációja laza szerkezetű labdát alkot. Az akár 1000 vízmolekula megkötésének és megtartásának képessége a hialuronsav formula másik jellemzője. Ennek az anyagnak a biokémiája elsősorban nagy higroszkóposságának köszönhető, amely biztosítja a szövetek vízzel való telítését és a belső térfogat fenntartását.
Kémiai tulajdonságok
A hialuronsav a következő jellemző kémiai tulajdonságokkal rendelkezik:
- nagyszámú hidrogénkötés kialakulása;
- a közeg savas reakciójának létrehozása vizes oldatokban a deprotonált karboxilcsoport jelenléte miatt;
- oldható sók képződése alkálifémekkel;
- erős gélszerkezetű vizes oldatban (pszeudogel) képződése, amely jelentős mennyiségű nedvességet tartalmaz (a fehérjekomplexek gyakran kicsapódnak);
- oldhatatlan komplexek létrehozása nehézfémekkel és színezékekkel.
Külsőleg egy anyag vizes oldata a tojásfehérjére emlékeztet. A hialuronsav szerkezeti képlete lehetővé teszi a szedéséttöbbféle formája van, a közeg ionos környezetétől függően:
- bal egyspirál;
- multifil lapos szerkezetek;
- kettős spirál;
- szupertekercses szerkezetek sűrű molekuláris hálózattal.
Az utolsó forma harmadlagos, és nagy mennyiségű vizet, elektrolitot, nagy molekulatömegű fehérjét képes felvenni.
Különböző eredetű különbségek a hialuronsavban
Mint fentebb említettük, ennek az anyagnak a szerkezete nagyon hasonló, függetlenül a termelés forrásától. A bakteriális és állati eredetű savak közötti különbség a polimerizációs fok. Az állati eredetű hialuronsav formula hosszabb, mint a bakteriális forma (4000-6000, illetve 10000-15000 monomer).
Ezen anyagok vízben való oldhatósága azonos, és főként a diszacharid-maradékokban lévő hidroxil- és sócsoportok jelenlététől függ. Mivel a sav kémiai szerkezete eredendően hasonló minden élő egyedben, ez minimálisra csökkenti a káros immunológiai reakciók és a kilökődés kockázatát, ha embereknek és állatoknak adják be.
Szerep a természetben
A hialuronsav fő helye az emlősszövetek intercelluláris (vagy extracelluláris) mátrixának összetétele. Amint azt tudományos vizsgálatok mutatják, bizonyos baktériumok kapszuláiban is jelen van - streptococcusok, staphylococcusok és más parazita mikroorganizmusok. A vegyület szintézise a gerinctelen állatok (protozoák, protozoonok) szervezetében is megtörténik.ízeltlábúak, tüskésbőrűek, férgek).
A tudósok azt sugallják, hogy a baktériumok hialuronsavat termelő képessége úgy fejlődött ki, hogy a gazdaszervezetben megnőtt a virulens tulajdonságaik. Jelenlétének köszönhetően a mikroorganizmusok könnyen behatolhatnak a bőrön és megtelepedhetnek. Az ilyen parazita baktériumok képesek semlegesíteni a gazdaszervezet immunválaszát, és aktívabb gyulladásos folyamatot váltanak ki, mint más mikrobatörzsek.
A hialuronsavat olyan fehérjék termelik, amelyek a sejtfalba vagy az intracelluláris organellumok membránjába ágyazódnak. Az emberi szervezetben az anyag legmagasabb koncentrációja az ízületek üregét kitöltő folyadékban, a köldökzsinórban, a szem üvegtestében és a bőrben található.
Metabolizmus
A hialuronsav szintézise enzimatikus reakciók formájában, 3 lépésben megy végbe:
- Glükóz-6-foszfát – glükóz-1-foszfát (foszforilált glükóz) – UDP-glükóz – glükuronsav.
- Aminocukor – glükózamin-6-foszfát – N-acetil-glükózamin-1-foszfát – UDP-N-acetil-glükózamin-1-foszfát.
- Glikozid-transzferáz reakció a hialuronát-szintetáz enzim részvételével.
Naponta körülbelül 5 g ebből az anyagból termelődik és bomlik le az emberi szervezetben. A sav teljes mennyisége körülbelül hét ezred tömegszázalék. Gerincesekben a savszintézis 3 típusú enzimfehérje (hialuronát-szintetáz) hatására megy végbe. Ezek fémkationokból és glükozid-foszfátokból álló metalloproteinek. A hialuronát szintetázok az egyetlen enzimekkatalizálja a savtermelést.
A C28H4₄N2O23 molekulák tönkremenetele a hialuronán-lítikus enzimek hatására megy végbe. Az emberi szervezetben legalább hét van belőlük, és egy részük elnyomja a daganatképződés folyamatait. A hialuronsav bomlástermékei az oligo- és poliszacharidok, amelyek serkentik az új erek képződését.
Funkciók az emberi testben
A kollagén és a hialuronsav az emberi bőr összetételében a legértékesebb anyagok, amelyektől a bőr rugalmassága és simasága függ. A C₂8H44N2O23 a következő funkciókat látja el:
- víz megőrzése, amely biztosítja a bőr rugalmasságát és turgorát;
- az intersticiális folyadék kívánt viszkozitásának létrehozása;
- részvétel az epidermisz fő és immunkompetens sejtjeinek reprodukciójában;
- támogassa a sérült bőr növekedését és helyreállítását;
- kollagénrostok erősítése;
- helyi immunitás erősítése;
- szabad gyökök, kémiai és biológiai anyagok elleni védelem.
Ennek az anyagnak a legmagasabb koncentrációja az embrió bőrében figyelhető meg. Az öregedés során a sav nagy része a fehérjékhez kötődik, ami csökkenti a bőr hidratáltsági szintjét. Az anyagcsere önszabályozási képessége különösen erősen csökkent az 50 év felettieknél.
A szinoviális folyadékban lévő hialuronsav következő tulajdonságait is meghatározták:
- képződményhomogén szerkezet a porc egy meghatározott komponensének - kondroitin-szulfát - megtartásához;
- a porc kollagénvázának megerősítése;
- az ízületek mozgó alkatrészeinek kenése, kopásuk csökkentése.
A savmolekulák biológiai szerepe molekulatömegüktől függően eltérő. Így a legfeljebb 1500 monomert tartalmazó vegyületek gyulladáscsökkentő hatásúak, és aktívan részt vesznek a kollagénhálózat felépítésében. A legfeljebb 2000 monomerből álló láncú polimerek szerepet játszanak a hidroegyensúly fenntartásában, és a nagy molekulatömegű vegyületek rendelkeznek a legkifejezettebb antioxidáns tulajdonságokkal.
A hialuronsav részt vesz az embrió kialakulásában és fejlődésében is, a sejtmobilitás szabályozásában – a sejtek egyik helyről a másikra vándorlásában, bizonyos kölcsönhatásokban a felszíni sejtreceptorokkal.
Fogadás
Az anyag beszerzésének két fő csoportja van:
- Fizikai-kémiai (kivonás emlősök, gerincesek és madarak szöveteiből). Mivel az állati nyersanyagok gyakran tartalmaznak savat fehérjékkel és más poliszacharidokkal kombinálva, a kapott termék alapos tisztítására van szükség, ami befolyásolja a végső gyógyszer költségét. A sav ipari méretekben történő előállításához az újszülöttek köldökzsinórját és a házi csirkék lépét használják. Vannak más módszerek is a kivonásra - a szarvasmarha szeméből az ízületek üregeit és az ízületi táskákat kitöltő folyadék; vérplazma,porc, sertésbőr.
- Tenyésztett baktériumokon alapuló mikrobiális módszerek. A fő termelők a Pasteurellamultocida és a Streptococcus baktériumok. Ezeket a módszereket először 1953-ban tesztelték. Gazdaságosabbak, és nem függenek a szezonális alapanyag-ellátástól.
Az első esetben a biológiai anyagokat őrlési és homogenizálási módszerekkel semmisítik meg, majd a savat peptidekkel keverve szerves oldószerekkel extrahálják. A kapott masszát enzimekkel kezelik, vagy a fehérjéket kloroformmal vagy etanol és amil-alkohol keverékével denaturálással távolítják el. Ezt követően az anyagot aktív szénre koncentrálják. A végső tisztítás ioncserélő kromatográfiával vagy cetil-piridinium-kloriddal történő kicsapással történik.
Orvosi felhasználás
A hialuronsavat a következő patológiák esetén használják:
- szemészet – szürkehályog; műtét közben használható sebészeti környezetként;
- ortopédia - osteoarthritis, az ízületi porcok védelme a pusztulástól, valamint a gyógyulás serkentése (izületi folyadék endoprotézisek);
- sebészet - lágyrész-nagyobbítás, műtétek kiterjedt porckivágással;
- gyógyszerek - gyógyszerek előállítása a vegyület polimer szerkezete alapján (tabletták, kapszulák, krémek, gélek, kenőcsök);
- élelmiszeripar - sporttáplálkozás;
- nőgyógyászat - tapadásgátlóalapok;
- bőrgyógyászat - égési sérülések, trombózis utáni trofikus bőrbetegségek kezelése.
A tudósok előrejelzései szerint ez az anyag a rák kezelésére szolgáló új gyógyszercsoport alapjává válhat.
A sav egyéb tulajdonságai is ígéretesek:
- antimikrobiális, vírusellenes hatás (a vegyület aktív a herpeszvírus és mások ellen);
- a vér mikrokeringésének javítása;
- gyulladáscsökkentő hatás;
- elhúzódó hatás (fokozatos feloldódás az emberi szövetekben).
Vitaminok
A vitaminok összetételében lévő hialuronsavat tisztított nátrium-hialuronát formájában használják, amely analógja. Az anyag fő célja a bőr fiatalságának megőrzése, hidratálása, sebgyógyítása. A felszívódás javítása érdekében aszkorbinsavat adnak a vitaminkomplexek összetételébe.
Kutatások folynak az emberi tevékenység számos területén alkalmazható gyulladáscsökkentő és immunmoduláló hatású gyógyszerek és étrend-kiegészítők kifejlesztésére is.
Kozmetológia
A kozmetológiában ezt a vegyületet az életkorral összefüggő elváltozások korrigálására használják. Tekintettel arra, hogy a sav szerkezete minden élő szervezetben hasonló, alkalmas bőrfeltöltésre (injekcióra), különösen a szem körül. Annak érdekében, hogy az anyag hosszabb ideig az epidermiszben maradjon, térhálósító molekulák segítségével módosítják.(térhálósítók). A térhálós töltőanyagok a gél viszkozitása, a savkoncentráció és a bőrben való felszívódás időtartama tekintetében különböznek egymástól.
Az injekciókat intra- vagy szubkután adják be, 1-3%-os vizes oldat formájában. Ez segít a szövetek rugalmasságának és feszességének növelésében, a ráncok észrevehető kisimításában.
A C₂₈H4₄N2O23 a külső kozmetikumok - gélek, habok, krémek és egyéb alaptermékek - összetételéhez is hozzáadódik. A készítményben található hialuronsavat hialuronsavnak nevezik (a nátrium-hialuronát pedig nátrium-hialuronát). Ez a fajta kozmetikai termék ugyanazokkal a tulajdonságokkal rendelkezik, mint a töltőanyagok – megakadályozza a ráncok, pattanások kialakulását, és segít nedvességgel telíteni a bőrt.
