Структура гіалуронової кислоти. Що таке гіалуронова кислота і чому всі нею одержимі

Гіалуронан (також називається гіалуроновою кислотою, гіалуронатом або ГК) являє собою аніонний, несульфатований глікозаміноглікан, широко поширений по всіх сполучній, епітеліальній і нервовій тканинах. Він є унікальним серед глікозаміногліканів у тому, що він не сульфатований, утворюється в плазматичній мембрані замість апарату Гольджі, і може бути дуже великим, з молекулярною масою, яка найчастіше досягає мільйонів. Як один з головних компонентів позаклітинного матриксу, гіалуронова кислота значно сприяє проліферації та міграції клітин, а також може бути залучена в процесі росту деяких злоякісних пухлин.

Структура гіалуронової кислоти

Властивості гіалуронової кислоти вперше було визначено у 1930-х роках у лабораторії Карла Мейєра.

Гіалуронова кислота представляє полімер дисахаридів, що складаються з D-N-ацетилглюкозаміну і D-глюкуронової кислоти, поєднаних по черзі β-1,4 і β-1, 3- глікозидними зв'язками. Гіалуронова кислота може містити по 25000 подібних дисахаридних ланок. Полімери гіалуронової кислоти можуть змінюватись у розмірі від 5000 до 20000000 Так у природних умовах. Середня молекулярна вага в синовіальній рідині людини становить 3-4 мільйони Так; гіалуронова кислота, виділена з людської пуповини, має 3140000 Так.

Гіалуронова кислота енергетично стабільна, частково через стереохімію складових її дисахаридів. Громіздкі групи кожної молекулі цукру перебувають у просторово прийнятних положеннях, тоді як менші молекули водню вибирають менш сприятливі аксіальні позиції.

Біологічний синтез

Гіалуронова кислота синтезується класом інтегральних мембранних білків, званих гіалуронан-синтазами, з яких в організмі хребетних містяться 3 типи - HAS1, HAS2 та HAS3. Дані ферменти подовжують гіалуронову кислоту, послідовно додаючи N-ацетилглюкозамин і глюкуронову кислоту до вихідного полісахариду, при цьому передаючи полімер за допомогою ABC-транспортера через клітинні мембрани міжклітинний простір.

Було показано, що синтез гіалуронової кислоти (HAS) пригнічується 4-метилумбелліфероном («хімекромон», «хепарвіт»), похідним 7-гідрокси-4-метилкумарину. Це селективне інгібування (без інгібування інших глікозаміногліканів) може виявитися корисним у запобіганні метастазування клітин злоякісних пухлин.

Bacillus Subtilis нещодавно була генетично модифікована (ГМО), щоб культивувати формулу з виділенням гіалуронової кислоти у запатентованому процесі виробництва продукції, призначеної для людей.

Клітинні рецептори для гіалуронової кислоти

Досі клітинні рецептори, визначені для гіалуронової кислоти, поділялися на три основні групи: CD44, рецептор для ГК-опосередкованої рухливості (RHAMM) та внутрішньоклітинні молекули адгезії-1 (ICAM-1). CD44 та ICAM-1 вже були відомі як молекули адгезії клітин з іншими визнаними лігандами, перш ніж було виявлено їхнє ГК-зв'язування.

CD44 широко поширені по всьому організму, і формальна демонстрація зв'язування HA-CD44 було запропоновано Aруффо та співавторами у 1990 році. На сьогоднішній день він визнається як основний рецептор на поверхні клітини для гіалуронової кислоти. CD44 опосередковує взаємодію клітин з гіалуроновою кислотою і зв'язування обох надає важливий вплив у різних фізіологічних подіях, таких як агрегація клітин, міграція, проліферація та активація; адгезія «клітина-клітина» та «клітина-субстрат»; ендоцитоз гіалуронової кислоти, що призводить до її катаболізму у макрофагах; а також складання навколоклітинних матриксів з протеогліканів та гіалуронової кислоти. Дві значні ролі CD44 у шкірі були запропоновані Кая та співавторами. Перша полягає у регуляції проліферації кератиноцитів у відповідь на позаклітинні стимули, а друга – у підтримці місцевого гомеостазу гіалуронової кислоти.

ICAM-1 відомий переважно як метаболічний рецептор клітинної поверхні для гіалуронової кислоти, і цей білок може бути відповідальним, в основному, за виділення кислоти з лімфи та плазми крові, що становить більшу частину метаболізму всього організму. Зв'язування ліганду цього рецептора, таким чином, викликає високо скоординований каскад подій, який включає утворення ендоцитотичного бульбашки, його злиття з первинними лізосомами, ферментативне розщеплення до моносахаридів, активний трансмембранний транспорт цих цукрів в клітинний сік, фосфорилювання Glc. Як і його назва, ICAM-1 може служити молекулою клітинної адгезії, і зв'язування гіалуронової кислоти з ICAM-1 може сприяти контролю ICAM-1-опосередкованої активації запалення.

Розщеплення гіалуронової кислоти

Гіалуронова кислота розщеплюється сімейством ферментів, які називаються «гіалуронідази». Люди мають, як мінімум, сім видів гіалуронідазоподібних ферментів, деякі з яких - пухлинні супресори. Продукти розщеплення гіалуронової кислоти, олігосахариди та гіалуронат з вкрай низькою молекулярною масою виявляють проангіогенні властивості. Також нещодавні дослідження довели, що фрагменти гіалуронової кислоти, а не нативна висока молекулярна маса, здатні викликати запальні реакції в дендритних клітинах та макрофагах при ушкодженнях тканини та відторгненні трансплантату шкіри.

Роль гіалуронової кислоти у процесі регенерації рани

Шкіра служить механічним бар'єром до зовнішнього середовища та діє для запобігання проникненню інфекційних агентів. Після пошкодження, нижчі тканини схильні до інфікування; таким чином, швидке та ефективне загоєння надає вирішальне значення для відновлення бар'єрної функції. Загоєння ран шкіри є дуже складним процесом, і включає безліч взаємодіючих процесів, ініційованих гемостазом і вивільненням тромбоцитарних факторів. Наступні стадії - це запалення, утворення грануляційної тканини, реепітелізація та ремоделювання. Гіалуронова кислота, мабуть, грає багатогранну роль опосередковуванні цих клітинних і матричних подій. Передбачувані ролі гіалуронової кислоти в цій послідовності подій загоєння ран шкіри більш детально висвітлені нижче.

Запалення

Багато біологічних факторів, таких як фактори росту, цитокіни, ейкозаноїди та ін, утворюються в процесі запалення. Ці фактори є необхідними для наступних стадій загоєння ран унаслідок їх ролей у сприянні міграції запальних клітин, фібробластів та ендотеліальних клітин у місці рани.

Тканина рани на початку запальної фази загоєння рани рясніє гіалуроновою кислотою, що ймовірно, є відображенням посиленого синтезу. Гіалуронова кислота діє як промоутер раннього запалення, що має вирішальне значення загалом для процесу загоєння рани шкіри. У мишачій моделі повітряної кишені, в процесі карагенан/IL-1-індукованого запалення, зазначалося, що гіалуронова кислота посилює клітинну інфільтрацію. Кобаяші та співавтори показали дозозалежне збільшення про-запальних цитокінів TNF-α та виробництво IL-8 фібробластами людської матки в концентрації гіалуронової кислоти 10 мкг/мл до 1 мг/мл через CD44-опосередкований механізм. Ендотеліальні клітини, у відповідь на запальні цитокіни, такі як TNF-α, і бактеріальний ліпополісахарид, також синтезують гіалуронову кислоту, що, як було показано, посилює первинну адгезію цитокін-активованих лімфоцитів, що експресують ГК-зв'язувальні варіанти CD44 в умовах . Цікаво відзначити, що гіалуронова кислота має суперечливі подвійні функції у запальному процесі. Вона не тільки може сприяти запаленню, як стверджувалося вище, але також може пом'якшити запальну реакцію, яка може сприяти стабілізації тканини грануляційної матриксу, як описано в наступній частині.

Грануляція та організації матриксу грануляційної тканини

Грануляційна тканина є добре кровопостачальною, волокнистою сполучною тканиною, яка замінює фібринові згустки в ранах, що гояться. Вона зазвичай росте від основи рани і може заповнити рани практично будь-якого розміру. Гіалуронова кислота міститься удосталь у грануляційній тканині матриксу. Безліч різних функцій клітин, які істотно необхідні відновлення тканин, можна приписати цієї мережі, багатої гіалуронової кислотою. Ці функції включають посилення міграції клітин у попередній матрикс рани, клітинної проліферації та організації матриксу грануляційної тканини. Безумовно, ініціація запалення є надзвичайно важливою для утворення грануляційної тканини, тому прозапальна роль гіалуронової кислоти, як обговорювалося вище, також сприяє цій стадії загоєння рани.

Гіалуронова кислота та міграція клітин

Міграція клітин має важливе значення для утворення грануляційної тканини. У ранній стадії грануляційної тканини переважає позаклітинний матрикс, багатий на гіалуронову кислоту, яка вважається сприятливим середовищем для міграції клітин у цей тимчасовий матрикс рани. Сприяння гіалуроновою кислотою міграції клітин можна віднести до її фізико-хімічних властивостей, як зазначено вище, а також до її прямої взаємодії з клітинами. За попереднім сценарієм, гіалуронова кислота являє собою відкритий гідратований матрикс, який посилює міграцію клітин, тоді як в останньому сценарії, керована міграція та контроль локомоторних механізмів клітин опосередковуються через специфічну взаємодію клітин між гіалуроновою кислотою та поверхневими ГК-рецепторами клітин.

Як уже говорилося раніше, трьома основними поверхневими рецепторами клітин для гіалуронової кислоти є CD44, RHAMM та ICAM-1. RHAMM більше пов'язаний із міграцією клітин. Він утворює зв'язки з декількома протеїнкіназами, пов'язаними з локомоцією клітин, наприклад, протеїнкіназа (ERK), регульована позаклітинним сигналом, p125fak, і pp60c-src. Під час внутрішньоутробного розвитку, шляхи міграції, через які мігрують клітини нервового гребеня, багаті на гіалуронову кислоту. Гіалуронова кислота тісно пов'язана з процесом міграції клітин у матриксі грануляційної тканини, і дослідження показують, що рух клітини може бути пригнічений принаймні частково розщепленням гіалуронової кислоти або блокуванням зайнятості ГК-рецепторів.

Забезпечуючи клітину динамічною силою, синтез гіалуронової клітини, як було показано, пов'язується з міграцією клітин. В основному кислота синтезується на плазматичних мембранах і виділяється прямо в позаклітинне середовище. Це може сприяти гідратованому мікрооточенню в місцях синтезу і має важливе значення для міграції клітин, оскільки сприяє відділенню клітин.

Роль гіалуронової кислоти у веденні запальної реакції

Хоча запалення є невід'ємною частиною утворення грануляційної тканини, для нормального відновлення тканин, щоб продовжити, запалення має керуватися. У грануляційній тканині, що спочатку утворилася, процес запалення є дуже інтенсивним з високою швидкістю метаболізму тканини, опосередкованим ферментами, що розщеплюють матрикс і реактивними метаболітами кисню, які є продуктами запальних клітин.

Стабілізація матриксу грануляційної тканини може бути досягнута шляхом модерування запалення. Гіалуронова кислота функціонує як важливий модератор у цьому процесі, що суперечить її ролі у запальній стимуляції, як описано вище. Гіалуронова кислота може захистити від шкідливого впливу вільних радикалів на клітини. Це завдяки властивості очищення від вільних радикалів, фізико-хімічній властивості, що розділяється великими полійонними полімерами. У щурової моделі властивості очищення від вільних радикалів, дослідженої Фоші та його колегами, було показано, що гіалуронова кислота зменшує пошкодження грануляційної тканини.

На додаток до ролі очищення від вільних радикалів, гіалуронова кислота може також функціонувати у негативному зворотному зв'язку запальної активації через свої специфічні біологічні взаємодії з біологічними компонентами запалення. TNF-α, важливий цитокін, що утворюється при запаленні, стимулює експресію TSG-6 (TNF-стимульований ген 6) у фібробластах та запальних клітинах. TSG-6, ГК-зв'язуючий білок, також утворює стабільний комплекс із сироватковим інгібітором протеїнази IαI (Inter-α-інгібітор) із синергетичним ефектом на плазмін-інгібуючу активність останнього. Плазмін бере участь в активації протеолітичного каскаду матричних металопротеїназ та інших протеїназ, що ведуть до запального ушкодження тканин.

Таким чином, дії комплексу TSG-6/IαI, які можуть бути додатково організовані шляхом зв'язування з гіалуроновою кислотою у позаклітинному матриксі, можуть бути потужним негативним зворотним зв'язком, щоб пом'якшити запалення та стабілізувати грануляційну тканину в міру прогресування загоєння. У мишачій моделі повітряної кишені каррагинан/IL-1 (інтерлейкін-1β)-індукованого запалення, де гіалуронова кислота, як було показано, має прозапальні властивості, зменшення запалення може бути досягнуто шляхом введення TSG-6, і результат можна порівняти з системним лікуванням дексаметазоном.

Реепітелізація

Гіалуронова кислота відіграє важливу роль у нормальному епідермісі. Гіалуронова кислота також має важливі функції у процесі реепітелізації у зв'язку з її декількома властивостями. Вона служить як невід'ємна частина позаклітинного матриксу базальних кератиноцитів, які є основними складовими епідермісу, її функція очищення від вільних радикалів та її ролі у проліферації та міграції кератиноцитів.

У нормальній шкірі, гіалуронова кислота знаходиться у відносно високій концентрації в базальному шарі епідермісу, де знаходяться проліферуючі кератиноцити. CD44 знаходиться спільно з гіалуроновою кислотою в базальному шарі епідермісу, де додатково, як було показано, експресується переважно на плазматичних мембранах, що стоять перед кишенями матриксу, багатого на кислоту. Підтримка позаклітинного простору та забезпечення відкритої, а також зволоженої структури для проходження поживних речовин є основними функціями гіалуронової кислоти в епідермісі.

Таммі Р. та його колеги виявили збільшення вмісту гіалуронової кислоти у присутності ретиноєвої кислоти (вітаміну А). Передбачувані ефекти ретиноєвої кислоти проти пошкодження світлом та старіння шкіри можуть корелюватися, принаймні частково, зі збільшенням вмісту гіалуронової кислоти у шкірі, що призводить до збільшення гідратації тканин. Було висловлено припущення, що властивість очищення від вільних радикалів гіалуронової кислоти робить свій внесок у захист від сонячного випромінювання, підтримуючи ролі CD44, що виступають як ГК-рецептори в епідермісі.

Епідермальна гіалуронова кислота також функціонує в ролі маніпулятора в процесі проліферації кератиноцитів, що є дуже важливим у нормальному функціонуванні епідермісу, а також під час реепітелізації у відновленні тканин. У процесі загоєння рани гіалуронова кислота експресується в краї рани, в матриксі сполучної тканини, і вибудовуючись згідно з експресією CD44 в міграції кератиноцитів.

Кая та співавтори знайшли пригнічення експресії CD44 епідерміс-специфічним антисенсорним трансгеном, що привело у тварин накопичення дефектної гіалуронової кислоти в поверхневій дермі, що супроводжується різними морфологічними змінами базальних кератиноцитів і дефектної проліферації кератиноцитів у відповідь на фактор кератиноцитів. Також спостерігалися зниження еластичності шкіри, порушена місцева запальна реакція та порушена регенерація тканин. Їх спостереження рішуче підтримують важливі ролі гіалуронової кислоти та CD44 у фізіології шкіри та регенерації тканин.

Загоєння ран та рубцювання у плода

Відсутність фіброзного рубцювання є основною особливістю загоєння ран плода. Навіть протягом тривалого часу, вміст гіалуронової кислоти в ранах плода, як і раніше, вище, ніж у ранах дорослих, що дає привід припускати, що кислота може, принаймні, частково зменшити відкладення колагену, що, отже, призводить до зниженого рубцювання. Ця пропозиція узгоджується з дослідженням Веста та його колег, які показали, що у загоєнні ран дорослих та плода на пізніх термінах вагітності видалення гіалуронової кислоти призводить до фіброзного рубцювання.

Відео про гіалуронову кислоту

Роль у метастазуванні раку

Синтази гіалуронової кислоти (СГК) грають роль всіх стадіях метастазування раку. Виробляючи антиадгезивну гіалуронову кислоту, СГК може дозволяти пухлинним клітинам звільнятися від основної маси пухлини, і якщо кислота зв'язується з рецепторами, такими як CD44, активація Rho GTPаз може сприяти епітеліально-мезенхімальному переходу ракових клітин. Під час процесу інтравазації або екстравазації взаємодія гіалуронової кислоти, виділеної СГК з рецепторами, такими як CD44 або RHAMM, посилюють зміни в клітинах, які дозволяють раковим клітинам проникати в судинну або лімфатичну системи. Під час подорожі в цих системах гіалуронова кислота, виділена СГК, захищає ракові клітини від фізичного ушкодження. Нарешті, у формуванні метастатичного ураження, СГК виробляє гіалуронову кислоту, щоб дозволити раковим клітинам взаємодіяти з рідними клітинами на вторинній ділянці та виробляти пухлину самої по собі.

Гіалуронідази (ГКази або ГІАЛ) також грають безліч ролей у метастазуванні раку. Допомагаючи розщеплювати позаклітинний матрикс, що оточує пухлину, гіалуронідази допомагають раковим клітинам відокремитися від первинної маси пухлини і відіграють важливу роль в інтравації, сприяючи розщепленню базальної мембрани лімфатичних або кровоносних судин. Гіалуронідази знову грають ці ролі в обґрунтуванні метастатичного утворення, допомагаючи з екстравазацією та видаленням позаклітинного матриксу з вторинної ділянки. Нарешті, гіалуронідази відіграють ключову роль у процесі ангіогенезу. Фрагменти гіалуронової кислоти посилюють ангіогенез і гіалуронідази виробляють ці фрагменти. Цікаво, що гіпоксія також посилює продукцію гіалуронової кислоти та активність гіалуронідазу.

Рецептори гіалуронової кислоти, CD44 та RHAMM, найбільш добре вивчені з точки зору їх ролей у метастазуванні раку. Посилена клінічна експресія CD44 позитивно корелювалася з метастазуванням у ряді типів пухлин. З точки зору механіки CD44 впливає на адгезію ракових клітин один з одним і до ендотеліальних клітин, перебудовує цитоскелет за допомогою Rho GTPаз, і посилює активність ферментів, що розщеплюють позаклітинний матрикс. Збільшення експресії RHAMM також було клінічно скорелювання з метастазування раку. З точки зору механіки, RHAMM сприяє рухливості ракових клітин через ряд шляхів, включаючи кіназу осередкової адгезії (FAK), МАР-кіназу (МАРК), PP60 (c-src), і нижче за мішені Rho-кінази (ROK). RHAMM також може співпрацювати з CD44 з метою сприяти ангіогенезу у бік метастатичного утворення.

Застосування гіалуронової кислоти у медицині

Гіалуронова кислота міститься в багатьох тканинах організму, таких як шкіра, хрящі та склоподібне тіло. Таким чином, вона добре підходить для біомедичних додатків, націлених на ці тканини. Перший біомедичний продукт гіалуронану, «Healon», був розроблений у 1970 - 1980-х роках компанією «Pharmacia» і був призначений для використання в хірургії ока (наприклад, пересадка рогівки, операції з видалення катаракти, операції при глаукомі, та операції з відновлення відшарованої) сітківки). Інші біомедичні компанії також виробляють бренди гіалуроновою кислотою для очної хірургії.

Нативна гіалуронова кислота має порівняно короткий період напіврозпаду, тому були залучені різні методи виробництва для збільшення довжини ланцюга та стабілізації молекули для застосування в медичних цілях. Введення перехресних зв'язків на основі білка, введення молекул, що очищають від вільних радикалів, таких як сорбітол, та мінімальна стабілізація ланцюгів гіалуронової кислоти за допомогою хімічних реактивів, наприклад, стабілізація NASHA – це всі методи, які були використані.

Наприкінці 1970-х років імплантація інтраокулярного кришталика часто супроводжувалася важким набряком рогівки внаслідок пошкодження клітин ендотелію під час операції. Було очевидно, що було потрібне в'язке, прозоре, фізіологічне мастило для запобігання такого зішкрібання ендотеліальних клітин. Ендре Балаш запатентував метод виділення гіалуронової кислоти, фізіологічного мастила (яке він назвав «Healon») з гребенів півнів на початку 1970-х років.

По-перше, Балаш вважав «Healon» незапальним замінником склоподібного тіла. Клаус Дольман використав «Healon» Балаша в одному випадку, в якому відбулося сплощення передньої камери після складної пересадки рогівки. Хоча можна припустити, що в'язка гіалуронова кислота може призвести до збільшення внутрішньоочного тиску, Дольман повідомив про відсутність такого збільшення. З того часу Балаш отримав ліцензію на процес синтезу компанією Pharmacia, шведською фармкомпанією.

Гіалуронова кислота! Про неї багато говорять, її включають до складу рецептур нових засобів для догляду за шкірою. Усі виробники косметики стверджують, що використовують найкращі типи гіалуронової кислоти у своїх продуктах. Але що таке гіалуронова кислота, що вона робить, як вона працює і який її тип вважається найкращим?

Гіалуронова кислота (ГК) – найважливіший фактор гідратації шкіри. Ця молекула утворює тривимірну мережу, яка діє як губка і буквально вловлює воду навколо та всередині своїх складок.

Крім того, ГК використовується організмом як мастило в суглобах, з неї в основному складається вушна раковина, вона ж один із структурних полімерів склоподібного тіла ока. ГК здатна стимулювати або інгібувати запалення, сприяє загоєнню ран та відновленню шкірного покриву. Вона – важлива складова міжклітинної речовини буквально всієї сполучної тканини людського організму.

У шкірі ГК знаходиться головним чином у базальній мембрані епідермісу та дермі, підтримуючи простір між клітинами, зволожуючи та полегшуючи проходження поживних речовин.

В організмі жінки вагою 60 кг міститься близько 13 г гіалуронової кислоти, 4,3 г із цієї кількості переробляються та оновлюються щодня.

Однак перш ніж обговорювати, як працює ГК і що вона може зробити для шкіри, було б непогано спочатку уявити коротке досьє на цю речовину для кращого розуміння способу його дії.

Гіалуронова кислота 101

Гіалуронан, або гіалуронова кислота, - це натуральний полімер, тобто велика молекула, що складається з безлічі повторюваних маленьких молекул-«субодиниць».

У разі гіалуронової кислоти цією субодиницею є дисахарид D-глюкуронова кислота та N-ацетил-D-глюкозамін, пов'язані разом.

Довжина молекули ГК може становити від 2 до 25 тис. дисахаридів. Молекулярна маса цього природного полімеру коливається від 800 до 2 000 000 Дальтон (Так), причому середня молекулярна маса ДК становить 3 МДа в суглобах і близько 2 МДа в шкірі.

Організм безперервно синтезує і руйнує ЦК (як згадувалося вище, повна заміна ГК в організмі відбувається приблизно кожні три дні). У міру поступової деградації великих молекул ГК утворюються фрагменти різної молекулярної маси. Набір цих фрагментів - від 800 Так до 2 MДа - присутній у будь-який момент часу в нормальних тканинах.

За розмірами молекули ДК поділяються різні фракції.

Дуже висока молекулярна маса: 3-20 MТа.
Висока молекулярна маса: ~ 2 MТа.
Середня молекулярна маса: ~ 1 MТа.
Низька молекулярна маса: ~ 300 кДа.
Дуже низька молекулярна маса: ~ 60 кДа.
Олігоміри: від 800 до 10 кДа.

Зовнішній вигляд та біологічні ефекти

Очевидно, що молекули, молекулярна маса яких може відрізнятися в 12 500 разів, виглядають і поводяться в біологічних системах по-різному, надаючи різні біологічні ефекти. Це докладніше показано у численних дослідженнях, проведених останніми роками.

Зазвичай кажуть, що ГК може поглинути води у 1000 разів більше за її власну вагу. Однак це стосується тільки високомолекулярної ГК, а та, що має більш низьку молекулярну масу, очевидно, здатна поглинати набагато менше води.

Тому на практиці, якщо взяти 1% високомолекулярної ГК у воді, можна отримати досить в'язку рідину або рідкий гель. Низькомолекулярна ГК у тій же концентрації буде набагато менш в'язкою рідиною або зовсім рідким гелем, тоді як олігомер буде таким же рідким, як вода. Зайве говорити, що ГК із молекулярною масою 20 MДа буде в цьому випадку дуже густим гелем.

Ви можете поставити запитання, навіщо стільки інформації про розміри молекул і зовнішній вигляд гелю. Відповідь досить цікава. ГК з молекулярною масою 3-20 МДа, тобто високомолекулярна ГК, - це той тип ГК, який виявляється при целюліті. Це аномально великий розмір молекул ГА, за рахунок чого відбувається міцне утримання води в підшкірній жировій клітковині, що сприяє прояву видимих ознак целюліту.

Тому присутність у тканинах ГК із занадто високою молекулярною масою небажана – це ознака патологічного процесу. З іншого боку, присутність у тканинах надто великої кількості ГК-фрагментів, тобто надто великої кількості олігомерів або навіть ГК з молекулярною масою 20 кДа, також небажана, оскільки вони, як відомо, стимулюють запалення. Однак навіть запалення у деяких ситуаціях має право на існування, і іноді це необхідно (наприклад, при загоєнні ран).

Решта молекулярних мас (50 кДа – 2 МДа) здаються нейтральними чи корисними, причому 2 МДа вважається найбільш «нормальної» (якщо можна висловитися) і перешкоджає запаленню.

Таким чином, ми можемо стверджувати, що єдиний дійсно «поганий» тип ГК – це ГК із надзвичайно високою молекулярною масою, яка також сприяє фіброзу.

Дієта, спосіб життя та гіалуронова кислота

Передбачається, що дієта, багата овочами (магній) та фруктами (аскорбінова кислота), допомагає підвищити природний синтез ГК в організмі. Також деякі продукти багаті на ГК або її попередниками. Як приклад можна навести кістковий бульйон, м'ясні субпродукти та суглобовий хрящ.

Гіалуронан можна також приймати внутрішньо у вигляді харчової добавки, і він дійсно досягає шкіри і суглобів, допомагаючи збільшити їх гідратацію, довше зберегти молодість і підтримати здоров'я. Це схоже на пероральний прийом гідролізованого колагену, що також допомагає відстрочити старіння шкіри, зберегти пружність та еластичність зв'язок та сухожилля.

Ультрафіолетове випромінювання зменшує вміст ГК у шкірі, що призводить до її сухості та запалення. Забезпечивши шкіру достатньою кількістю ГА влітку, у тому числі «зсередини», ми можемо бути впевнені, що вона зможе залишатися зволоженою та захищеною від сонячних променів.

Немає жодної специфічної їжі, яка мала б доведену здатність збільшувати власний синтез ГК в організмі, але щоденне вживання певної кількості питної води сприятиме гідратації, оскільки молекула води не менш важлива для цього, ніж гіалуронова кислота, адже без води гіалуронан абсолютно некорисний. В ідеалі необхідно випивати два літри води щодня. Таким чином, для покращення зволоження шкіри та отримання омолоджувального ефекту доцільно комбінувати оральне застосування ГК у вигляді БАД та вживання достатньої кількості води. Для максимального результату можна додатково використовувати якісну сироватку, гель або крем, що містять ГК.

Шкірна абсорбція ГК із косметичних рецептур

Оскільки ГК стимулює репарацію та зволоження шкіри, а шкіра виробляє її все менше і менше в міру старіння, зрозуміло, хочеться додати трохи ГК в шкіру у вигляді косметичної сироватки, крему або гелю.

Зрозуміло, що ГК з великою молекулярною масою не зможе навіть проникнути в епідерміс, тоді як усе, що нижче 300 кДа, проникає в дерму і навіть підшкірно-жирову клітковину. Чим нижче молекулярна маса, тим глибше ГК може проникати у шкіру.

Однак не все так просто. Як ми вже згадували вище, потрібно розуміти, навіщо ми використовуємо у своїй рецептурі ГК із нижчою молекулярною вагою. «Проштовхуючи» ГК з молекулярною вагою 20 кДа в шкіру, ми зовсім не вирішуємо всіх проблем шкіри, оскільки для неї це може виявитися як корисним, так і дратівливим впливом. У разі використання ГК із надзвичайно низькою молекулярною масою все ускладнюється ще більше.

Однак у більшості дослідницьких робіт показано, що молекули ДК з молекулярною масою десь між 50 і 300 кДа добре проникають у шкіру і надають на неї сприятливий вплив. Мій особистий досвід також говорить про те, що це найкращий для використання діапазон молекулярних мас.

ГК з молекулярною масою 1 MДа може гідратувати сам епідерміс, не проникаючи далі, тоді як молекула з молекулярною масою 2MДа просто сидить на поверхні епідермісу і більше нікуди не йде. З іншого боку, я виявив, що ГК з молекулярною масою 10 кДа не така корисна і у високих концентраціях може дратувати шкіру, що підтверджується даними, наведеними в науковій літературі.

Така різна абсорбційна здатність ГК, яка залежить від її молекулярної маси, є причиною того, що все більше косметичних компаній в даний час в рецептурах використовують ГК різної молекулярної ваги.

Молекули ЦК також можуть бути лінійними або пошитими. Лінійна молекула - це стандартна ГК, що зустрічається в організмі людини та в природі. Зшита ДК є винахід людини, це більш стабільна форма ДК з більш високою здатністю гідратувати. Але, на жаль, зшита ГК має меншу здатність проникати в шкіру, оскільки молекула «товстіша» і не може легко перетнути епідерміс.

Зшита ГК використовується як філера в мезотерапії, але сьогодні її також можна зустріти у складі деяких антивікових кремів.

Сироватки, гелі та креми

Досить легко отримати косметичну сироватку або гель, використовуючи ГК та воду. Проте креми – це інша річ. Тут ГК може сильно збільшити нестабільність емульсійної системи. Тому більшість продуктів із ГК на ринку – це гелі та сироватки, які легше отримати.

Багато представлених на ринку косметичних засобів з ГК містять близько 0,1% цієї речовини, тобто 1 частина ГК і 999 частин води та деяких інших інгредієнтів. Однак, більш концентровані продукти можуть містити до 2% ГК. Вищі концентрації недоцільні, оскільки крем або гель стають занадто густими та незручними.

Гіалуронова кислота в даний час - один з найпопулярніших і важливих інгредієнтів для боротьби зі старінням шкіри та догляду за обличчям. Її також можна зустріти у деяких засобах для догляду за тілом. На жаль, якщо тип і концентрація ГК спеціально не згадуються на упаковці косметичного засобу, дуже складно зрозуміти, що саме і в яких концентраціях у ньому використовується, але це стосується всіх інгредієнтів косметичних рецептур.

З іншого боку, деякі продукти для догляду за шкірою включають активні речовини, які підвищують власний синтез ГК в шкірі. Це дає дещо відстрочений результат, але оминає проблему абсорбції ГК, оскільки «власна» ГК синтезується усередині шкіри. Інші активні речовини, що використовуються в косметиці, можуть інгібувати в людському організмі дію руйнівних ГК ферментів – гіалуронідаз (більшість поліфенолів має таку активність). Це продовжує термін корисного використання ГК у шкірі та пригнічує її ранню чи надмірну деградацію.

Яким є походження ГК для косметики?

Колись давно в косметиці використовували ГК тваринного походження, одержувану зі свинячих вух або півнячих гребенів. Я пам'ятаю, що перша ГК, яку ми купили для використання у наших продуктах у 2002 році, була отримана з поросят.

Сьогодні ГК виробляється шляхом бактеріальної ферментації, що дозволяє отримати стандартний розмір молекул - 2 MДa. Потім її «розрізають» або ферментами, або гідролізом та отримують молекули меншого розміру. В організмі людини відбувається те ж саме – ГК з молекулярною масою 2 MДа розрізається на більш «дрібні шматочки» ферментами, які називаються гіалуронідазами.

Гіалуронідаза та целюліт

Іноді, щоб зруйнувати ГК із надмірно високою молекулярною масою, про яку ми згадували вище, лікарі вводять у тканини гіалуронідазу.

Одне з таких застосувань гіалуронідази – тимчасове скорочення ознак целюліту. Я використовую слово «тимчасове», тому що людський організм може відновити молекулярну масу щойно синтезованої ГК до 20 МД всього за кілька днів.

Таким чином, довгострокове вирішення проблеми целюліту не може бути досягнуто ін'єкціями гіалуронідази. Це повинні бути заходи, в першу чергу, спрямовані на зниження утримання води в тканинах та зменшення синтезу ГК з молекулярною масою 20 MДa. Але це історія для іншої статті.

Висновок

У міру старіння в організмі людини синтезується дедалі менше ГК, у зв'язку з чим необхідно захистити вже наявну ГК і збільшити її вміст у шкірі.

Це можна зробити, уникаючи надмірної дії сонця; за допомогою дієти, багатої на овочі, трави, субпродукти; випиваючи достатню кількість води; використовуючи хороші косметичні засоби для догляду за шкірою на основі ГК з молекулами різних молекулярних мас, в ідеалі – від 50 до 300 кДа.

Біологічно активні добавки з гіалуроновою кислотою також допомагають, оскільки дійсно благотворно впливають на шкіру (і суглоби), допомагаючи зволожувати і живити організм «зсередини».

Індустрія краси постійно розширює перелік косметичних процедур та препаратів, які дозволяють зберегти молодість обличчя та усунути вікові зміни шкіри, які неминуче відбуваються з кожною людиною. Досить давно та ефективно в естетичній медицині застосовується гіалуронова кислота для обличчя, представлена у різних косметичних продуктах для салонного та домашнього використання. Входить до складу косметичних продуктів (крему, лосьйони, маски та інші), використовується для біоревіталізації обличчя та інших маніпуляцій, які дозволяють уповільнити процеси старіння та покращити стан тканин.

Наскільки ефективними є ці процедури і яку роль грає гіалуронат у підтримці молодості та тонусу шкіри, розглянемо в даній статті.

Властивості, будова гіалуронової кислоти та її роль у шкірі

Ця хімічна сполука була відкрита в 1930 р.р. Карл Мейєр і досі інтенсивно вивчається медиками, хіміками, фармацевтами та іншими вченими на експериментальних і біологічних моделях.

Має унікальну фізичну властивість — здатна утримувати воду, утворюючи при цьому гелеподібну структуру. Бере участь у більшості життєво важливих процесів, що відбуваються в організмі людини та тварин. Речовина утворюється в організмі людини, причому близько 1/3 від загальної кількості гіалуронату щодня розщеплюється та утилізується, і цей дефіцит заповнюється новими молекулами.

Являє собою полісахарид і складається з безлічі однакових невеликих фрагментів, кількість яких може бути різною. Тому молекула гіалуронату може мати різну довжину та масу і класифікується на низько-середньо-і високомолекулярну.

Входить до складу багатьох тканин та рідин організму, в тому числі, і в дерму:

утримує колагенові та еластинові волокна у правильному положенні та сприяє тим самим підтримці еластичності та тургору шкіри, які є обов'язковими умовами для збереження молодості;
за рахунок зв'язування води забезпечує оптимальний вміст вологи в шкірі, підтримуючи гідробаланс, що теж є фактором, що запобігає зморшкам і старінню;
зменшує випаровування вологи та одночасно сприяє притяганню та утриманню на поверхні дерми води з повітря, зволожуючи шкіру та роблячи її більш гладкою та еластичною;
молекули кислоти запобігають проникненню патогенних мікробів углиб за наявності ушкоджень, таких як ранки, подряпини та ін.

Час «життя» молекули гіалуронату в епідермісі та дермі становить 1-2 дні.

Найкраща гіалуронова кислота для обличчя – це власна, яка виробляється в організмі. Але з віком зменшується здатність синтезувати кислоту у необхідній кількості та з належною молекулярною масою, що також відіграє свою роль у старінні. Тому організм потребує додаткового джерела кислоти, одним із яких є косметичні препарати.

Препарати та засоби з гіалуроновою кислотою

Отримання гіалуронату в промислових масштабах сьогодні займає свою нішу ринку, оскільки цей продукт надзвичайно затребуваний і в медицині, і в косметології. Отримують кислоту двома шляхами:

із тканин тварин;
методом бактеріальної ферментації.

З тваринної сировини найбільш поширеним варіантом (і оптимальним) є гребені статевозрілих півнів та курей. Також використовують склоподібне тіло ока, гіалінові хрящі, синовіальну рідину суглобів, пупковий канатик тварин.

Другий спосіб передбачає участь бактерій (найчастіше гемолітичних стрептококів типів А і В), які поміщають на живильне середовище та забезпечують оптимальні умови для розмноження. Бактерії виробляють кислоту, яку потім очищають, проте домішки білків і пептидів все одно залишаються в очищеному продукті, можуть провокувати алергічні реакції, що суттєво обмежує сферу застосування кислоти, одержаної таким способом.

Готова кислота випускається на фармацевтичних заводах як гранул і порошків, які містять молекули різної маси. Це базова сировина для одержання розчинів, які стерилізують в автоклавах та вносять до складу масок, кремів, препаратів тощо.

Властивості препаратів гіалуронової кислоти з різною молекулярною масою

Маса молекул гіалуронату безпосередньо впливає на функцію речовини та ступінь проникнення у тканини.

Низькомолекулярні різновиди з масою менше 30 кДа:

добре проходять крізь бар'єри та мембрани клітин, здатні проникати у глибокі шари дерми з поверхні шкіри;
покращують мікроциркуляцію;
покращують харчування шкіри.

Середньомолекулярні препарати з масою 30-100 кДа:

прискорюють загоєння ушкоджень шкіри;
стимулюють процес розподілу клітин.

Високомолекулярні препарати з масою молекул 500-730 кДа:

не здатні проникати у глибокі шари дерми та зволожують епідерміс;
купірують запалення.

Тому для різних цілей естетичної корекції шкіри слід застосовувати правильний препарат або засіб, тоді як універсального варіанта «чудодійного коктейлю 10 в 1» просто не існує!

Гіалуронова кислота для обличчя: застосування в естетичних цілях

Ця унікальна речовина широко використовується в естетичній медицині як для домашнього застосування (крему, маски для обличчя з гіалуроновою кислотою), так і для салонних процедур.

Найбільш широко застосовується для:

омолодження шкіри;
усунення вікових змін особи;
усунення дефектів "мінус-тканина", які бувають після хірургічних втручань.

Процедури та препарати добре переносяться, рідко викликають алергію та забезпечують досить тривалий ефект до півтора року. Найбільший ефект відзначається у віковій групі 30-40 років, а ось після 40 років значної корекції вікових змін, на жаль, не слід очікувати.

Салонні процедури

Ін'єкції для особи - до цієї великої категорії входять кілька методів нехірургічного (безопераційного) омолодження шкіри та зменшення проявів вікових змін. Їх поєднує спосіб введення гіалуронату у тканини шкірного покриву: за допомогою уколів (ін'єкцій). Усі процедури проводяться під місцевою анестезією.

Загальними показаннями для застосування препаратів гіалуронової кислоти вважаються:

зневоднена, пересушена, в'яла шкіра;
знижений тургор шкіри;
хворий, тьмяний колір обличчя;
вікові зморшки;
вікова зміна контурів особи;
темні кола під очима;
нерівний рельєф шкіри;
тонкі, непропорційні губи.

Особа після гіалуронової кислоти набуває оновленого вигляду: розгладжується шкіра, зменшується виразність зморшок, покращується тургор, підвищується ступінь гідратації структур шкірного покриву.

Мезотерапія

Мезотерапія особи гіалуроновою кислотою проводиться локально, тільки в області, які потребують корекції (зморшки, складки). Курс включає кілька уколів, що вводяться з тимчасовим проміжком у малих дозах. Характеризується накопичувальним ефектом, який зберігається кілька місяців.

Біоревіталізація

Проводиться за таким же принципом із різницею, що застосовується велика доза високомолекулярної кислоти і необхідний лише один укол. Характеризується як негайним, і відстроченим результатом. Відразу після уколу спостерігається помітне розгладжування зморшок, яке тримається лише 1-2 тижні. Далі введений препарат руйнується спеціальними ферментами і з молекули кислоти з високою молекулярною масою виходять короткі фрагментарні молекули. Вони і стимулюють вироблення власного гіалуронату, зростання волокон еластину та колагену, що і призводить до поступового омолодження: покращення тургору дерми, зникнення в'ялості та зменшення виразності та глибини зморшок. Цей ефект спостерігається протягом півтора року.

Біорепарація

Аналогічна біоревіталізація процедура, з тією лише різницею, що препарати для її проведення насичуються не тільки гіалуронатом, але й іншими речовинами з біологічною активністю: вітамінами, мінералами, амінокислотами та ін. Це забезпечує більш тривалий та виражений ефект та розширює можливості процедури: дозволяє усунути дефекти шкіри, такі як шрами, сліди від прищів.

Біоармування

Контурна пластика обличчя із застосуванням філерів – спеціальних ниток високомолекулярної гіалуронової кислоти в локальні ділянки шкіри, які потребують корекції (друга назва – біоармування). Найбільш виправданим введення філерів вважається для корекції лінії вилиць, овалу обличчя, для усунення мішків під очима.

Точкові ін'єкції в ділянку губ

Проводяться збільшення обсягу губ і отримання чіткішого їх контуру. Ефект зберігається на період від 8 до 18 місяців, причому повний ефект від уколів досягається вже другого дня після процедури.

Уколи від темних кіл

Уколи для усунення темних кіл і зморшок під очима та корекції стану ніжної шкіри навколо очей. Поліпшують еластичність тонкої шкіри, підвищують зволоженість і дозволяють зменшити вираженість «гусячих лапок» - характерних дрібних зморшок із зовнішнього боку очей.

Зразкові ефекти від описаних вище процедур можна переглянути на фото, розміщені в галереї салонів краси. Але слід пам'ятати, що у кожному конкретному випадку результат буде індивідуальним.

Побічні ефекти після процедур можливі у вигляді хворобливості у місцях ін'єкцій, а також набряку та почервоніння шкіри. Але, якщо уколи робить некомпетентний фахівець, можуть бути більш серйозні реакції, такі як запалення в місці уколу, значна набряклість і ущільнення, а при занесенні патогенних мікроорганізмів – серйозні інфекції шкіри.

Протипоказання до проведення ін'єкційного введення гіалуронату

Ін'єкційна пластика обличчя гіалуроновою кислотою протипоказана в таких випадках:

непереносимість основних чи допоміжних компонентів препарату;
вагітність та період годування груддю;
загострення хронічних захворювань та будь-які гострі патології;
аутоімунні захворювання;
хвороби сполучної тканини;
онкопатологія;
гіпертонічна хвороба;
схильність до формування рубців на шкірі;
порушення згортання крові та лікування препаратами, що впливають на згортання;
діабетична ангіопатія;
запалення, родимки та захворювання шкіри в галузі введення препарату.

Сироватка, маски та крем для обличчя з гіалуроновою кислотою – ефективність та особливості застосування

Величезний перелік косметичних продуктів, що містять гіалуронат, призначені для місцевого застосування. Показано за наявності:

в'ялості та зниженого тургору шкіри;
купероза;
розширених пір;
нерівномірного кольору обличчя;
нерівного рельєфу шкіри;
зморшок.

Щоб досягти видимого ефекту, засоби рекомендується застосовувати в комплексі (тонік, крем, маска та ін.) регулярно і не менше 1 місяця.

У кожному засобі міститься різна кількість гіалуронату. Так, сироватка для обличчя відрізняється найбільшою концентрацією кислоти, тому рекомендується за наявності виражених змін шкіри та при необхідності досягнення швидкого ефекту на початковому етапі догляду. Далі переходять на крем, що містить високомолекулярну або низькомолекулярну гіалуронову кислоту:

креми з висомолекулярним гіалуронатом покривають шкіру невидимою плівкою і вже з неї вбираються в епідерміс, зволожуючи його та вирівнюючи колір обличчя;
засоби з низькомолекулярною гіалуроновою кислотою здатні проникати глибоко в шкіру, що призводить до більш стійкого та вираженого ефекту. Такі креми коштують дорого, тому до них вдаються для зменшення значних вікових змін.

Маски вибирають за таким же принципом, як і креми, і використовують їх 1-2 рази на тиждень.

Не рекомендується використовувати косметичні препарати з гіауронатом до 25 років. У такому віці шкіра виробляє достатню кількість власної кислоти, і її надходження ззовні може викликати зворотний ефект: шкірний покрив перестане виробляти власний полісахарид.

Огляд деяких засобів для домашнього використання з гіауронатом

Лібридерм з гіалуроновою кислотою для обличчя

Універсальний зволожуючий крем без запаху та синтетичних добавок, який підходить для всіх типів шкіри, у тому числі для гіперчутливої та пересушеної. Містить підвищену кількість низькомолекулярної гіалуронової кислоти і має такі властивості: зволожує епідерміс, відновлює гідробаланс дерми, вирівнює рельєф обличчя, покращує колір. Усуває лущення, почервоніння та інші прояви гіперчутливої шкіри. Допомагає усунути ранні ознаки старіння. Рекомендований для щоденного догляду за областю навколо очей, шкіри обличчя, шиї та зони декольте.

Крем для обличчя Лібридерм продається в зручному флаконі з дозатором об'ємом 50 мл і коштуватиме 400-500 рублів. Виробляється у Росії.

Крім крему, у лінійці Лібрадерм є інші засоби з гіалуронатом, призначені для комплексного догляду: вода, сироватка та інші. Відгуки про продукти цієї лінійки в основному позитивні, але всі засоби вимагають комплексного та регулярного застосування.

Крем Лора

Ще один косметичний продукт російського виробництва, який відноситься до категорії антивікових і містить багато активних компонентів, крім гіалуронату: вітаміни, витяжки голки та дикого ямсу, рослинні фосфоліпіди, соєва олія та інші.

Туба 30 гр. обійдеться близько 350-450 руб.

Крем Долива зволожуючий

Відомий косметичний концерн, що позиціонує свою косметичну продукцію як натуральні засоби, не обійшов увагою і гіалуронат, крім якого, в універсальному кремі для всіх вікових груп міститься оливкова та олія ши, пантенол, вітамін Е, мікроелементи, ліналол. Відрізняється гарним зволожуючим ефектом.

Баночка 50 мл коштує 700-800 руб.

Французький антивіковий крем, що містить 2 типи гіалуронової кислоти (високо-і низькомолекулярну), олію ши та баобаба, екстракт авокадо. Заповнює вміст вологи в дермі, забезпечує пружність та м'якість та значно покращує колір обличчя. Рекомендований для догляду сухої шкіри після 30 років.

Флакон 40 мл коштує 1300-1400 руб.

Являє собою ніжний мус, що швидко вбирається, особливо рекомендований для ніжної і чутливої шкіри. Містить низькомолекулярну гіалуронову кислоту, водорості, глюкозаміни. Дуже добре зволожує, стимулює оновлення шкіри та синтез власного гіалурону.

Ціна флакона 50 мл - 800-900 руб.

Крем від польського виробника з вираженими зволожуючими властивостями та дещо меншими омолоджуючими. Покриває поверхню епідермісу плівкою, що дихає, яка перешкоджає втраті вологи.

Ціна - 380-400 руб.

Крем для обличчя, приготовлений у домашніх умовах

Альтернативним варіантом дорогої продукції, що продається в аптеці та магазинах, є варіант домашнього крему. Для його отримання спочатку потрібно приготувати гель з гіалуроновою кислотою: з'єднати 0,3 гр. порошку гіалуронату з дистильованою водою до отримання кремоподібної консистенції, перемішати та на 6-8 годин помістити основу в холодильник. Далі взяти будь-який базовий крем, наприклад, дитячий, додати до нього 8-10 гр. гелю і добре перемішати, залишити в сухому, прохолодному місці на 6 годин і далі застосовувати як звичайний крем вранці і ввечері, тільки зберігати його в холодильнику.

Внутрішнє застосування препаратів гіалурової кислоти для шкіри

У 2014 році японськими вченими в ході рандомізованого, сліпого, подвійного, плацебо-контрольованого дослідження доведено, що внутрішній прийом препаратів з гіалуронатом як харчової добавки підвищує рівень зволоженості шкіри.

Внутрішнє використання до гіалуронату як добавки до їжі є відносно новим методом усунення сухості шкіри, і найбільш широко застосовується саме в Японії. Причому останнім часом даний метод позиціонується як один з альтернативних способів лікування пацієнтів з хронічною сухістю шкіри.

Перший косметичний засіб із кислотою для зовнішнього застосування з'явився у 1979 р., тоді як у їжу гіалуронат почали додавати ще у 1942 р. Саме тоді Андре Балаш подав заявку на патентування комерційного використання гіалуроанату як замінника яєчного білка для хлібобулочного виробництва. У Китаї та країнах Західної Європи півнячий гребінь, основна рослинна сировина для отримання гіалуронату, був королівською стравою. Його вживала Катерина Медічі та дружина Генріха II для збереження молодості. Сьогодні харчові добавки з гіалуроновою кислотою більше позиціонуються як засоби для покращення функції колінних суглобів при артрозі та як профілактика даного захворювання.

У Кореї та Японії продукти з гіауронатом з однаковою частотою застосовуються для підтримки здоров'я суглобів та шкіри. Доведено, що щоденне споживання в їжу 120-240 мг кислоти на день призводить до значного поліпшення стану шкіри обличчя та тіла та відновлення водного балансу.

Частково деполімеризований гіалуронат, що надійшов перорально, всмоктується з шлунково-кишкового тракту. Кислота ж у незмінному вигляді всмоктується у лімфатичну систему. Обидва види гіалуронату потім потрапляють у шкіру. Олігосахариди гіалуронової кислоти збільшують вироблення власного гіалурону у фібробластах та стимулюють проліферацію клітин, що безпосередньо впливає на зволоженість шкіри.

Безпека перорального прийому ГК різного походження та з різною молекулярною масою доведена в експериментах на тваринах, проте, як і все чужорідне, що надходить до організму, потребує більш глибокого та ретельного вивчення, а також спостереження за станом здоров'я пацієнтів у віддаленій динаміці та в жодному разі не є панацеєю.

Виходячи з написаного, можна зробити висновок, що засоби та процедури з гіалуроновою кислотою позитивно впливають на зволоженість шкіри і дозволяють підтримувати оптимальний гідробаланс, особливо у жінок 30-40 років. Однак будь-яких кардинальних поліпшень стану шкірного покриву та значного скорочення зморшок, особливо жінкам віком від 40 років, очікувати не варто.

Гіалуронова кислота– природний полісахарид тваринного походження. Широко поширена в природі, міститься в основному речовині багатьох видів сполучної та нервової тканини (у шкірі, зв'язках, пуповині, серцевих клапанах, склоподібному тілі ока, рогівці та ін) і біологічних рідин (слині, синовіальної і суглобової рідини, та ін). У сполучній тканині дерми гіалуронова кислота розташована між волокнами колагену та еластину, у клітинах рогового шару – у корнеоцитах.

Таким чином, гіалуронова кислота є одним із основних компонентів позаклітинного матриксу. Приймає значну участь у проліферації та міграції клітин. Продукується деякими бактеріями (наприклад, Streptococcus ).

Кількість гіалуронової кислоти у різних джерелах може становити до 5% сухої маси тканини. У тілі людини вагою 70 кг у середньому міститься ~15 г гіалуронової кислоти.

Отримання

У промисловості гіалуронову кислоту одержують двома способами: фізико-хімічним та біотехнологічним.

Фізико-хімічний спосіб. За цим способом гіалуронову кислоту отримують, в основному, з півнячих гребенів, людських пуповин та очей великої рогатої худоби. Технологічна схема отримання гіалуронової кислоти з вищезгаданої біомаси включає наступні стадії: ферментативне розщепленнясполучної тканиниз виділенням гіалуронової кислоти або екстрагуваннягіалуронової кислоти з біомаси розведеними розчинами лугу або кислоти, подальше специфічне фракціонування виділеного продукту для видалення білкових та ліпідних складових, кілька етапів очищення, осадження та висушування.

Останнім часом гіалуронову кислоту все частіше отримують вигіднішим з економічної точки зору. біотехнологічним шляхомз рослинної сировини (пшеничний субстрат) з використанням бактеріальних культур ( Streptococcus zooepidermicusабо Streptococcus equi). Етапи отримання гіалуронової кислоти за біотехнологією наступні: суворо контрольований біосинтезгіалуронової кислоти бактеріальними клітинами(бактерії розмножуються та поміщаються в бродильний чан, де вони синтезують гіалуронову кислоту у спеціальних умовах); виділення напрацьованої гіалуронової кислоти з бактерій та її подальше очищення; осадження та висушування. Всі процеси біотехнологічного отримання гіалуронової кислоти проводять в умовах постійного бактеріологічного та реологічного контролю, що забезпечує високу якість продукту і, найголовніше, задану молекулярну масу гіалуронової кислоти.

Хімічна будова та молекулярна структура

Гіалуронова кислота– несульфований глікозаміноглікан. У природних умовах гіалуронова кислота синтезується класом вбудованих мембранних білків, званих гіалуронат-синтетазами. В організмах хребетних містяться три типи гіалуронат-синтетаз: HAS1, HAS2 та HAS3. Вважається, що ці ферменти з'єднують молекули глюкуронової кислотиі N -ацетилглюкозамінув порядку, що строго чергується.

Структурну формулу фрагмента макромолекули гіалуронової кислоти наведено на рис.1. Макромолекулярні ланцюги побудовані з ланок залишків, що чергуються. β- D -глюкуронової кислотиі β- N -ацетилглюкозамінупов'язаних β-(1→4)-і β-(1→3)-глікозидними зв'язками.

Атоми водню СООН-груп деяких елементарних ланок β- D-глюкуронової кислоти можуть бути заміщеніNaабоK. Такі полісахариди називають натрієвою або калієвою сіллю гіалуронової кислоти ( гіалуронат натріюабо гіалуронат калію).

Елементарною одиницею, що повторюється, макромолекули гіалуронової кислоти є дисахаридний фрагмент. Як приклад на рис.2 представлена елементарна одиниця макромолекули натрієвої солі гіалуронової кислоти

Найбільш енергетично вигідною конформацією елементарної ланки молекули гіалуронової кислоти є конформація крісла С1 (рис.3).

Об'ємні заступники піранозного кільця перебувають у стерично вигідних екваторіальнихположеннях, а менші за розміром атоми водню займають менш вигідні аксіальніпозиції.

Завдяки присутності β-(1→3)-глікозидних зв'язків макромолекула гіалуронової кислоти, що налічує кілька тисяч моносахаридних залишків, приймає конформацію спіралі (рис.4).

На один виток спіралі припадає три дисахаридні блоки. Локалізовані на зовнішній стороні спіралі гідрофільні карбоксильні групи залишків глюкуронової кислоти можуть зв'язувати іони Ca 2+ .

Винахід відноситься до птахопереробної та фармацевтичної промисловості, а саме до біохімічного способу отримання гіалуронової кислоти, що застосовується в медицині як ранозагоювальний засіб і пролонгатора дії різних лікарських засобів, в парфумерії та косметиці. У способі отримання гіалуронової кислоти, що включає подрібнення півнячих гребенів, екстракцію, об'єднання екстрактів, відділення водної фази, осадження цільового продукту, перед подрібненням сировину попередньо знекровлюють етиловим спиртом у співвідношенні 1: 2, потім подрібнену сировину додатково піддають обробці кГц протягом 5 - 10 хв, а екстракцію проводять водою з температурою 45 - 50 o С протягом 20 - 25 хв, при цьому відділення водної фази здійснюють вакуумним фільтруванням, осадження - 95%-ним етиловим спиртом у співвідношенні 1: 3 з наступним фільтруванням та сушінням препарату. Спосіб дозволяє спростити технологічний процес одержання гіалуронової кислоти. 4 іл., 2 табл.

Винахід відноситься до птахопереробної та фармацевтичної промисловості, а саме до раціонального використання сировинних ресурсів та розвитку нетрадиційних технологій на основі біохімічного способу отримання гіалуронової кислоти (ГУК), що застосовується в медицині як ранозагоювальний засіб і пролонгатора дії різних лікарських засобів, в парфумерії та кос. Найбільш близьким за технічною сутністю і досягається ефект є спосіб отримання гіалуронової кислоти, що передбачає багаторазову екстракцію подрібнених курячих гребенів водним розчином н-пропілового, ізо-пропілового або трет-бутилового спирту, об'єднання екстрактів, додавання до них хлориду натрію, розшарування та осадження з нього цільового продукту. Ступінь вилучення гіалуронової кислоти 50%, вміст білка – менше 1)%. Недоліками способу є тривалість процесу екстракції, значна витрата органічного розчинника, токсичність виробництва, обмеженість застосування. Технічним завданням винаходу є спрощення технологічного процесу, скорочення тривалості екстракції, зниження рівня токсичності, обмежене використання органічного розчинника, повна його регенерація, що підвищує економічну ефективність виробництва, можливість розміщувати це виробництво на птахопереробних підприємствах, вирішуючи проблему раціонального використання сировини. Поставлена задача досягається тим, що в способі отримання гіалуронової кислоти, що включає подрібнення півнячих гребенів, екстракцію, об'єднання екстрактів, відділення водної фази, осадження цільового продукту, новим є те, що перед подрібненням сировину попередньо знекровлюють етиловим спиртом у співвідношенні 1:2, сировину додатково піддають обробці ультразвуком з частотою вібрації 16-20 кГц протягом 5-10 хв, а екстракцію проводять водою з температурою 45-50 o C протягом 20-25 хв, при цьому відділення водної фази здійснюють вакуумним фільтруванням, осадження - 95% -ним етиловим спиртом у співвідношенні 1:3 з подальшим фільтруванням та сушінням препарату. Технічний результат виражається у досягненні поставленої завдання, а й у збільшенні ступеня вилучення гіалуронової кислоти, підвищення якості цільового продукту, підвищення екологічності виробництва, розробці та впровадженні комплексної технології, що дозволяє використовувати залишок тваринної тканини від виділення кислоти у виробництві кормової муки. Гіалуронова кислота – типовий мукополісахарид. Важливою структурною ознакою його є наявність залишків аміносахарів і залишків уронових кислот, що чергуються. У тканинах та рідинах ГУК існує у вільному стані або асоційована з білками, утворюючи в'язкі розчини. Біополімер входить до 5% до маси до складу основної речовини багатьох видів сполучної тканини (півнячі гребені, склоподібне тіло ока, синовіальна рідина, шкіра). У тканинах півняного гребеня ГУК розподілена в мукоїдних волокнах підшкірного шару, найбільш широкого в основі. Гіалуронова кислота - біла, тверда аморфна речовина, розчинна у воді і нерозчинна в органічних розчинниках. Характерною її властивістю є висока в'язкість. Молекулярна маса становить від 510 4 - 810 6 , що залежить від походження препарату, способу та методу визначення. За конформацією молекули ГУК є безладно згорнуті клубочки. Застосування кислотного гідролізу, метилювання, використання кількох видів ферментативного гідролізу гіалуронідазами різного походження та ряду інших методів дозволило запропонувати для гіалуронової кислоти формулу, в якій чергуються залишки глюкуронової кислоти та N-ацетилглюкозаміну. Ці дисахаридні фрагменти пов'язані молекули гіалуронової кислоти - 1,4-зв'язками (фіг.1) . Біологічне значення гіалуронової кислоти полягає насамперед у тому, що вона є цементуючою, як би склеювальною речовиною сполучнотканинних систем організму. Вона є основою функціонування муколітичної системи, що визначає, зокрема, проникність тканин та судин. Внаслідок високого значення молекулярної маси кислота виконує роль структуроутворювача, "зв'язувача" води у проміжних порожнинах, гелеподібних матрицях, що визначає тургор тканин та підвищує їх опір дії стискаючих навантажень. Сприяє стійкості організму до проникнення інфекції. Антифрикційні та демпферні властивості тканинних рідин, зокрема синовіальної, визначаються наявністю в них біополімеру. Біологічні властивості кислоти визначили широке використання при виготовленні лікарських, фармацевтичних препаратів і косметичних виробів. Наприклад, обґрунтовано доцільність використання ГУК як замінника склоподібного тіла. Використання її розчинів як операційне середовище, що оберігає внутрішні тканини ока від механічних впливів, різко підвищує ефективність операцій на оці людини. На основі гіалуронової кислоти створюються в'язкоеластичні матеріали. Крім офтальмології, кислота використовується в ревматології (для заміщення синовіальної рідини), при лікуванні артрозів, в артопластику та остеомії для захисту хрящових поверхонь та периферійного нерва, в дерматології – для захисту шкірних ран при екземах та трофічних розладах шкіри; у виробництві косметичних препаратів (гелі, креми, лосьйони). При визначенні загального хімічного складу сировини, що містить колаген, користувалися методами: масової частки вологи -; жиру - методом Сокслета; білка - . Фракційний склад білків визначали послідовним екстрагуванням водо-, соле- та лужнорозчинних білкових фракцій відповідно дистильованою водою, розчином хлористого калію з масовою часткою 5% і розчином гідроксиду натрію з масовою часткою 10% з подальшим кількісним визначенням білка з біу. Традиційно як об'єкти для отримання гіалуронової кислоти використовують переважно пупкові канатики, синовіальну рідину, склоподібне тіло ока, т.к. ця сировина є найбільш доступною для фахівців, що працюють у галузі медицини та фармакології. Півнячі гребені також рекомендується використовувати як джерело ГУК. Проведений нами порівняльний аналіз хімічного складу гребеня по відношенню до інших колагенсодержащих продуктів забою птиці (фіг.2) показав переважання в ньому масової частки білка (19,8% маси сировини) при масовому превалюванні протеїноїдної фракції (14,4% маси сировини) . Проведення специфічного гісто-морфологічного забарвлення тканини за методом Ван-Гізона дозволило виявити щільно упаковану систему колагенових волокон та пучків, що визначають зміцнену структуру гребеня. Висока частка колагенових волокон у структурі тканини з низькою масовою часткою жирів підтверджує доцільність отримання біополімеру, що цікавить. У той же час слід підкреслити, що голови птиці з гребенем знаходять дуже обмежене застосування в харчових цілях, а окремо гребінець не використовується як вихідна сировина зовсім. Його вихід становить 3,8% маси тушки. Таким чином, птахопереробна промисловість має реальні та достатні резерви в отриманні біополімеру за рахунок збільшення частки корисного використання вторинних малоцінних продуктів переробки. Необхідною умовою при виробництві гіалуронової кислоти є насамперед можливість виділення її в нативному високополімеризованому стані у вигляді високоочищених препаратів, вільних від білка. Спосіб отримання гіалуронової кислоти здійснюється в такий спосіб. Свіжі півнячі гребені піддавали попередньої обробки у вигляді промивання проточною водопровідною водою і знекровлення етиловим спиртом у співвідношенні 1: 2. Відмиті від крові, щоб уникнути окислювальної деструкції тканини можуть бути "законсервовані" на тривалий (до 24 міс.) час при температурі C в 95%-му етанолі. Для подальшої обробки гребені подрібнювали на гомогенізаторі (дезінтеграторі, кульовому млині). З метою відділення білка та вивільнення кислоти з її комплексів з білками та іншими мукополісахаридами, підготовлені гребені піддавали ультразвуковій обробці з частотою вібрації 16-20 кГц протягом 5-10 хв і потім водної екстракції при температурі 45-50 o C протягом 20-2 хв. Водний розчин ГУК відокремлювали від залишку тканини шляхом вакуумного фільтрування. З відфільтрованих розчинів ГУК осаджували 95% етиловим спиртом у співвідношенні 1: 3 і фільтрували. Осад упарювали над п'ятиокисом фосфору у вакуумі. Далі, залежно від призначення ГУК зберігають у висушеному вигляді при температурі не вище -18 o C або розчиняють у фізіологічному буферному розчині та упаковують у зручну тару, наприклад, у шприци. Отриманий у такий спосіб біопрепарат є сплетенням найтонших ниток великої жорсткості. Він легко розчинний у воді, даючи зовсім прозорі розчини, що не опалескують. Промивання проточною водою сировини здійснювали з метою видалення механічних домішок із поверхні гребенів. Знекровлення проводили етиловим спиртом у співвідношенні 1:2, що сприяє покращенню кольору та ступеню очищення готового біополімеру. Використання більш ніж 2 обсягів призводить до невиправданих витрат спирту, що економічно недоцільно, а менш - не давало бажаного ефекту. Будь-яка процедура виділення ДУК включає послідовне руйнування структур кожному рівні локалізації з цілеспрямованим використанням у своїй певних чинників. Руйнування структур тканинного рівня досягається подрібненням, гомогенізацією для забезпечення, перш за все, максимального контакту з екстрагентами. Посилює цей контакт попередня обробка подрібнених тканин гребеня птиці ультразвуком, яку проводили з метою не тільки максимального вилучення біополімеру, а й очищення його від білка та інших домішок. Зазначено, що раціональною тривалістю обробки є 5-10 хв. При меншій тривалості обробки недостатній ефект відокремлення від білка (незначний ступінь вилучення). Тривалість обробки понад 10 хв призводить до глибокої деструкції колагенових волокон та високих втрат колагенової фракції, що призводять також до неможливості повного очищення від білкових домішок, що позначається на зниженні якості готового препарату. Вивчення впливу частоти вібрації попередньої обробки ультразвуком на ефективність очищення біополімеру показує, що найкращий ефект досягається інтервалі 16-20 кГц. Частота менше 16 кГц недостатня для глибокого та повного руйнування тканин, і, отже, знижує вихід готового продукту, а вище 20 кГц ускладнює очищення та знижує якість препарату. У процесі водної екстракції значний вплив на вихід гіалуронової кислоти чинить температура (фіг.3). Відзначено, що при досягненні температури 50 o C спостерігається максимальний вихід біополімеру, причому подальше збільшення температури не призводить до суттєвих змін та створює умови для розвитку денатураційних та коагуляційних процесів, що знижують чистоту та якість препарату. А температура нижче 50 o C знижує швидкість екстракції, отже, подовжує весь технологічний цикл. Гіалуронову кислоту витягають верб водного середовища шляхом осадження її 95%-ним етиловим спиртом. Результати проведених досліджень (фіг.4) показують, що максимальний вихід препарату спостерігається при співвідношенні водного розчину та спирту 1:3. Подальше додавання обсягу спирту недоцільно, а обсяги менш зазначених не дають повного осадження, і, отже, виходу продукту. Використання технології виробництва гіалуронової кислоти спирту передбачає повну його регенерацію. Згідно з оцінкою хімічного складу осад нерозчинених тканин (масова частка білка - 14,6%; жиру - 5,6%) доцільно використовувати у виробництві кормового борошна. Спосіб одержання гіалуронової кислоти пояснюється конкретними прикладами. Приклад 1. Свіжі півнячі гребені піддають попередньому промиванню проточною водопровідною водою та знекровлення етиловим спиртом у співвідношенні 1:2. До 100 г подрібнених на гомогенізаторі гребенів додають воду у співвідношенні 1:3 і поміщають у ємність генератора УЗ коливань і обробляють 5 хв при частоті вібрації 16 кГц. Потім суміш піддають водної екстракції при температурі 45 o C протягом 20 хв. Екстракт відокремлюють від гребенів вакуумним фільтруванням. З водного середовища гіалуронову кислоту виділяють шляхом осадження 95% етиловим спиртом у співвідношенні 1:3. Відфільтрований осад упарюють над п'ятиокисом фосфору у вакуумі. Гіалуронову кислоту зберігають у висушеному вигляді при температурі -18 o C. Дані за прикладами 1-4 представлені у табл.1. Як видно з даних табл.1, спосіб отримання гіалуронової кислоти за режимами, наведеними в прикладах 2, 16-20, призводить до отримання біопрепарату, що поступається прототипу за якісними показниками, тому не є доцільним з технологічної точки зору. Збільшення витрати спирту на знекровлення сировини та осадження кислоти (приклад 15, 24) не призводить до зниження якісних показників порівняно з прототипом, проте недоцільно з економічної точки зору. Спосіб отримання ГУК за прикладами 11-14, 16-23 призводить до недостатньої очистки препарату та зниження виходу. Спосіб отримання гіалуронової кислоти за режимами в прикладах 1, 3-10 дозволяє отримати біополімер високого ступеня очищення та виходу. Переваги запропонованого технічного рішення, порівняно з прототипом, представлені в табл.2. Ступінь вилучення гіалуронової кислоти за пропонованим технічним рішенням вище (55%), ніж у прототипі. Це зумовлює менші витрати на сировинних джерелах. Пропонований спосіб отримання гіалуронової кислоти значно розширює сферу застосування технології через нетоксичність виробництва. Дозволяє максимально наблизити його до сировинного джерела та комплексно переробляти сировину. Скорочується тривалість екстракції. Економічна ефективність зростає внаслідок регенерації використаного спирту. Застосування УЗ обробки підвищує вихід препарату, що погашає витрати електроенергії в запропонованому способі. Повне виключення токсичних розчинників забезпечує екологічність технології та дозволяє раціонально використовувати твердий залишок тканин після вилучення ГУК безпосередньо на кормові цілі. Джерела інформації 1. Пат. 2017751 РФ, кл. C08B 37/08. Спосіб отримання гіалуронової кислоти / В.Ю.Ряшенцев, С.Ф.Нікольський, О.С.Вайнерман, В.І.Поляков, А.Н.Гуров, О.М.Овчинніков, Є.Ю.Ігнатова /Росія/ - N 4939023/05: Заявлено 22.05.91; Опубл. 15.08.94, Бюл. N 15. 2. Lauert Т.С. // Chemistry and Molekular Biology of Intercellutar Matrix / Ed. E.A.Balazs. – London, 1970. – P. 730. 3. Степаненко Б. H. Хімія та біохімія вуглеводів /полісахариди/: Навчальний посібник для вузів. – M.: Вища школа, 1977. – 256 с. 4. ГОСТ 9793-74. Мясні продукти. Методи визначення вологи. - замість ГОСТ 9793-61; Введ. 01.01.75. – M.: Вид-во стандартів, 1978. – 4 с. 5. Журавська Н.К., Альохіна Л.Т., Отряшенкова Л.М. Дослідження та контроль якості м'яса та м'ясопродуктів. - М: Агропромиздат, 1985. - 296 с. 6. ГОСТ 25011-81. М'ясо та м'ясні продукти. Методи визначення білка. - Введ. 01.01.83. – M.: Вид-во стандартів, 1982. – 10 с. 7. Практикум з біохімії тварин/Є.С.Савронь, В.Н.Воронянський, Г.І. Кисельов, Чечеткін, Н.Л.Докторович. – М.: Вища школа, 1967. – 239 с. 8. Горобина B. P., Васюков C.E., Панов В.П., Стародубцев С.Г. Отримання, властивості та застосування гіалуронової кислоти // Хіміко-фармацевтичний журнал. – 1987. – N 2, с. 142-153. 9. Меркулов Г.А. Курс патогістологічної техніки. – Л.: Медицина, 1969. – 423 с. 10. Ігнатова Є.Ю., Гуров О.М. Принципи вилучення та очищення гіалуронової кислоти (огляд) // Хіміко-фармацевтичний журнал. – 1990. – N 3. – С. 42-46.

формула винаходу

Спосіб отримання гіалуронової кислоти, що включає подрібнення півнячих гребенів, екстракцію, об'єднання екстрактів, відділення водної фази, осадження цільового продукту, який відрізняється тим, що перед подрібненням сировину попередньо знекровлюють етиловим спиртом у співвідношенні 1: 2, потім подрібнену сировину 16 - 20 кГц протягом 5 - 10 хв, а екстракцію проводять водою при температурі 45 - 50 o C протягом 20 - 25 хв, при цьому відділення водної фази здійснюють вакуумним фільтруванням, осадження - 95% етиловим спиртом у співвідношенні 1: 3 з наступним фільтруванням та сушінням.