22.05.2012

Роль гиалуроновой кислоты в организме человека

Химическое строение.

Макромолекула гиалуроновой кислоты (ГК) – это полисахарид из семейства глюкозаминогликанов. В научной литературе часто используются синонимы – гиалуронан и гиалуронат.

Одна молекула ГК может содержать до 12-25 тысяч дисахаридных единиц. Молекулярная масса достигает 10 000 000 Дальтон. Вторичная структура ГК представляет собой спирально закрученную ленту с большим внутренним пространством. Третичная структура – это рыхлый клубок произвольной формы.

Синтез.

Гиалуронан синтезируется в фибробластах. На синтез ГК влияют гормоны, цитокины, факторы роста, некоторые лекарственные вещества. Например, терапевтические дозы глюкокортикоидов подавляют синтез ГК.

В межклеточном пространстве к молекуле ГК присоединяются вода, электролиты (ионы натрия, калия и другие), поэтому в организме ГК представлена, в основном, в виде натриевых солей.

Метаболизм и деградация.

Деполимеризация молекулы осуществляется ферментом гиалуронидазой. Сначала фермент деполяризует молекулу, а затем расщепляет ее на малые фрагменты. При этом вязкость гелей, образуемых кислотой, резко снижается, а проницаемость структур кожи повышается. Деградация промежуточных продуктов катаболизма осуществляется другими ферментами. В дерме синтезируется больше ГК, чем катаболизируется, поскольку часть ее удаляется через лимфатические капилляры, унося с собой токсины. До 90% ГК затем разрушается в лимфоузлах. Именно продукты деградации ГК с разной молекулярной массой отвечают за проявление большинства ее регуляторных свойств. Метаболизм ГК довольно интенсивный. Период полураспада зависит от вида ткани: в хрящах он составляет 2-3 недели, в дерме 2-8 суток, в эпидермисе 0,5-1 сутки, в крови несколько минут.

Биологические функции гиалуроновой кислоты.

Благодаря своим физико-химическим свойствам (высокая вязкость, специфическая способность связывать воду и белки и образовывать протеогликановые агрегаты), ГК опосредует многие функции соединительной ткани.

Вместе с другими протеогликанами ГК входит в состав межклеточного матрикса кожи.

В отличие от белков, ГАГи никогда точно не повторяют свою молекулярную форму. Поэтому они выполняют в организме в основном неспециализированные функции, которые не нарушаются в случае некоторого изменения структуры молекулы.

  Главная из них – опорно-структурная. Благодаря высочайшей вязкости, ГАГи играют роль цемента, связывающего коллагеновые пучки и фибриллы между собой и с клетками. В мелких сосудах они предотвращают выпотевание жидкой части крови в окружающие ткани.

Пространство между коллагеновыми волокнами, в основном, занято ГК. Благодаря этому нейтрализуется механическое давление на кожу. Физическое давление извне постепенно «выдавливает» ГК из одного пространства в другое. Тем самым ткани кожи приобретают эластичность к транзиторному давлению и лишь постепенно подвергаются деформации под влиянием постоянного давления.

ГК – сильный анион, который хорошо связывает катионы, поэтому может играть роль катионообменной смолы. Поскольку все катионы крови по пути к клетке должны проходить через этот ионообменник, то другая важная функция ГК в основном веществе кожи – защита от экзогенных и эндогенных токсинов.

Скорость поступления питательных веществ к клетке также будет зависеть от природы и состояния полисахаридов. Именно трофической функцией объясняется влияние содержания ГАГов в дерме на скорость митоза клеток базальной мембраны.

  Говоря о биологической активности, необходимо подчеркнуть одну уникальную особенность системы «ГК – рецептор», а именно – значение молекулярной массы гиалуронана. Контролируя протекание таких процессов как воспаление, репарация тканей, клеточная дифференцировка, морфогенез, ангиогенез, макромолекулы ГК с различной молекулярной массой оказывают разное действие на клеточное поведение. Короткоцепочечная ГК (400-10 000 Да) стимулирует ангиогенез, миграцию клеток и их пролиферацию, в то время как высокомолекулярная ГК (50 000-100 000 Да), наоборот, подавляет ангиогенез, клеточную миграцию и полиферативную активность.

Итак, все функции ГК в организме условно можно разделить на 2 группы: неспецифические и специфические.

Неспецифические функции связаны с состоянием межклеточного вещества, что создает оптимальное микроокружение для нормального функционирования клеток, специфические - с действием на клетки через рецепторы.

Клеточные воздействия.

 Клеточные рецепторы к ГК имеют фибробласты, микрофаги, лимфоциты. Существует несколько видов мембранных рецепторов, наиболее известны среди них CD44 и RHAMM. Среди внеклеточных рецепторов – фибриноген, коллаген VI типа, аггрекан, верзикан. Специфическое воздействие молекулы ГК и ее фрагментов с рецептором приводит к активации синтеза коллагена, самой ГК и других компонентов межклеточного вещества, регуляторных молекул; регуляции деления и дифференцировки клеток, клеточной подвижности и миграции в норме и при патологии (естественная регенерация, репарация повреждений, поддержание гомеостаза). Взаимодействие с клеточными рецепторами лежит в основе иммунорегуляторных, в том числе противовоспалительных свойств ГК.

Физические свойства.

 Свойства, которые выделяют ГК среди других родственных макромолекул, базируются на ее химической структуре. Из-за наличия заряженных групп молекула ГК притягивает большое количество молекул воды (200-500), причем эту способность еще более усиливает высокая плотность отрицательных зарядов, которые притягивают осмотически активные катионы. Такая способность ГК и других ГАГов притягивать воду создает во внеклеточном матриксе «давление набухания» (тургор), противодействующий сжатию, благодаря чему кожа выглядит гладкой и упругой. При добавлении всего 2% ГК вода превращается в гель, который в виде отдельных кусков можно взять в руки. Недаром ГК называют молекулярной губкой. Характерным свойством растворов ГК является их высокая вязкость.

Содержание в организме.

 В организме человека ГК сосредоточена преимущественно в соединительной, нервной и эпителиальной тканях, присутствует в высоких концентрациях в синовиальной жидкости, стекловидном теле глаза, в составе соединительной ткани пуповины и дермы. Около 50% ГК находится в коже, где она располагается в сосочковом слое между волокнами коллагена и эластина, по ходу сосудов придатков кожи, а также в зернистом слое эпидермиса.

Надоевшие рекламные мифы о гиалуроновой кислоте.

 Благодаря использованию косметической продукции, о функциях ГК в организме знают сегодня даже те, кто очень далек от медицины. И это хорошо. Огорчает только то, что часто из благих побуждений рассказывая потребителям о пользе средств с ГК простым и доступным языком, рекламодатели искажают информацию. Так и кочуют из буклета в буклет, из одной рекламной статьи в другую, и размножаются, как вирусы, набившие оскомину штампы.

Вот наиболее распространенные:

1. «С возрастом содержание гиалуроновой кислоты в коже снижается».

Ни количество ГК, ни размер ее полимеров с возрастом, как ни странно, не снижается.

Однако существенно возрастает доля ГК, прочно связанной с белками матрикса кожи, то есть изменяется ее эффективная, но не абсолютная концентрация. При этом затрудняется кругооборот ГК, нарушаются ее биологические свойства.

2. «Только в нашем средстве содержится гиалуроновая кислота, полностью идентичная человеческой».

 Молекула ГК достаточно консервативна. Это означает, что ее структура не претерпела изменений в ходе эволюции и остается одинаковой как у бактерий, так и человеческом организме, то есть ГК не является видоспецифичной. Скорее всего, в таком заявлении имеется в виду, что препарат не содержит примесей в виде белков, хорошо очищен и соответствует требованиям фармакопеи.

3. «Одна молекула гиалуроновой кислоты удерживает 500 молекул воды».

 Это приблизительное количество, которое может изменяться. К тому же, в препаратах, содержащих стабилизированную и частично стабилизированную ГК, ее влагоудерживающие свойства несколько ниже, чем в препаратах, содержащих немодифицированную ГК (как и в зрелой коже).

4. «Гиалуроновая кислота является мощным антиоксидантом».

Антиоксидантные свойства ГК сильно преувеличены.

Ее действие на свободные радикалы не является ярко выраженным, хотя имеет место быть. Но если сравнивать с другими известными антиоксидантами, например, с витамином С, то ГК уступает ему по активности. Поскольку в дерме содержится большое количество ГК, можно говорить о том, что она защищает кожу от действия свободных радикалов.

5. «Гиалуроновая кислота оказывает ангиопротекторное действие».

Скорее, ГК способствует ангиогенезу, снижает проницаемость сосудов, улучшает репарацию поврежденных сосудов, выводит токсические вещества, то есть защищает сосуды опосредовано, но этим свойством обладают молекулы только определенной молекулярной массы в препарате нестабилизированной ГК.

6. «Препарат содержит гиалуроновую кислоту с молекулярной массой…».

 Информацию о значении молекулярной массы ГК следует оценивать с осторожностью, так как вероятнее всего, указывается усредненный молекулярный вес. Поскольку ГК является полимером, препарат может содержать смесь молекул разной длины. Поэтому для оценки качества препаратов ГК следует говорить не о величине среднего молекулярного веса, а об однородности молекулярно-массового распределения.

7. «Препарат содержит гиалуроновую кислоту».

Необходимо отметить, что все препараты, используемые в эстетической медицине, содержат не чистую ГК, а ее соли (гиалуронат натрия, калия, цинка и т.д.), по свойствам соли ничем не отличаются от нативной молекулы.

В организме ГК так же присутствует в виде натриевой соли. И поскольку этот рекламный штамп единственный из упомянутых мифов не противоречит действительности, он имеет право на существование.

Таким образом, читая публикации о применении гиалуроновой кислоты в эстетической медицине, следует иметь в виду, что речь всегда идет о ее солях.

По материалам журнала «Новости эстетики и косметологии» октябрь 2010 г.