Гиалуроновая кислота

Гиалуроновая кислота (также гиалуронан, гиалуронат) — это несульфатированный гликозаминогликан, высокомолекулярный полисахарид, являющийся важным компонентом внеклеточного матрикса многих тканей организма человека и животных. Обладает уникальной способностью связывать и удерживать молекулы воды, что обеспечивает вязкость синовиальной жидкости, упругость кожи, прозрачность стекловидного тела глаза и участвует в регуляции множества клеточных процессов, включая пролиферацию, миграцию и ангиогенез.

История открытия и изучения

Гиалуроновая кислота была впервые выделена в 1934 году из стекловидного тела глаза крупного рогатого скота американскими биохимиками Карлом Майером и Джоном Палмером, работавшими в Колумбийском университете. Своё название вещество получило от греческого слова «hyalos» (стекловидный) и уроновой кислоты, входящей в его состав. В 1937 году гиалуроновая кислота была обнаружена в синовиальной жидкости суставов, а в 1942 году — в пупочном канатике.

В 1950-х годах было установлено, что гиалуроновая кислота является ключевым компонентом соединительной ткани. В 1970-х годах японский учёный Токуя Ояма разработал метод промышленного получения гиалуроновой кислоты из петушиных гребней, что позволило начать её коммерческое производство. В 1980-х годах были открыты рецепторы к гиалуроновой кислоте (CD44, RHAMM), что объяснило её роль в клеточной сигнализации. Современные биотехнологические методы, в частности ферментация бактерий (Streptococcus zooepidemicus), позволили получать гиалуроновую кислоту высокой степени чистоты и заданной молекулярной массы.

Химическое строение и свойства

Гиалуроновая кислота является линейным полимером, состоящим из повторяющихся дисахаридных звеньев, включающих D-глюкуроновую кислоту и N-ацетил-D-глюкозамин. Эти звенья соединены β-1,4- и β-1,3-гликозидными связями.

Молекулярная масса

Молекулярная масса гиалуроновой кислоты варьирует в широких пределах:

• Высокомолекулярная (нативная): от 1 000 до 10 000 кДа. Обладает структурными и противоопухолевыми свойствами, подавляет ангиогенез.
• Низкомолекулярная (фрагментированная): от 10 до 500 кДа. Стимулирует ангиогенез, воспалительные реакции и пролиферацию клеток.
• Олигомеры: менее 10 кДа. Участвуют в сигнальных путях.

Способность к гидратации

Одна молекула гиалуроновой кислоты способна удерживать до 1000 молекул воды, образуя вязко-эластичный гель. Это свойство обеспечивает тургор кожи, амортизацию суставов и поддержание формы глазного яблока.

Биосинтез и деградация

Биосинтез гиалуроновой кислоты осуществляется ферментами гиалуронидазами, расположенными на внутренней стороне клеточной мембраны. Деградация происходит под действием ферментов гиалуронидаз, а также активных форм кислорода. Период полужизни гиалуроновой кислоты в тканях составляет от нескольких часов до нескольких дней.

Биологические функции

В коже

Гиалуроновая кислота является основным компонентом дермы, обеспечивая её увлажнение, упругость и эластичность. С возрастом её содержание в коже снижается, что приводит к появлению морщин и потере тонуса.

В суставах

В синовиальной жидкости гиалуроновая кислота выполняет роль смазки и амортизатора, уменьшая трение между суставными поверхностями. Её концентрация снижается при остеоартрозе.

В глазах

В стекловидном теле глаза гиалуроновая кислота поддерживает его прозрачность и форму. Она также участвует в регуляции внутриглазного давления.

В других тканях

Гиалуроновая кислота присутствует в пупочном канатике, хрящах, костях, клапанах сердца, стенках сосудов, лёгких и нервной ткани. Она участвует в процессах заживления ран, эмбрионального развития и иммунного ответа.

Применение в медицине и косметологии

Эстетическая медицина

Гиалуроновая кислота является основным компонентом филлеров для контурной пластики, коррекции морщин и увеличения губ. Препараты на её основе вводятся инъекционно и обеспечивают немедленный и длительный эффект (от 6 до 18 месяцев). Также используется в биоревитализации для увлажнения и омоложения кожи.

Ортопедия и ревматология

Препараты гиалуроновой кислоты (вискосупплементы) вводятся внутрисуставно при остеоартрозе для улучшения смазки, уменьшения боли и замедления прогрессирования заболевания.

Офтальмология

Гиалуроновая кислота используется в качестве вискоэластика при хирургических операциях на глазах (катаракта, глаукома), а также в составе глазных капель для лечения синдрома «сухого глаза».

Хирургия и травматология

Гели на основе гиалуроновой кислоты применяются для предотвращения образования спаек после операций на брюшной полости и малом тазу. Также используются в качестве барьерного средства при заживлении ран.

Косметология (наружное применение)

Гиалуроновая кислота входит в состав кремов, сывороток и масок для лица. Однако из-за высокой молекулярной массы её проникновение через роговой слой кожи ограничено. Для улучшения пенетрации используются низкомолекулярные формы, липосомы и ионофорез.

Классификация препаратов

Препараты гиалуроновой кислоты классифицируются по нескольким признакам:

По происхождению

• Животного происхождения (из петушиных гребней, пупочных канатиков). Имеют риск иммунных реакций.
• Биотехнологические (бактериальная ферментация). Считаются более чистыми и безопасными.

По молекулярной массе

• Высокомолекулярные (структурные, длительного действия).
• Низкомолекулярные (стимулирующие, быстрого действия).
• Комбинированные (содержат фракции разной массы).

По степени сшивки

• Несшитые (нативные) — быстро разрушаются (1-2 дня).
• Сшитые — стабилизированные химическими связями (например, BDDE — 1,4-бутандиолдиглицидиловый эфир). Обеспечивают длительный эффект (месяцы). Используются в филлерах.

Безопасность и побочные эффекты

Гиалуроновая кислота считается биосовместимым и малотоксичным веществом. Однако возможны следующие побочные эффекты:

• Аллергические реакции (редко, чаще на примеси животного белка).
• Отёк, покраснение, гематомы в месте инъекции (обычно проходят самостоятельно).
• Гранулёмы (воспалительные узелки) при неправильном введении филлеров.
• Синдром «синих губ» при чрезмерном введении филлера в губы.
• Сосудистая эмболия (при попадании филлера в кровеносный сосуд — редкое, но серьёзное осложнение).

Интересные факты

• Гиалуроновая кислота является одним из самых гигроскопичных веществ в природе.
• В организме взрослого человека содержится около 15 граммов гиалуроновой кислоты, причём около трети находится в коже.
• Гиалуроновая кислота не является жирной кислотой, несмотря на название.
• В 2003 году гиалуроновая кислота была одобрена Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) для применения в филлерах.
• Некоторые бактерии (например, Streptococcus pyogenes) используют гиалуроновую кислоту в качестве капсулы для защиты от иммунной системы хозяина.
• В России гиалуроновая кислота широко применяется в косметологии и медицине, а её производством занимаются как отечественные, так и зарубежные компании.

Источники

1. Meyer, K., & Palmer, J. W. (1934). The polysaccharide of the vitreous humor. Journal of Biological Chemistry, 107(3), 629-634.
2. Laurent, T. C., & Fraser, J. R. E. (1992). Hyaluronan. The FASEB Journal, 6(7), 2397-2404.
3. Toole, B. P. (2004). Hyaluronan: from extracellular glue to pericellular cue. Nature Reviews Cancer, 4(7), 528-539.
4. Stern, R., & Maibach, H. I. (2008). Hyaluronan in skin: aspects of aging and its pharmacologic modulation. Clinics in Dermatology, 26(2), 106-122.
5. Балабан, Я. М., & Шехтер, А. Б. (2013). Гиалуроновая кислота: биологические функции и применение в медицине. Вестник дерматологии и венерологии, (4), 12-20.
6. Инструкции по медицинскому применению препаратов на основе гиалуроновой кислоты, зарегистрированных в Российской Федерации (Государственный реестр лекарственных средств).