Гиалуроновая кислота в структуре живой клетки. Синтез гиалуроновой кислоты механистические исследования и биотехнологические заявления. Основные показания к применению гиалуроновой кислоты

Гиалуроновая кислота (hyaloid = стекловидный + uronic = кислота) – вещество, относящееся к группе полисахаридов, синтезируемое клетками большинства живых организмов, являющееся важным компонентом кожи, мышц, нервов и других тканей человека.

В описаниях составов косметических средств её иногда назывют «гиалурон», биохимики чаще употребляют словосочетание «гиалуронат натрия», поскольку в организме человека она присутствует в основном в форме натриевой соли.

Биологическая роль

Гиалуроновая кислота необходима для формирования межклеточного вещества, которое является средой для функционирования клеток: их деления, поступления к ним питательных веществ, выведения продуктов жизнедеятельности.

Половина всей гиалуроновой кислоты, находящейся в организме, содержится в коже. Здесь она является естественным заполнителем промежутков между волокнистыми элементами кожи – коллагеном и эластином , участвует в их синтезе.

Также гиалуроновая кислота задействована в процессах заживления ран, влияет на иммунные реакции, блокирует действие на клетки свободных радикалов, оберегая ткани от преждевременного старения.

Одним из важнейших свойств гиалуроновой кислоты является её высочайшая гидрофильность - способность связывать влагу. Одна её молекула способна удерживать до 500 молекул воды. Даже 1% водный раствор гиалуроновой кислоты уже не жидкость, а вязкий гель.

К чему приводит дефицит гиалуроновой кислоты?

С возрастом, под влиянием факторов окружающей среды и естественных процессов старения, содержание гиалуроновой кислоты в организме человека уменьшается, к 50-летнему возрасту её количество снижается вдвое. Снижение концентрации г.к. в коже приводит к её обезвоживанию, уменьшению синтеза в ней коллагена и эластина, что проявляется в виде сухости , дряблости , появлении морщин .

Применение в косметологии

В современной косметологии гиалуроновая кислота используется в качестве основного компонента препаратов для увлажнения кожи. Более эффективного вещества для этой цели ещё не найдено.

Поскольку гиалуроновая кислота не является чужеродным веществом для организма, препараты на её основе являются гипоаллергенными.

Гиалуроновая кислота, применяемая в косметологии, может быть как естественного, так и искусственного происхождения. Поскольку её метаболизм очень активен (молекула г.к. «живет» в организме 2-3 дня, затем она разрушается и клетками синтезируется новая) для введения в глубокие слои кожи чаще используется искусственно синтезированные вещества, отличающиеся тем, что в них молекулы г.к. «сшиты» между собой и для их расщепления организму требуется большее время.

В составе средств для наружного применения (кремов, эмульсий, лосьонов и др.) гиалуроновая кислота выступает в роли увлажнителя. Тончайшая пленка на поверхности кожи, образуемая ей, предотвращает чрезмерное испарение воды, задерживает необходимую влагу. При этом она не закупоривает поры кожи, не нарушает чрезкожный газообмен, способствует более глубокому проникновению других активных веществ, входящих в состав средства. Но, нанесенная на поверхность кожи, гиалуроновая кислота не проникает в её глубокие слои, обеспечивает лишь поверхностное, кратковременное увлажнение.

Для глубокого и долговременного увлажнения, для стимуляции фибробластов используется введение гиалуроновой кислоты в глубокие слои кожи - метод биоревитализации .

Препараты с высокой концентрацией гиалуроновой кислоты, имеющие гелеобразную форму, используются в контурной пластике – для коррекции носогубных складок, морщин, увеличения объема губ.

В препаратах для мезотерапии используется свойство гиалуроновой кислоты улучшать проникновение внутрь клеток других веществ, вводимых вместе с ней.

Гиалуроновая кислота используется не только в косметологии, она входит в состав лекарств, широко применяемых во многих областях медицины – офтальмологии, кардиологии, трансплантологии, хирургии и др.

В конце 80-х годов ХХ века врачи заметили, что процесс заживления ран во внутриутробном периоде происходит несколько иначе, чем после рождения. Для лечения врожденных аномалий развития хирургические операции проводили плодам, находящимся внутри тела беременных (на 2-6 месяце беременности). После родов на телах этих детей никаких следов проведенных операций не обнаруживалось. Ученые объясняют это очень большой концентрацией гиалуроновой кислоты в теле плода и амниотической жидкости, его окружающей.

Гиалуроновая кислота была открыта в 1934 году, первые же детальные ее исследования начали проводиться в 1949 – 1950 годах. Это вещество было выделено из различных тканей животных - суставной жидкости, пуповины и тканей петушиного гребня. Кроме того, в 1937 году гиалуроновую кислоту удалось получить из капсул стрептококков. Первые исследования физических и химических свойств гиалуроновой кислоты проводились методом рентгеновской кристаллографии.

Проблемы получения ГК

Основной проблемой при исследовании гиалуроновой кислоты, с которой столкнулись ученые, была сложность ее выделения в чистом виде, очищенной от белков и иных компонентов. Трудность возникала потому, что всегда имел место риск разрушения полимерной структуры гиалуроновой кислоты в процессе очистки. При этом ученые испробовали разнообразные методы физической, химической и ферментативной очистки.

Чуть позже начались исследования возможности биосинтеза гиалуроновой кислоты. В 1955 году такой способ впервые был найден. Группа ученых выделила молекулы гиалуроновой кислоты из экстракта стрептококков. Благодаря этому открытию стало возможным синтезировать гиалуроновую кислоту - используя ферментативную фракцию, взятую из стрептококков.

Гиалуроновая кислота - Применение

Главный прорыв в применении гиалуроновой кислоты произошел в 50-ые годы. Благодаря открытию этого вещества для использования в медицине, было начато его промышленное производство и популяризация в качестве лекарственного средства.

В 1970 году гиалуроновая кислота была утверждена, как доказано эффективное средство от артритов - после получения положительных результатов тестирования на животных. В результате проведенного опыта был отмечен выраженный клинический эффект с уменьшением симптомов.

Несколькими годами позже гиалуроновую кислоту начали использовать в составе имплантируемых внутриглазных линз, что быстро сделало ее одним из наиболее часто использующихся компонентов в хирургической офтальмологии. С этого момента стали предлагаться и испытываться различные способы и области применения гиалуроновой кислоты.

ГК на сегодняшний день

В 90-е годы гиалуроновая кислота нашла широкое применение в эстетической медицине и косметологии, благодаря своим уникальным влагоудерживающим, а также антисептическим и антиоксидантным свойствам. По настоящее время она используется в различных косметологических целях, а исследования ее свойств и возможных областей применения продолжаются.

Гиалуроновая кислота – природный полисахарид животного происхождения. Широко распространена в природе, содержится в основном веществе многих видов соединительной и нервной ткани (в коже, связках, пуповине, сердечных клапанах, стекловидном теле глаза, роговице и др.) ибиологических жидкостей (слюне,синовиальной исуставной жидкости, и др.). В соединительной ткани дермы гиалуроновая кислота расположена между волокнами коллагена и эластина, в клетках рогового слоя – в корнеоцитах.

Таким образом, гиалуроновая кислота является одним из основных компонентов внеклеточного матрикса. Принимает значительное участие впролиферациии миграции клеток. Продуцируется некоторымибактериями(например,Streptococcus ).

Количество гиалуроновой кислоты в различных источниках может составлять до 5% сухой массы ткани. В теле человека весом 70 кг в среднем содержится ~15 г гиалуроновой кислоты.

Получение

В промышленности гиалуроновую кислоту получают двумя способами: физико-химическим и биотехнологическим.

Физико-химический способ . По этому способу гиалуроновую кислоту получают, в основном, из петушиных гребней, человеческих пуповин и глаз крупного рогатого скота. Технологическая схема получения гиалуроновой кислоты из вышеназванной биомассы включает следующие стадии:ферментативное расщепление соединительной ткани с выделением гиалуроновой кислоты илиэкстрагирование гиалуроновой кислоты из биомассы разбавленными растворами щелочи или кислоты, последующее специфическое фракционирование выделенного продукта для удаления белковых и липидных составляющих, несколько этапов очистки, осаждение и высушивание.

В последнее время гиалуроновую кислоту все чаще получают более выгодным с экономической точки зрения биотехнологическим путем из растительного сырья (пшеничный субстрат) с использованием бактериальных культур (Streptococcus zooepidermicus илиStreptococcus equi ). Этапы получения гиалуроновой кислоты по биотехнологии следующие: строго контролируемыйбиосинтез гиалуроновой кислотыбактериальными клетками (бактерии размножаются и помещаются в бродильный чан, где они синтезируют гиалуроновую кислоту в специальных условиях); выделение наработанной гиалуроновой кислоты из бактерий и ее дальнейшая очистка; осаждение и высушивание. Все процессы биотехнологического получения гиалуроновой кислоты проводят в условиях постоянного бактериологического и реологического контроля, обеспечивающего высокое качество получаемого продукта и, самое главное, заданную молекулярную массу гиалуроновой кислоты.

Химическое строение и молекулярная структура

Гиалуроновая кислота – несульфированныйгликозаминогликан. В природных условиях гиалуроновая кислота синтезируется классом встроенныхмембранных белков, называемыхгиалуронат-синтетазами . В организмах позвоночных содержатся три типа гиалуронат-синтетаз: HAS1, HAS2 и HAS3. Считается, что эти ферменты соединяют молекулыглюкуроновой кислоты иN -ацетилглюкозамина в строго чередующемся порядке.

Структурная формула фрагмента макромолекулы гиалуроновой кислоты приведена на рис.1. Макромолекулярные цепи построены из чередующихся звеньев остатков β- D -глюкуроновой кислоты иβ- N -ацетилглюкозамина , связанныхβ-(1→4)- и β-(1→3)-гликозидными связями .

Атомы водорода СООН-групп некоторых элементарных звеньев β-D -глюкуроновой кислоты могут быть замещеныNaилиK. Такие полисахариды называют натриевой или калиевой солью гиалуроновой кислоты (гиалуронат натрия илигиалуронат калия ).

Элементарной повторяющейся единицей макромолекулы гиалуроновой кислоты является дисахаридный фрагмент. В качестве примера на рис.2 представлена элементарная единица макромолекулы натриевой соли гиалуроновой кислоты

Наиболее энергетически выгодной конформацией элементарного звена молекулы гиалуроновой кислоты является конформация кресла С1 (рис.3).

Объёмные заместители пиранозногокольца находятся в стерически выгодныхэкваториальных положениях, а меньшие по размеру атомы водорода занимают менее выгодныеаксиальные позиции.

Благодаря присутствию β-(1→3)-гликозидных cвязeй макромолекула гиалуроновой кислоты, насчитывающая несколько тысяч моносахаридных остатков, принимает конформацию спирали (рис.4).

На один виток спирали приходится три дисахаридных блока. Локализованные на внешней стороне спирали гидрофильные карбоксильные группы остатков глюкуроновой кислоты могут связывать ионы Ca 2+ .

Сегодня упоминаниями о гиалуроновой кислоте пестрят как глянцевые издания, так и страницы обычных СМИ. Последние несколько лет нам не перестают твердить, что «секрет вечной молодости кожи раскрыт» и предлагают воспользоваться этим «эликсиром». Давайте попробуем разобраться, чего же в этом нездоровом ажиотаже больше – правдивой информации, точного коммерческого расчёта или банальных обывательских заблуждений.

Открытия прошлого, не оправдавшие надежд

Если заглянуть в совсем недавнее прошлое, то можно вспомнить, что аналогичные ситуации уже были в истории медицины:

• Открытие пенициллина преподносилось, как полная победа над микроорганизмами (чего, к огромному сожалению, не произошло, несмотря на теперешний спектр ).
• Выпускаемому инсулину пророчили победу над (препарат для диабетиков жизненно важный и крайне необходимый, но до полной победы над диабетом еще очень далеко).
• Использование первых нейролептиков преподносилось, как возможность излечения от определенных расстройств психики, но и тут все далеко от идеальных ожиданий.

В общем, истинная картина по прошествии некоторого времени всё-таки отличается от прогнозов и первоначальных оценок. Поэтому очень важно относиться ко всему критично и максимально объективно.

Развенчиваем мифы о гиалуроновой кислоте

Никто из медиков не будет спорить, что гиалуроновая кислота важна для организма человека, но то множество информации, которое сегодня можно встретить в СМИ и которое выдаётся за истину, увы, приходит к нам не от профессионалов. Чаще всего новаторские мысли в народ несут различного рода бьюти-эксперты, блоггеры-самоучки и другие люди без профильного – медицинского, фармацевтического или биологического образования. Они высказываются о медицинском препарате на основании собственных оценочных впечатлений, информации из сомнительных источников или информации, вырванной из контекста

Так рождаются заблуждения. Давайте попробуем отделить зерна от плевел и разобраться в этом вопросе более детально.

	Истина
	Главное заблуждение в том, что препарат называют в единственном числе, а правильно называть во множественном – кислоты, так как это одно из соединений группы кислых мукополисахаридов, куда входят и другие соединения аналогичного состава и свойств, причем масса их может колебаться в широких пределах. Так как подавляющее большинство препаратов, выходящих под названием «гиалуроновая кислота» производится из биологического сырья без специального разделения фракций, то и считать препарат именно одним, чистым, соединением совсем некорректно.
Гиалуроновая кислота – результат открытий бьюти-лабораторий последний двух-трех десятилетий.	Само вещество было открыто еще в 1930 году и изучением её свойств, функций, а также возможностями применения занялись практически сразу после открытия. Сами исследования не прекращались, а начиная с 70-х годов прошлого века их интенсивность стала нарастать.
Данное вещество используется в косметической и косметологической продукции	Помимо этого развитого направления гиалуроновая кислота применяется при различных заболеваниях других органов и систем в качестве лекарственного средства.
В косметологических средствах улучшает проникновение полезных веществ внутрь кожи	Не влияет на уровень клеточной и межклеточной проницаемости для различных веществ
Старение кожи связано с потерей жидкости из-за уменьшения уровня веществ этой группы во всех слоях кожи	Если снижение содержания гиалуронатов и происходит с возрастом, то не столь значительно, а старение, в том числе и кожи, – сложнейший многогранный общебиологический процесс и сводить его проявления к столь банальным причинам – просто глупо

Правда о гиалуроновой кислоте

Все свойства и характеристики и отличительные особенности гиалуроновой кислоты подробно описываются в научной и медицинской литературе. Однако она пересыщена множеством терминов, что делает имеющуюся информацию не всегда понятной для простого обывателя.

Если попытаться все несколько упростить – получается что:

Для каждой из фракций присущ свой набор свойств и характеристик. Так низкомолекулярные разновидности вещества обладают прекрасным противовоспалительным действием, что обеспечило их применение при ожогах, трофических язвах, герпетических высыпаниях, псориазе. Среднемолекулярная гиалуроновая кислота способна подавлять размножение клеток и их миграции. Благодаря этим свойствам её задействуют при лечении некоторых артритов и болезней глаз. Высокомолекулярные фракции удерживают вокруг себя огромное количество молекул воды и стимулируют клеточные процессы в самой коже. Эта разновидность гиалуроновой кислоты нашла своё применение в хирургии, офтальмологии и косметологии

Важно знать! Использовать препарат с неуказанной величиной молекул действующего вещества категорически нельзя, так как можно не только не добиться желаемого результата, но и ухудшить состояние.

Основные показания к применению гиалуроновой кислоты

Всегда следует помнить, что введение в организм препаратов гиалуроновой кислоты инъекционно является в первую очередь медицинской манипуляцией. Для использования различных методик и проведения процедур имеются достаточно строгие медицинские критерии.

Так, основными показаниями к применению гиалуроновой кислоты являются:

• появление морщин (снижение тургора кожи) вследствие потери влаги;
• увеличение выраженности имеющихся морщин;
• выраженные мимические морщины;
• необходимость нормализации рельефа кожи;
• необходимость улучшения тургора и контура красной каймы губ.

Препараты гиалуроновой кислоты в эстетической медицине

В современной косметологии восстребованность гиалуроновой кислоты в виде уколов или других форм препарата объясняется:

Современный фармакологический рынок предлагает гиалуроновую кислоту в виде инъекций. При этом она может быть в виде:

• Мезококтейля , включающего в себя основное вещество, дополненное пантенолом, витаминами, коэнзимами, факторами клеточного роста, пептидами и пр. веществами
• Филлеров – дермального наполнителя из сшитой ГК, который со временем биодеградирует – рассасывается в организме. Выпускается в виде геля различной степени вязкости. Чем более вязкое вещество, тем с большими проблемами оно призвано справиться.
• Редермализантов и биоревитализантов . В настоящее время на прилавках аптек можно найти 3 поколения этих препаратов. В основе последних – нуклеиновые кислоты, создающие с ГК комплексы, способные восстанавливать ДНК клеток и ускорять выработку собственной гиалуроновой кислоты, а также эластина и коллагена.
• Биорепарантов – препаратов, содержащих измененную ГК, к цепи которой прикреплены пептиды, витамины, аминокислоты. Они обладают пролонгированным и усиленным действием.

Обратите внимание: в индустрии красоты могут быть задействованы мази, кремы, гели, лосьоны для наружного применения, но их эффективность гораздо ниже эффективности гиалуроновой кислоты для инъекций.

Основные типы процедур для улучшения состояния кожи лица

Наиболее востребованнымиинъекционными процедурами с гиалуроновой кислотой стали:

Основные противопоказания к применению гиалуроновой кислоты

Если маркетологи пытаются вас уверить в том, что уколы гиалуроновой кислоты, куда бы они не осуществлялись, максимально безопасны, знайте: это ложь! На фоне определенных процедур они действительно безопаснее, однако и у этого препарата есть собственные противопоказания.

В числу основных относятся:

1. Любые аллергические реакции на действующее вещество или его компоненты.
2. Любые инфекционные заболевания в остром периоде.
3. Беременность, роды и последующая лактация.
4. Патология соединительной ткани.
5. Общие и системные заболевания, такие как аутоиммунные поражения, онкологическая патология любых органов и систем, сахарный , патология свертывающей системы крови.

Ко всему, в месте инъекций не должны располагаться , родимые пятна, родинки, шрамы и воспалительные процессы. При несоблюдении этих противопоказаний результаты могут быть плачевными.

Эффективность кремов с гиалуроновой кислотой

Отдельную группу препаратов, причем достаточно распространенных, составляют кремы с гиалуроновой кислотой. Их применяют путем нанесения на поверхность кожи, где они и производят непосредственный эффект.

Для поверхностных изменений, защиты кожи используются средства, содержащие высокомолекулярные фракции, которые создают защитный слой и не проникают внутрь кожи.

Для корректировки глубоких, возрастных изменений лучше подходят средства с низкомолекулярными фракциями действующего вещества, так как оно частично может проникать на определенную глубину во внутренние слои, где и осуществляется их биологическое действие.

Всё большую популярность в последнее время приобретают безинъекционные методики, подразумевающие нанесение геля на кожу с последующим воздействием микротоков, лазера, ультразвука.

Хочется закончить советом: для всего есть свое время и свои причины, а основное правило здоровой жизни, отличного настроения и прекрасной внешности – это умеренность. В погоне за красотой старайтесь использовать даже такое средство, как гиалуроновая кислота, без излишеств, и ваша кожа будет выглядеть хорошо даже в глубокой старости.

Более подробную информацию о применении препаратов гиалуроновой кислоты для лица вы получите, посмотрев видео-обзор:

Совинская Елена Николаевна, терапевт.

Гиалуроновая кислота (ГК), также известная как (соль кислоты) или гиалуронан (объединяющее обозначение для кислоты и ее соли), представляет собой анионный натуральный полисахарид (несульфированный простейший гликозаминогликан), который является важным компонентом нервной, эпителиальной, соединительной тканей и основным ингредиентом внеклеточного матрикса.

Гиалуроновая кислота также входит в состав многих, присущих живым организмам биологических жидкостей (синовиальная жидкость, слюна и пр.). Данное вещество может продуцироваться некоторыми бактериями (например, стрептококками ) и выделяться из органов животных (гребень петуха, стекловидное тело и хрящевая ткань рогатого скота).

В человеческом теле массой около 70-ти килограмм в среднем содержится примерно 15 граммов этой эндогенной кислоты, третья часть которой ежесуточно подвергается преобразованию (расщепляется или синтезируется).

Структура и строение

Структурная схема ГК характерна для линейного полисахарида, состоящего из чередующихся остаточных частей N-aцетил-D-гликозамина и D-глюкуроновой кислоты , последовательно соединенных гликозидными связями β-1,3 и β-1,4.

Одна молекула данной кислоты может включать до 25 тысяч подобных дисахаридных звеньев. ГК природного происхождения обладает молекулярной массой варьирующей в пределах 5000-20000000 Да. У человека среднее значение молекулярной массы находящегося в синовиальной жидкости полимера равняется 3140000 Да.

Молекула кислоты энергетически стабильна, в том числе вследствие стереохимии дисахаридов входящих в ее состав. В пиранозном кольце объемные заместители расположены в стерически выгодных позициях, тогда как меньшие по объему атомы водорода размещены в менее выигрышных аксиальных положениях.

Образование: Окончил Винницкий национальный медицинский университет им. Н.И.Пирогова, фармацевтический факультет, высшее фармацевтическое образование – специальность «Провизор».

Опыт работы: Работа в аптечных сетях «Конекс» и «Биос-Медиа» по специальности «Фармацевт». Работа по специальности «Провизор» в аптечной сети «Авиценна» города Винница.

Комментарии

Я тоже кстати гиалуронку в таблетка принимаю. Кстати, у Эвалара хорошая, да, но там эффект накопительный, надо 2 месяца пить и не забывать

Было много проблем с кожей:шелушилась, трескалась, стали появляться морщины. Из-за этого решила попробовать гиалуроновую кислоту в таблетках, да так и осталась ее пить. Уже 6 курсов прошла, с кожей стало гораздо лучше, даже холода теперь не страшны.

Спасибо за хорошую статью. Сама принимаю гиалуронку уже давно. Пробовала и крем, и инъекции, но остановилась на таблетках. Думаю, что это все-таки самое практичное, что создали.