Гиалуроновая кислота лежит в основе многих препаратов, применяемых в косметологии для устранения морщин и увеличения объема губ
Гиалуроновая кислота представляет собой полимер, состоящий из остатков D-глюкуроновой кислоты и D-N-ацетилглюкозамина, соединённых поочерёдно β-1,4 - и β-1,3-гликозидными связями.
Физико-химические свойства
Молекула гиалуроновой кислоты может содержать до 25 000 таких дисахаридных звеньев. Природная гиалуроновая кислота имеет молекулярную массу от 5 000 до 20 000 000 Да. Средняя молекулярная масса полимера, содержащегося в синовиальной жидкости у человека составляет 3 140 000 Да.
Молекула гиалуроновой кислоты является энергетически стабильной в частности благодаря стереохимии составляющих её дисахаридов. Объёмные заместители пиранозного кольца находятся в стерически выгодных положениях, в то время как меньшие по размеру атомы водорода занимают менее выгодные аксиальные позиции.
Гиалуроновая кислота является главным компонентом синовиальной жидкости, отвечающим за её вязкость. Наряду с лубрицином, гиалуроновая кислота — основной компонент биологической смазки.
Гиалуроновая кислота принимает значительное участие в пролиферации и миграции клеток, может быть вовлечена в процесс развития злокачественных опухолей. Продуцируется некоторыми бактериями (напр. Streptococcus). В теле человека весом 70 кг в среднем содержится около 15 грамм гиалуроновой кислоты, треть из которой преобразуется (расщепляется или синтезируется) каждый день.
Гиалуроновая кислота — важный компонент суставного хряща, в котором присутствует в виде оболочки каждой клетки (хондроцита). При связывании гиалуроновой кислоты с мономерами аггрекана в присутствии связующего белка, в хряще формируются крупные отрицательно заряженные агрегаты, поглощающие воду. Эти агрегаты отвечают за упругость хряща (устойчивость его к компрессии). Молекулярная масса (длина цепи) гиалуроновой кислоты в хряще уменьшается с возрастом организма, при этом общее её содержание увеличивается.
Также, гиалуроновая кислота входит в состав кожи, где участвует в регенерации ткани. При чрезмерном воздействии на кожу ультрафиолета, происходит её воспаление («солнечный ожог»), при этом в клетках дермы прекращается синтез гиалуроновой кислоты и увеличивается скорость её распада.
Применение гиалуроновой кислоты
Вследствие своего высокого содержания во внеклеточных матриксах, гиалуроновая кислота играет важную роль в гидродинамике тканей, процессах миграции и пролиферации клеток, а также участвует в ряде взаимодействий с поверхностными рецепторами клеток, в особенности со своим первичным рецептором CD44. Участие гиалуроновой кислоты в процессе развития опухолей может быть обусловлено именно её взаимодействием с CD44.
В то время как сама гиалуроновая кислота связывается с CD44, есть свидетельства того, что трансдукция воспалительного сигнала продуктов её деградации осуществляется через рецепторы макрофагов и дендритных клеток TLR2, TLR4 или через оба этих рецептора. Толл-подобные рецепторы (TLR) и гиалуроновая кислота принадлежат к системе врождённого иммунитета.
Гиалуроновая кислота синтезируется классом встроенных мембранных белков, называющихся гиалуронат-синтетазами. В организмах позвоночных содержатся три типа гиалуронат-синтетаз: HAS1, HAS2 и HAS3. Эти ферменты удлинняют молекулу гиалуроновой кислоты, поочерёдно присоединяя к исходному полисахариду глюкуроновую кислоту и N-ацетилглюкозамин, при этом экструдируя («выдавливая») полимер через клеточную мембрану в межклеточное пространство.
Гиалуроновая кислота деградируется семейством ферментов, называемых гиалуронидазами. В организме человека существуют по меньшей мере семь типов гиалуронидазоподобных ферментов, некоторые из которых являются супрессорами опухолеобразования. Продукты разложения гиалуроновой кислоты (олигосахариды и крайне низкомолекулярные гиалуронаты) проявляют проангиогенные свойства. Кроме того, недавние исследования показали, что фрагменты гиалуроновой кислоты, в отличие от нативного высокомолеколекулярного полисахарида, способны индуцировать воспалительный ответ в макрофагах и дендритных клетках при повреждениях тканей и отторжении трансплантированной кожи.
Тот факт, что гиалуроновая кислота входит в состав многих тканей (кожа, хрящи, стекловидное тело), обусловливает её применение в лечении заболеваний, связанных с этими тканями (катаракта, остеоартрит и др.): эндопротезы синовиальной жидкости; хирургическая среда для офтальмологических операций; препараты для мягкого увеличения тканей и заполнения морщин (косметическая хирургия).
Гиалуроновая кислота связывает воду в межклеточных пространствах, повышая тем самым сопротивление тканей сжатию. Одна молекула гиалуроновой кислоты связывает и удерживает около себя до 500 молекул воды. Она участвует в транспорте и распределении воды в тканях. Гиалуроновая кислота определяет барьерную и защитную функции межклеточного пространства. Внутри суставов она действует как смазка суставных поверхностей, внутри глаза способствует нормализации внутриглазного давления.
Пластические операции с применением препаратов гиалуроновой кислоты
Гиалуроновая кислота используется в косметике, как составная часть средств ухода за кожей. Применение препаратов гиалуроновой кислоты показано для коррекции носогубных складок, устранения морщин, увеличения объема губ. Гиалуруновая кислота, введенная под кожу или в мышцы, образует субстанцию, удерживающую жидкость и приводящую к разглаживанию кожи. Гиалуроновая кислота (например, всем известный препарат рестилайн) вводится внутримышечно, подкожно или внутрикожно, она заполняет пустоты и впадины и начинает удерживать воду, что приводит к увеличению объема этого комплекса в месте инъекции. Кожа над этим участком выравнивается, разглаживается и тем самым происходит уменьшение морщин. Гелевая масса длительное время находится в кожных покровах и не разрушается. Эффект после контурной пластики губ держится до года, после чего гель рассасывается и контурную пластику губ можно повторить.
Ультра-филлер на основе гиалуроновой кислоты
Одним из наиболее знаковых для косметологии разработок с использованием гиалуроновой кислоты является получение ультра-филера для разглаживания морщин.
Ультра-филлер на основе гиалуроновой кислоты — революционная разработка компании Allergan для эстетической медицины и пластической хирургии. Именно она 15 лет тому назад привезла в Россию ботокс, изменивший представления о возможностях косметологии у целого поколения врачей и их клиентов. Косметологи уверены: ультра-филлер — настоящий переворот в профессии.
Безопасность, комфорт и абсолютно предсказуемый долговременный результат — принципиальные отличия нового средства. За счет лидокаина ультра-филлер безболезненно вводится в кожу, позволяет мягко заполнять морщины изнутри и моделировать желаемые объемы. Революционная формула способна выдерживать различные температурные и химические воздействия без ущерба для здоровья клиента и потери эстетического эффекта. Стойкость ультра-филлера поражает: его действие продолжается от полугода до года!
С ультра-филлером омолаживающие процедуры стали безопасными и легкими как никогда раньше. Филлер нового поколения в сочетании с ботоксом, позволяет эффективно решать абсолютно любые эстетические проблемы. Быстро, безболезненно, предсказуемо и надолго. Революцию в мире эстетической медицины можно считать свершившейся.
История применения
Венгерский ученый Bandi Balazs эмигрировал из Венгрии в 1947 году. Приехав в Швецию, он начала работать в Стокгольме над проблемой биологической роли внеклеточных полисахаридов, причем особенно много внимания он уделял именно гиалуронату.
В те годы культуральная работа с клетками выглядела совсем по-другому. До появления антибиотиков все манипуляции выполнялись в строго стерильных условиях близких к условиям в операционной. Клетки растили на подвешенных сгустках фибрина. Фибробласты выделялись из измельченных куриных сердец, кусочки которых клались на фибриновые сгустки, а скорость роста культуры определялась по изменению площади колонии, которая указывала на скорость и расстояние миграции клеток.
Одним из первых открытий было выделение из ткани пуповины гиалуроната для того, чтобы затем вводить его в культуру фибробластов.
Гиалуронат выделялся из пуповинной крови и преципитировался в спирту. Затем его очищали от белков путем встряхивания экстракта в смеси хлороформа и изоамилового спирта (по методу Sewag). Была предпринята попытка разработать метод стерилизации вязкого раствора гиалуроната. Его нельзя было подвергать фильтрации, поэтому в конечном итоге ученые пришли к использованию автоклавирования.
В самом начале работы было сделано три очень важных наблюдения, которые заложили основу для дальнейших исследований.
Во-первых, удалось выделить гиалуронат из ткани пуповины, причем при разных ионных условиях был получен материал с различной степенью вязкости. Самая высокая вязкость была у раствора, приготовленного на дистиллированной воде. Ученые предположили, что вязкость раствора гиалуроната может колебаться в зависимости от значения рН и ионной силы растворителя. Сейчас это уже знает каждый, однако на тот момент этот феномен был описан Raymond Fuoss только для растворов синтетических полиэлектролитов. В журнале «Journal of Polymer Chemistry» была опубликована статья The viscosity function of hyaluronic acid as a polyelectrolyte ( Показатель взякости гиалуроновой кислоты как полиэлектролита ). С этого момент ученые вплотную занялись исследованиями физических и химических свойств гиалуроната.
Во-вторых, при попытке простерилизовать гиалуронат с помощью УФ-излучения он полностью утратил вязкость в растворе. В дальнейшем было показано, что при воздействии потока электронов гиалуронат также полностью подвергается деградации. Сейчас уже можно сказать, что то наблюдение было одним из первых описаний свободнорадикального расщепления гиалуроната.
В-третьих, исследовались и биологические эффекты гиалуроната и ряда сульфатированных полисахаридов – гепарина, гепарансульфата ( который в те годы назывался «гепарин-односерной кислотой» ) и синтетически сульфатированного гиалуроната. Ученые сравнили их влияние на рост культуры клеток, антикоагулянтную активность и антигиалуронидазную активность. Главной задачей было выяснить действительно ли гепарин представляет собой сульфатированный гиалуронат, как это утверждалось в работах Asboe-Hansen, однако был сделан вывод, что это утверждение было ошибочно.
Гиалуронат, в отличие от сульфатированных полисахаридов, ускорял рост клеток и это, пожалуй, было одно из первых описаний взаимодействия гиалуроната с живыми клетками – сегодня мы знаем, что это взаимодействие опосредовано клеточным рецептором. Интересно, что это было также одно из первых исследований, посвященных изучению биологической активности гепарансульфата.
Все вышесказанные исследования были выполнены в короткий промежуток времени, начиная с сентября 1949 по декабрь 1950, то есть заняли лишь немногим больше 1 года
