Гиалуроновая кислота и её применение¶

Гиалуроновая кислота — линейный гликозаминогликан, состоящий из повторяющихся дисахаридных звеньев N-ацетилглюкозамина и глюкуроновой кислоты. В организме человека и животных входит в состав внеклеточного матрикса соединительной ткани, синовиальной жидкости, стекловидного тела глаза и кожи. Обладает высокой способностью связывать воду: одна молекула удерживает до нескольких сотен молекул воды, что определяет её роль в поддержании тургора тканей и вязкоупругих свойств биологических жидкостей.

¶История открытия

Вещество выделил в 1934 году американский биохимик Карл Мейер совместно с Джоном Палмером из стекловидного тела бычьего глаза. Название образовано от греческих слов «hyalos» (стекло) и «уроновая кислота». В 1940-х годах Эндре Балаж установил, что гиалуроновая кислота участвует в процессах миграции клеток и заживления ран. Промышленное получение началось в 1970-х: сначала из петушиных гребней, затем — методом бактериальной ферментации.

¶Химическое строение и свойства

Молекула представляет собой неразветвлённый полимер с молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольких миллионов дальтон. Дисахаридная единица включает глюкуроновую кислоту, соединённую β-1,4-связью с N-ацетилглюкозамином; звенья связаны β-1,3-гликозидными связями.

Ключевые свойства:

• высокая гидрофильность и способность образовывать вязкие гели;
• отрицательный заряд при физиологических значениях pH, притягивающий катионы и воду;
• участие в связывании рецепторов клеточной поверхности, прежде всего CD44;
• биосовместимость и способность к полному разложению в организме.

В тканях молекула быстро метаболизируется: период полувыведения в коже составляет около суток, в синовиальной жидкости — часы.

¶Биологическая роль

Гиалуроновая кислота выполняет несколько функций:

• механическая — наполнение межклеточного пространства, амортизация и смазка суставов;
• регуляторная — влияние на пролиферацию, миграцию и дифференцировку клеток через рецептор CD44;
• гидратационная — удержание воды в дерме, обеспечение эластичности кожи;
• участие в воспалении — низкомолекулярные фрагменты выступают сигнальными молекулами при повреждении тканей.

¶Получение

Современные методы производства делятся на две группы:

Бактериальная ферментация занимает доминирующее положение, поскольку позволяет получать продукт заданной молекулярной массы и исключает риск переноса животных патогенов.

¶Применение

¶Медицина

Препараты гиалуроновой кислоты используются для внутрисуставных инъекций при остеоартрозе, в офтальмологии при операциях на роговице и хрусталике, в качестве наполнителей при контурной пластике, а также в составе средств для заживления ран и ожогов. Сшитые формы применяются как матрицы для тканевой инженерии.

¶Косметология

В косметике вещество выполняет роль увлажнителя и структурообразователя. Низкомолекулярные фракции проникают в поверхностные слои эпидермиса, высокомолекулярные образуют на коже плёнку, снижающую испарение влаги. Инъекционные методики (филлеры) применяются для коррекции возрастных изменений.

¶Пищевая и другие отрасли

Гиалуроновая кислота входит в состав биологически активных добавок, используется в ветеринарии, а также в научных исследованиях как модельный полимер для изучения гидрогелей.

¶Безопасность и регуляция

Вещество признано биосовместимым. Возможные нежелательные реакции при инъекциях — отёк, покраснение, редко — гранулёматозные реакции. В Российской Федерации медицинские изделия на основе гиалуроновой кислоты подлежат регистрации как изделия медицинского назначения; косметическая продукция регулируется техническими регламентами ЕАЭС. Качество сырья оценивают по молекулярной массе, степени чистоты и содержанию эндотоксинов.

¶Научные исследования

Активно изучаются модифицированные производные: сшитые гидрогели, конъюгаты с лекарственными веществами, наночастицы для адресной доставки. Отдельное направление — исследование роли фрагментов разной молекулярной массы в развитии воспалительных и онкологических процессов, где гиалуроновая кислота рассматривается как участник микроокружения опухоли.