Гиалуроновая кислота: свойства и применение¶

Гиалуроновая кислота (от греч. hyalos — «стекло» и уроновая кислота; сокращённо ГК, в косметологии часто «гиалурон») — природный полисахарид из группы гликозаминогликанов, состоящий из повторяющихся дисахаридных звеньев N-ацетилглюкозамина и глюкуроновой кислоты. Входит в состав внеклеточного матрикса соединительной ткани человека и животных, обеспечивая связывание воды, тургор и вязкоэластичные свойства межклеточного вещества. Молекулярная масса природных форм варьируется от нескольких сотен тысяч до нескольких миллионов дальтон.

¶Химическая природа и свойства

Гиалуроновая кислота представляет собой линейный несульфатированный гликозаминогликан. В отличие от других гликозаминогликанов, она не содержит сульфатных групп и не связана с белковым ядром в составе протеогликана. Дисахаридные единицы соединены чередующимися β-1,4- и β-1,3-гликозидными связями.

Ключевое свойство молекулы — высокая гидрофильность: одно звено способно связывать значительное количество молекул воды, образуя гель даже при низких концентрациях. Растворы ГК обладают неньютоновской вязкостью: при повышении скорости сдвига вязкость падает, что важно для смазочной функции в суставах.

В организме человека гиалуроновая кислота присутствует в стекловидном теле глаза, синовиальной жидкости, пупочном канатике, коже, хрящевой ткани. В коже она локализуется преимущественно в межклеточном пространстве дермы.

¶Биологическая роль

Функции гиалуроновой кислоты разнообразны:

• Гидратация тканей. За счёт связывания воды поддерживает объём и упругость межклеточного матрикса.
• Смазка и амортизация. В синовиальной жидкости обеспечивает скольжение суставных поверхностей.
• Регуляция клеточного поведения. Через рецепторы (в частности, CD44) влияет на миграцию, пролиферацию и дифференцировку клеток.
• Участие в заживлении ран. Концентрация ГК резко возрастает в первые фазы воспаления и репарации.
• Структурная организация матрикса. Формирует каркас, взаимодействующий с коллагеном и фибронектином.

Синтез осуществляется ферментами гиалуронансинтазами на внутренней стороне плазматической мембраны, деградация — гиалуронидазами и активными формами кислорода. С возрастом содержание ГК в тканях снижается, что связывают с потерей тургора кожи и изменениями в суставах.

¶История изучения

Вещество выделили в 1934 году американские биохимики Карл Мейер и Джон Палмер из стекловидного тела бычьего глаза, откуда и произошло название. В 1950-х годах была установлена химическая структура, позднее расшифрованы механизмы синтеза. Промышленное получение началось во второй половине XX века: сначала из животного сырья (петушиные гребни, пупочные канатики), затем — методом бактериальной ферментации с использованием Streptococcus equi. Это позволило получать препараты с контролируемой молекулярной массой и снизить риск иммунных реакций.

¶Получение и формы

Современные способы производства:

Из высокомолекулярной ГК получают низкомолекулярные фракции, а также стабилизированные производные — «сшитые» (cross-linked) формы, устойчивые к ферментативному разрушению. Именно такие формы применяются в инъекционных препаратах.

¶Применение

¶Медицина

• Офтальмология. Растворы ГК используются как вискоэластики при операциях на глазах, в том числе при замене хрусталика.
• Ортопедия. Внутрисуставные инъекции применяются при остеоартрите коленного и других суставов для уменьшения боли и улучшения подвижности.
• Хирургия и раневое покрытие. Гели и мембраны на основе ГК используются для предотвращения спаек и стимуляции заживления.
• Дерматология. Препараты для коррекции рубцов и возрастных изменений кожи.

¶Косметология

Инъекционная контурная пластика — наиболее известное применение. Филлеры на основе сшитой гиалуроновой кислоты вводятся для увеличения объёма губ, коррекции морщин, восстановления контуров лица. Эффект временный: препарат постепенно рассасывается под действием гиалуронидаз, обычно в течение 6–18 месяцев в зависимости от свойств филлера и зоны введения. Существует возможность ферментативного растворения препарата гиалуронидазой при необходимости.

В составе наружных косметических средств ГК выполняет роль влагоудерживающего компонента. Молекулы разной массы действуют на разной глубине: высокомолекулярные образуют плёнку на поверхности, низкомолекулярные проникают в роговой слой.

¶Пищевая и другие отрасли

Гиалуроновая кислота входит в состав биологически активных добавок, а также используется в ветеринарии и тканевой инженерии как компонент скаффолдов.

¶Безопасность и ограничения

Препараты гиалуроновой кислоты в целом считаются биосовместимыми, поскольку вещество присутствует в организме человека. Возможные нежелательные реакции при инъекциях — отёк, покраснение, гематомы, реже — гранулёматозные реакции и сосудистые осложнения при попадании в сосуды. Качество и степень очистки препарата, квалификация специалиста и соблюдение техники введения существенно влияют на профиль безопасности. Применение при беременности, аутоиммунных заболеваниях и в зонах активного воспаления ограничено.

¶Научные направления

Исследования сосредоточены на создании «умных» гидрогелей, таргетной доставке лекарств, регенеративной медицине и изучении роли ГК в опухолевой прогрессии: известно, что повышенная экспрессия гиалуроновой кислоты коррелирует с агрессивностью некоторых опухолей. Также изучается связь метаболизма ГК с воспалительными и фибротическими процессами.