Asid hyaluronik ialah produk asal haiwan, yang digunakan secara meluas dalam perubatan dan kosmetologi. Sifat bahan ini belum difahami sepenuhnya, dan kesannya pada tubuh manusia menjanjikan untuk penciptaan ubat generasi baru. Kompaun ini terlibat secara aktif dalam proses embriogenesis, pembahagian sel, pembezaan dan pergerakannya semasa tindak balas imun.
Sejarah dan istilah penemuan
Asid hyaluronik mengikut formula merujuk kepada glikosaminoglikan, molekulnya terdiri daripada unit berulang yang tidak mengandungi kumpulan sulfat. Buat pertama kali sebatian berat molekul tinggi ini diasingkan daripada badan lembu vitreous. Pada mulanya, saintis menganggap bahawa bahan itu hanya ciri mamalia. Walau bagaimanapun, pada tahun 1937 ini telah disangkal - ia diperoleh daripada medium cecair di mana streptokokus hemolitik ditanam. Pada tahun 1954, dalam jurnal saintifik umum British Nature, ia pertama kali diterbitkanformula struktur asid hyaluronik.
Nama biasa bahan dikaitkan dengan sejarah penemuannya (eng. "hyaloid" - vitreous, "asid uronik" - asid uronik). Dalam istilah kimia antarabangsa, terdapat juga nama "hyaluronan", yang menggabungkan asid dan garamnya. Formula kimia asid hyaluronik ialah: C₂₈H₄₄N₂O₂₃.
Pada masa ini, julat penggunaannya sangat luas: perubatan, kosmetologi, farmasi. Asid hyaluronik digunakan sebagai bahan utama dan tambahan. Sifat-sifat kompaun, ditemui dalam beberapa tahun kebelakangan ini, mempunyai prospek yang baik untuk digunakan pada masa hadapan, jadi permintaan untuk biopolimer ini sentiasa meningkat.
Bangunan
Formula asid hyaluronik ialah polisakarida anionik biasa. Molekul disambungkan dalam rantai linear yang panjang. Bahan berkaitan - aminoglikan glukosa - mempunyai sejumlah besar kumpulan sulfat. Ini menerangkan pembentukan pelbagai isomer - sebatian yang berbeza dalam susunan spatial atom. Sifat kimia mereka juga berbeza. Asid hyaluronik, tidak seperti glycosaminoglycans, sentiasa serupa secara kimia. Sifatnya tidak bergantung pada kaedah mendapatkan dan jenis bahan sumber.
Komposisi asid hyaluronik termasuk asid D-glukuronik dan N-asetil-D-glikosamin, yang disambungkan oleh ikatan beta-glikosidik dan membentuk unit disakaridanya (gelang glukopiranosa yang mempunyai berat molekul kira-kira 450 Da). Bilangan mereka dalam molekul sebatian ini boleh mencapai 25,000. Disebabkan ini, asid mempunyai berat molekul yang tinggi (5,000-20,000,000 Da).
Formula struktur serpihan disakarida asid hyaluronik ditunjukkan dalam rajah di bawah.
Komposisi asid mengandungi kawasan hidrofobik dan hidrofilik, yang menyebabkan sebatian molekul tinggi di angkasa ini kelihatan seperti reben berpintal. Gabungan beberapa rantai membentuk bebola struktur longgar. Keupayaan untuk mengikat dan menahan sehingga 1000 molekul air adalah satu lagi ciri formula asid hyaluronik. Biokimia bahan ini terutamanya disebabkan oleh higroskopisitasnya yang tinggi, yang memastikan ketepuan tisu dengan air dan pengekalan isipadu dalaman.
Sifat kimia
Asid hyaluronik mempunyai ciri-ciri kimia berikut:
- pembentukan sejumlah besar ikatan hidrogen;
- penciptaan tindak balas asid medium dalam larutan akueus disebabkan kehadiran kumpulan karboksil terdeprotonasi;
- pembentukan garam larut dengan logam alkali;
- pembentukan dalam larutan akueus struktur gel yang kuat (pseudogel) yang mengandungi sejumlah besar lembapan (kompleks protein selalunya memendakan);
- penciptaan kompleks tidak larut dengan logam berat dan pewarna.
Secara luaran, larutan akueus bagi sesuatu bahan menyerupai putih telur dalam ketekalan. Formula struktur asid hyaluronik membolehkan anda mengambilia mempunyai beberapa bentuk, bergantung pada persekitaran ionik medium:
- heliks tunggal kiri;
- struktur rata multifilamen;
- heliks berganda;
- struktur bergelung besar dengan rangkaian molekul padat.
Bentuk terakhir ialah tertier dan mampu menyerap sejumlah besar air, elektrolit, protein berat molekul tinggi.
Perbezaan asid hyaluronik daripada pelbagai asal
Seperti yang dinyatakan di atas, struktur bahan ini sangat serupa, tanpa mengira sumber penghasilannya. Perbezaan antara asid asal bakteria dan haiwan adalah tahap pempolimeran mereka. Formula asid hyaluronik sumber haiwan lebih panjang daripada bentuk bakteria (masing-masing 4,000-6,000 dan 10,000-15,000 monomer).
Keterlarutan dalam air untuk bahan ini adalah sama dan bergantung terutamanya pada kehadiran kumpulan hidroksil dan garam dalam sisa disakarida. Memandangkan struktur kimia asid secara semula jadi serupa pada semua individu yang hidup, ini meminimumkan risiko tindak balas imunologi yang buruk dan penolakan apabila diberikan kepada manusia dan haiwan.
Peranan dalam alam semula jadi
Lokasi utama asid hyaluronik ialah komposisi matriks antara sel (atau ekstrasel) tisu mamalia. Seperti yang ditunjukkan oleh kajian saintifik, ia juga terdapat dalam kapsul beberapa bakteria - streptokokus, staphylococci dan mikroorganisma parasit lain. Sintesis sebatian juga berlaku dalam badan haiwan invertebrata (protozoa,artropod, echinodermata, cacing).
Para saintis mencadangkan bahawa keupayaan untuk menghasilkan asid hyaluronik dalam bakteria telah berkembang untuk meningkatkan sifat virulen mereka dalam organisma perumah. Oleh kerana kehadirannya, mikroorganisma boleh dengan mudah menembusi kulit dan menjajahnya. Bakteria parasit tersebut mampu meneutralkan tindak balas imun perumah dan mencetuskan perkembangan proses keradangan yang lebih aktif daripada strain mikrob lain.
Asid hyaluronik dihasilkan oleh protein yang tertanam dalam dinding sel atau membran organel intrasel. Kepekatan tertinggi bahan dalam tubuh manusia dicatatkan dalam cecair yang memenuhi rongga sendi, dalam tali pusat, badan vitreous mata dan kulit.
Metabolisme
Sintesis asid hyaluronik berlaku dalam bentuk tindak balas enzimatik dalam 3 peringkat:
- Glukosa-6-fosfat – glukosa-1-fosfat (glukosa terfosforilasi) – UDP-glukosa – asid glukuronik.
- Gula amino – glukosamin-6-fosfat – N-asetilglukosamin-1-fosfat – UDP-N-asetilglukosamin-1-fosfat.
- Tindak balas pemindahan glikosida yang melibatkan enzim hyaluronate synthetase.
Kira-kira 5 g bahan ini dihasilkan dan dipecahkan dalam tubuh manusia setiap hari. Jumlah keseluruhan asid adalah kira-kira tujuh perseribu peratus mengikut berat. Dalam vertebrata, sintesis asid berlaku di bawah pengaruh 3 jenis protein enzim (hyaluronate synthetases). Mereka adalah metalloprotein yang terdiri daripada kation logam dan fosfat glukosida. Hyaluronate synthetases adalah satu-satunya enzimmemangkinkan penghasilan asid.
Proses pemusnahan molekul C₂₈H₄₄N₂O₂₃ berlaku di bawah tindakan enzim hyaluronan-litik. Di dalam tubuh manusia, terdapat sekurang-kurangnya tujuh daripadanya, dan sebahagian daripadanya menekan proses pembentukan tumor. Produk pecahan asid hyaluronik ialah oligo- dan polisakarida, yang merangsang pembentukan saluran darah baru.
Fungsi dalam tubuh manusia
Kolagen dan asid hyaluronik dalam komposisi kulit manusia adalah bahan paling berharga yang bergantung kepada keanjalan dan kehalusan dermis. C₂₈H₄₄N₂O₂₃ menjalankan fungsi berikut:
- pemeliharaan air, yang memastikan keanjalan kulit dan turgornya;
- mencipta tahap kelikatan cecair interstisial yang diperlukan;
- penyertaan dalam pembiakan sel utama dan imunokompeten epidermis;
- menyokong pertumbuhan dan pembaikan kulit yang rosak;
- menguatkan gentian kolagen;
- menguatkan imuniti tempatan;
- perlindungan terhadap radikal bebas, agen kimia dan biologi.
Kepekatan tertinggi bahan ini diperhatikan dalam kulit embrio. Dengan penuaan, kebanyakan asid mengikat protein, yang mengurangkan tahap penghidratan kulit. Keupayaan untuk mengawal metabolisme sendiri sangat berkurangan pada orang yang berumur lebih dari 50 tahun.
Sifat asid hyaluronik berikut dalam cecair sinovial juga telah ditentukan:
- pembentukanstruktur homogen untuk memegang komponen tertentu rawan - kondroitin sulfat;
- menguatkan rangka kerja kolagen rawan;
- menyediakan pelinciran bahagian sendi yang bergerak, mengurangkan hausnya.
Peranan biologi molekul asid berbeza bergantung pada berat molekulnya. Oleh itu, sebatian yang mengandungi sehingga 1500 monomer mempunyai kesan anti-radang dan mengambil bahagian aktif dalam pembinaan rangkaian kolagen. Polimer dengan rantai sehingga 2000 monomer memainkan peranan dalam mengekalkan keseimbangan hidro, dan sebatian molekul tinggi mempunyai sifat antioksidan yang paling ketara.
Asid hyaluronik juga terlibat dalam pembentukan dan perkembangan embrio, dalam kawalan mobiliti sel - penghijrahan sel dari satu tempat ke tempat lain, dalam beberapa interaksi dengan reseptor sel permukaan.
Terima
Terdapat 2 kumpulan utama cara untuk mendapatkan bahan:
- Fisiko-kimia (pengekstrakan daripada tisu mamalia, vertebrata dan burung). Oleh kerana bahan mentah haiwan sering mengandungi asid dalam kombinasi dengan protein dan polisakarida lain, pembersihan menyeluruh produk yang dihasilkan diperlukan, yang menjejaskan kos ubat akhir. Untuk mendapatkan asid pada skala industri, tali pusat bayi baru lahir dan sikat ayam ternakan digunakan. Terdapat kaedah pengekstrakan lain - dari mata lembu, cecair yang mengisi rongga sendi dan beg artikular; plasma darah,rawan, kulit babi.
- Kaedah mikrob berdasarkan bakteria kultur. Pengeluar utama adalah bakteria Pasteurellamultocida dan Streptococcus. Kaedah ini pertama kali diuji pada tahun 1953. Ia lebih menjimatkan dan juga tidak bergantung pada bekalan bahan mentah bermusim.
Dalam kes pertama, bahan biologi dimusnahkan dengan kaedah pengisaran dan homogenisasi, dan kemudian asid diekstrak dalam campuran dengan peptida melalui pendedahan kepada pelarut organik. Jisim yang terhasil dirawat dengan enzim atau protein dikeluarkan melalui denaturasi dengan kloroform atau campuran etanol dan amil alkohol. Selepas itu, bahan itu tertumpu pada karbon teraktif. Pembersihan akhir dilakukan dengan kromatografi pertukaran ion atau pemendakan dengan cetylpyridinium chloride.
Penggunaan perubatan
Asid hyaluronik digunakan untuk patologi berikut:
- oftalmologi – katarak; gunakan sebagai persekitaran pembedahan semasa operasi;
- ortopedik - osteoarthritis, perlindungan rawan artikular daripada kemusnahan, serta untuk merangsang pemulihannya (endoprostesis cecair sinovial);
- pembedahan - pembesaran tisu lembut, pembedahan dengan pengasingan rawan yang meluas;
- farmaseutikal - penghasilan ubat berdasarkan struktur polimer sebatian (tablet, kapsul, krim, gel, salap);
- industri makanan - pemakanan sukan;
- ginekologi - antimelekatdana;
- dermatologi - rawatan melecur, gangguan kulit trofik selepas trombotik.
Menurut ramalan saintis, bahan ini boleh menjadi asas kepada kumpulan ubat baharu untuk rawatan kanser.
Sifat asid lain juga menjanjikan:
- antimikrobial, kesan antivirus (sebatian itu aktif terhadap virus herpes dan lain-lain);
- peningkatan peredaran mikro darah;
- kesan anti-radang;
- tindakan berpanjangan (pembubaran secara beransur-ansur dalam tisu manusia).
Vitamin
Asid hyaluronik dalam komposisi vitamin digunakan dalam bentuk natrium hyaluronat yang telah dimurnikan, yang merupakan analognya. Tujuan utama bahan tersebut adalah untuk memelihara keremajaan kulit, melembapkannya, dan menyembuhkan luka. Untuk meningkatkan penyerapan, asid askorbik dimasukkan ke dalam komposisi kompleks vitamin.
Penyelidikan juga sedang dijalankan untuk membangunkan ubat dan makanan tambahan dengan kesan anti-radang dan imunomodulator yang boleh digunakan dalam banyak bidang aktiviti manusia.
Kosmetologi
Dalam kosmetologi, sebatian ini digunakan untuk membetulkan perubahan berkaitan usia. Disebabkan oleh fakta bahawa struktur asid adalah serupa dalam semua organisma hidup, ia sesuai digunakan sebagai pengisi kulit (suntikan), terutamanya di sekitar mata. Agar bahan kekal dalam epidermis lebih lama, ia diubah suai dengan bantuan molekul pautan silang.(penghubung silang). Pengisi berkait silang berbeza antara satu sama lain dari segi kelikatan gel, kepekatan asid dan tempoh penyerapan dalam kulit.
Suntikan diberikan secara intra- atau subkutan dalam bentuk larutan akueus 1-3%. Ini membantu meningkatkan keanjalan dan ketegasan tisu, licin kedutan yang ketara.
C₂₈H₄₄N₂O₂₃ turut ditambah kepada komposisi kosmetik luaran - gel, buih, krim dan produk asas lain. Asid hyaluronik dalam komposisi dirujuk sebagai asid hyaluronik (dan natrium hyaluronat ialah natrium hyaluronat). Produk kosmetik jenis ini mempunyai ciri yang sama seperti pengisi - ia menghalang pembentukan kedutan, jerawat, dan membantu menenun kulit dengan kelembapan.
