>

Строение и применение в медицине гиалуроновой кислоты. Гиалуроновая кислота: свойства, виды, препараты, процедуры

Жить долго и счастливо, не стареть и не умирать — мечта каждого человека. Мир не стоит на месте, и человечество уже на грани открытия. Все это станет возможным благодаря гиалуроновой кислоте и её применению в медицине и косметологии.

Любая женщина хотя бы раз в жизни сталкивалась с термином «гиалуроновая кислота». Тем не менее не каждая понимает, почему именно гиалуроновая кислота так ценится в мире косметологии. За что её признают все косметологи и врачи?

Что такое гиалуроновая кислота?

Гиалуроновая кислота является полисахаридом из семейства глюкозаминогликанов, которая является одним из компонентов тканей и жидкостей человека. Эта кислота содержится как в клетках человека, так и в клетках животных и даже бактерий. Еще со времен школьных уроков по биологии мы знаем что тело человека состоит из клеток, те в свою очередь образуют органы, а вот пустое место между органами и клетками наполнено соединительной тканью.

Гиалуроновая кислота входит в состав соединительной ткани и является главным элементом межклеточного матрикса. Соединительная ткань может быть в жидком и твердом состоянии, а также в виде геля. В жидком состоянии гиалуроновая кислота присутствует в слюне, в спинномозговой жидкости, а также в синовиальной(жидкость, заполняющая полость суставов).

В твердом состоянии гиалуронат входит в состав костей, а в виде геля она присутствует в стекловидном теле, хрящах и межклеточной жидкости. В большом объеме гиалуроновую кислоту синтезируют в коже специфические клетки – фибробласты. Фибробласты – это клетки соединительной ткани, основная функция которых состоит в синтезе, помимо гиалуроновой кислоты, коллагена и эластина.

Основное количество всей гиалуроновой кислоты сосредоточено в коже, располагается она в соединительной ткани дермы между волокнами коллагена и эластина, а также в клетках рогового слоя корнеоцитах. Если провести некую аналогию и представить нашу кожу в виде матраса, то можно сказать, что коллаген и эластин – это пружины, а гиалуроновая кислота – это поролон, заполняющий пространство между ними.

Как мы успели заметить из вышесказанного, гиалуроновая кислота является естественной составляющей нашего организма. Она синтезируется в нем и участвует во многих биологических процесса. Ее роль в организме поистине неоценима.

Роль гиалуроновой кислоты в организме

Гиалуроновая кислота обладает замечательными свойствами. Самое важное и ценное качество – это способность связывать и удерживать воду. Известно, что одна молекула гиалуроновой кислоты связывает 500 молекул воды. Также она обладает так называемым «эффектом памперса» – способностью не отдавать влагу из кожи.

Будучи важным компонентом внеклеточного матрикса, гиалуронат обеспечивает жизнедеятельность клеток, заполняя пространство между ними. Гиалуроновая кислота принимает участие в процессе пролиферации (разрастание ткани путем деления клеток), обеспечивает транспортировку кислорода, лимфоцитов и других молекул крови и питательных веществ к месту повреждения тканей и очагов воспаления.


Но мало кто знает, что, помимо своих чудодейственных качеств, гиалуронат играет важную роль в процессе миграции злокачественных опухолей и диффузии стрептококковой инфекции. По этой причине избыток гиалуроновой кислоты также опасен, как и ее недостаток: все зависит от процессов, которые происходят в организме.

Производство гиалуроновой кислоты в организме может ускоряться или замедляться, ее количество может увеличиваться или уменьшаться, и это отнюдь не связанно с возрастом. Косметологи привыкли считать, что дефицит гиалуроновой кислоты в организме служит неким показателем старения кожи, который позволяет назначать препараты на ее основе в качестве лечения и профилактики возрастных изменений кожи. Но это не так.

Важнейшие причины, которые способствуют синтезу гиалуроната – это воспаление, повреждение тканей или травма. В местах повреждения тканей, воспаления или травмы значительно увеличивается количество гиалуроновой кислоты.

Виды гиалуроновой кислоты

В зависимости от количества фрагментов, составляющих молекулу гиалуроновой кислоты, она может иметь различную массу и длину.

Низкомолекулярная гиалуроновая кислота имеет выраженное противовоспалительное действие. Используется при лечении трофических язв, ожогов, псориаза и других кожных заболеваний. Этот вид гиалуроната входит в состав средств для наружного применения: кремов, тоников, эмульсий и сывороток. Они способны, не теряя свои свойства, глубоко проникать в кожу.

Важный момент, который следует учитывать при использовании препаратов на основе гиалуроновой кислоты,– это влажность воздуха.

Когда влажность воздуха низкая, гиалуроновая кислота дает обратный увлажнению эффект. Верхние слои кожи стягиваются, становятся сухими, создается эффект натянутой маски на лице. Чтоб устранить эти неприятные ощущения, нужно сразу же после гиалуроновой кислоты нанести на лицо увлажняющую сыворотку или питательный крем. Питательный и увлажняющий крем создаст ощущение комфорта и снимет неприятные симптомы. Низкомолекулярные формы гиалуроновой кислоты способны повысить упругость кожи и частично заполнить уже сформировавшиеся морщины.


Среднемолекулярная гиалуроновая кислота в инъекциях с массой от 100 до 500 кДа, запускает синтез эндогенной (собственной) гиалуроновой кислоты и процесс неоколлагеногенеза за счет стимуляции фибробластов. Также она активно употребляется в медицинских целях, в частности для лечения некоторых форм артрита и в офтальмологии для лечения глаз.

Высокомолекулярная форма гиалуроната успешно применяется в косметологии для усиленной гидратации кожи и восполнения потерянных объемов. Благодаря своим свойствам она способна удерживать большое количество молекул воды. Высокомолекулярная гиалуроновая кислота от 900 кДа и выше обладает большими реструктурирующими и антиоксидантными способностями. Кроме того, ее депонирование в тканях составляет две недели, по сравнению с низкомолекулярной гиалуроновой кислотой, которая сохраняется в тканях одну неделю. Чем выше молекулярная масса гиалуроната, тем лучше морфогенез полимерной сети, тем более вязким становится раствор при низких ее концентрациях. Это позволяет покрыть большую площадь кожи сплошной увлажняющей пленкой.

Мы ее теряем. Причины?

Со временем процесс распада гиалуроновой кислоты в организме преобладает над ее синтезом. По какой причине это происходит? Как это ни странно, но вопреки доминирующему убеждению, вовсе не возраст играет господствующую роль в этом процессе. Главная причина – это повреждение кожи ультрафиолетовым облучением типа А и В. Под пагубным действием УФ-излучения происходит повреждение клеток кожи и уменьшение синтеза гиалуроновой кислоты.


Одновременно с уменьшением гиалуроновой кислоты в организме, усиливаются процессы ее распада, при этом продукты распада накапливаются и выводятся из кожи очень медленно. На самом деле, данный процесс является защитной реакцией организма, так как УФ-излучение является главной причиной канцерогенеза, а гиалуронат принимает участие в миграции и отсеивании опухолевых клеток.

Второй важный фактор, способствующий деградации гиалуроновой кислоты – фермент гиалуронидаза. Гиалуронидаза расщепляет гиалуроновую кислоту, и этот процесс происходит непрерывно. Основная часть гиалуроната распадается и восстанавливается вновь в течение суток. Полное обновление всего объема гиалуроновой кислоты происходит в течение 3-4 дней. И это предполагает распад и новый синтез гиалуроната во всех тканях организма. Причиной распада может быть:

  • возраст;
  • ультрафиолетовое излучение;
  • несбалансированное питание;
  • вредные привычки (никотин, алкоголь);
  • психоэмоциональное состояние;
  • прием определенных лекарственных средств.

Эти причины влияют не только на количество синтезированной гиалуроновой кислоты, но и на ее структуру. Снижение количества гиалуроновой кислоты способствует уменьшению воды в составе некоторых клеточных структур и появлению первых признаков старения.

К тому же естественные возрастные процессы могут привести к увеличению объема гиалуроновой кислоты в дерме, что может стать причиной межклеточного отека, с одной стороны, и обезвоживанию поверхностных слоев кожи, с другой стороны.

Все эти процессы сказываются негативно на состояние кожи. Она становится сухой, дряблой, теряет эластичность и упругость, на ней образуются многочисленные морщины. И как результат: отражение в зеркале совсем не радует и становится источником огорчения.

Гиалуроновая кислота в косметологии

В косметологии используются два промышленных вида гиалуроновой кислоты:

  • животного происхождения;
  • на основе биотехнологического синтеза.

Долгое время в косметологии применяли гиалуроновую кислоту животного происхождения. Ее получали путем размельчения органов животных (гребней зрелых петухов, пупочных канатиков) в результате двухфазовой отчистки. В таком препарате сохранялись белки и пептиды животного, что способствовало развитию аллергических реакций и отторжению препарата.


Организм позиционировал эту форму гиалуроната как чужеродное вещество и запускал реакцию по устранению чужака. Все это, естественно, влияло на эстетический результат процедуры. И вместо долгожданного омоложения, прибавлялись лишние хлопоты по устранению возникших осложнений. В наши дни гиалуроновая кислота животного происхождения почти не используется.

Но наука не стоит на месте. Создаются новые технологии и препараты, способные полностью минимизировать побочные эффекты, осложнения и риски. Поэтому сейчас в косметологии используют гиалуроновую кислоту, полученную путем биохимического синтеза.

Для этих целей используют бактериальные культуры, а конкретно стрептококки, выращенные на растительной основе (пшеничном бульоне). Этот метод базируется на способности некоторых микроорганизмов синтезировать гиалуроновую кислоту. Биохимический метод позволяет добиться большого количества вещества с нужным молекулярным весом и с приемлемой структурой.

Непосредственно в филлерах употребляется:

  • стабилизированная (нативная, натуральная);
  • нестабилизированная (химически модифицированная).

Действие гиалуроновой кислоты напрямую зависит от ее вида. Каждый вид обладает своими преимуществами и своими эффектами. Большое значение имеет степень очистки препарата. Некоторые препараты на основе гиалуроната содержат дополнительные вещества в виде витаминов, аминокислот, биологические активных веществ. Другие же являются «чистыми», в них содержится только гиалуроновая кислота, которая действует как самостоятельный компонент. Самой эффективной считается стабилизированная гиалуроновая кислота.


Препараты на основе стабилизированной гиалуроновой кислоты долго хранятся в коже, составляют основу препаратов гидрорезерва и запускают регенеративные процессы в дерме.

Молекула гиалуроновой кислоты очень чувствительна. Она остро реагирует на химическую модификацию: термическую или механическую. По этой причине следует правильно сохранять ее в процессе химических реакций. Стабилизированная гиалуроновая кислота получается методом биохимического синтеза, затем следует процесс сшивания, который называется стабилизацией (формирование пересекающихся сшивок между молекулами гиалуроновой кислоты).

Молекулы гиалуроновой кислоты подвергаются сшиванию в целях предотвращения их быстрой деградации. Такая гиалуроновая кислота демонстрирует долгие клинические эффекты при ее внедрении в кожу. После сшивания полученные гели проходят очистку, которая представляет собой очень кропотливый процесс и является решающим фактором при ценообразовании препаратов стабилизирующей гиалуроновой кислоты.

В зависимости от уровня стабилизации производятся гели различной вязкости для устранения разнообразных эстетических проблем: мало стабилизированные – для устранения мелких морщин, более стабилизированные и более вязкие – для коррекции носогубных складок и восстановления утраченных объемов.

Стабилизированная гиалуроновая кислота используется в контурной практике и при армировании лица, так как этот вид гиалуроната хорошо держит объем. То есть, когда надо восполнить утраченные объемы, например, щек, вытолкнуть носогубные складки извне, смоделировать контур лица и заполнить провалы на лице, используется стабилизированная гиалуроновая кислота.

Нестабилизированная гиалуроновая кислота употребляется в мезотерапии и биоревитализации для гидратации тканей и улучшения эластичности кожи.

Инъекционные методы на основе гиалуроновой кислоты

Инъекционные методы и техники на основе препаратов с гиалуроновой кислотой дают фантастические результаты. Но не всякая гиалуроновая кислота способствует улучшению кожных характеристик. Для того чтобы запускались механизмы регенерации в дерме необходимо соблюдение нескольких условий:

  1. Гиалуронат должен быть стабилизированным (натуральным, нативным).
  2. Молекулярная масса гиалуроната должна превышать 1 млн Дальтон.
  3. Концентрация гиалуроновой кислоты в препарате должна превышать 15 мг на миллилитр.
  4. Гиалуроновая кислота должна быть вязкой консистенции.

Если не соблюдаются эти условия, то фибробласты не активизируются и процесс омоложения не запускается.


Препараты на основе гиалуроновой кислоты используются в следующих инъекционных методиках:

  • биоревитализация;
  • мезотерапия;
  • биорепарация;
  • редермализация;
  • контурная пластика;
  • биоармирование.

Биоревитализация – самая востребованная и эффективная процедура в косметологии. Она основывается на введение гиалуроновой кислоты в средние слои кожи. Используется во всех случаях возрастного увядания кожи, при лечении акне и послеродовых растяжек.

Мезотерапия – введение гиалуроновой кислоты и коктейлей на ее основе методом множественных инъекций.

Биорепарация – введение гиалуроновой кислоты с витаминами, аминокислотами и пептидами.

Редермализация – введение инъекций гиалуроновой кислоты и сукцината натрия (производное янтарной кислоты).

Контурная пластика – восполнение утраченных объемов с помощью гиалуронового геля.

Биоармирование лица – восстановление контурного очертания овала лица гиалуроновым биогелем.

Противопоказание к применению гиалуроновой кислоты

Несмотря на то, что гиалуроновая кислота синтезируется нашим организмом, а модифицированные препараты на ее основе обладают высокой степенью отчистки, все же бывают случаи отторжения препарата и возникновения аллергических реакций. Это обусловлено тем, что невозможно полностью очистить полученный препарат от содержания чужеродных белковых примесей. Именно эти примеси вызывают нежелательные побочные действия и осложнения. Также дополнительное внедрение гиалуроновой кислоты в организм может вызвать непредвиденные последствия, так как она играет большую роль в миграции злокачественных опухолей и распространении различных инфекций.Существует ряд серьезных противопоказаний, которые необходимо учитывать.

Не следует использовать препараты на основе гиалуроновой кислоты в случаях:


  • аутоиммунных и онкологических заболеваний;
  • инфекционных и хронических заболеваний в стадии обострения;
  • беременности и лактации;
  • воспаления кожи на лице;
  • индивидуальной непереносимости к препарату.

Несоблюдение данных предостережений может привести к тяжелым последствиям.

Гиалуроновая кислота – правда и вымысел

Любое чудодейственное вещество вызывает массу споров и толков, в которых очень мало правды, но много вымысла. Излишне впечатлительные натуры приписывают гиалуроновой кислоте то волшебные и магические свойства, то везде ищут подвох и скрытые заговоры. Рассмотрим некоторые устоявшиеся мифы.

Миф первый: инъекции с гиалуроновой кислотой вызывают привыкание.

Это неверно. «Подсесть на иглу» можно только с психологической точки зрения. Когда пациент употребляет эффективные косметические препараты, он замечает, как улучшается его внешний вид. Это состояние ему нравится, поднимается его самооценка, он начинает к нему привыкать. Возрастает желание выглядеть все лучше и лучше. Но это никак не связано с гиалуроновой кислотой. Гиалуроновая кислота в кремах действует только на поверхностный слой эпидермиса. В инъекциях гиалуроновая кислота стимулирует собственные клетки, возвращая их к естественным процессам, которые они успели подзабыть по мере взросления кожи. А по истечении срока действия гиалуроновая кислота распадается в организме и полностью исчезает. Она никак не может вызвать зависимость.

Миф второй: большая молекулярная масса гиалуроновой кислоты не позволяет ей проникать в кожу.

Отчасти верно. Если речь идет о косметических препаратах в виде кремов, эмульсий, сывороток, то так и есть. Эти препараты призваны «работать» в верхних слоях эпидермиса. Они не являются лекарством и не должны проникать сквозь кожный барьер. Но дело в том, что ученые давно научились дробить молекулу гиалуроновой кислоты и создавать ее низкомолекулярные формы. Низкомолекулярная гиалуроновая кислота, содержащаяся в креме, вполне способна проникать в кожу.


Миф третий: гиалуроновая кислота в инъекциях способствует повышению внутриглазного давления.

Гиалуроновая кислота входит в состав многих биологических жидкостей, она является компонентом нашего организма, присутствует во многих органах, в частности входит в состав стекловидного тела. Впервые в истории гиалуроновая кислота стала употребляться в офтальмологии. По этой причине она никак не может повышать внутриглазное давление.

Миф четвертый: уколы красоты с ботулином и гиалуроновой кислотой – это одно и то же.

Очень безграмотное утверждение. Ботулин – это нейротоксин, продукт жизнедеятельности бактерий Clostridium botulinum. Препараты на основе ботулина парализуют мышцу, не позволяя ей сокращаться. Он не воздействует на кожные механизмы, не запускает процесс регенерации клеток, а лишь на время расслабляет мышцу и тем самым способствует устранению морщин. Гиалуроновая кислота входит в состав нашего организма, она запускает процессы регенерации и активизации клеток дермы, увлажняет кожу, восполняет утраченные объемы. Это два совершенно разных вещества, у них разные функции и роли.

Очень распространенное заблуждение. Защищать кожу надо в любое время года, особенно зимой, когда сухой кондиционированный воздух и горячий воздух от батарей в помещениях способствуют сухости и обезвоживанию кожи. Просто надо знать, что наносится увлажняющий крем за полчаса до выхода на мороз. В этот период года нужно усилено как питать, так и увлажнять кожу.

Миф шестой: инъекции с гиалуроновой кислотой вытягивают влагу из глубоких слоев кожи.

Разумеется, это не так. Все происходит с точностью наоборот. Гиалуроновая кислота увлажняет, насыщает кожу влагой. В нашем организме распад и синтез гиалуроновой кислоты происходит каждый день. И каждые три-четыре дня полностью восполняется количество гиалуроновой кислоты во всех системах и органах. Инъекции или кремы не способны «вытягивать» воду из глубоких слоев кожи еще и потому, что гиалуроновая кислота обладает «эффектом памперса» и не отдает влагу из кожи.

В современной косметологии появилось мощное орудие – гиалуроновая кислота. Она стала предметом серьезных научных исследований и стала активно использоваться в эстетической медицине. За последние несколько лет гиалуроновая кислота доказала свою эффективность, признанную во всем мире. На ее основе построена целая индустрия омолаживающих технологий и препаратов. Но для того чтобы не попасть в ловушку к собственным пристрастиям, надо ознакомится с ее лечебными эффектами, способами производства и видами. Ведь даже самый чудодейственный препарат может принести как пользу, так и вред.

Будьте интересными вместе с !

Структура

Молекула гиалуроновой кислоты похожа на длинную ленту, построенную из чередующихся сахаров - D-глюкуроновой кислоты и N-ацетилглюкозамина. образующих базовую дисахаридную единицу (рис. 1 ).

Рис.1. Гиалуроновая кислота состоит из чередующихся дисахаридных едениц

В одной цепочке может быть до 250 тысяч дисахаридных единиц. Молекулярная масса этого природного полисахарида достигает 10 тысяч кДа. ГК входит в состав синовиальной жидкости, стекловидного тела, встречается в пупочном канатике, роговице, костях, клапанах сердца, оболочках яйцеклеток.

Принципиально важным является свойство гиалуроновой кислоты (ГК) связывать и удерживать (за счет водородных связей) большое количество воды: 1 молекула ГК связывает 200-500 молекул воды. При этом она обладает эффектом «памперса» - не отдает воду даже при уменьшении ее содержания в окружающей среде. Высокая плотность отрицательных зарядов, образующихся при диссоциации карбоксильных (кислотных) групп, притягивает массу катионов, таких как ионы Na+, которые являются осмотически активными и обуславливают поступление в матрикс еще большего количества воды. Формирующееся при этом высокое давление набухания и есть то, что мы называем тургором. Тургор дермы, определяющийся содержанием и свойствами ГК, обеспечивает тургор .

Поскольку в молекуле есть как гидрофильные, так и гидрофобные участки, в растворах высокомолекулярная ГК (М.м > 1000 кДа) приобретает пространственную структуру в виде хаотично закрученной ленты, которая в трехмерном пространстве образует рыхлый клубок. Такие клубки занимают огромный объем (в тысячи раз больший, чем объем самих макромолекул!), образуя вязкий гель даже при очень низкой концентрации.

Формирующиеся пространственные сети с ячейками определенного размера обеспечивают «естественный отбор» циркулирующих молекул. Такое природное «молекулярное сито» свободно пропускает ионы, сахара, аминокислоты, сигнальные молекулы, но задерживает (и накапливает) большие молекулы, в том числе и различные токсины.

Метаболизм

Синтез ГК происходит на внутренней поверхности плазматической мембраны фибробластов. Молекулы моносахаров, из которых выстраивается полимерная цепочка, образуются из глюкозы, донором аминогруппы является глутамин. По мере формирования макромолекула выводится наружу (рис. 2 ).

Рис.2. Синтез гликозаминогликатов фибропластами (по H. Heine, 1997)

Синтез ГК катализируется ферментом гиалуронатсинтетазой (HAS), представленной тремя разновидностями (Itano N.):

  • HASi - осуществляет медленный синтез цепей с М.м около 200-2000 кДа,
  • HAS2 - отвечает за быстрый синтез высокомолекулярной ГК с М.м. более 2000 кДа),
  • HAS3 - самый активный из ферментов, участвующий в синтезе ГК с М.м. около 200-2000 кДа.

Гиалуроновой кислоты в дерме синтезируется намного больше, чем катаболизируется. Оказывается, значительная ее часть предназначена для дренирования через лимфатическую систему, что является важным механизмом детоксикации ткани, ведь вместе с ней удаляются «запутавшиеся» 8 молекулярных «сетях» экзо- и эндотоксины. В лимфатические сосуды способны проникать даже большие цепи ГК с М.м. около 1000 кДа.

Катаболизм ГК носит ступенчатый характер, и ему придается большое значение в регуляции состояния матрикса. В настоящее время биотрансформацию ГК рассматривают как важнейший фактор поддержания гомеостаза и один из универсальных механизмов развития патологических процессов (воспаления.опухолевой инвазии и метастазирования), ведь по мере уменьшения длины исходной цепочки образуются фрагменты с собственной биологической активностью (таблица 2 ).

Катаболизируется ГК с участием гиалуронидаз (I и II типа), катализирующих реакции гидролиза и деполимеризации (внеклеточная деградация). Мелкие фрагменты частично фагоцитируются макрофагами и подвергаются дальнейшему катаболизму с участием лизосомальных ферментов (3-глюкуронидазы и (3-ацетилглюкозаминидазы (внутриклеточная деградация). 90% ГК, попавшей в периферический лимфоток, разрушается в лимфоузлах, 9% - в эндотелиоцитах печени и 1% - в селезенке.

В организме взрослого человека весом 70 кг в составе всех органов и тканей суммарно содержится около 15 г гиалуроновой кислоты, причем 50% приходится именно на кожу.
Ежедневно около 5 г ГК разрушается и вновь синтезируется, то есть время «жизни» этой молекулы ограничивается несколькими днями. ГК - самый быстро обновляемый компонент внеклеточного матрикса. Для сравнения: «продолжительность жизни» зрелого коллагенового волокна - несколько месяцев, волокна эластина вообще относятся к практически необновляемым структурам.

Таблица 2. Биологические функции молекул гиалуроновой кислоты с различной молекулярной массой (Stern R et al, 2006)

Длинные цепи с М.м.
около 500 кДа

Подавляют ангиогенез, препятствуют миграции и делению клеток, возможно за счет изменения межклеточного взаимодействия, ингибируют продукцию цитокина IL-1b, простагландина Е2, оказывают иммуносупрессивное действие.

Молекулы с массой
20-100 кДа

Стимулируют миграцию и деление клеток, способствуют заживлению ран, обеспечивают целостность эпителия, участвуют в овуляции и эмбриогенезе.

Короткие цепи ГК с М.м.
менее 0.4-10 кДа

Стимулируют ангиогенез, оказывают иммуномодулирующее и противовоспалительное действие.

Тетрасахариды

Обладают антиапоптотическими свойствами, стимулируют синтез белков теплового шока.

ГК в жизни клеточного сообщества

ГК входит в состав не только , но и многих других органов и тканей. И на уровне всего организма регуляция ее биосинтеза фибробластами осуществляется нейроэндокринной системой. Важная роль принадлежит гормону передней доли гипофиза - соматотропину, который стимулирует деление и синтетическую активность клеток соединительной ткани. Кортикотропин и глюкокортикоиды (кортизон, гидрокортизон) угнетают деление фибробластов, способствуют их «ускоренному старению», что сопровождается уменьшением синтеза коллагена и гиалуроновой кислоты. Минералокортикоиды (альдостерон, дезоксикортикостерон), напротив, стимулируют образование ГК. Аналогичным эффектом обладают эстрогены (см. Приложение «ГК в организме человека: интересные факты»).

В дерме поддержание уровня ГК обеспечивается механизмами ауторегуляции по принципу обратной связи (схема 2 ).

Взаимодействие ГК с клетками происходит с участием специфичных белков- гиаладгеринов, которые могут быть как элементами рецепторного аппарата клеток (RHAMM, IHABP), так и внеклеточными структурами, к которым относятся верзикан, аггрекан, фибриноген, коллаген VI типа (см. Приложение «Взаимодействие ГК с рецепторами - механизм реализации ее биологической активности»).

На этом самом месте стоит, наверное, приостановиться и задуматься. С чем связано такое широкое распространение ГК в организме человека? И в животном мире вообще? Чем определяется многообразие механизмов регуляции ее метаболизма? Почему по мере деградации биологическая активность не исчезает, а видоизменяется? Обобщая все вышесказанное и заглядывая вперед, можно предположить: ответ кроется в многообразии биологических функций этого уникального биополимера (таблица 3 ).

Таблица 3 . Биологическая роль гиалуроновой кислоты

Является основой гидратированного межклеточного матрикса - физиологической среды для миграции, деления и дифференциации клеток.

Регулирует синтетическую активность фибробластов, в том числе и внеклеточный этап синтеза коллагена.

Оказывает опосредованное иммуномодулирующее действие (как стимулируя, так и подавляя иммунитет).

Обеспечивает транспорт питательных веществ и сигнальных молекул от кровеносных сосудов к клеткам, а также выведение продуктов жизнедеятельности.

Способствует дренажу и детоксикации соединительной ткани, является «ловушкой» для свободных радикалов.

Обеспечивает регенерацию тканей и репарацию повреждений (пластическая функция).

Участвует в регуляции ангиогенеза.

Регулирует морфогенез тканей в период эмбрионального развития.

ГК и старение

Вопрос о том, изменяется ли с возрастом содержание ГК в коже, остается дискуссионным. Однако известно точно, что по мере старения организма все большее количество ГК переходит из свободного состояния в связанное (с белками). При этом она частично утрачивает свои уникальные способности, а именно: ингибировать реакции свободно-радикального окисления, вовлекаться в метаболический путь и стимулировать фибробласты, привлекать и удерживать воду. За счет снижения содержания воды кожа теряет упругость, и ее гладкий рельеф деформируется морщинами и складками.

Гиалуроновая кислота [ГК] найдена во внеклеточном матриксе позвоночных тканей, в поверхностном покрытии определенных видов Streptococcus и болезнетворных бактериальных микроорганизмов Pasteurella, а также на поверхности некоторых частично пораженных вирусом морских водорослей. Синтазы гиалуроновой кислоты [ГКС], это ферменты, которые полимеризуют ГК, используя UDP-сахарные предшественники, которые найдены во внешних мембранах этих организмов. Были идентифицированы гены ГКС из всех вышеупомянутых источников. Кажется, существуют два отличных класса ГКС, что основано на различиях в аминокислотной последовательности, предсказанной топологии в мембране и предполагаемом механизме реакции.

Все ГКС были определены как синтазы класса I, за исключением ГКС у вида Pasteurella. Был также объяснен каталитический способ работы единственной ГКС класса II (пмГКС). Этот фермент удлиняет внешние ГК-присоединяемые олигосахаридные акцепторы путем добавления индивидуальных моносахаридных единиц к неуменьшающемуся концу, чтобы сформировать длинные полимеры in vitro; ни одна ГКС класса I не имеет такой способности. Способ и направление полимеризации ГК, катализируемой ГКС класса I, остаются неясными. Фермент пмГКС также был проанализирован на предмет двух имеющихся у него активностей: GlcUA-трансферазной и GlcNAc-трансферазной. Таким образом, два активных участка существуют в одном пмГКС полипептиде, опровергая широко принятую догму гликобиологи: "один фермент - один модифицированный сахар". Предварительные свидетельства позволяют предполагать, что у ферментов класса I может также быть два участка активности.

Каталитический потенциал фермента пмГКС может использоваться, чтобы создать новые полисахариды или проектировать олигосахариды. Из-за множества потенциальных ГК-базирующихся медицинских методов лечения, эта хемоэнзиматическая технология обещает принести пользу на пути нашего стремления к хорошему здоровью.

Ключевые слова

Гиалуроновая кислота (ГК), хондроитин, гликозилтрансфераза, синтаза, катализ, механизм, химерные полисахариды, монодисперсные олигосахариды

Введение

Гиалуронан [ГК] - очень богатый глюкозаминогликан в организме позвоночных, имеющий и структурную, и сигнальную роли. Определенные патогенные бактерии, а именно, группы А и С вида Streptococcus и тип А Pasteurella multocida, производят внеклеточный покрывающий ГК, называемый капсулой. У обоих видов ГК капсула и является фактором ядовитости, который обеспечивает бактериям сопротивляемость фагоцитам и комплементарность. Другой организм, производящий ГК - это морская водоросля хлорелла, инфицированная определенным большим двухцепочечным ДНКовым вирусом PBCV-1. Роль ГК в жизненном цикле этого вируса пока не ясна на данный момент.

Иллюстрация 1. Реакция биосинтеза ГК.

Ферменты класса гликозилтрансфераз, которые полимеризируют ГК, называются ГК-синтазами (или ГКС), по старой терминологии, включающей также ГК-синтетазы. Все известные ГК-синтазы - это разновидности одного полипептида, ответственные за полимеризацию цепи ГК. UDP-сахарные предшественники, UDP-GlcNAc и UDP-GlcUA используются ГК-синтазами в присутствии двухвалентного катиона (Mn и/или Mg) при нейтральном pH (рис. 1). Все синтазы являются мембранносвязанными белками в живой клетке и обнаружены в мембранной фракции после лизиса клеток.

Между 1993 - 1998 были идентифицированы и клонированы на молекулярном уровне ГК-синтазы групп A и С Streptococcus [спГКС и сеГКС соответственно], ГК-синтазы позвоночных животных [ГКС 1,2,3], ГК-синтаза водорослевого вируса [свГКС], а также ГК-синтаза типа A вида Pasteurella multocida [пмГКС]. Первые три типа ГК-синтаз, кажется, очень похожи в размере, аминокислотной последовательности и предсказанной топологии в мембране. ГК-синтаза вида Pasteurella, напротив, больше и обладает существенно отличающейся от других синтаз последовательностью и предсказанной топологией. Поэтому, мы предположили существование двух классов ГК-синтаз (таблица 1). Ферменты класса I включают стрептококковые, позвоночные и вирусные белки, в то время как белок вида Pasteurella в настоящее время единственный член класса II. У нас также есть некоторые свидетельства того, что каталитические процессы ферментов класса I и класса II отличаются.

Таблица 1. Два класса ГК-синтаз:

Хотя ГК-синтаза вида Pasteurella был последним обнаруженным ферментом из всех, некоторые особенности пмГКС способствовали существенному продвижению в его изучении в сравнении с некоторыми членами ферментов класса I, которые исследовались четыре десятилетия. Ключевая особенностью пмГКС, которая позволила разъяснить молекулярное направление полимеризации и идентификацию ее двух активных участков - это способность пмГКС удлиннять внешне расположенный акцепторный олигосахарид. Рекомбинантная пмГКС добавляет одиночные моносахариды повторным способом к ГК-ассоциированному олигосахариду in vitro. Внутренняя особенность каждой передачи моносахарида ответственна для того, чтобы формировать альтернативное повторение дисахаридов в этом глюкозаминогликане; одновременное формирование дисахаридной единицы не требуется. С другой стороны, никакое подобное удлиннение внешних акцепторов не было доказано ни для какого фермента класса I. Через фундаментальное научное исследование мы теперь развили некоторые биотехнологические применения замечательного белка класса ГК-синтаз вида Pasteurella.

Материалы & методы

Реагенты

Все реактивы для молекулярнобиологических исследований без специальной пометки были от Promega. Стандартные олигонуклеотиды были от Great American Gene Company. Все другие реактивы высокой чистоты, если иначе не отмечено, были от Sigma или от Fisher.

Усечение пмГКС и точечные мутанты

Был произведен ряд усеченных полипептидов, путем амплификации pPm7А вставки методом полимеразной цепной реакцией с Taq-полимеразой (Fisher) и синтетическими олигонуклеотидными праймерами, соответствующими различным частям пмГКС, с открытой рамкой считывания. Ампликоны затем были клонированы в плазмиду для экспрессии pKK223-3 (tac промотор, Pharmacia). Получившимися рекомбинантными конструкциями были трансформированы клетки Escherichia coli штамма TOP 10F" (Invitrogen) и выращены на среде LB (Luria-Bertani) с ампициллиновой селекцией. Мутации были сделаны, используя метод QuickChange сайт-направленного мутагенеза (Stratagene) с плазмидой pKK/пмГКС как ДНК шаблон.

Приготовление фермента

Для приготовления мембраны, содержащей рекомбинантный пмГКС полной длины, пмГК1-972 был изолирован из E.coli, как описано. Для растворимых усеченных пмГКС белков, пмГКС1-703, пмГКС1-650 и пмГКС1-703 - содержащих мутантов, клетки были извлечены с помощью В-PerТМ II Bacterial Protein Extraction Reagent (Pieree) согласно инструкции производителя, за исключением того, что процедура была выполнена при 7°C в присутствии ингибиторов протеаз.

Ферментные пути полимеризации ГК. GlcNAc модификация или GlcUA модификация

Три варианта было разработано, чтобы обнаружить происходит ли (а) полимеризация длинных цепей ГК или (b) добавление одиночного GlcNAc к GlcUA-конечному акцепторному олигосахариду ГК , или (c) добавление одиночного GlcUA к GlcNAc-конечному акцепторному олигосахариду ГК . Полная активность ГКС была оценена для раствора, содержащего 50 mM Tris, pH 7.2, 20 mM MnCl2, 0.1 M (NH4)2SO4, 1 M этиленгликоля, 0.12 mM UDP-(14C)GlcUA (0.01 μCi; NEN), 0.3 mM UDP-GlcNAc и различный набор ГК олигосахаридов, полученный из тестикул путем обработки гиалуронидазой [(GlcNAc-GlcUA)n, n= 4-10] при 30°C в течение 25 минут в объеме реакционной смеси 50 мкл. GlcNAc-трансферазная активность была оценена в течение 4 минут в той же буферной системе с различным набором ГК олигосахаридов, но только с одним сахаром в роли предшественника - 0.3 mM UDP-(3H)GlcUA (0.2 μCi; NEN). GlcUA-трансферазная активность была оценена в течение 4 минут в той же самой буферной системе, но только с 0.12 mM UDP-(14C)GlcUA (0.02 μCi) и с нечетным набором ГК олигосахаридов (3.5 мкг уроновой кислоты), приготовленных при помощи воздействия ацетата ртути на ГК-лиазу Streptomyces. Реакции были прекращены путем добавления SDS до 2% (w/v). Продукты реакции были отделены от субстратов путем бумажной (Whatman 3M) хроматографии с этанолом/1 М сульфат аммония, pH 5 5, как основной растворитель (65:35 для ГКС и оценки GlcUA-Tase; 75:25 для оценки GlcNAc-Tase). Для оценки ГКС образец бумажной полосы был промыт водой, и объединение радиоактивных сахаров в полимер ГК было обнаружено по сцинтилляции жидкости, рассчитанной при помощи BioSafe II коктейля (RPI). Для реакций полуиспытания образец и расположенные вниз по течению 6 см полосы были посчитаны по частям в 2 см. Все оценочные эксперименты были просчитаны таким образом, чтобы быть линейными относительно времени инкубации и концентрации белка.

Гель-фильтрационная хроматография

Размер ГК полимеров был проанализирован хроматографически на колонках Phenomenex PolySep-GFC-P 3000, элюция производилась 0.2 M нитратом натрия. Колонка была стандартизована флуоресцентными декстранами различного размера. Радиоактивные компоненты были обнаружены с помощью датчика LB508 Radioflow (EG & G Berthold) и коктейля Zinsser. По сравнению с полной оценкой ГКС, используя бумажную хроматографию, описанную выше, эти 3-минутные реакции содержали дважды UDP-сахарные концентрации, 0.06 μCi UDP-(14C)GlcUA и 0.25 нанограмма ряда ГК олигосахаридов. Кроме того, использовалось добавление кипящего (2 минуты) этилендиамина тетрациловой кислоты (финальная концентрация 22 mM), чтобы закончить реакции вместо добавления SDS.

Результаты и обсуждение

Утилизация и специфичность акцептора ГКС

Некоторые олигосахариды были проверены, в качестве акцепторов для рекомбинантного пмГКС1-972(Таблица 2). ГК олигосахариды были получены из тестикул путем гиалуронидазного щепления, а удлиннены пмГКС с помощью доставляемых подходящих UDP-сахаров. Восстановление борогидратом натрия не нарушает активность акцептора. С другой стороны, олигосахариды, полученные из ГК при помощи отщепления лиазой, не поддерживают удлиннение; дегидратированные ненасыщенные невосстановленные концевые остатки GlcUA нуждаются в гидроксильных группах, которые смогли бы присоединить входящий сахар из UDP-предшественника. Поэтому пмГКС-катализируемое удлиннение происходит в случае невосстановленных концевых групп. В ряде параллельных экспериментов было обнаружены рекомбинантные формы синтаз класса I - спГКС и х1ГКС, которые не удлинняют ГК-получаемые акцепторы. Принимая во внимание направление активности ферментов класса I, противоречивые сообщения были сделаны и необходимы дальнейшие исследования.

Таблица 2. Специфика олигосахаридных акцепторо пмГКС:

Интересно, что хондроитин сульфат пентамер является хорошим акцептором для пмГКС. Другие структурно связанные олигосахариды такие, как хитотетроза или хепарозан пентамер, однако, не служат акцепторами для пмГКС. В целом, пмГКС, кажется, требует, β-связанных GlcUA-содержащих акцепторных олигосахаридов. Мы выдвигаем гипотезу, что участок связывания олигосахаридов промежуточен в цепи удерживания ГК во время полимеризации.

Молекулярный анализ активности пмГКС трансферазы: два активных участка в одном полипептиде

Возможность измерить два компонента гликозилтрансферазной активности ГК синтазы, GlcNAc-трансфераза и GlcUA-трансфераза, позволил молекулярный анализ пмГКС. Мы отметили, что короткий дублированный мотив последовательности: Asp-Gly-Ser (Аспарагиновая к-та-Глицин-Серин), присутствовал в пмГКС. Из анализа сравнения гидрофобных групп многих других гликозилтрансфераз, которые производят β-связанные полисахариды или олигосахариды предположили, что вообще, существует два типа доменов: области "A" и "Б". ПмГКС, синтаза класса II, тем и уникальна, что содержит два "А" домена (личная коммуникация, B.Henrissat). Было предложено, что определенные члены класса I ГК синтаз (спГКС) содержат одиночные "А" и одиночные "Б" области. Различное удаление или точечные мутанты пмГКС были оценены для их способности полимеризовать ГК цепи или их способность добавлять одиночный сахар к ГК акцепторному олигосахариду (Таблица 3). Суммируя сказанное, пмГКС содержит два отличных друг от друга активных участка. Мутагенез аспартата мотива DGS (остаток 196 или 477) по обоим сайтам приводи к потере ГК полимеризации, но активность другого сайта оставалась относительно незатронутой. Таким образом, двойная активность ГК синтазы была преобразована в два различных одиночных действия гликозилтрансферазы.

Таблица 3. Активность пмГКС с удаленным участком или точечной мутацией.

Удаление последних 269 остатков от конечной карбоксильной группы преобразовало слабо выраженный мембранный белок в хорошо выраженный растворимый. Рассмотрение аминокислотной последовательности белка пмГКС в этой области, однако, не показывает типичных особенностей вторичной структуры, которые обеспечили бы прямое взаимодействие фермента с двойным слоем липида. Мы выдвигаем гипотезу, что конечная карбоксильная группа каталитического фермента пмГКС стыкуется с направляющим мембраносвязанным полисахарида транспортного аппарата живущей бактериальной клетки.

Первая "A" область пмГКС, А1, является GlcNAc-тазой, в то время как вторая "A" область, A2, является GlcUA-тазой (рис. 2). Это - первая идентификация двух активных участков для фермента, который производит гетерополисахарид, так же как ясное доказательство, что один фермент может действительно передать два различных сахара. Отличный от типа F фермент вида P. multocida, названный пмЦС, был найден, и вяснено, что он катализирует формирование несульфатируемого полимера хондроитина. ГК и хондроитин идентичны в структуре, за исключением упомянутого выше полимера, который содержит N-ацетилглюкозамин вместо GlcNAc. И пмГКС, и пмЦС на 87 % идентичны на уровне аминокислот. Большинство изменений в остатках находятся в области А1, что вполне совместимо с гипотезой о том, что эта область ответственна за передачу гексозамина.

Иллюстрация 2. Схематическое изображение пмГКС областей.
Два независимых трансферазных домена, А1 и A2, ответственны за катализ полимеризации цепи ГК. Повторяющиеся последовательные добавления одиночных сахаров быстро строят цепь ГК. Похоже, что карбоксильный конец пмГКС некоторым способом взаимодействует с мембранносвязанным транспортным аппаратом бактериальной клетки.

Иллюстрация 3. Модель биосинтеза ГК при помощи пмГКС.
Одиночные сахара добавляются к каждому "A" домену повторным способом к невосстанавливающемуся концу цепи ГК. Внутренняя точность каждой стадии активности трансферазы поддерживает повторение структуры дисахаридов ГК. Возникающая цепь ГК вероятно сохраняется пмГКС во время катализа через олигосахарид-связывающий участок.

Мы продемонстрировали эффективную передачу одиночного сахара с помощью пмГКС in vitro несколькими типами экспериментов, поэтому, мы выдвинули гипотезу, что цепи ГК формируются быстрым, повторяющимся добавлением одиночного сахара синтазой класса II (рис. 3). К настоящему времени, одна линия свидетельства предполагает, что фермент класса I также обладает двумя участками трансферазы. Мутация лейцинового остатка 314 на валин в ммГКС1, в части предварительного участка GlcUA-тазы, как сообщали, преобразовала эту ГКС позвоночного животного в хито-олигосахаридную синтазу. Ни один участок с соответствующей активностью GlcNAc-трансферазы не был идентифицирован.

Прививание полимера полисахаридными синтазами: добавление ГК к молекулам или твердым частицам

Исследование пмГКС в научно-исследовательской лаборатории преобразовало представления о ГК синтазах от царства трудных, упорных животноподобных чудовищ до потенциальных биотехнологических рабочих лошадок. Новые молекулы могут быть сформированы, используя способность пмГКС привить длинные цепи ГК на коротких ГК полученных цепях или хондроитин-производных акцепторах. Например, полезные акцепторы могут состоять из маленьких молекул или лекарств с ковалентно связанной ГК или хондроитин-олигосахаридные цепи (длиной в 4 сахара, например). В другом случае, цепи ГК могут быть добавлены к олигосахаридному праймеру, иммобилизованному на твердой поверхности (таблица 4). Таким образом, длинные цепи ГК могут быть мягко добавлены к чувствительным веществам или тонким устройствам.

В другом приложении, новые химерные полисахариды могут быть сформированы потому, что использование пмГКС олигосахаридным акцептором не столь же строго, как сахаридная трансферазная специфика. Хондроитин и хондроитин-сульфат признаны как акцепторы пмГКС и удлинняются ГК цепью различных длин (рис. 4). Наоборот, пмЦС очень гомлогичная хондроитин синтазе, распознает и удлинняет ГК акцепторы цепями хондроитина. Химерные молекулы глюкозаминогликана сформированы, содержа естественные, определенного соединения связи. Эти привитые полисахариды могут служить, чтобы присоединиться к клетке или ткани, которая связывает ГК с другой клеткой или ткань, связывающей хондроитин или хондроитин-сульфат. В определенных аспектах, привитые глюкозаминогликаны напоминают протеогликаны, которые являются существенными компонентами матрикса в тканях позвоночных. Но так как никакие компоновщики белка не присутствуют в химерных полимерах, то антигенность и проблемы протеолизиса, возникающие вокруг медицинского использования протеогликанов, устранены. Риск передачи инфекционных агентов тканями, извлеченными из животных, человеческому пациенту также уменьшен при использовании химерных полимеров.

Таблица 4. ПмГКС-инициированное прививание ГК на бусинки полиакриламида. Реакционная смесь содержит пмГКС, несущий радиоактивную метку UDP-(14C)GlcUA и UDP-(3H)GlcNAc, а также различные иммобилизованные праймеры сахаров (акцепторы, соединенные восстановительным аминированием в аминобусины) были представлены. Бусинки были промыты и радиоактивно инкорпорированы на другие бусины, измеренные методом расчета жидкостной сцинтилляции. ГК цепи были привиты на пластиковые бусины при использовании подходящего праймера и пмГКС.

Иллюстрация 4. Схематическое изображение привитых полисахаридных структур. ГК синтаза вида Pasteurella или хондроитин синтаза будут удлиннять определенные другие полимеры на невосстанавливающемся конце in vitro, чтобы сформировать новые химерные глюкозаминогликаны. Изображены некоторые примеры.

Синтез монодисперсной ГК и ГК-связанных олигосахаридов

В дополнение к добавлению большой полимерной ГК цепи к молекулам акцептора, пмГКС синтезируют определенные меньшие ГК олигосахариды в диапазоне от 5 до 24 сахаров. Используя фермент дикого типа и различные условия реакции, был относительно легко получен ГК олигосахарид, содержащий 4 или 5 моноахаридов, удлиненных несколькими сахарами до более длинных версий, которые очень часто трудно получить в больших количествах. Мы выяснили, что, комбинируя растворимый мутант GlcUA-Tase и растворимый мутант GlcNAc-Tase в той же самой смеси реакции позволяет формирование ГК полимера, если система снабжена акцептором. В течение 3-х минут была сделана цепь из примерно 150 сахаров (-30 кДа). Любая одиночная мутант-синтаза не сформирует в результате цепь ГК. Поэтому, если дальнейший контроль реакции сделан путем выборочного комбинирования различных ферментов, UDP-сахаров и акцепторов, то могут быть получены определенные монодисперсные олигосахариды (рис. 5).

Иллюстрация 5. Приготовление определенных олигосахаридов.
В этом примере, акцептор ГК тетрасахарид удлинняется одиночной хондроитин дисахаридной единицей, используя два шага с иммобилизованным мутантом синтазы вида Pasteurella (показано белыми стрелками). Изображенный продукт является новым гексасахаридом. Повторение цикла еще раз производит олигосахарид, два цикла формируют декасахарид, и т.д. Если акцептор был ранее соединен с другой молекулой (например препарат или лекарство), тогда новый конъюгат был бы удлиннен коротким ГК, хондроитином или гибридной цепью как и желательно.

Например, в одном воплощении, смесь UDP-GlcNAc, UDP-GlcUA и акцептора постоянно циркулирует через отдельные биореакторы с иммобилизованными мутант-синтазами, которые передают только одиночный сахар. С каждым циклом инкубации биореактора другая сахарная группа добавляется к акцептору, чтобы сформировать маленькие определенные ГК олигосахариды. Использование похожего пмЦС мутанта (например GalNAc-Tase) в одном из шагов позволило происходить формированию смешанных олигосахаридов при использовании UDP-GlcNAc. Биологическая активность и терапевтический потенциал маленьких ГК олигосахаридов - сложная область для исследования, которая потребует определенных, монодисперсных сахаров для однозначной интерпретации.

Заключение

Очевидно, существуют два различных класса ГК синтаз. Наиболее хорошо охарактеризован фермент класса II вида Рasteurella, удлинняющий цепь ГК повторяющимся присоединением одиночного сахара на невосстанавливающийся конец цепи ГК. Направление и способ работы синтаз класса I (стрептококковые, вирусные и ферменты позвоночных) остаются неясными. Относительно прикладных наук, способность пмГКС удлиннять экзогенно расположенные акцепторные молекулы полезна для создания новых молекул и/или устройств с потенциальным медицинским применением.

Гиалуроновая кислота – это поистине волшебное вещество, примечательное, в первую очередь, тем, что она вырабатывается непосредственно человеческим организмом. Во многих источниках, например, в Википедии, в различных лабораториях и медицинских центрах и просто в отзывах женщин разного возраста встречаются несхожие друг с другом описания гиалуронки и ее свойств.

Итак, прежде чем разобраться, что такое гиалуроновая кислота, следует заострить внимание на том, из чего состоит человеческий наружный покров. Кожа в медицинском понимании – это защитник от солнечных и ультрафиолетовых лучей, от механических внешних воздействий. Однако не все так просто. Оптимальное ее состояние помогают поддерживать три составляющие внутри кожного покрова:

  1. эластин;
  2. коллаген;
  3. гиалуроновая кислота.

Эластин и коллаген оказывают прямое влияние на подтянутость и упругость кожи и ее глубокого слоя – дермы. Для организма человека значение этих веществ очень велико, но оно было незаметным, если бы не гиалуроновая кислота, которая представляет своего рода водный резервуар, находящийся внутри кожного покрова. Организм человека способен сам синтезировать гиалуронку в нужных количествах из необходимых веществ.

Гиалуроновая кислота намагничивает на себя воду, ее молекулы притягивают влагу и делают кожу чистой, влажной изнутри. Жидкость защищает наружный покров от сухости, от раздражений , сыпей, от пигментных пятен и солнца. В дерме жидкость удерживается в больших количествах благодаря гиалуронке.

Итак, а теперь вернемся к вопросу о том, что это такое – гиалуроновая кислота в организме человека. Это чрезвычайно сложный мукополисахарид . Его структура настолько непроста, что расщепить и выделить отдельные элементы очень трудно. Тем не менее ученые уже нашли способ создавать гиалуроновую кислоту искусственно, как бы копируя человеческую. Состав ее разнообразен – туда входят молекулы и частицы различных веществ и химических соединений. Как следствием этих составляющих выступают великолепные свойства гиалуронки в коже лица.

Однако стоит заметить, что, с медицинской точки зрения, это вещество, которое содержится не только в коже лица. Имеется она и в суставах, в слюне человека, в роговице глаза. Функции там выполняются все те же – максимальное увлажнение соединительных тканей, защита от внешних воздействий, от пересушивания и дефицита воды.

Гиалуроновую кислоту обнаружили в кожном покрове довольно давно – в 1930-х годах . С этого времени ученые постоянно занимались исследованием ее свойств и функций в лабораториях, а также возможностью воссоздать данное вещество искусственным путем . Сейчас во всех рекламах кремов и гелей гиалуроновую кислоту маркетологи преподносят как эликсир молодости, однако, чтобы добиться видимых результатов и улучшения качества кожного покрова, необходимо непременно посещать косметолога, в домашних условиях применение гиалуроновой кислоты может и не вызвать желаемого эффекта.

О чудесных свойствах гиалуронки знает сегодня, наверное, каждая женщина. Помогает гиалуроновая кислота от морщин, от нежелательных трещинок и складок, предотвращает преждевременное старение. Но нужно сказать, что очень действенно для состояния кожи будет уделять больше времени себе – сбалансированно питаться, заниматься спортом, например, плаванием и т. д.

Гиалуронка используется повсеместно в медицинских и косметологических центрах как средство не только омоложения, но и очищения кожи, избавления от ссадин, гематом, прыщей. Дело в том, что данное вещество входит в состав различных сывороток, кремов и гелей. Наряду с этим средством, широко используется и искусственный коллаген, который призван разгладить и подтянуть кожу.

Гиалуронка животного естественного происхождения может проявить у любой женщины массу аллергических реакций, что только ухудшит состояние кожи лица. Куда лучше для косметологического использования подходит гиалуроновая кислота, созданная искусственно, лабораторным методом.

Любой крем, состоящий, например, из коллагена, требуется просто нанести тонким слоем на кожу лица для получения результата. Использование гиалуроновой кислоты основывается на том, что она должна непосредственным образом взаимодействовать с молекулами воды. Гиалуроновая кислота также наносится на кожу одинаковым слоем, но перед нанесением лицо нужно обязательно увлажнить, чтобы гиалуронке было откуда брать влагу и действовать.

Применение гиалуроновой кислоты без предварительного увлажнения может вызвать обратный эффект – повреждение кожи, ее чрезмерную сухость.

Очень действенным способом, который помогает избавиться от морщин и складок, является введение гиалуроновой кислоты инъекционно внутрь под кожу. Так как вещество состоит из сложных структур, его использование на деле не так-то просто. Гиалуроновая кислота в виде уколов предполагает, конечно же, наблюдение врача-косметолога, его полезные советы.

Процедура введения под кожу инъекций проходит довольно болезненно, особенно в первый раз, несмотря на то, что укол делается обычной тонкой иглой. Более того, можно не ждать, что положительный эффект появится сразу же: в течение семи дней гиалуроновая кислота будет оказывать влияние на кожный покров изнутри, а настоящего видимого преображения можно достичь, делая регулярные процедуры у косметолога. Так что в этом случае красота требует не только жертв, но и времени.

Применение

Вопреки распространенному мнению, гиалуронка используется в косметологии не только как омолаживающий эликсир для женщин в возрасте после 40 лет. Вещество отлично проявляет себя и при взаимодействии с молодой кожей – оно удаляет прыщи, точки, пятна, рассасывает синяки, прекращает зуд и шелушения. А также используется гиалуроновая кислота для пластики губ, то есть в эстетической медицине. Такие разнообразные сферы применения гиалуроновой кислоты связаны с происхождением – человеческий организм сам ее синтезирует, именно поэтому она так эффективно воздействует на кожу, ведь оно не является чужеродным веществом для организма.

Итак, гиалуроновая кислота широко применяется в следующих областях:

  1. биоревитализация;
  2. гиалуронопластика;
  3. увеличение губ;
  4. мезатерапия;

Практически все сферы использования гиалуроновой кислоты предполагают уколы внутрь кожного покрова, поэтому выдержать процедуру – задача совсем не из легких. Однако, к примеру, такой способ, проходит без инъекций. Дело в том, что при ней крем или гель, содержащий гиалуроновую кислоту, наносится равномерно на лицо, а затем на нее воздействует ультразвук, который неминуемо вгоняет вещество в поры кожи, таким образом, уколы в этом случае не нужны.

Все эти указанные области относятся к индустрии косметологии, омоложения и красоты. Однако гиалуроновая кислота используется и в медицине, не относящейся к созданию нового молодого образа, из-за чего спектр ее действия еще больше расширяется.

А также существует и пищевая добавка Гиалурон. Люди, воспользовавшиеся ею, отмечают, что кожа начала преображаться, разглаживаться. Дело в том, что Гиалурон как раз помогает восполнить запасы гиалуроновой кислоты под кожей, которые с возрастом начинают неминуемо уменьшаться.

Итак, так как кислота гиалуроновая в естественной среде находится в суставах человека, роговице глаза, в соединительных тканях под кожным покровом, то она эффективно может быть использована в травматологии, офтальмологии, в лечении суставов и всего опорно-двигательного аппарата.

Также существует и пищевая добавка Гиалурон. Люди, воспользовавшиеся Гиалуроном, отмечают, что кожа начала преображаться, разглаживаться. Дело в том, что Гиалурон как раз помогает восполнить запасы гиалуроновой кислоты под кожей, которые с возрастом начинают неминуемо уменьшаться.

Виды вещества

Существует три фракции, или типа согласно молекулярному строю. Они по-разному воздействуют на организм и кожу человека, поэтому очень важно подобрать для каждого из нарушений подходящую гиалуроновую кислоту.

Итак, три фракции вещества выглядят следующим образом:

  1. низкомолекулярная;
  2. среднемолекулярная;
  3. высокомолекулярная.

Первая призвана использоваться в случаях различных ожогов, сильных сыпей, псориаза, она действует на кожу рассасывающим образом.

Среднемолекулярная предотвращает миграции клеток, благодаря чему используется в основном в офтальмологии.

Наконец, третья фракция гиалуронки способна удерживать и притягивать огромное количество молекул воды. Следовательно, ее возможности очень велики и эффективны в плане воздействия на внешний покров человека. Именно эта фракция разглаживает кожу, уничтожает постепенно морщины и трещины, которые появляются при старении и замедлении процессов, происходящих в дерме. При ее использовании кожа заметно улучшает свой вид, становится чистой, приобретает здоровый блеск, делается постоянно увлажненной изнутри. Постоянное присутствие влаги дает свои плоды – появляется гладкость, проходит шелушение, кожные покровы никогда не бывают сухими при регулярных косметологических процедурах.

Эффект от применения

Гиалуроновая кислота – это настоящий источник молодости кожи. Тем не менее не следует ожидать, что при первом же нанесении геля или крема лицо преобразится до неузнаваемости. В этом деле нужно терпение и выдержка, частые сеансы у косметолога, покупка различных препаратов, содержащих гиалуронку.

А также стоит заметить, что все процессы, происходящие под кожей, для каждого человека уникальны, поэтому действие гиалуроновой кислоты носит индивидуальный характер. В данном случае основываться на отзывах других женщин можно только для ознакомления, необязательно переносить все на себя. Каждый человек воспринимает и чувствует препарат по-разному, строго индивидуально.

Тем не менее эстетическая медицина выделяет несколько положительных эффектов, которые в любом случае проявят себя при регулярных применениях гиалуроновой кислоты:

  1. постоянная увлажненность, отсутствие сухости;
  2. ровный кожный рельеф, уничтожение бороздок, трещин;
  3. будет возвращен естественный цвет, поскольку одним из следствий использования гиалуроновой кислоты является уничтожение пигментных пятен;
  4. лицо будет, без сомнения, подтягиваться, соответственно, морщины уберутся, возвратится былая упругость;
  5. происходит очищение дермы изнутри, следовательно, минимален риск высыпаний, прыщей.

Как уже было сказано, гиалуроновая кислота содержится во многих сыворотках, кремах российских и иностранных производителей. Перед применением любого препарата обязательно рекомендуется прочесть внимательно инструкцию. Многие кремы, содержащие гиалуроновую кислоту, подразделяются на дневные и ночные. Это неспроста, поэтому для достижения эффекта желательно следовать рекомендациям производителей.

Регулярность нанесения крема или сыворотки на кожу зависит от всевозможных факторов, в том числе от возраста женщины или от степени проблем с кожей. Переусердствовать в этом плане тоже нельзя, поскольку это может отрицательно сказаться на состоянии наружного покрова. Лучше всего записываться на прием к косметологам и получать советы из их уст, поскольку использование препаратов во многих случаях носит индивидуальный характер.

Видео

Поделитесь записью

Текст: Адэль Мифтахова

Даже далёкому от мира косметики человеку сложно было не заметить, что в последние годы словосочетание «гиалуроновая кислота» звучит из каждого утюга. При этом используют её самыми разными способами и в пластической, и глазной хирургии, и для лечения суставов, и в форме инъекций и кремов, и даже пьют в виде БАД и напитков. Мы попросили автора Telegram-канала Don’t Touch My Face Адэль Мифтахову разобраться, как и почему гиалуроновая кислота покорила мир и в чём, собственно, её сила.

Первое упоминание о гиалуроновой кислоте относится к 1934 году, когда биохимик Карл Мейер опубликовал статью об обнаруженном им в стекловидном теле глаз коров полисахариде с крайне высокой молекулярной массой. С тех пор было проведено огромное количество исследований этого вещества, а в 2009 году в специализированном журнале International Journal of Toxicology вышла монументальная статья, суммирующая результаты этих исследований и признавшая гиалуроновую кислоту любого происхождения и её производные безопасными для использования . Первое время гиалуроновую кислоту добывали преимущественно из гребней петухов и она имела исключительно животное происхождение. К счастью, позже было открыто несколько методов синтеза гиалуроновой кислоты в промышленных объёмах с помощью бактерий, которые вырабатывают её в определённых условиях.

Несмотря на своё название гиалуроновая кислота - это не кислота в бытовом её понимании, она не имеет растворяющих или отшелушивающих свойств, как, например, гликолевая. Сама по себе гиалуроновая кислота является естественным компонентом тел млекопитающих, она присутствует во множестве тканей, но наибольшая её концентрация встречается в соединительной ткани суставов. В самом простом понимании гиалуроновая кислота - это сахар, но если молекулярная масса столового сахара около 340 дальтонов (Да), то гиалуроновой кислоты - от 600 тысяч до нескольких миллионов Да. Благодаря своей структуре и большой молекулярной массе её молекулы способны удерживать количество воды, во много раз превышающее их собственное. Именно поэтому в нашем теле гиалуроновая кислота выполняет очень важную функцию сохранения воды в тканях, а также выступает смазывающим веществом для суставов.

Главный миф о гиалуроновой кислоте гласит: размер молекул не позволяет
ей проникать глубоко в кожу

В современной медицине гиалуроновая кислота признана эффективным средством для лечения артрита при введении её напрямую в сустав и используется в глазной хирургии при лечении катаракты и замене роговицы. В последнее время производители также выпускают большое количество пищевых добавок с гиалуроновой кислотой, но её эффективность при приёме внутрь до сих пор не доказана . Как косметический ингредиент гиалуронка (так ласково прозвали вещество обыватели) стала применяться с 80-х годов прошлого века и сегодня используется главным образом двумя способами: как увлажняющий компонент косметики и как филлер при контурной пластике лица, то есть для разглаживания морщин, придания дополнительного объёма и коррекции формы губ, скул и других зон лица.

Магия гиалуроновой кислоты, благодаря которой она и прославилась на весь мир, заключается в её способности притягивать и удерживать воду так, как это не делает ни одно другое вещество. Её молекула - это соединение глюкуроновой кислоты и N-ацетилглюкозамина. Она содержит большое количество кислорода и гидроксильных групп, что позволяет ей формировать сильные водородные связи с водой. Проще говоря, каждая молекула гиалуроновой кислоты - это крошечная губка, которая удерживает воду, что делает её уникальным средством для увлажнения кожи и тканей.

Однако полезные свойства гиалуроновой кислоты не ограничиваются одним лишь увлажнением. С возрастом наш организм вырабатывает всё меньше и меньше гиалуроновой кислоты, этот факт в своё время послужил поводом для её исследования в качестве антивозрастного компонента. Действительно, немецкие дерматологи заметили значительное уменьшение морщин и повышение эластичности кожи при использовании геля гиалуроновой кислоты на поверхности кожи. Исследователи Центра дерматологии и лазерной косметологии из Южной Каролины также доказали эффективность солей гиалуроновой кислоты в лечении себорейного дерматита и раздражений. Впрочем, все эти исследования не объясняют главного - каким именно образом гиалуроновая кислота лечит кожу; учёным только предстоит разобраться во всех тонкостях её воздействия.


На фоне растущего с каждым годом выбора гиалуроновых лосьонов, кремов и сывороток гиалуронка неизбежно обросла множеством мифов. Так, самый популярный из них гласит: ухаживающая косметика с гиалуроновой кислотой не работает, потому что размер её молекул не позволяет ей проникать глубоко в кожу. И в теории это действительно так. Диаметр молекулы гиалуроновой кислоты - около 3000 нм, в то время как расстояние между клетками кожи не превышает 50 нм. Однако, авторы блога The BeautyBrains рассказывают о том, что водоудерживающим компонентам совершенно необязательно проникать в кожу для того, чтобы увлажнять её верхние слои. Для этого им просто нужно находиться на поверхности кожи длительное время - и этого будет вполне достаточно.

Ещё более интересно то, что в 1999 году сотрудники отделения биохимии и молекулярной биологии австралийского Университета Монаша исследовали способности проникновения гиалуроновой кислоты в кожу на мышах и на людях с помощью радиоактивной метки. В результате было доказано , что молекулы гиалуроновой кислоты не только проникают в верхние слои кожи, но и достигают дермы, подкожной жировой клетчатки, а её следы были обнаружены даже в крови.

В последние годы учёные разработали метод получения солей гиалуроновой кислоты - sodium hyaluronate и potassium hyaluronate. Их также иногда называют низкомолекулярной, или гидролизованной гиалуроновой кислотой. Эти соли получают путём удаления из молекулы гиалуроновой кислоты липидов, протеинов и нуклеиновых кислот с сохранением её водоудерживающей способности. В результате размер молекулы значительно уменьшается (до 5 нм), что позволяет веществу проникать в кожу легче, чем обычная гиалуроновая кислота, и увлажнять её на глубоком уровне. Более того, многочисленные исследования способности проникновения солей гиалуроновой кислоты в кожу доказали : они способны не только сами проникать в глубокие слои кожи и увлажнять её, но и выступать в качестве проводника для других веществ.

Если эффективность гиалуронки в увлажнении кожи любого типа доказана, то её антивозрастные и лечебные свойства учёным ещё предстоит изучить

Несмотря на то, что гиалуроновая кислота и её производные имеют доказанную безопасность, в редких случаях при её использовании на коже может проявляться аллергия. Как и при любой другой аллергической реакции, все эксперименты в такой ситуации нужно прекратить. Да, обидно, но, к счастью, гиалуроновая кислота не единственный водоудерживающий компонент, который добавляют в косметику. Аналогичными свойствами обладают глицерин, мочевина, AHA-кислоты в низких концентрациях и некоторые другие . Они также способны удерживать воду, пусть и в гораздо меньшем объёме, чем гиалуроновая кислота, но зато и стоят существенно дешевле.

Другой популярный способ применения гиалуронки в косметологии - инъекции. Сразу оговоримся, что все инвазивные процедуры должен назначать дерматолог, он же расскажет о том, что именно показано и противопоказано конкретно вам. Мы же расскажем о том, какие методики с участием гиалуроновой кислоты в принципе существуют. Одна из самых популярных процедур - это мезотерапия и, в частности, которая призвана повысить уровень увлажнённости кожи, стимулировать выработку коллагена и эластина, а также разгладить мелкие морщинки.