Гиалуроновая кислота в структуре живой клетки. Строение и функции гиалуронана (гиалуроновой кислоты, ГК)

Дан краткий исторический очерк об открытии и комплексном изучении гиалуроновых кислот. В сравнительном плане проведена систематизация данных научной литературы по особенностям химического строения, физико-химических свойств, гистологической и цитологической принадлежности, функций и метаболизма гиалуроновых кислот у организмов различных таксономических групп. Выявлены особенности ферментного состава, обеспечивающие синтез и деградацию биополимера у микроорганизмов и в клетках тканей млекопитающих. Проанализированы традиционные технологии извлечения из животного сырья и способы его получения на основе культур Streptococcus equi subsp. equi, S. equi subsp. zooepidеmiсus и Bacillus subtilis. Обоснована научно-техническая разработка инновационных биотехнологий гиалуроновых кислот различной молекулярной массы и перспективы их производственной реализации. Представлены сведения о применении продукции на их основе в различных сферах современной жизни.

гиалуроновая кислота

технологии микробного синтеза

биотехнология

бактерии

1. Белодед А. В. Микробиологический синтез и деградация гиалуроновой кислоты бактериями р. Streptococcus: Автореф. дис. канд. биол. наук: МГУПБ - М., 2008. - 23 с.

2. Бычков С.М., Колесников М.Ф. Способ получения гиалуроновой кислоты //A. с № 219752 СССР, 1968. - Бюл. № 19. - С. 90.

3. Забненкова О.В. Внутридермальные филлеры на основе гиалуроновой кислоты. Показания к применению, возможные комбинации // Пластическая хирургия и косметология: научно-практический журнал, 2010. - № 1 - С. 101-115. URL: http://www.pscj.ru/upload/iblock/569/11.pdf (дата обращения: 24.11.2016)

4. Костина Г., Радаева И. Использование гиалуроновой кислоты в медицине и косметологии // Косметика и медицина, 1999. - № 2-3. - С. 53-57.

5. Лупына Т. П., Волошина Е. С. Микробиологический способ получения гиалуроновой кислоты и перспективы её использования в фармацевтике. Национальный университет пищевых технологий, Украина. - 2014. - С. 4.

6. Препараты Princess filler и Princess volume в коррекции возрастных изменений лица и атрофических рубцов // Инъекционные методы в косметологии, 2013. - №2 /http://corneal.ru/events/publications/43/ (дата обращения:24.11.2016)

7. Португалова B.B., Ерзикян К.Л. Гиалуроновая кислота и ее роль в жизнедеятельности организмов // Успехи соврем. биол., 1986. - Т. 101, № 3. - С. 344-358.

8. Радаева И.Ф., Костина Г.А., Змиевский A.B. Гиалуроновая кислота: биологическая роль, строение, синтез, выделение, очистка и применение // Прикл. биохим. микробиол., 1997. - Т. 33, №2. - С. 133-137.

9. Ряшенцев В.Ю., Никольский С.Ф., Вайнермен Е.С. и др. Способ получения гиалуроновой кислоты // Патент № 2017751 РФ, 1994. - Бюл. № 15. - С. 75-76.

10. Толстых П.И., Стекольников Л.И., Рыльцев В.В. и др. Лекарственные препараты животного происхождения для наружного применения // Хим.-фарм. журн., 1991. - Т. 25, № 4. - С. 83-87

11. Филлеры: что это такое [Электронный ресурс] // Стоматология & косметология http://24stoma.ru/filleri.html (дата обращения: 24.11.2016 г.)

12. Abatangelo G., Martinelli M., Vecchia P. Healing of hyaluronic acid-enriched wounds:histological observations // J. Surg. Res., 1983. - V. 35, № 5. - P. 410-416.

13. Ahmet Tezel & Clenn H. Fredrickon Дермальные филлеры на основе гиалуроновой кислоты: взгляд с позиции науки [Калифорнийский университет, Санта-Барбара, США] [Электронный ресурс] // SKIN AESTHETIC http://estetika.uz/upload/files/da25b536d87b2edf853c5bc5d10f2968.pdf (дата обращения: 24.11.2016)

14. Carter G.R. Pasteurellosis: Pasteurella multocida and Pasteurella hemolytica. // Adv. Vet. Sci., 1967. - V. 11. - P. 321-379.

15. DeAngelis P.L., Jing W., Graves M.V., Burbank D.E., van Etten J.L. Hyaluronan synthase оf chlorella virus PBCV-1 // Science, 1997. - V. 278. - P. 1800-1803.

16. DeAngelis P.L., Papaconstantinou J., Weigel P.H. Isolation of a Streptococcus pyogenes gene locus that directs hyaluronan biosynthesis in acapsular mutants and in heterologous bacteria // J. Biol. Chem, 1993. - V. 268. - P. 14568-14571.

17. Frost G.I., Csoka Т., Stern R. The hyaluronidases: a chemical, biological and clinical overview // Trends Glycosci. Glycotech., 1996. - V. 8. - P. 419-434.

18. Graves M.V., Burbank D.E., Roth R., Heuser J., DeAngelis P.L., van Etten J.L. Hyaluronan synthesis in virus PBCV-1-infected chlorella-like green algae // Virology, 1999. - V. 257. - P.15-23.

19. Karlstam В., Vincent J., Johansson В., Bryno C. A simple purification method of squeezed krill for obtaining high levels of hydrolytic enzymes // Prep. Biochem., 1991. - V. 21. - P. 237-256.

20. Kendall F.E., Heidelberger M., Dawson M.H. A serologically inactive polysaccharide elaborated by mucoid strains of group A hemolytic Streptococcus. // J. Biol. Chem., 1937. - V. 118. - P. 61-69.

21. Kim J.H., Yoo S.J., Oh D.K., Kweon Y.G. et al. Selection of a Streptococcus equi mutant and optimization of culture conditions for the production of high molecular weight hyaluronic acid. // Enzyme Microb. Technol., 1996. - V. 19. - P. 440-445.

22. Lansing M., Lellig S., Mausolf A., Martini I., Crescenzi F., Oregon M., Prehm P. Hyaluronate synthase: cloning and sequencing of the gene from Streptococcus sp. // Biochem. J., 1993. -V. 289. - P. 179-184.

23. Linker A., Meyer K. Production of Unsaturated Uronides by Bacterial Hyaluronidases //Nature, 1954. - V. 174. - P. 1192-1194.

24. Matsubara C, Kajiwara M., Akasaka H., Haze S. Carbon-13 nuclear magnetic resonance studies on the biosynthesis of hyaluronic acid // Chem. Pharm. Bull., 1991. - V. 39. - P. 2446-2448.

25. Meyer K. Highly viscous sodium hyaluronate // J. Biol. Chem., 1948. - V. 176. - № 2. - P. 993-997.

26. Meyer K. Hyaluronidases // The Enzymes. - V. 5. / ed. Boyer P.D. - New York: Academic Press, 1971. - P . 307-320.

27. Meyer K., Palmer J. The polysaccharide of the vitreous humor // J. Biol. Chem., 1934. -V. 107. - P. 629-634.

28. Mortimer E.A., Vastine E.L. Production of Capsular Polysaccharide (Hyaluronic Acid)by L Colonies of Group A Streptococci. // J. Bacteriol., 1967. - V. 94, № 1. - P. 268-271.

29. Prehm P. Hyaluronan. // Biopolymers: biology, chemistry, biotechnology, applications. -V. 5: Polysaccharides I. Polysaccharides from prokaryotes. / eds. Vandamme E.J., DeBaets S.,Steinbuchel A. - Weinheim: Wiley-VCH, 2000. - P. 379-404.

30. Prehm P. Synthesis of hyaluronate in differentiated teratocarcinoma cells: characterization of the synthase. // Biochem. J., 1983. - V. 211. - P. 181-189.

31. Roseman S., Moses F.E., Ludowieg J., Dorfman A. The biosynthesis of hyaluronic acidby group A Streptococcus. Utilization of l-C14-glucose // J. Biol. Chem., 1953. - V. 203. - P.213-225.

32. Scott J.E., Cummings C, Brass A., Chen Y. Secondary and tertiary structures of hyaluronan in aqueous solution, investigated by rotary shadowing-electron microscopy and computer simulation. Hyaluronan is a very efficient network-forming polymer // Biochem. J., 1991. - V.274. - P. 699-705.

33. Shimada Е., Matsumura G.J. Molecular Weight of Hyaluronic Acid from Rabbit Skin //J. Biochem., 1977. - V. 81. - № l. - P. 79-91.

34. Stern R., Asari A.A., Sugahara K.N. Hyaluronan fragments: an information-rich system // Eur. J. Cell Biol., 2006. - V. 85. - P. 699-715.

35. Sugahara K., Schwartz N.B., Dorfman A. Biosynthesis of Hyaluronic Acid by Streptococcus // J. Biol. Chem., 1979. - V. 254, № 14. - P. 6252-6261.

36. Weigel P.H., Hascall V.C., Tammi M. Hyaluronan Synthases // J. Biol. Chem., 1997. - V. 272, № 22. - P. 13997-14000.

37. Widner В., Behr R., Von Dollen S., Tang M., Ней Т., Sloma A., Sternberg D., DeAngelis P.L., Weigel P.H., Brown S. Hyaluronic Acid Production in Bacillus subtilis // Appl. Environ. Microbiol., 2005. - V. 71, № 7. - P. 3747-3752.

A DESCRIPTION OF DIFFERENT METHODS USED TO OBTAIN HYALURONIC ACID

1 Penza State University

Abstract:

The article gives a brief historical outline of the discovery and comprehensive study of hyaluronic acids. We compare and systematize scientific papers focusing on the specific features of functions, metabolism, chemical constitution, physical, chemical, histological and cytological properties of hyaluronic acids in organisms belonging to different taxonomic groups. We also reveal the specific features of enzyme composition that ensure the synthesis and degradation of biopolymers in microorganisms and mammals’ tissue cells. In addition, we analyze traditional extraction technologies used with animal-based raw materials and ways of obtaining them from Streptococcus equi subsp. equi, S. equi subsp. zooepidеmiсus and Bacillus subtilis. Furthermore, we present the grounds for the scientific and technical development of innovative biotechnologies related to hyaluronic acids with different molecular weight and their production prospects. Finally, we give information about how hyaluronic acid-based goods are used in different spheres of modern life.

Keywords:

technologies of microbial synthesis

В последние годы медицина, фармацевтика и косметология далеко шагнули в вопросе использования высокомолекулярных соединений (ВМС), в качестве основных действующих, а также вспомогательных, корригирующих веществ и наполнителей. Одним из наиболее востребованных в медицине и косметологии ВМС на сегодняшний момент, является гиалуроновая кислота (ГК), которая нашла свое применения в хирургии, как заменитель синовиальной жидкости в суставах в качестве смазывающего и хондропротекторного компонента; дерматологии, в качестве ремоделирующего агента при коррекции возрастных деформаций кожи лица, особенно кожи вокруг глаз; гинекологии, в качестве противоспаечного средства при внутривлагалищных сращениях. Таким образом, спектр применения гиалуроновой кислоты весьма широк; он постоянно пополняется, что приводит к повышению спроса на данный вид биополимера, а, следовательно, интересу к альтернативным источникам его получения.

1. История открытия гиалуроновой кислоты

В 1934 г. в журнале Journal of Biological Chemistry была опубликована статья Карла Маера и Джона Палмера, в которой упоминался необычный полисахарид, выделенный из стекловидного тела бычьего глаза (от греч. hyalos — стекловидный и англ. uronic acid - уроновая кислота), достаточно высокой молекулярной массы 450 г/моль и не содержащий сульфатных групп . Дальнейшие исследования показали, что полисахарид представлен фрагментами дисахарида, который состоит из D-глюкуроновой кислоты и N-ацетилировананного глюкозоамина.

Данные о принадлежности биополимера только структурам организмов млекопитающих опровергли, когда в 1937 г. Кендал и Хейдельбергер заявили о выделении полисахарида идентичного гиалуронану из культуральной жидкости гемолитического стрептококка. Идентичность выделенного биополимера подтвердилась ими же позже после установления структуры полисахарида в 60-е годы . В 1954 г. в журнале Nature руководитель лаборатории Meyer опубликовал структурную формулу фрагмента дисахарида, продукта расщепления стрептококковой гиалуронатлиазой .

Научный интерес к гиалуроновой кислоте, ее получению, выделению и применению все больше увеличивался. К настоящему времени опубликовано более 15000 статей в зарубежных и отечественных журналах. Результатом исследований было получение достоверных данных о выделении гиалуронана из различных органов млекопитающих, а также из культур различных клеток (гемолитический стрептококк, стрептомицеты, коринебактерии). Некоторые данные имели промышленное значение, например, экстракция гиалуроновой кислоты из гребней кур используется и сейчас. За полвека увеличился и спектр применения гиалуронана (хирургия, косметология, травматология и ортопедия, дерматология и др.), а также были созданы новейшие лекарственные формы на основе его полимерной структуры . Все это не было возможно без установления биологической роли биополимера, который, как оказалось, служил компонентом клеточного матрикса, необходимого для нормального осуществления метаболических процессов пролиферации и дифференциации тканей. Так был изучен процесс метаболизма гиалуронана в организме человека. Стало известно, что в день распадается и синтезируется около 5 г гиалуроновой кислоты, а ее содержание в теле человека составляет примерно 0,007%, что составляет около 15 г у женщины массой 70 кг .

В 1953 г. Роземан, Мозес и Дорфман опубликовали работы, где был указан способ получения гиалуронана, его осаждения и выделения в свободном виде на основе культур гемолитического стрептококка. В дальнейшем их методы выделения и осаждения были усовершенствованы Цифонелли и Маедо, что позволило повысить выход и чистоту продукта . Механизм образования гиалуронана в бактериях, в том числе стрептококков, был выявлен позже, когда был исследован ферментный состав микроорганизмов, способных к синтезу гиалуроновой кислоты. В 1959 г. было доказано существование специфических пептидов гиалуронатсинтетаз, которые осуществляют синтез полисахарида в мембранах бактерий .

В 1992 г. американские ученые заявили о клонировании гена, отвечающего за синтез гиалуронатсинтетазы, и передаче его штамму кишечной палочки. Однако активного фермента получить не смогли. ДеАнгелис в 2002 г. сообщил об успешном выделении оперона гиалуронатсинтетазы и экспрессии его в микроорганизм. Это был первый случай клонирования глюкозоаминогликансинтетаз в мировой практике .

В настоящее время в мире проводятся исследования механизмов действия гиалуроновых кислот, их роли в организме человека и альтернативных путей использования. Однако, особенно актуальными являются вопросы микробного синтеза гиалуронана, что подтверждает цена за килограмм очищенного продукта, составляющая около 700000 т. руб. (импортируемый продукт на основе животного сырья). Так, за последние 20 лет в мире было выдано более 50 патентов, что свидетельствует о высоком интересе к рассматриваемой проблеме.

2. Химическое строение и физические свойства гиалуроновой кислоты

Около 20 лет с момента первой публикации об открытии животного полисахарида гиалуроновой кислоты (1934 г.) понадобилось лаборатории Meyer, для установления точного химического строения гиалуроновой кислоты. Гиалуроновая кислота, гиалуронат или гиалуронан - (C14H21NO11)n - органическое соединение, относящееся к группе несульфатированных глюкозоаминогликанов (рис. 1). Наличие многочисленных сульфатированных групп у родственных глюкозоаминогликанов является причиной многочисленной изомерии, чего не наблюдается у гиалуроновой кислоты, которая всегда химически идентична, в независимости от методов и источников получения. Молекула гиалуроновой кислоты построена из повторяющихся фрагментов D-глюкуроновой кислоты и N-ацетил-D-глюкозоамина, соединенных β-(1-3)гликозидной связью. Основы фрагментов сахаров - это глюкопиранозное кольцо с различными заместителями (ацетамидная группа, гидроксильные и карбоксильные функциональные группы).

Рис. 1. Химическая формула гиалуроновой кислоты

Для молекулы гиалуроновой кислоты характерно образование большого количества водородных связей как внутри молекулы, так и между соседними углеводными остатками, находящимися на значительном друг от друга расстоянии, а в водном растворе даже между соседними молекулами через карбоксил и ацетамидную группу. Имеет кислую реакцию среды ввиду наличия непротонированной карбоксильной группы. Кислотные свойства гиалуроната позволяют получать растворимые в воде соли с щелочными металлами. Гиалуроновая кислота - это анионный линейный полисахарид с различной молекулярной массой 105-107Да. Молекулярная масса зависит от способа получения, причем, ввиду отсутствия изомерии, получаемый гиалуронат всегда химически идентичен стандартному.

Растворы гиалуроновой кислоты 1-4% образуют псевдогели. В водной среде сила кислотности карбоксильной группы (pK) составляет порядка 3-4, поэтому, для сохранения электронейтральности в растворе, молекулу окружают положительно заряженные катионы металлов, Na+, K+, Мg2+ и Ca2+, что приводит к формированию прочной гелевой структуры с большим содержанием воды. С тяжелыми металлами и красителями дает нерастворимые в воде комплексы. Кроме того, гиалуронат специфически реагирует с белками и в результате дает нам сложные гелеобразные комплексы, нередко выпадающие в осадок .

В водном растворе гиалуроновая кислота имеет достаточно большие значения продольного размера полисахаридной цепи - примерно 1 нм, поэтому, находясь в организме млекопитающих, гиалуроновая кислота принимает наиболее компактную форму. Посредством рентгеноструктурного анализа, выяснено, что гиалуронат может формировать левую ординарную и двойную спирали, различные многонитевые плоские структуры, а также сверхспирализованные структуры с вариациями концентраций в различных частях цепи, формирующие плотную молекулярную сетку, что и составляет вторичную структуру полисахарида. Это, в основном, обусловливается образованием водородных связей, связыванием с катионами щелочных металлов и гидрофобными взаимодействиями. Третичная структура гиалуроновой кислоты - это сетка, обладающая высокими реологическими свойствами (домены отталкиваются друг от друга), способная поглощать значительное количество воды и электролитов, а также большие молекулы белков, однако точно определенного размера пор третичная структура не образует. Сети имеют весьма четкую упорядоченность, ввиду наличия электронных эффектов по функциональным группам и по заместителям. При этом молекула принимает наиболее энергетически выгодное положение, которое также зависит от ионного окружения .

3. Гиалуроновая кислота в природе, функции гиалуроната в зависимости от гистологической и цитологической принадлежности у различных организмов

Наличие гиалуронатсинтетаз и гиалуроновых кислот в капсулах вирусов и бактерий родов Streptococcus можно объяснить, как адаптативное эволюционное приспособление, которое бактерии и вирусы позаимствовали у высших животных, тем самым увеличив свою способность преодолевать иммунный ответ хозяина.

3.1 Гиалуроновая кислота в тканях млекопитающих

Гиалуронат - основной компонент межклеточного матрикса различных тканей млекопитающих, однако распределен неравномерно. Так, например, максимальная концентрация содержания гиалуроновой кислоты в теле человека наблюдается в синовиальной жидкости, пупочном канатике, стекловидном теле глаза и коже .

В коже глюкозоаминогликан содержится в интерстициальном пространстве и выполняет ряд функций: удерживает воду, тем самым поддерживает естественную эластичность и объём кожи, что так важно при воспалительных реакциях; участвует в процессах пролиферации и дифференциации кератиноцитов и иммунокомпетентных клеток, тем самым играет роль в поддержании нормального процесса роста и регенерации кожных покровов и осуществлении местного иммунитета, укрепляет волокна коллагена (рис. 2); служит естественным барьером, защищающим от действия свободных радикалов, болезнетворных агентов и химических веществ .

Рис. 2. Воздействие гиалуроновой кислоты на коллагеновые волокна.

При недостатке естественной гиалуроновой кислоты, например, при старении или заболеваниях кожи, развиваются дегенеративные нарушения: снижается местный иммунитет, ранозаживляющая способность, эластичность кожи, что ведёт к возникновению морщин. В хрящевой ткани ГК выполняет функцию структурного элемента матрикса, необходимого для связывания и удержания хондроитинсульфатпротеогликана для укрепления коллагенового каркаса хряща . В синовиальной жидкости гиалуронат обеспечивает смазку для подвижных частей сустава, уменьшая их износ. При воспалительных заболеваниях суставов (артритах), снижается количество гиалуроновой кислоты, уменьшается вязкость синовиальной жидкости, что ведет к ухудшению движения. Также гиалуроновая кислота играет важную роль в эмбриогенезе, является передатчиком сигналов клеточной подвижности.

Таким образом, функции гиалуроната весьма обширны, и по мере дальнейшего расширения сферы изучения ее свойств, будут открываться все новые факты о роли глюкозоаминогликана в организме человека и млекопитающих .

3.2 Гиалуроновая кислота как компонент капсул бактерий

4. Метаболизм гиалуроновой кислоты

Синтез гиалуроновой кислоты достаточно хорошо изучен. Для млекопитающих и бактерий родов Streptococcus и Pasteurella биохимия процесса принципиально не отличается. Для синтеза гиалуроновой кислоты необходимы компоненты полимера: глюкуроновая кислота и N-ацетилглюкозамин. Глюкуроновая кислота синтезируется посредством ряда ферментативных реакций из глюкозо-6-фосфата (рис. 3).

Рис. 3. Схема синтеза глюкозоаминогликанов

Глюкозо-6-фосфат под действием фермента α-фосфоглюкомутазы изомеризуется в глюкозо-1-фосфат. Далее фермент УДФ-глюкозопирофосфорилазы катализирует образование УДФ-глюкозы из уридиндифосфата и глюкозы. После происходит ферментзависимое окисление гидроксогрупп УДФ-глюкозы под действием фермента УДФ-глюкозодегидрогеназы. Результат - образование глюкуроновой кислоты.

N-ацетилглюкозамин синтезируется из фруктозо-6-фосфата. При биосинтезе аминосахара происходит перенос аминогруппы на фруктозо-6-фосфат. Донор аминогруппы - глютамин, фермент амидотранфераза. Результат - образование глюкозамина-6-фосфата, который изомеризируется мутазой в глюкозамин-1-фосфат, который подвергается ацетилированию при участии фермента ацетилтрансферазы в присутствии КoA до N-ацетилглюкозамин-1-фосфата, который необходимо активировать пирофосфорилазой до УДФ-N-ацетилглюкозамин-1-фосфата. Это энергозатратный процесс.

Последней стадией синтеза гиалуроновой кислоты будет осуществление гликозидтрансферазной реакции при помощи единственного фермента гиалуронатсинтетазы. Этот процесс также происходит с затратой энергии АТФ (на синтез 1 моля гиалуроната расходуется 2 моль АТФ) .

4.1. Гиалуронатсинтетазы: строение, функции, локализация, кинетические характеристики и механизмы катализа

Гиалуронатсинтетаза - металлопротеин молекулярной массы 49 кДа, фермент, требующий катионы металлов для координации с фосфатными группами (активации) и использующий глюкозидфосфаты в качестве субстратов. Является единственным в своем роде ферментом, катализирующим синтез гиалуроновой кислоты в организме млекопитающих и в клеточной стенке гемолитического стрептококка, а также у вируса PBCV-1 и бактерии Pasteurella multicida . Исследования, проведенные в 50-е годы, в лаборатории Meyer позволили установить характерные особенности фермента гиалуронатсинтетазы: функционирует при нейтральных значениях pH, для катализа требует активированные посредством конъюгации с уридиндифосфатом глюкуроновую кислоту и N-ацетилглюкозамин, а также присутствие катионов Mg2+ и Mn2+ для координирования фосфатных групп. Фермент проявляет высокую активность в присутствии кардиопина (находится в комплексе). Тип 1 был изучен в 1983-1998 г. Prehm и Asplund, характерен для гемолитического стрептококка млекопитающих: гиалуронатсинтетаза синтезирует гиалуроновую кислоту посредством присоединения углеродных остатков к восстанавливающему концу гиалуроната, при этом чередуются β(1-3) и (1-4)гликозидные связи .

4.2. Ферменты, осуществляющие деполимеризацию гиалуроновой кислоты

Катаболические реакции гиалуроновой кислоты основаны на ферментативном катализе посредством гиалуронатлитических ферментов. Гиалуронатлиазы были классифицированы в 1971 году в лаборатории Meyer . Концепция данной классификации предельно проста: фермент - катализируемая реакция - продукт реакции. В соответствии с данной классификацией выделяют три различных вида гиалуронидаз (гиалуронатлиаз):

Гиалуроноглюкозаминидазы (гиалуронидазы млекопитающих) - эндо-β-N-ацетилгексоаминидазы, расщепляют гиалуроновую кислоту до тетра- и гексасахаридов.

Гиалуроноглюкозаминидазы не облалают субстратной специфичностью, а также способны формировать поперечные сшивки между молекулами гиалуроната и хондроитинсульфата. Одной из дополнительной функции гиалуронидаз в организме млекопитающих является расщепление гиалуроната до дисахаров для получения энергии .

Гиалуронатлиазы (гиалуронидазы бактерий) - это эндо-β-ацетил-гексоаминоэлиминазы, гидролизирующие гиалуронат до 4,5-ненасыщенных дисахаров. Обладают высокой специфичностью к субстрату. У бактерий гиалуронидазы являются фактором патогенности, необходимой для инвазии и адгезии бактерий (для проникновения в организм млекопитающего).

5. Получение гиалуроновой кислоты

Все известные способы получения гиалуроновой кислоты можно разделить на две группы: физико-химический метод, который заключается в экстрагировании гиалуроната из тканей животного сырья млекопитающих, других позвоночных животных и птиц; и микробный метод получения ГК на основе бактерий-продуцентов.

5.1. Физико-химический способ: экстракция из животного сырья

Как было сказано ранее, гиалуроновая кислота встречается во многих тканях млекопитающих и птиц, и, в зависимости от гистологической принадлежности, содержание гиалуроновой кислоты и ее молекулярная масса могут варьировать. Кроме того, в различных тканях гиалуронат может находиться в комплексах с белками и родственными полисахаридами, что затрудняет его очистку с последующим выделением. В настоящее время для промышленного получения используют пупочные канатики новорожденных и гребни кур. Однако, кроме вышеперечисленных методов, описаны разнообразные способы выделения гиалуроната на основе стекловидного тела глаз крупного рогатого скота, синовиальной жидкости, суставных сумок, свиной кожи, плазмы крови и хрящевой ткани . При выделении биополимера прибегают к различным приёмам выделения: гомогенизация, экстракция, фракционное осаждение и т.п.

Любая процедура выделения гиалуронана включает предварительное разрушение органов и тканей, содержащих биополимер, и белково-углеводных комплексов. Разрушение достигается посредством методов измельчения и гомогенизации . После полученный гомогенат подвергают экстракции с использованием водно-органических растворителей. Ковалентно-связанные примеси пептидов удаляют методом ферментативного протеолиза, посредством обработки протеазами (папаином) или химической денатурацией (хлороформ, амиловый спирт с этанолом). Следующий этап — это адсорбция на активированном угле, посредством электродиализа. От примесей мукополисахаридов биополимер очищают методом осаждения хлоридом цетирпиридиния или посредством ионообменной хроматографии.

Наибольшее распространение, в силу доступности сырья и высокого содержания биополимера, получил метод выделения гиалуроновой кислоты из петушиных гребней. Экстракция производится смесью ацетона с хлороформом (удаление белка), водой, либо водно-спиртовой смесью (пропионовый, трет-бутиловый спирты) с последующей сорбцией на активированном угле, посредством электрофореза или на ионообменной смоле .

5.2. Микробный синтез, продуценты гиалуроновой кислоты

Экономически более выгодным является метод микробного синтеза гиалуроновой кислоты на основе бактериальных штаммов-продуцентов. Такой синтез при введении его в масштабы производства, будет иметь меньше издержек, таких как затраты на животное сырье и зависимость от сезонных поставок. И, напротив, производство гиалуронана на основе микробного синтеза позволит масштабировать производство и получить продукт высокой степени очистки, не содержащий примесей, а, следовательно, имеющий низкую аллергенность . С момента открытия способности бактерий к синтезу гиалуроновой кислоты, постоянно ведутся исследования возможности получения искомого полимера биотехнологическим путем, т. е. путем культивирования бактерий-продуцентов на питательных средах определенного состава в строго заданных условиях с последующим выделением целевого продукта. К продуцентам гиалуронана можно отнести капсулообразующие бактерии родов Streptococcus и Pasteurella . К штаммам-продуцентам предъявляется ряд требований:

Отсутствие патогенности и, особенно, гемолитической активности;

Способность к синтезу высокомолекулярной гиалуроновой кислоты;

Большие размеры капсул с высоким содержанием биополимера (капсулы при этом должны легко отделяться, желательно при экстракции);

Отсутствие гиалуронидазной активности, чтобы исключить потери целевого продукта;

Высокая способность к росту, при этом наиболее полное использование субстрата;

Сохранение стабильности физиолого-биохимических свойств.

Исследования в области поиска штамма, способного удовлетворить потребности в биополимере и соответствующего всем параметрам, привели к Streptococcus equi surbsp. equi. и Streptococcus equi surbsp. zooepidеmiсus .

Дикие типы стрептококков синтезируют внеклеточные белки, что снижает выход биополимера. Поэтому для получения воспроизводительных гиалуронидазанегативных, не гемолитических штаммов, проводили их модификацию посредством химического и УФ-индуцированного мутагенеза или ненаправленного мутагенеза с последующей селекцией. Генно-инженерные штаммы кишечных палочек, полученные на основе методов экспрессии оперонов, кодирующих синтез гиалуронатсинтетазы стрептококков на матрицу бактерий, в настоящее время не применяются, ввиду низких показателей выхода биополимера. Исключением можно считать генно-инженерный штамм Bacillus subtilis, показывающий высокие результаты выхода биополимера, при росте на сложных ферментированных средах .

Биотехнология микробного синтеза гиалуроновой кислоты на основе штаммов Streptococcus zooepidemicus. Типичный состав синтетической питательной среды для бактерий рода Streptococcus, синтезирующих гиалуроновая кислоту, приведен ниже.

Источник углевода и энергии: глюкоза - 1000; аминокислоты: DL-аланин, L-аргинин, L-аспарагиновая кислота, L- цистин, L-цистеин, L-глютаминовая кислота, L-глутамин, L-глицин, L-гистидин, L-изолейцин, L-лейцин, L-лизин, L-метионин, L-фенилаланин, гидрокси-L-пролин, L-серин, L-треонин, L-триптофан, L-тирозин, L-валин по 100; витамины: биотин - 0,2, фолиевая кислота - 0,8, никотинамид - 1, никотинамидадениндинуклеотид - 2,5, пантотенат кальция - 2, пиридоксаль — 1, пиридоксамин гидрохлорид - 1, рибофлавин — 2, тиамин гидрохлорид - 1; нуклеотиды: аденин - 20, гуанин гидрохлорид - 20, урацил - 20; соли органических и неорганических кислот: FeS04*7H20 - 5, Fe(N03)2*9H20 - 1, К2НР04 - 200, КН2Р04 - 1000, MgS04*7H20 - 700, MnS04 - 5, СаС12*6Н20 - 10, NaC2H302*3H2O - 4500, NaHC03 - 2500, NaH2P04*H20 - 3195, Na2HP04 - 7350.

Культивирование бактерий pода Streptococcus с целью получения ГК осуществляется, как правило, в периодических условиях. Питательную среду готовят однократно, растворяя необходимые компоненты среды в воде, после чего среду стерилизуют. Источник углерода стерилизуется отдельно. После засева за ходом ферментации следят по потреблению субстрата, росту концентрации клеток, образованию продукта (ГК), продуктов метаболизма, изменению рН среды. Максимальная концентрация ГК составляет приблизительно 5 г/л. Дальнейший рост содержания в среде ГК ведет к многократному возрастанию вязкости КЖ, резкому ухудшению массообменных характеристик процесса ферментации, трудностям при аэрировании и перемешивании. Концентрация ГК при периодической или периодической с подпитками по субстрату ферментации достигает заданного значения за 6 - 26 часа. Как правило, после выхода культуры в стационарную фазу процесс завершают. Клетки микроорганизмов инактивируют прогреванием при 60 - 80 °С. Биомассу отделяют одним из хорошо известных способов - флокуляцией, сепарированием, центрифугированием, фильтрованием. ГК из КЖ осаждают органическими растворителями или катионными ПАВ. Очистку проводят с помощью ультрафильтрационных методов, переосаждения или хроматографией.

Данные методы принципиально не отличаются от методов выделения ГК из животного сырья, описанных ранее. Например, в патенте на метод получения ГК описан следующий способ культивирования штамма-продуцента и выделения ГК. Ферментацию осуществляли в биореакторе на 3 л (коэффициент заполнения ферментера 0,5) на среде состава: 2,0 % глюкозы, 0,5 % ДЭ, 1,5 % пептона, 0,3 % КН2Р04, 0,2 % К2НР04, 0,011 % Na2S203, 0,01 % MgS04 * 7Н20, 0,002 % Na2S03, 0,001 % СоС12, 0,001 % MnCl2 и 0,5 % соевого масла; рН среды 7,0. Стерилизация среды осуществлялась глухим паром 120 °С в течение 15 мин. После охлаждения до комнатной температуры вносился инокулят культуры S. zooepidemicus штамм Ferm ВР-878 в количестве 0,1 л. Аэробное культивирование (расход воздуха 0,7 л/(л*мин) длилось 26 часов при постоянном термостатировании (35 °С) и перемешивании среды (300 об/мин). рН среды поддерживался постоянным на уровне 7,0. На 24-ом часу культивирования в асептических условиях вносилась подпитка по субстрату - 100 мл 50 % раствора глюкозы. Процесс завершали по прошествии 26 часов культивирования.

Для выделения ГК проводили следующие процедуры. К бактериальной культуре добавляли 3,2 л дистиллированной воды. После тщательного и длительного перемешивания биомассу отделяли центрифугированием. Супернатант концентрировали до 1,6 л на ультрафильтрационном половолоконном аппарате и проводили диализ против дистиллированной воды. В образовавшийся раствор вносили ацетат натрия до конечной концентрации 0,5 % и проводили осаждение 5 л этилового спирта. Осадок полисахаридов отделяли центрифугированием. Очистку ГК проводили, растворяя полученный осадок в дистиллированной воде (0,5 л) и добавляя 4 % водный раствор бромида цетилпиридиния. Осадок связанной с катионным ПАВ ГК отделяли и растворяли в 40 мл 0,3 М раствора хлорида натрия. Нерастворенную часть осадка отбраковывали. К раствору добавляли 120 мл этанола для осаждения ГК. Осадок отделяли и растворяли в дистиллированной воде, после чего проводили очистку на ионообменной смоле и повторное спиртоосаждение. Выход очищенного гиалуроната натрия с одной ферментации составлял 7,8 г. Содержание белка в препарате составляло менее 0,05 %. Молекулярная масса ГК равнялась 1,005 МДа .

Другие способы биотехнологического получения ГК, описанные в патентах, незначительно отличаются составом сред.

Биотехнология микробного синтеза гиалуроновой кислоты на основе штаммов бактерий Bacillus subtilis. К способам получения гиалуроновой кислоты, относится метод биосинтеза ГК на основе генно-модифицированного штамма Bacillus subtilis, содержащий генетическую конструкцию, включающую промотор, функционально активный в указанной клетке, и кодирующую область, состоящую из нуклеотидной последовательности, кодирующей стрептококковую гиалуронансинтазу (hasA); последовательности, кодирующей UDP-глюкозо-6-дегидрогеназу Bacillus (tuaD) или аналогичный фермент стрептококкового происхождения (hasB), и последовательность, кодирующую бактериальную или стрептококковую UDP-глюкозопирофосфорилазу.

Метод включает культивирование клетки-хозяина Bacillus в условиях, подходящих для продуцирования гиалуроновой кислоты, при этом клетка-хозяин Bacillus содержит конструкцию нуклеиновой кислоты, включающую последовательность, кодирующую гиалуронансинтазу, функционально связанную с промоторной последовательностью, чужеродной в отношении последовательности, кодирующей гиалуронансинтазу; и извлечения гиалуроновой кислоты из среды культивирования .

6. Применение гиалуроновой кислоты

Гиалуроновая кислота - вещество с огромным спектром действия, и поистине удивительными свойствами. Спустя несколько лет после открытия гиалуроновой кислоты начинается разработка препаратов на основе глюкозоаминоликана для наружного применения в качестве средства, повышающего регенеративные и барьерные функции кожи. Однако, как известно, субстанция, изготовленная из животного сырья, требует тщательной очистки от примесей, что накладывает дополнительные издержки производства и отражается на цене конечного продукта . Действительно высокая себестоимость гиалуроновой кислоты долгое время препятствовала расширению спектра применения биополимера, однако постепенное увеличение знаний о свойствах полимера и внедрение биотехнологических методов на основе микробного синтеза, позволило существенно снизить себестоимость субстанции, подталкивает развитие разнообразных приложений, в которых находит применение гиалуроновой кислоты в областях медицины, пищевой, фармацевтической, космецевтической промышленности. Ведутся исследования по созданию лекарственных препаратов и БАД на основе гиалуроната с противовоспалительным, иммуномодулирующим и пролонгирующим действием, которые, возможно, в будущем можно будет применять в качестве основы терапии заболеваний в онкологии, оториноларингологии, хирургии, эндокринологии и многих других сферах человеческой деятельности .

6.1. Гиалуроновая кислота в медицине

Гиалуроновая кислота обладает антимикробным и регенерирующим действиями, поэтому на основе ее разработаны препараты для эффективной терапии поражений кожи. Созданные изначально как препараты против ожогов, данная группа активно применяется при терапии трофических нарушений кожного эпителия посттромботического генеза. Доказано, что низкомолекулярная гиалуроновая кислота (менее 10 кДа) оказывает ангиогенное действие, тем самым снижая образование спаек и разрастание соединительной ткани, так же улучшает микроциркуляцию и снижает эффекты воспаления .

Гиалуронат имеет свойства повышать активность интерферона, тем самым проявляя выраженное противовирусное действие. Была доказана высокая активность препаратов на основе гиалуроновой кислоты в отношении вируса герпеса и некоторых других. По данным некоторых источников высокомолекулярная гиалуроновая кислота является пролонгатором действия других БАВ, растворенных в ней Лекарственные вещества, за счет высокой вязкости гиалуроната, выделяются в ткани в течение длительного времени. Создается так называемое депо, из которого БАВ постепенно диффундирует в среду организма. Это позволяет увеличить терапевтическую широту, потенцировать в некоторых случаях фармакологический эффект, снизить побочные эффекты, а также расширить возможности применения других лекарственных веществ (стероидных препаратов, антибиотиков, пептидов, НПВС и т.д.) в комбинации с гиалуроновой кислотой. Широко применение гиалуроната в хирургии:

1. Офтальмологическая хирургия - гиалуронат натрия используется в качестве репаративного средства при оперативных вмешательствах на эндотелиальном слое роговицы (удаление катаракты).

2. Хирургическая травматология - при хирургических операциях с обширным сечением хрящевой ткани и осложненных артритах используется в качестве регенерирующего, смазывающего, противовоспалительного и анальгезирующего средства .

6.2. Гиалуроновая кислота в косметологии

Применение гиалуроната и его солей в косметологии основывается на способности гиалуронатсодержащих препаратов оказывать местное противовоспалительное, ранозаживляющее и иммуномодулирующее действие. Способность задерживать в межклеточном пространстве воду является основой механизма коррекции возрастных деформаций кожи. На данный момент в косметологической практике стали весьма популярны инъекции 1-3% водного раствора гиалуроновой кислоты для внутри- или подкожного введения. Введение гиалуроновой кислоты в эпителий в виде водного геля повышает эластичность и упругость тканей, тем самым придавая коже прежние качества и красоту . Однако широчайшее применение высокомолекулярный гиалуронат получил при изготовлении различных комбинированных кремов и гелей для наружного применения. Данный вид продукции имеет ту же направленность, что и инъекции - восстановить реологические свойства кожи, тем самым предотвратить образование морщин, прыщей и т.д. .

Гиалуроновая кислота обладает свойствами, которые делают ее крайне подходящей для использования в качестве дермального филлера: она способна связывать большое количество воды, присутствует в коже в естественных условиях и не склонна вызывать нежелательные реакции. Филлеры (Fill — от англ. — наполнять) - это инъекционные кожные наполнители, которые используются в косметологии для уменьшения глубины морщин, носогубных складок и складок в уголках рта . Филлеры также используются для придания дополнительного объема лицу в области скул, щек и губ В настоящее время широкое распространение получила группа ГК- филлеров семейства Surgiderm и Juvederm Ultra А. Surgiderm и Juvederm Ultra представляют собой однородные монофазные гели гиалуроновой кислоты неживотного происхождения. Они являются одними из наиболее пластичных материалов для инъекционной контурной пластики, что определяет не только легкость их введения, но и равномерное распределение в тканях, позволяет полностью исключить контурирование материла .

Современная серия препаратов на основе гиалуроновой кислоты PRINCESS®. «PRINCESS® Filler» представляет собой стерильный, биодеградируемый, вязкоэластичный, прозрачный, бесцветный, изотонический и гомогенизированный гелевый имплантат для интрадермальных инъекций. Содержащаяся в «PRINCESS® Filler» гиалуроновая кислота с поперечно-сшитой структурой продуцируется бактериями Streptococcus equi, представлена в виде раствора с концентрацией 23 мг/мл в физиологическом буфере .

Заключение

Гиалуроновая кислота - продукт животного происхождения, имеющий поистине удивительные свойства и высочайший спектр применения как сейчас, так и в перспективе дальнейшего ее использования. Поэтому совсем не удивительно, что ее свойства изучаются во всем мире.

В настоящее время исследуются процессы и механизмы действия гиалуроновой кислоты на ткани организма. Выдвигаются гипотезы относительно роли гиалуроната и родственных глюкозоаминогликанов в процессах пролиферации, дифференциации, миграции животных клеток в процессах иммунного ответа и эмбриогенеза, а также делаются попытки по установлению связи между молекулярной массой, степенью очистки и эффективностью препаратов.

Физико-химический способ, в виду своей экономической нерентабельности, постепенно уступает место биотехнологическому методу синтеза биополимера. Были проведены поиски продуцентов, соответствующих всем параметрам, а также различного рода испытания на предмет изучения метаболизма гиалуроновых кислот. Результатом исследования служило выявление прямая связи между способностью синтеза гиалуроновых кислот и наличием специфических ферментов гиалуронатсинтетаз.

В последние 20 лет оперон, кодирующий синтез гиалуронатсинтетаз, был выделен в чистом виде и неоднократно экспрессировался различным видам микроорганизмов с целью получения генно-модифицированных штаммов-продуцентов гиалуроновых кислот. Однако результата не могли добиться очень долгое время. Генно-модифицированные штаммы производили неактивную форму фермента, следовательно, способностью к продукции гиалуроновых кислот не обладали. Но недавно проведенные исследования по созданию генно-модифицированного штамма на основе бактерий Bacillus sibtilis показали хорошие результаты. Штаммы бактерий активно синтезировали гиалуронат высокой молекулярной массы, лишенной пептидных включений и связей с родственными мукополисахаридами.

Однако поиск штаммов-продуцентов сейчас продолжается. Проверяются возможности синтеза гиалуроната бактериями рода Streptomyces, и ведется разработка биотехнологии на их основе; кроме того, изучаются пути использования и внедрения гиалуроната во все сферы жизнедеятельности общества.

Библиографическая ссылка

Гиалуроновая кислота!О ней много говорят, ее включают в состав рецептур новых средств по уходу за кожей. Все производители косметики утверждают, что используют лучшие типы гиалуроновой кислоты в своих продуктах. Но что такое гиалуроновая кислота, что она делает, как она работает и какой ее тип считается лучшим?

Гиалуроновая кислота (ГК) – самый важный фактор гидратации кожи. Эта молекула образует трехмерную сеть, которая действует как губка и буквально улавливает воду вокруг и внутри своих складок.

Кроме того, ГК используется организмом в качестве смазки в суставах, из нее в основном состоит ушная раковина, она же один из структурных полимеров стекловидного тела глаза. ГК способна стимулировать или ингибировать воспаление, способствует заживлению ран и восстановлению кожного покрова. Она – важная составляющая межклеточного вещества буквально всей соединительной ткани человеческого организма.

В коже ГК находится главным образом в базальной мембране эпидермиса и дерме, поддерживая пространство между клетками, увлажняя и облегчая прохождение питательных веществ.

В организме женщины весом 60 кг содержится около 13 г гиалуроновой кислоты, 4,3 г из этого количества перерабатываются и обновляются каждый день.

Однако прежде чем обсуждать, как работает ГК и что она может сделать для кожи, было бы неплохо сначала представить короткое досье на это вещество для лучшего понимания способа его действия.

Гиалуроновая кислота 101

Гиалуронан, или гиалуроновая кислота, – это натуральный полимер, то есть большая молекула, состоящая из множества повторяющихся маленьких молекул-«субъединиц».

В случае гиалуроновой кислоты этой субъединицей является дисахарид D-глюкуроновая кислота и N-ацетил-D-глюкозамин, связанные вместе.

Длина молекулы ГК может составлять от 2 до 25 тыс. дисахаридов. Молекулярная масса этого природного полимера колеблется от 800 до 2 000 000 Дальтон (Да), при этом средняя молекулярная масса ГК составляет 3 МДа в суставах и около 2 МДа в коже.

Организм непрерывно синтезирует и разрушает ГК (как упоминалось выше, полная замена ГК в организме происходит примерно каждые три дня). По мере постепенной деградации больших молекул ГК образуются фрагменты самой разной молекулярной массы. Набор этих фрагментов – от 800 Да до 2 MДа – присутствует в любой момент времени в нормальных тканях.

По размерам молекулы ГК делятся на разные фракции.

• Очень высокая молекулярная масса: 3–20 MДа.
• Высокая молекулярная масса: ~ 2 MДа.
• Средняя молекулярная масса: ~ 1 MДа.
• Низкая молекулярная масса: ~ 300 кДа.
• Очень низкая молекулярная масса: ~ 60 кДа.
• Олигомеры: от 800 Да до10 кДа.

Внешний вид и биологические эффекты

Очевидно, что молекулы, молекулярная масса которых может различаться в 12 500 раз, выглядят и ведут себя в биологических системах совершенно по-разному, оказывая разные биологические эффекты. Это более подробно показано в многочисленных исследованиях, проведенных в последние годы.

Обычно говорят, что ГК может поглотить воды в 1000 раз больше ее собственного веса. Однако это относится только к высокомолекулярной ГК, а та, что имеет более низкую молекулярную массу, очевидно, способна поглощать гораздо меньше воды.

Поэтому на практике, если взять 1% высокомолекулярной ГК в воде, то можно получить довольно вязкую жидкость или жидкий гель. Низкомолекулярная ГК в той же концентрации будет гораздо менее вязкой жидкостью или совсем водянистым гелем, тогда как олигомер будет таким же жидким, как вода. Излишне говорить, что ГК с молекулярной массой 20 MДа будет в этом случае очень густым гелем.

Вы можете задаться вопросом, зачем столько информации о размерах молекул и внешнем виде геля. Ответ довольно интересен. ГК с молекулярной массой 3–20 MДа, то есть высокомолекулярная ГК, – это тот тип ГК, который обнаруживается при целлюлите. Это аномально большой размер молекул ГА, за счет чего происходит прочное удержание воды в подкожной жировой клетчатке, что в свою очередь способствует проявлению видимых признаков целлюлита.

Поэтому присутствие в тканях ГК со слишком высокой молекулярной массой нежелательно – это признак патологического процесса. С другой стороны, присутствие в тканях слишком большого числа ГК-фрагментов, то есть слишком большого количества олигомеров или даже ГК с молекулярной массой 20 кДа, также нежелательно, поскольку они, как известно, стимулируют воспаление. Однако даже воспаление в некоторых ситуациях имеет право на существование, и иногда это необходимо (например, при заживлении ран).

Все остальные молекулярные массы (50 кДа – 2 МДа) кажутся нейтральными или полезными, причем 2 МДа считается наиболее «нормальной» (если так можно выразиться) и препятствует воспалению.

Таким образом, мы можем утверждать, что единственный действительно «плохой» тип ГК – это ГК с чрезвычайно высокой молекулярной массой, которая также способствует фиброзу.

Диета, образ жизни и гиалуроновая кислота

Предполагается, что диета, богатая овощами (магний) и фруктами (аскорбиновая кислота), помогает повысить естественный синтез ГК в организме. Также некоторые продукты богаты ГК или ее предшественниками. В качестве примера можно привести костный бульон, мясные субпродукты и суставной хрящ.

Гиалуронан можно также принимать внутрь в виде пищевой добавки, и он действительно «достигает» кожи и суставов, помогая увеличить их гидратацию, дольше сохранить молодость и поддержать здоровье. Это похоже на пероральный прием гидролизованного коллагена, что также помогает отсрочить старение кожи, сохранить упругость и эластичность связок и сухожилий.

Ультрафиолетовое излучение уменьшает содержание ГК в коже, что приводит к ее сухости и воспалению. Обеспечив кожу достаточным количеством ГА летом, в том числе «изнутри», мы можем быть уверены, что она сможет оставаться увлажненной и защищенной от солнечных лучей.

Нет никакой специфической пищи, которая обладала бы доказанной способностью увеличивать собственный синтез ГК в организме, но ежедневное употребление определенного количества питьевой воды будет способствовать гидратации, поскольку молекула воды не менее важна для этого, чем гиалуроновая кислота, ведь без воды гиалуронан абсолютно бесполезен. В идеале необходимо выпивать два литра воды в день. Таким образом, для улучшения увлажнения кожи и получения омолаживающего эффекта целесообразно комбинировать оральное применение ГК в виде БАД и употребление достаточного количества воды. Для максимального результата можно дополнительно использовать качественную сыворотку, гель или крем, содержащие ГК.

Кожная абсорбция ГК из косметических рецептур

Поскольку ГК стимулирует репарацию и увлажнение кожи, а кожа производит ее все меньше и меньше по мере старения, само собой разумеется, хочется добавить немного ГК в кожу в виде косметической сыворотки, крема или геля.

Понятно, что ГК с большой молекулярной массой не сможет даже проникнуть в эпидермис, в то время как все, что ниже 300 кДа, проникает в дерму и даже подкожно-жировую клетчатку. Чем ниже молекулярная масса, тем глубже ГК может проникать в кожу.

Однако не все так просто. Как мы уже упоминали выше, нужно понимать, для чего мы используем в своей рецептуре ГК с более низким молекулярным весом. «Проталкивая» ГК с молекулярным весом 20 кДа в кожу, мы вовсе не решаем всех проблем кожи, поскольку для нее это может оказаться как полезным, так и раздражающим воздействием. В случае использования ГК с чрезвычайно низкой молекулярной массой все осложняется еще больше.

Однако в большинстве исследовательских работ показано, что молекулы ГК с молекулярной массой где-то между 50 и 300 кДа хорошо проникают в кожу и оказывают на нее благотворное влияние. Мой личный опыт тоже говорит о том, что это лучший для использования диапазон молекулярных масс.

ГК с молекулярной массой 1 MДа может гидратировать сам эпидермис, не проникая дальше, в то время как молекула с молекулярной массой 2MДа просто сидит на поверхности эпидермиса и больше никуда не идет. С другой стороны, я обнаружил, что ГК с молекулярной массой 10 кДа не так полезна и в высоких концентрациях может раздражать кожу, что подтверждается данными, приведенными в научной литературе.

Столь разная абсорбционная способность ГК, зависящая от ее молекулярной массы, является причиной того, что все больше косметических компаний в настоящее время в рецептурах используют ГК разного молекулярного веса.

Молекулы ГК также могут быть линейными или сшитыми. Линейная молекула – это стандартная ГК, встречающаяся в организме человека и в природе. Сшитая ГК представляет собой изобретение человека, это более стабильная форма ГК с более высокой гидратирующей способностью. Но, к сожалению, сшитая ГК обладает меньшей способностью проникать в кожу, поскольку молекула «более толстая» и не может легко пересечь эпидермис.

Сшитая ГК используется в качестве филлера в мезотерапии, но сегодня ее также можно встретить в составе некоторых антивозрастных кремов.

Сыворотки, гели и кремы

Достаточно легко получить косметическую сыворотку или гель, используя ГК и воду. Однако кремы – это другое дело. Здесь ГК может сильно увеличить нестабильность эмульсионной системы. Поэтому большинство продуктов с ГК на рынке – это гели и сыворотки, которые легче получить.

Многие представленные на рынке косметические средства с ГК содержат около 0,1% этого вещества, то есть 1 часть ГК и 999 частей воды и некоторых других ингредиентов. Однако более концентрированные продукты могут содержать до 2% ГК. Более высокие концентрации нецелесообразны, поскольку крем или гель становятся слишком густыми и неудобными.

Гиалуроновая кислота в настоящее время – один из самых популярных и важных ингредиентов для борьбы со старением кожи и в уходе за лицом. Ее также можно встретить в некоторых средствах для ухода за телом. К сожалению, если тип и концентрация ГК специально не упоминаются на упаковке косметического средства, очень сложно понять, что именно и в каких концентрациях в нем используется, но это относится ко всем ингредиентам косметических рецептур.

С другой стороны, некоторые продукты для ухода за кожей включают в себя активные вещества, которые повышают собственный синтез ГК в коже. Это дает несколько отсроченный результат, но обходит проблему абсорбции ГК, поскольку «собственная» ГК синтезируется внутри кожи. Другие активные вещества, используемые в косметике, могут ингибировать в человеческом организме действие разрушающих ГК ферментов – гиалуронидаз (большинство полифенолов обладает такой активностью). Это продлевает срок полезного использования ГК в коже и подавляет ее раннюю или чрезмерную деградацию.

Каково происхождение ГК для косметики?

Когда-то давно в косметике использовали ГК животного происхождения, получаемую из свиных ушей или петушиных гребней. Я помню, что первая ГК, которую мы купили для использования в наших продуктах в 2002 году, была получена из поросят.

Сегодня ГК производится путем бактериальной ферментации, что позволяет получить стандартный размер молекул – 2 MДa. Затем ее «разрезают» либо ферментами, либо гидролизом и получают молекулы меньшего размера. В организме человека происходит то же самое – ГК с молекулярной массой 2 MДа разрезается на более «мелкие кусочки» ферментами, называемыми гиалуронидазами.

Гиалуронидаза и целлюлит

Иногда, чтобы разрушить ГК с чрезмерно высокой молекулярной массой, о которой мы упоминали выше, врачи вводят в ткани гиалуронидазу.

Одно из таких применений гиалуронидазы – временное сокращение признаков целлюлита. Я использую слово «временное», потому что человеческий организм может восстановить молекулярную массу только что синтезированной ГК до 20 MДа всего за несколько дней.

Таким образом, долгосрочное решение проблемы целлюлита не может быть достигнуто инъекциями гиалуронидазы. Это должны быть меры, в первую очередь направленные на снижение удержания воды в тканях и уменьшение синтеза ГК с молекулярной массой 20 MДa. Но это история для другой статьи…

Заключение

По мере старения в организме человека синтезируется все меньше и меньше ГК, в связи с чем необходимо защитить уже имеющуюся ГК и увеличить ее содержание в коже.

Это можно сделать, избегая чрезмерного воздействия солнца; с помощью диеты, богатой овощами, травами, субпродуктами; выпивая достаточное количество воды; используя хорошие косметические средства для ухода за кожей на основе ГК с молекулами разных молекулярных масс, в идеале – от 50 до 300 кДа.

Биологически активные добавки с гиалуроновой кислотой также помогают, поскольку действительно оказывают благотворное влияние на кожу (и суставы), помогая увлажнять и питать организм «изнутри».

Сайт предоставляет справочную информацию исключительно для ознакомления. Диагностику и лечение заболеваний нужно проходить под наблюдением специалиста. У всех препаратов имеются противопоказания. Консультация специалиста обязательна!

В настоящее время гиалуроновая кислота широко применяется в эстетической медицине (входит в состав косметических продуктов, таких, как крема, маски и другие, а также используется для проведения процедуры биоревитализации и иных манипуляций, направленных на замедление процессов старения и поддержание молодости тканей). Кроме эстетической области, гиалуроновая кислота широко используется в медицинской практике, например, в лечении заболеваний глаз и суставов, в комплексной терапии злокачественных опухолей, в заживлении ран и в иммунологии. Рассмотрим свойства и применение гиалуроновой кислоты в различных сферах (и эстетической, и медицинской).

Гиалуроновая кислота – общая характеристика, свойства и способы получения

На основании массы молекулы выделяют две разновидности гиалуроновой кислоты – высокомолекулярную и низкомолекулярную . Высокомолекулярными разновидностями гиалуроновой кислоты являются молекулы с массой более 300 кДа. Все молекулы гиалуроновой кислоты с массой менее 300 кДа относятся к низкомолекулярным. Обе разновидности вещества обладают рядом одинаковых свойств, но в то же время некоторые другие физические свойства и биологическая роль высокомолекулярной и низкомолекулярной гиалуроновой кислот различны.

Так, и высокомолекулярная, и низкомолекулярная гиалуроновая кислота способны связывать и удерживать молекулы воды, образуя желеобразную массу. Данная желеобразная масса обладает некоторой вязкостью, позволяющей ей выполнять функцию идеального субстрата для любых жидкостей и смазок в организме (например, слюны, вагинальной и суставной смазки, околоплодных вод и т.д.), а также для внеклеточного матрикса, в котором протекают биохимические реакции и проходят другие важные процессы. Степень вязкости желеобразной массы, образуемой гиалуроновой кислотой, зависит от ее массы. Чем больше молекулярная масса молекулы гиалуроновой кислоты, тем более вязким будет желеобразная масса, образуемая ей в соединении с водой.

Внеклеточный матрикс, образованный желеобразной массой воды, удерживаемой гиалуроновой кислотой, представляет собой уникальную среду, соединяющую клетки органов и систем между собой, а также обеспечивающую их взаимодействие. По межклеточному матриксу движутся клетки и биологически активные вещества, попав в него из кровеносных сосудов. Именно благодаря желеобразному вязкому матриксу различные вещества могут добираться до каждой клетки органа или ткани, даже если рядом с ней не проходит кровеносный сосуд. То есть, какое-либо вещество или клетка выходит из кровеносного сосуда в межклеточный матрикс и по нему проходит до клеточных структур, лежащих глубоко в тканях и не контактирующих с кровеносными сосудами.

Кроме того, продукты жизнедеятельности клеток, токсины вирусов и бактерий , а также погибшие клеточные структуры удаляются из органов и тканей именно через межклеточный матрикс. Сначала они попадают в межклеточное вещество, затем движутся по нему по направлению к лимфатическим или кровеносным сосудам, достигнув которых, проникают в них и окончательно выводятся из организма. Подобное движение между клетками в межклеточном матриксе возможно именно благодаря его желеобразной консистенции, обеспечиваемой гиалуроновой кислотой.

Помимо этого, гиалуроновая кислота является необходимым компонентом внутрисуставной смазки и глазной жидкости, а также входит в состав дермы и соединительной ткани. Данное соединение придает вязкость внутрисуставной смазке и глазной жидкости, обеспечивая их оптимальные свойства. В дерме гиалуроновая кислота удерживает волокна коллагена и эластина в правильном положении, тем самым поддерживая тургор, эластичность и молодость кожи . Кроме того, за счет связывания воды гиалуроновая кислота обеспечивает оптимальное количество влаги в кожном покрове, что также предотвращает старение и появление морщин . В соединительной ткани гиалуроновая кислота также обеспечивает ее тургор, эластичность, растяжимость и достаточную увлажненность.

При недостатке гиалуроновой кислоты происходит пересыхание тканей из-за дефицита воды, которая не удерживается в них. В результате ткани истончаются, становятся ломкими, неэластичными и легко ломающимися, что приводит к их старению и развитию различных заболеваний. Также гиалуроновая кислота принимает участие в ряде очень важных процессов, таких, как миграция и размножение клеток, переключение генов, зачатие и последующий рост плода, формирование злокачественных опухолей, развитие иммунного ответа и т.д. Таким образом, переоценить свойства гиалуроновой кислоты, необходимые для нормального функционирования органов и тканей на клеточном уровне, просто невозможно.

В организме человека с массой тела 70 кг постоянно имеется около 15 граммов гиалуроновой кислоты. Причем ежедневно примерно 1/3 от общего количества гиалуроновой кислоты, находящейся в различных органах и тканях, расщепляется и утилизируется, а вместо нее образуются новые молекулы. Время полужизни молекул гиалуроновой кислоты в составе суставной смазки составляет от 1 до 30 недель, в эпидермисе и дерме – 1 – 2 дня, а в крови – несколько минут. С возрастом организм теряет способность синтезировать гиалуроновую кислоту в необходимом количестве, вследствие чего начинается процесс старения. Именно поэтому для замедления старения людям зрелого возраста необходимо получать гиалуроновую кислоту извне, с продуктами питания или с биологически активными добавками (БАДами).

Для применения в медицине и эстетической индустрии гиалуроновую кислоту получают в промышленных масштабах из двух видов сырья:
1. Ткани позвоночных животных;
2. Бактерии, образующие защитную капсулу из молекул гиалуроновой кислоты (например, гемолитические стрептококки типов А и В).

Для получения гиалуроновой кислоты наиболее часто используют следующие ткани позвоночных животных, которые содержат наибольшие количества данного вещества:

• Гребни петухов;
• Стекловидное тело глаза;
• Синовиальная жидкость суставов;
• Гиалиновый хрящ;
• Пупочный канатик;
• Эпидермис и дерма кожи;
• Амниотическая жидкость.

Бактерии для получения гиалуроновой кислоты используются следующим образом – необходимый штамм помещают на питательную среду и обеспечивают ему идеальные условия для размножения. Когда питательная среда становится вязкой, это означает, что бактерии выработали достаточно большое количество гиалуроновой кислоты, которую нужно только выделить и очистить от примесей.

Гиалуроновая кислота, выделяемая из животного сырья и бактерий, имеет существенный недостаток – она содержит примеси белков и пептидов , которые невозможно удалить полностью даже после специальной обработки. Данные белки и пептиды могут провоцировать аллергические реакции у людей, что суживает сферу применения гиалуроновой кислоты.

Готовая гиалуроновая кислота выпускается фармацевтическими заводами в виде порошков и гранул, содержащих молекулы с различной массой. Данные порошки используют для приготовления растворов, которые затем вносят в состав кремов, масок, лекарственных препаратов и т.д. Перед применением готовые растворы гиалуроновой кислоты стерилизуют в автоклавах.

Биологическая роль гиалуроновой кислоты

В зависимости от количества и размеров молекул гиалуроновой кислоты в межклеточном матриксе формируются гели различной степени вязкости, которые в дальнейшем определяют свойства и функции тканей, органов, систем. Так, гели, образованные гиалуроновой кислотой, определяют количество воды в ткани, интенсивность обмена ионами в клетках (калия, натрия, магния, цинка и др.), скорость транспорта различных биологически активных веществ и токсинов, непроницаемость среды для молекул крупного размера и клеток и т.д.

Способность гиалуроновой кислоты делать какой-либо участок гелевой среды межклеточного матрикса непроницаемым для крупных молекул обеспечивает тканям защиту от токсинов и проникновения микробов (бактерий, простейших и грибков).

Удержание большого количества воды гиалуроновой кислотой создает эффекты несжимаемости и набухания, на основе которых реализуется эффективное противостояние различным механическим воздействиям, направленным на сдавление тканей и органов. Благодаря этому органы и ткани сохраняют свою форму и не поддаются сдавливанию, а, следовательно, и травматизации. Именно благодаря этому эффекту гиалуроновой кислоты мы можем, например, сдавливать кожу пальцами, не повреждая ее структур.

Вязкость суставной жидкости, создаваемая гиалуроновой кислотой, позволяет ей выступать в роли смазки для трущихся хрящевых поверхностей двух сочленяющихся костей, а также уменьшать негативное воздействие избыточного давления .

Именно водный раствор гиалуроновой кислоты является наполнителем стекловидного тела глаза, а также составной частью других структур данного органа. Гиалуроновая кислота очень важна для нормальной работы глаза, поскольку ее растворы прозрачны и стабильны, что и создает необходимую среду для прохождения луча света на сетчатку без каких-либо искажений.

Гиалуроновая кислота играет огромную роль в оплодотворении яйцеклетки. Дело в том, что выходя из яичника в период овуляции , яйцеклетка покрыта двумя защищающими ее структурами, которые называются блестящая оболочка (zonapellucida) и лучистый венец (coronaradiata). И блестящая оболочка, и лучистый венец в межклеточном матриксе содержат большое количество гиалуроновой кислоты, благодаря которой они, собственно, и существуют. Яйцеклетка способна к оплодотворению только до тех пор, пока ее лучистая корона и блестящая оболочка полностью целы. Как только лучистая корона разрушится в маточной трубе , яйцеклетка потеряет способность к оплодотворению и погибнет. Таким образом, при недостатке гиалуроновой кислоты в организме даже здоровые и полноценные яйцеклетки могут быть бесполезными, поскольку они быстро погибают в маточной трубе, будучи не способными к оплодотворению сперматозоидами.

Кроме того, после оплодотворения остатки блестящей оболочки с гиалуроновой кислотой предотвращают прилипание уже плодного яйца к стенкам маточной трубы, что является механизмом профилактики внематочной беременности .

Гиалуроновая кислота также играет огромную роль в последующем после оплодотворения росте плода. Дело в том, что целые молекулы и фрагменты гиалуроновой кислоты запускают процесс деления, миграции и созревания клеток в плодном яйце, а также формирования из них органов и систем.

Внутри клеток гиалуроновая кислота принимает участие в процессе деления, то есть, необходима для размножения и образования новых клеточных элементов взамен старых или поврежденных. Благодаря этому эффекту гиалуроновая кислота стимулирует процесс восстановления повреждений в органах и тканях. Например, при переломах костей именно гиалуроновая кислота стимулирует быстрое срастание фрагментов. Стимуляция процессов репарации происходит не только за счет активации клеточного деления, но и за счет способности гиалуроновой кислоты активировать рост кровеносных сосудов, которые необходимы вновь формирующейся ткани. К сожалению, способность гиалуроновой кислоты стимулировать рост кровеносных сосудов может играть и негативную роль, например, при росте злокачественной опухоли. Ведь чем быстрее образуются новые сосуды, питающие опухоль, тем быстрее она увеличивается в размерах, и тем скорее дает метастазы.

Также гиалуроновая кислота является компонентом врожденного иммунитета , которым обладает каждый человек с момента рождения. В коже и соединительной ткани гиалуроновая кислота выполняет целый ряд очень важных функций благодаря тому, что поддерживает нити коллагена и эластина в нормальном положении и состоянии. Так, данная молекула защищает кожу, предотвращая проникновение патогенных микробов с ее поверхности вглубь при наличии повреждений (ранки, царапины и т.д.). Кроме того, гиалуроновая кислота поддерживает гидробаланс дермы и эпидермиса, уменьшая испарение воды и одновременно способствуя притягиванию и удержанию на поверхности кожи влаги из воздуха. Благодаря подобным свойствам гиалуроновая кислота увлажняет кожу, а также делает ее гладкой и эластичной, предотвращая повреждения, истончение и иссушение, и, тем самым, замедляя старение.

Обобщая вышесказанное, можно резюмировать, что все разновидности гиалуроновой кислоты обладают следующими свойствами:

• Поддерживает и восстанавливает нормальную степень гидратации (увлажненности) кожного покрова;
• Улучшает эластичность тканей, в том числе кожи;
• Нормализует тонус тканей, в том числе кожи;
• Улучшает микроциркуляцию;
• Ускоряет процесс обновления клеток во всех тканях, в том числе в коже;
• Купирует воспаление и устраняет отек кожи.

Низкомолекулярные разновидности гиалуроновой кислоты , имеющие массу менее 30 кДа, обладают следующими свойствами:

• Проходят сквозь барьеры, образованные мембранами клеток, вследствие чего могут проникать с поверхности кожи в глубокие слои дермы;
• Стимулируют рост лимфатических и кровеносных сосудов;
• Улучшают микроциркуляцию и питание кожи.

• Ускоряют заживление ран;
• Стимулируют деление клеток;
• Ускоряют миграцию клеток в рану.

• Подавляют деление и миграцию клеток в область повреждения;
• Не проникают с поверхности кожи в глубокие слои;
• Подавляют рост лимфатических и кровеносных сосудов;
• Купируют воспаление;
• Предотвращают разрушение хрящей.

Сферы применения гиалуроновой кислоты

Гиалуроновая кислота в эстетической сфере

В эстетической медицине гиалуроновая кислота является наиболее популярным средством, применяющимся для омоложения кожи, а также устранения возрастных изменений и дефектов по типу "минус-ткань", возникших после хирургических вмешательств. Гиалуроновая кислота используется в инъекционных методиках омоложения, таких, как вживление филлеров, биоревитализация и мезотерапия. Широкое применение данного соединения в инъекционных методах эстетической медицины обусловлено рядом факторов: во-первых, введение гиалуроновой кислоты в кожу безопасно, поскольку аллергические реакции на препарат не возникают; во-вторых, имплантат из длинной молекулы "гиалуронки" сохраняется длительное время, то есть, эффект от произведенной процедуры держится от 1 до 1,5 лет. Наконец, инъекции гиалуроновой кислоты просты в производстве и безболезненны.

Таким образом, очевидно, что гиалуроновая кислота является очень важным компонентом современных косметических средств и необходимым веществом для целого ряда методов нехирургического омоложения кожи. Рассмотрим подробнее, каким образом гиалуроновая кислота применяется в косметических продуктах и используется в методах нехирургического омоложения кожи.

Инъекции с гиалуроновой кислотой (уколы гиалуроновой кислоты)

К методам, объединенным общим названием "инъекции гиалуроновой кислоты", относят следующие процедуры:

• Биоревитализация;
• Биорепарация;
• Контурная пластика филлерами.

Так, мезотерапия производится по принципу "редко, мало, в нужное место". То есть, гиалуроновую кислоту вводят в малых количествах только в те области, которые нуждаются в коррекции (например, в область морщин и т.д.). Кроме того, принцип "редко" означает, что инъекции производятся один раз в несколько дней. Мезотерапия имеет накопительный эффект из-за того, что гиалуроновая кислота вводится в малых количествах, и поэтому для получения хорошего результата необходимо произвести несколько инъекций в один и тот же участок. Эффект мезотерапии сохраняется в течение нескольких месяцев.

Биоревитализация производится при помощи тех же техник вколов (папульной, трассирующей, канальной), что и мезотерапия, но используются большие количества высокомолекулярной гиалуроновой кислоты. Поэтому биоревитализация производится за один раз. Данная процедура дает немедленные и отсроченные результаты. Немедленные результаты представляют собой разглаживание морщин, что заметно сразу после проведения процедуры. Однако данный немедленный эффект держится примерно 1 – 2 недели, после чего исчезает. Далее введенная в кожу гиалуроновая кислота разрушается специальными ферментами, и образуются короткие фрагментарные молекулы. Данные молекулы стимулируют выработку собственной гиалуроновой кислоты, коллагена и эластина, что и является основной целью процедуры биоревитализации, поскольку в результате данного процесса происходит реставрация и омоложение кожи. Именно реставрация структур стареющей кожи является отдаленным результатом биоревитализации, что проявляется улучшением тонуса, исчезновением дряблости, уменьшением количества и глубины морщин. Отдаленные результаты биоревитализации сохраняются в течение 1 – 1,5 лет.

Биорепарация представляет собой процедуру, аналогичную биоревитализации. Однако биорепарация отличается от биоревитализации тем, что для ее производства используются комплексные препараты, содержащие помимо гиалуроновой кислоты витамины , минералы и другие биологически активные вещества. В результате введения в структуры кожи гиалуроновой кислоты, витаминов и минералов достигается длительный и выраженный эффект омоложения, а также устраняются небольшие неровности и дефекты кожного покрова (например, шрамы, следы от прыщей и т.д.).

Контурная пластика филлерами представляет собой введение специальных длинных сшитых между собой нитей высокомолекулярной гиалуроновой кислоты в определенные участки кожи, которым требуется коррекция. Данные нити называются филлерами и располагаются на проблемных участках. Благодаря введению филлеров можно скорректировать линию скул, овал лица, устранить мешки под глазами и т.д.

Все методы инъекций гиалуроновой кислоты производятся под местным обезболиванием, поэтому сами процедуры безболезненные. Однако после того, как действие местного обезболивающего препарата закончится, возможны легкие болезненные ощущения в течение 2 – 4 дней, а также сохранение отека и покраснений на коже.

Увеличение губ гиалуроновой кислотой

В ходе процедуры в губы вводится небольшой объем гиалуроновой кислоты путем точечных вколов. В зависимости от количества введенной гиалуроновой кислоты объем губ можно увеличить умеренно или существенно. Чем больше будет введено "гиалуронки", тем сильнее увеличится объем губ.

Сама процедура продолжается полчаса и проводится под местным обезболиванием, а полный результат формируется через двое суток. После увеличения губ гиалуроновой кислотой в течение 2 – 7 дней может сохраняться отек, покраснение и болевые ощущения, которые затем полностью проходят.

Гиалуроновая кислота под глаза

Показания и противопоказания для инъекций гиалуроновой кислоты (в том числе с целью увеличения губ)

• Сухая и обезвоженная кожа;
• Дряблая кожа на лице, животе, бедрах и плечах;
• Морщинки в области глаз, овала лица и декольте;
• Круги под глазами;
• Тусклый и нездоровый цвет лица;
• Расширенные поры на коже лица;
• Повышенная выработка кожного сала;
• Подтяжка овала лица;
• Улучшение линии скул;
• Устранение морщин;
• Увеличение количества влаги в коже;
• Повышение эластичности и тургора кож;
• Нормализация рельефа кожи;
• Увеличение объема и улучшение контура губ.

• Непереносимость или аллергические реакции на гиалуроновую кислоту;
• Период беременности и кормления грудью ;
• Острый период любых острых и инфекционных заболеваний;
• Аутоиммунные заболевания;
• Патология соединительной ткани;
• Злокачественные опухоли;
• Гипертоническая болезнь;
• Склонность к образованию рубцов на коже;
• Диабетическая ангиопатия ;
• Нарушения свертывания крови;
• Наличие воспалений или родинок в области предполагаемых вколов;
• Заболевания кожи;
• Прием препаратов, влияющих на свертываемость крови (антикоагулянтов , антиагрегантов и т.д.).

Препараты для инъекций гиалуроновой кислоты

Гиалуроновая кислота до и после – фото

На данной фотографии изображен эффект инъекций гиалуроновой кислоты препаратом Restilane.

Губы после гиалуроновой кислоты – фото

Крем, сыворотка и маски с гиалуроновой кислотой

Выбирая косметическое средство, необходимо ориентироваться на количество и качество гиалуроновой кислоты в нем. Так, в сыворотках содержится наиболее высокая концентрация гиалуроновой кислоты, поэтому данные косметические средства рекомендуется выбирать для ухода за кожей, находящейся в плохом состоянии, а также для получения максимально быстрого эффекта. Сыворотки с гиалуроновой кислотой рекомендуется применять на начальном этапе, а затем переходить на использование кремов с гиалуроновой кислотой.

В кремах может содержаться высокомолекулярная или низкомолекулярная гиалуроновая кислота. Высомолекулярная гиалуроновая кислота в составе кремов покрывает кожу невидимой пленкой, из которой впитывается в верхние слои эпидермиса, делая его увлажненным, подтянутым, с ровным и сияющим цветом. Низкомолекулярная гиалуроновая кислота способна всасываться с поверхности в глубокие слои кожи, в которых стимулирует выработку коллагена и эластина, что приводит к более выраженному и стойкому эффекту. Однако крема, содержащие низкомолекулярную гиалуроновую кислоту, стоят гораздо дороже косметических средств с высокомолекулярной формой "гиалуронки". Поэтому для коррекции поверхностных возрастных изменений оптимально использовать крема с высокомолекулярной гиалуроновой кислотой. Соответственно, для коррекции и уменьшения выраженности глубоких возрастных изменений необходимо применять крема с низкомолекулярной гиалуроновой кислотой.

Маски с гиалуроновой кислотой применяются по тем же принципам, что и крема. Крема и сыворотки можно применять ежедневно, а маски – 1 – 2 раза в неделю. Все средства с гиалуроновой кислотой необходимо использовать только при плюсовой температуре, поскольку на морозе ее молекулы кристаллизуются и могут поранить кожу. Поэтому в зимнее время рекомендуется наносить средства с гиалуроновой кислотой только вечером, когда уже не планируется выход на улицу.

Однако необходимо помнить, что косметические средства с гиалуроновой кислотой не рекомендуется применять людям младше 25 лет, поскольку это может спровоцировать обратный эффект. Дело в том, что у молодых женщин кожа сама вырабатывает достаточное количество гиалуроновой кислоты и не нуждается в интенсивном уходе, а потому постоянное поступление данного вещества извне может привести к тому, что кожный покров перестанет ее вырабатывать. В результате наступит преждевременное старение кожи.

В настоящее время крема, сыворотки, маски и другие косметические средства выпускаются многими фирмами, поэтому приобрести их не составляет проблем. Одними из лучших косметических средств с гиалуроновой кислотой являются крема, маски, муссы и сыворотки, произведенные европейскими, азиатскими и американскими фирмами.

Препараты гиалуроновой кислоты для кожи лица: применение (инъекция), эффекты, возможные осложнения, рекомендации дерматокосметолога - видео

Кремы и инъекции с гиалуроновой кислотой: как они действуют, в каких случаях применяются - видео

Кремы для увлажнения сухой кожи: с гиалуроновой кислотой, с плёнкообразующими веществами, с гидроксикислотами - видео

В чем разница между эффектами от крема, сыворотки и уколов гиалуроновой кислоты (ответ косметолога) - видео

Гиалуроновая кислота для суставов

При введении гиалуроновой кислоты в сустав при остеоартрозах купируется болевой синдром и улучшается его функциональная активность, что позволяет человеку нормально двигаться и вести привычный образ жизни. Кроме того, применение гиалуроновой кислоты восстанавливает свойства внутрисуставной жидкости, подавляет воспалительный процесс и стимулирует восстановление нормальной структуры тканей.

В настоящее время при заболеваниях суставов применяют следующие препараты гиалуроновой кислоты:

• Вискорнеал форто;
• Вискосил;
• Синвиск (Гилан G-F 20);
• Синокром;
• Суплазин;
• Остенил.

Гиалуроновая кислота в офтальмологии

Гиалуроновая кислота в заживлении ран

Биоэксплантаты с гиалуроновой кислотой (тонкая пленка) применяются для покрытия швов на кишечнике после произведенных оперативных вмешательств, что существенно ускоряет заживление раны и восстановление тканей. Кроме того, биоэксплантаты с гиалуроновой кислотой используются в ходе лапароскопических операций для покрытия петель кишечника с целью предупреждения их случайного травмирования.

Гиалуроновая кислота – отзывы

1.История открытия

2.Физико-химические свойства ГК

3.Биологическая роль ГК

4.Синтез и метаболизм ГК в организме человека

5.Получение и модификация ГК

6. Активные биологические функции ГК в организме человека

7.Применение ГК в косметологии и пластической хирургии

8. Инъекционные методики введения гиалуроновой кислоты и их осложнения

1.История открытия

Гиалуроновая кислота (гиалуронат, гиалуронан) (ГК) — несульфированный гликозаминогликан, входящий в состав соединительной, эпителиальной и нервной тканей. Является одним из основных компонентов внеклеточного матрикса, содержится во многих биологических жидкостях (стекловидном теле, синовиальной жидкости и др.). Название «гиалуроновая кислота» этому веществу было дано в 1934 году К. Мейером. Химическая структура гиалуроновой кислоты (была установлена в 1950-х годах К. Мейером и Дж. Палмером, которые впервые идентифицировали его из стекловидного тела глаза. .

2.Физико-химические свойства ГК

Гиалуроновая кислота представляет собой полимер, состоящий из остатков D-глюкуроновой кислоты и D-N-ацетилглюкозамина, соединенных поочередно β-1,4- и β-1,3-гликозидными связями. Молекула ГК может содержать до 25 00 таких дисахаридных звеньев. Природная ГК имеет молекулярную массу от 5 до 20 000 кДа, также продуцируется некоторыми бактериями (напр. Streptococcus) [Марри Р. и др., 2009], однако не существует в свободном состоянии, только в виде солей Na, Ca и др., поэтому говоря о ГК, всегда подразумевается какая-либо ее соль.

3.Биологическая роль ГК

Даже 1%-ый раствор ГК обладает заметной вязкостью, поскольку ее молекулы образуют в воде нечто наподобие сетки. Недаром гиалуроновую кислоту иногда называют молекулярной губкой [Сеньоре Жан-Марк, 1998]. Благодаря своим физико-химическим свойствам (высокая вязкость, специфическая способность связывать воду и белки и образовывать протеогликановые агрегаты) ГК способствует проявлению многочисленных функций соединительной ткани и являясь одним из основных компонентов внеклеточного матрикса, стекловидного тела глаза и синовиальной жидкости. [Строителев В., Федорищев И., 2000].

Исследования ГК показали, что уникальность этого вещества заключается также и в том, что молекулы ГК с различной длиной полисахаридной цепи оказывают разные эффекты на клеточное поведение:

— Короткие цепи ГК (с мол. массой менее 30000) оказывают противоспалительное действие;

— Среднемолекулярная ГК (с мол. массой более 500000) подавляет ангиогенез, ингибирует клеточную миграцию и пролиферацию, а также продукцию интерлейкина-1b и простагландина Е2, вследствие чего она нашла широкое применение в офтальмологии и лечении посттравматических и дегенеративных артритов;

— Высокомолекулярная фракция ГК с мол. массой 50000-100000 обладает способностью стимулировать клеточную миграцию и пролиферацию в кожных покровах, а также обладает большой водоудерживающей способностью. Одна молекула высокомолекулярной фракции ГК связывает до 500 молекул воды. Поэтому дерма, содержащая значительное количество ГК, оптимально насыщена водой, что обеспечивает коже упругость и устойчивость к внешним воздействиям.

4.Синтез и метаболизм ГК в организме человека

В отличие от других гликозаминогликанов, синтезируемых в аппарате Гольджи, ГК синтезируется на внутренней поверхности плазматической мембраны. По мере удлинения полимерной цепи ГК выводится через мембрану на ее наружную поверхность. Вне клетки ГК может образовывать комплексы с гиалуронат-связывающими белками, называемыми гиалатгеринами.

Все гиаладгерины содержат в своем составе гиалуронат-связывающий мотив или протеогликановый тандемный повтор (PTR) в виде одной (CD44 и TSG-6) или двух (верникан, связующий белок, аггрекан, нейрокан, бревикан) копий. Различные ткани содержат различные наборы гиаладгеринов, что обусловлено особенностями структуры и функциями конкретной соединительной ткани. Так, в хряще обнаружены аггрекан и связующий белок, тогда как в более мягкой соединительной ткани дермы – верзикан.

Синтез гиалуроната осуществляется ферментом гиалуронатсинтазой. У человека имеется три гиалуронатсинтазы HAS1, HAS2 и HAS3. Они кодируются различными генами, которые локализованы на разных хромосомах и произошли от общего предка. Каждый из синтезируемых HAS-белков (гиалуронатсинтаз) может играть специфическую роль в биосинтезе гиалуроната:

— HAS1-белок осуществляет медленный синтез высокомолекулярного гиалуроната;

— HAS2-белок значительно более активен, чем HAS1 и также синтезирует высокомолекулярный гиалуронат (до 2 х 106 Da);

— HAS3-белок наиболее активен из трех HAS-белков, но синтезирует более короткие цепи гиалуроната ((2-3) х 105 Da).

Молекулы гиалуроната разной длины по-разному влияют на поведение клеток. Возможно, это играет важную роль в механизмах физиологической регуляции.

ГК деградируется под воздействием группы тканевых ферментов, называемых гиалуронидазами. Продукты разложения ГК (олигосахариды и крайне низкомолекулярные гиалуронаты) проявляют проангиогенные свойства (стимулируют образование новых капилляров из уже существующих сосудов. Кроме того, недавние исследования показали, что фрагменты ГК, в отличие от нативного высокомолеколекулярного полисахарида, способны индуцировать воспалительный ответ в макрофагах и дендритных клетках при повреждениях тканей и отторжении трансплантированной кожи. В теле человека весом 70 кг в среднем содержится около 15 грамм ГК, треть из которой преобразуется (расщепляется или синтезируется) каждый день .

5.Получение и модификация ГК

Для практических целей в медицине и косметологии, ГК выделяется из различных биологических тканей – стекловидное тело животных, синовиальная жидкость, пупочные канатики, оболочек различных штаммов микроорганизмов и т.д. Основным и наиболее перспективным источником получения ГК являются гребни птиц.

Не мене важная задачей является очистка экстрактов ГК от чужеродных белковых фракций и нуклеиновых кислот и последующее придание препарату нужных свойств при помощи его модификации, обеспечивающей ее реологические и вязкоупругие свойства, а также увеличения сопротивления деградации под действием ферментов организма и внешних факторов. Подобное изменение свойств ГК расширяет сферы применения в качестве компонента различных препаратов и лекарственных субстанций.

Один из способов модификации обеспечивается фотополимеризацией или фотоперекрестным сшиванием молекул гиалуроновой кислоты под воздействием квантового/лазерного излучения определенных длин волн от 514 до 790 нм.

6. Биологические функции ГК в организме человека

Регенерирующая: Усиление миграции и секретирующей способностифибробластов

Противовоспалительная: Улучшение микроциркуляции крови

Противомикробная: Активация бактерицидных факторов на поверхности кожи и раневых поверхностях

Противотоксическая: Снижение показателей эндогенной интоксикации

Иммуномодулирующая: Усиление фагоцитоза, изменение активности лимфоцитов

Антиоксидантная: Акцептированиеактивных форм кислорода, блокируя свободнорадикальное окисление липидов

Гемостатическая: Активация компонентов гемостаза с образованием тромба

Благодаря своим уникальным свойствам, ГК, в качестве монотерапии или в комбинированной синергии с квантофорезом и другими физиотерапевтическим факторами (электрофорез, ионофорез, магнитотерапия и др.) находит широкое применение в лечебных и реабилитационных программах различных областей медицинской практики и косметологии: ортопедии, травматологии, спортивной медицине, хирургии, гинекологии, неврологии, урологии, дерматологии, эстетической медициныи т.д.

7. Применение ГК в косметологии и пластической хирургии

В коже наличие гиалуроновой кислоты впервые показано К.Мейером в 1948 году. К настоящему времени установлено, что кожа (как эпидермис, так и дерма) относятся к числу тканей с наибольшим содержанием гиалуроната, который во многом определяет не только структуру, но и защитные и регенерационные свойства кожного покрова.

Гиалуроновая кислота — натуральный увлажнитель и каркас кожи.

В дерме ГК образует каркас, к которому присоединяются другие гликозаминогликаны (и прежде всего хондроитинсульфат) и белки, называемые за их свойство избирательно связываться с ГК гиалатгеринами, с образованием полимерной сети, которая заполняет большую часть внеклеточного пространства, обеспечивая механическую поддержку тканей, быструю диффузию водорастворимых молекул и миграцию клеток. С другой стороны, в эпидермисе ГК локализуется в околоклеточном пространстве, создавая оболочку клетки, защищающей ее от действия токсичных веществ.

Следует заметить, что только фракция ГК с молекулярной массой 50000-100000 обладает способностью стимулировать клеточную миграцию и пролиферацию в кожных покровах, а также обладает наиболее возможным уровнем водоудерживающей способности. Одна молекула высокомолекулярной фракции ГК связывает до 500 молекул воды. Поэтому кожные покровы, содержащие значительное количество ГК, максимально насыщены водой, что обеспечивает коже упругость и устойчивость к внешнему воздействию.

Одним из главных признаков старения кожи является снижение содержания ГК и тесно связанное с этим сокращение запаса влаги в коже. Наибольшее количество гиалуроновой кислоты содержится в соединительной ткани новорожденных детей. До 30-35 лет количество ГК в дерме остается достаточно стабильным, после – начинает довольно быстро снижаться, о чем сигнализируют появляющиеся в это время признаки биологического старения – потеря влажности, ухудшение эластичности и тонуса кожи, появление морщин.

Кроме того, с возрастом снижается собственный синтез гиалуроновой кислоты в дерме и эпидермисе и ускоряется ее разрушение под действием различных внешних и внутренних факторов [Сеньоре Жан-Марк, 1998].

Благодаря своим уникальным свойствам, ГК находит широкое применение в различных областях медицинской практики и косметологии.

Огромной популярностью в настоящее время пользуются процедуры, направленные на омоложение кожи лица, рук и других открытых частей тела и устранение видимых признаков старения путем внутрикожного введения ГК, которое называется гиалуроновой биоревитализацией (гиалуропластикой), то есть восстановление количества ГК в коже свойственного молодому возрасту.

8. Инъекционные методики введения гиалуроновой кислоты и их осложнения.

Традиционной формами подобного восполнения является способ инъекционного введения гиалуроновой кислоты в кожу, имеющей ряд недостатков и осложнений, которые зависят от многих внешних и внутренних факторов, в том числе связанных с ошибками персонала, индивидуальными особенностями и повышенной чувствительностью кожи к аллергенной природе препарата попадающего в кровь, а также наличием сопутствующих заболеваний и противопоказаний.

К наиболее распространенным осложнениям инъекционного введения ГК относятся:

— возникающие опухание, выраженные гранулематозные реакции, различной степени отеки и эритема в местах инъекции вследствие реакций локальной гиперчувствительности по типу ангионевротического отека, которые могут сохраняться в течение длительного времени и иметь отрицательные эстетические последствия;

— после инъекционного введения ГК довольно часто возникает рецидив герпетических высыпаний, в результате стимуляции латентного вируса герпеса, особенно в области губ;

— использование инфицированного или плохо очищенного препарата провоцируют развитие инфекционных процессов кожи или реакции на чужеродные тела;

— изменения пигментации кожи в области инъекции;

— кожные воспалительные заболевания в зонах, подлежащих обработке, делают невозможной инъекционную биоревитализацию – последствия могут быть весьма негативными и провоцировать диффузию воспалительного процесса;

— наличие ряда сопутствующих заболеваний;

— инъекционная биоревитализация при беременности и при кормлении грудью также недопустима;

— осложнения после инъекционной биоревитализации неизбежны, если есть аллергия на компоненты препарата или аутоиммунные заболевания;

— прием антикоагулянтов (препаратов разжижающих кровь, например ацетилсалициловой кислоты в аспирине) также могут стать причиной негативных последствий инъекционной биоревитализации;

— при повышенной склонности к образованию келоидных рубцов не рекомендуется инъекционная биоревитализация, так как последствия могут быть непредсказуемыми;

— манипулируя иглой, косметолог не в состоянии полностью контролировать подкожную область введения препарата и избежать введение препарата в кровеносный сосуд, особенно в зоне глаз. С другой стороны, слишком поверхностное введение препарата способно вызвать появление неровностей поверхности кожи, в то же время, чрезмерно глубокое может оказаться нерезультативным;

— болезненность процедуры;

— экономический фактор и относительная дороговизна процедуры.

Всех этих негативных проявлений методики инъекционного введения гиалуроновой кислоты удается избежать при применении альтернативной технологии лазерофореза (квантофореза) КВАНТОЛА.

Данная методика по своей эффективности в косметологии не уступает и даже превосходит существующий до сих пор и наиболее распространенный способ инъекционного введения гиалуроновой кислоты в кожу, имеющей ряд недостатков и осложнений, зависящих от многих факторов, в том числе связанных с ошибками персонала, местными факторами кожи, гиперчувствительностью кожи, наличием хронических заболеваний.

При этом способе биоревитализации достигается гораздо более объемное и равномерное распределение гиалуроновой кислоты в коже по сравнению с инъекционными методиками.

По сути, технология КВАНТОЛА представляет собой сочетанную методику фотодинамического омоложения (биоревитализации) кожи и привлекает внимание специалистов благодаря безопасности, эффективности, безболезненности, отсутствию нежелательных побочных эффектов и доступности для широкого применения.

В более широком аспекте, помимо целей омоложения кожи, этот метод может с успехом использоваться для лечения ряда кожных заболеваний, например фотоповреждений кожи, гиперплазии сальных желез, угрей и множества других состояний, с которыми сталкиваются дерматологи и косметологи и др. (узнайте подробнее…)

Гиалуронан представляет собой гликозаминогликан, который образует во внеклеточном матриксе огромные комплексы с протеогликанами. Особенно в большом количестве эти комплексы присутствуют в хрящевой ткани, где гиалуронан посредством линкерного белка связывается с протеогликаном агреканом

Гиалуронан несет сильный отрицательный заряд и поэтому во внеклеточном пространстве связывается с катионами и с молекулами воды. Это приводит к увеличению жесткости внеклеточного матрикса и создает между клетками водяную подушку, которая гасит силы сжатия

Гиалуронан состоит из повторяющихся единиц дисахаридов, связанных в длинные цепи

В отличие от других гликозаминогликанов, гиалуронановые цепи синтезируются на цитозольной поверхности плазматической мембраны и затем выходят из клетки

Клетки связываются с гиалуронанами с участием семейства рецепторов, известных под названием гиаладгерины, которые инициируют сигнальные процессы, контролирующие миграцию клеток и сборку цитоскелета

Гиалуронан (ГК), также известный под названием гиалуроновая кислота или гиалуронат, представляет собой глюкозаминогликан (ГАГ). В отличие от других гликозаминогликанов (ГАГ), связанных с внеклеточном матриксом, гиалуронан не связан ковалентной связью с протеогликанами сердцевинных белков, а образует очень большие комплексы с секретируемыми протеогликанами.

К числу таких наиболее важных комплексов относятся комплексы, присутствующие в хрящевой ткани, где молекулы ГК , секретируемые хондроцитами (хрящеобразующие клетки), связываются примерно со 100 копиями протеоглика-на агрекана. Агрекановые сердцевинные белки через небольшой линкерный белок связываются с одной молекулой ГК через 40-нм интервалы. Такие комплексы в длину могут достигать более 4 мм и обладать мол массой, превышающей 2 х 108 дальтон. Таким образом, с участием ГК во внеклеточном матриксе хрящевой ткани создаются большие гидратированные пространства.

Эти пространства играют особенно важную роль в тканях с низкой плотностью кровеносных сосудов, поскольку они обеспечивают диффузию питательных компонентов и выведение продуктов обмена из внеклеточного пространства.

Гиалуроновая кислота (ГК) обладают очень простой структурой. Подобно всем ГАГ, они являются линейными полимерами одного из дисахаридов, глюкуроновой кислоты, связанной с N-ацетилглюкозамином посредством (3 (1-3) связи. Как показано на рисунке ниже, молекулы ГК содержат в среднем 10 000 (и до 50 000 этих дисахаридов, связанных b(1-4) связью. Поскольку дисахариды несут отрицательный заряд, они связывают катионы и молекулы воды.

Подобно протеогликанам , ГК увеличивают жесткость внеклеточного матрикса и служат в качестве смазки в таких соединительнотканных структурах, как . Гидратированные молекулы ГК также образуют между клетками водяную подушку, которая позволяет тканям гасить силы сжатия.

Молекулы гиалуроновой кислоты (ГК) гораздо крупнее, чем другие ГАГ. Из-за этого клетки должны расходовать на их формирование большие количества энергии. Подсчитано, что для формирования одной среднего размера цепи ГК, необходимо 50 000 эквивалентов АТФ, 20 000 кофакторов НАД и 10 000 групп ацетил-КоА. Поэтому в большинстве клеток синтез ГК находится под жестким контролем.

Синтез гиалуроновой кислоты (ГК) катализируется трансмембранными ферментами, ГК синтазами, локализованными в плазматической мембране. Эти ферменты несколько необычны в том смысле, что они собирают полимер ГК на цитозольной стороне плазматической мембраны, а затем переносят его через мембрану во внеклеточное пространство. Это принципиально отличается от синтеза других ГАГ, которые образуются в аппарате Гольджи и ковалентно связываются с протеогликанами сердцевинных белков по мере их прохождения по секреторному пути.

Важнейшим способом регуляции синтеза гиалуроновой кислоты (ГК) является изменение экспрессии ферментов, ГК синтаз. Экспрессия этих ферментов индуцируется специфичными для клеток факторами роста. Например, фактор роста фибробластов и интерлейкин-1 являются индукторами экспрессии ферментов в фибробластах, в то время как глюкокортикоиды подавляют экспрессию в этих же клетках. Эпидермальный фактор роста стимулирует экспрессию в кератиноцитах, но не в фибробластах. Секреция ГК контролируется независимо от их синтеза, и это обеспечивает, по крайней мере, два способа контроля уровня ГК в тканях.

Наряду с участием в гидратации тканей, гиалуроновая кислота (ГК) связывается со специфическими поверхностными рецепторами, что приводит к стимуляции внутриклеточных сигнальных путей, контролирующих такие процессы, как миграция клеток. Основным рецептором ГК является CD44, относящийся к семейству белков, называемых гиладгеринами, которые связываются с ГК. К остальным представителям этого семейства относятся протеогликаны (например, версикан, агрекан, бревикан) и линкерный белок, который связывает ГК с агреканом в хрящевой ткани. Множественные формы CD44 образуются при альтернативном сплайсинге транскриптов одного гена, хотя функциональные различия между этими изоформами остаются неясными.

CD44 существует в виде гомодимеров, которые экспрессируются во многих типах клеток или в виде гетеродимеров с ErbВ, тирозинкиназой, которая экспрессируется на эпителиальных клетках.

Цитоплазматический участок CD44 обладает несколькими функциями. Он необходим для правильного связывания с ГК и для сортинга рецепторов на клеточной поверхности. Он также участвует в процессах внутриклеточной передачи сигнала. Картирование функциональных областей в цитоплазматическом участке CD44 проводилось при изучении экспрессии мутантных форм CD44 в культуре клеток, и активации сигнальных путей после прикрепления клеток к ГК.

Из этих исследований мы знаем, что гомодимеры CD44 и гетеродимеры CD44/ErbB активируют нерецепторные тирозинкиназы, например Src, а также представителей семейства небольших G-белков, Ras. Эти киназы активируют такие сигнальные белки, как протеинкиназа С, МАР киназа и ядерные факторы транскрипции.

Наряду с этим, как показано на рисунке ниже, сигналы, передающиеся с участием CD44 , могут изменять сборку актинового цитоскелета у поверхности клеток. Это происходит при активации таких белков, связывающих актин, как фодрин и небольшого G-белка, Rac-1. Одним из последствий реорганизации актина является стимуляция миграции клеток под влиянием связывания CD44 с ГК. В опухолях усиление экспрессии CD44 и секреции ГК коррелирует с увеличением ее агрессивности, и является плохим прогностическим признаком.

Обычно считается, что гиалуроновая кислота (ГК ) играет двоякую роль в стимуляции миграции клеток. Во-первых, за счет связывания с внеклеточным матриксом ГК нарушает межклеточные взаимодействия и взаимодействие клеток с матриксом. Мыши, у которых не происходит экспрессии ГК, характеризуются незначительной величиной межклеточного пространства, вследствие чего животные не могут развиваться нормально. Поскольку ГК обладает большим гидратированным объемом, повышенная секреция ГК в опухоли нарушает целостность внеклеточного матрикса, что приводит к образованию больших промежутков, через которые могут мигрировать опухолевые клетки.

Во-вторых, при связывании ГК с рецепторами CD44 могут активироваться внутриклеточные процессы передачи сигналов, непосредственно приводящие к перегруппировкам цитоскелета и к активации миграции клеток. Это подтверждается данными, полученными в экспериментах по добавлению ГК к клеткам в культуре. Клетки, экспрессирующие CD44, начинают мигрировать сразу же после контакта с ГК, и соединения, разрушающие внутриклеточные сигнальные молекулы и связывающиеся с CD44, ингибируют эту миграцию.