Hyaluronzuur is 'n produk van dierlike oorsprong, wat wyd in medisyne en skoonheidsmiddels gebruik word. Die eienskappe van hierdie stof is nog nie ten volle verstaan nie, en die effek daarvan op die menslike liggaam is belowend vir die skepping van nuwe generasie medisyne. Hierdie verbinding is aktief betrokke by die prosesse van embriogenese, seldeling, hul differensiasie en beweging tydens die immuunrespons.
Ontdekkinggeskiedenis en terminologie
Hyaluronzuur volgens die formule verwys na glikosaminoglikane, waarvan die molekules uit herhalende eenhede bestaan wat nie sulfaatgroepe bevat nie. Vir die eerste keer is hierdie hoë molekulêre gewig verbinding uit die glasagtige liggaam van beeste geïsoleer. Aanvanklik het wetenskaplikes aangeneem dat die stof slegs kenmerkend is van soogdiere. In 1937 is dit egter weerlê - dit is verkry uit 'n vloeibare medium waarin hemolitiese streptokokke gekweek is. In 1954 is dit die eerste keer in die Britse algemene wetenskaplike tydskrif Nature gepubliseerstruktuurformule van hialuronzuur.
Die algemene naam van die stof word geassosieer met die geskiedenis van sy ontdekking (eng. "hyaloid" - glasagtige, "uronzuur" - uronsuur). In internasionale chemiese terminologie is daar ook die naam "hyaluronan", wat die suur en sy soute kombineer. Die chemiese formule van hialuronzuur is: C₂₈H₄₄N₂O₂₃.
Tans is die toepassingsgebied baie wyd: medisyne, skoonheidsmiddels, apteek. Hyaluronzuur word as hoof- en hulpstof gebruik. Die eienskappe van die verbinding, wat in onlangse jare ontdek is, het groot vooruitsigte vir gebruik in die toekoms, so die vraag na hierdie biopolimeer groei voortdurend.
Gebou
Hyaluronzuurformule is 'n tipiese anioniese polisakkaried. Molekules is in lang lineêre kettings verbind. Verwante stowwe - glukose-aminoglikane - het 'n groot aantal gesulfateerde groepe. Dit verklaar die vorming van verskeie isomere - verbindings wat verskil in die ruimtelike rangskikking van atome. Hulle chemiese eienskappe verskil ook. Hyaluronzuur, anders as glikosaminoglikane, is altyd chemies identies. Die eienskappe daarvan hang nie af van die metodes van verkryging en die tipe bronmateriaal nie.
Die samestelling van hyaluronzuur sluit D-glukuronzuur en N-asetiel-D-glikosamien in, wat onderling verbind is deur 'n beta-glikosidiese binding en die disakkariedeenhede daarvan vorm (glukopiranose-ringe met 'n molekulêre gewig van ongeveer 450 Da). Hul getal in die molekules van hierdie verbinding kan 25 000 bereik. As gevolg hiervan het die suur 'n hoë molekulêre gewig (5 000-20 000 000 Da).
Die struktuurformule van die disakkariedfragment van hyaluronzuur word in die onderstaande figuur getoon.
Die samestelling van die suur bevat hidrofobiese en hidrofiele areas, waardeur hierdie hoë-molekulêre verbinding in die ruimte soos 'n gedraaide lint lyk. Die kombinasie van verskeie kettings vorm 'n bal van los struktuur. Die vermoë om tot 1000 watermolekules te bind en te hou, is nog 'n kenmerk van die hialuronzuurformule. Die biochemie van hierdie stof is hoofsaaklik te danke aan sy hoë higroskopisiteit, wat die versadiging van weefsels met water en die handhawing van interne volume verseker.
Chemiese eienskappe
Hyaluronzuur het die volgende kenmerkende chemiese eienskappe:
- vorming van 'n groot aantal waterstofbindings;
- skepping van 'n suurreaksie van die medium in waterige oplossings as gevolg van die teenwoordigheid van 'n gedeprotoneerde karboksielgroep;
- vorming van oplosbare soute met alkalimetale;
- vorming in 'n waterige oplossing van 'n sterk jelstruktuur (pseudogel) wat 'n aansienlike hoeveelheid vog bevat (proteïenkomplekse presipiteer dikwels);
- skepping van onoplosbare komplekse met swaar metale en kleurstowwe.
Uitwaarts lyk waterige oplossings van 'n stof soos eierwit in konsekwentheid. Die struktuurformule van hyaluronzuur laat jou toe om te neemdit het verskeie vorme, afhangende van die ioniese omgewing van die medium:
- linker enkelheliks;
- multifilament plat strukture;
- dubbelheliks;
- supergerolde strukture met 'n digte molekulêre netwerk.
Die laaste vorm is tersiêr en is in staat om 'n groot hoeveelheid water, elektroliete, hoë molekulêre gewig proteïene te absorbeer.
Verskille in hialuronzuur van verskillende oorsprong
Soos hierbo genoem, is die struktuur van hierdie stof baie soortgelyk, ongeag die bron van sy produksie. Die verskil tussen sure van bakteriële en dierlike oorsprong is die graad van hul polimerisasie. Dierlike hialuronzuurformule is langer as die bakteriese vorm (4 000-6 000 en 10 000-15 000 monomere onderskeidelik).
Die oplosbaarheid in water vir hierdie stowwe is dieselfde en hang hoofsaaklik af van die teenwoordigheid van hidroksiel- en soutgroepe in disakkariedreste. Aangesien die chemiese struktuur van die suur inherent soortgelyk is in alle lewende individue, verminder dit die risiko van nadelige immunologiese reaksies en verwerping wanneer dit aan mense en diere toegedien word.
Rol in die natuur
Die hoofligging van hialuronzuur is die samestelling van die intersellulêre (of ekstrasellulêre) matriks van soogdierweefsels. Soos wetenskaplike studies toon, is dit ook teenwoordig in die kapsules van sommige bakterieë - streptokokke, stafilokokke en ander parasitiese mikroörganismes. Die sintese van die verbinding vind ook plaas in die liggaam van ongewerwelde diere (protosoë,geleedpotiges, stekelhuidiges, wurms).
Wetenskaplikes stel voor dat die vermoë om hialuronzuur in bakterieë te produseer ontwikkel het om hul virulente eienskappe in die gasheerorganisme te verhoog. As gevolg van die teenwoordigheid daarvan kan mikroörganismes maklik die vel binnedring en dit koloniseer. Sulke parasitiese bakterieë is in staat om die gasheer se immuunrespons te neutraliseer en die ontwikkeling van 'n meer aktiewe inflammatoriese proses uit te lok as ander stamme van mikrobes.
Hyaluronzuur word geproduseer deur proteïene wat in die selwand of membrane van intrasellulêre organelle ingebed is. Die hoogste konsentrasie van 'n stof in die menslike liggaam word opgemerk in die vloeistof wat die holte van die gewrigte vul, in die naelstring, die glasagtige liggaam van die oog en die vel.
Metabolisme
Die sintese van hialuronzuur vind plaas in die vorm van ensiematiese reaksies in 3 stadiums:
- Glukose-6-fosfaat – glukose-1-fosfaat (gefosforileerde glukose) – UDP-glukose – glukuronsuur.
- Aminosuiker – glukosamien-6-fosfaat – N-asetielglukosamien-1-fosfaat – UDP-N-asetielglukosamien-1-fosfaat.
- Glikosiedtransferase-reaksie wat die ensiem hyaluronaatsintetase betrek.
Ongeveer 5 g van hierdie stof word per dag in die menslike liggaam geproduseer en afgebreek. Die totale hoeveelheid suur is ongeveer sewe duisendstes van 'n persent per gewig. By gewerwelde diere vind suursintese plaas onder die invloed van 3 tipes ensiemproteïene (hyaluronaatsintetases). Hulle is metalloproteïene wat bestaan uit metaalkatione en glukosiedfosfate. Hyaluronaat-sintetases is die enigste ensiemekataliseer die produksie van suur.
Die proses van vernietiging van C₂₈H₄₄N₂O₂₃-molekules vind plaas onder die werking van hyaluronan-litiese ensieme. In die menslike liggaam is daar ten minste sewe van hulle, en sommige van hulle onderdruk die prosesse van tumorvorming. Die afbreekprodukte van hialuronzuur is oligo- en polisakkariede, wat die vorming van nuwe bloedvate stimuleer.
Funksies in die menslike liggaam
Kollageen en hialuronzuur in die samestelling van menslike vel is die waardevolste stowwe waarvan die elastisiteit en gladheid van die dermis afhang. C₂₈H₄₄N₂O₂₃ voer die volgende funksies uit:
- behoud van water, wat die elastisiteit van die vel en sy turgor verseker;
- skepping van die vereiste mate van viskositeit van die interstisiële vloeistof;
- deelname aan die voortplanting van die hoof- en immunokompetente selle van die epidermis;
- ondersteun groei en herstel van beskadigde vel;
- versterking van kollageenvesels;
- versterking van plaaslike immuniteit;
- beskerming teen vrye radikale, chemiese en biologiese middels.
Die hoogste konsentrasie van hierdie stof word in die vel van die embrio waargeneem. Met veroudering bind die meeste van die suur aan proteïene, wat die vlak van hidrasie van die vel verminder. Die vermoë om metabolisme self te reguleer is veral sterk verminder by mense ouer as 50.
Die volgende eienskappe van hialuronzuur in sinoviale vloeistof is ook bepaal:
- formasiehomogene struktuur om 'n spesifieke komponent van kraakbeen te hou - chondroïtiensulfaat;
- versterking van die kollageenraamwerk van die kraakbeen;
- voorsien smering van bewegende dele van die gewrigte, wat hul slytasie verminder.
Die biologiese rol van suurmolekules verskil na gelang van hul molekulêre gewig. Dus, verbindings wat tot 1500 monomere bevat, het 'n anti-inflammatoriese effek en neem aktief deel aan die konstruksie van die kollageennetwerk. Polimere met 'n ketting van tot 2000 monomere speel 'n rol in die handhawing van hidrobalans, en hoëmolekulêre verbindings het die mees uitgesproke antioksidanteienskappe.
Hyaluronzuur is ook betrokke by die vorming en ontwikkeling van die embrio, in die beheer van selmobiliteit - selmigrasie van een plek na 'n ander, in sommige interaksies met oppervlakselreseptore.
Ontvang
Daar is 2 hoofgroepe maniere om 'n stof te verkry:
- Fisies-chemies (onttrekking uit weefsels van soogdiere, gewerwelde diere en voëls). Aangesien dierlike grondstowwe dikwels suur in kombinasie met proteïene en ander polisakkariede bevat, is 'n deeglike suiwering van die resulterende produk nodig, wat die koste van die finale geneesmiddel beïnvloed. Om suur op industriële skaal te verkry, word die naelstring van pasgeborenes en die kamme van mak hoenders gebruik. Daar is ander metodes van onttrekking - uit die oë van beeste, die vloeistof wat die holtes van die gewrigte vul en artikulêre sakke; bloedplasma,kraakbeen, varkvel.
- Mikrobiese metodes gebaseer op gekweekte bakterieë. Die hoofprodusente is die bakterieë Pasteurellamultocida en Streptococcus. Hierdie metodes is vir die eerste keer in 1953 getoets. Hulle is meer ekonomies en is ook nie afhanklik van seisoenale voorrade van grondstowwe nie.
In die eerste geval word biologiese materiale vernietig deur maal- en homogeniseringsmetodes, en dan word suur in 'n mengsel met peptiede onttrek deur blootstelling aan organiese oplosmiddels. Die resulterende massa word met ensieme behandel of proteïene word verwyder deur denaturering met chloroform of 'n mengsel van etanol en amielalkohol. Daarna word die stof op geaktiveerde koolstof gekonsentreer. Finale suiwering word gedoen deur ioonuitruilchromatografie of presipitasie met setielpiridiniumchloried.
Mediese gebruik
Hyaluronzuur word vir die volgende patologieë gebruik:
- oftalmologie – katarak; gebruik as 'n chirurgiese omgewing tydens operasies;
- ortopedie - osteoartritis, beskerming van artikulêre kraakbeen teen vernietiging, asook om die herstel daarvan te stimuleer (sinoviale vloeistof endoprosteses);
- chirurgie - sagteweefselvergroting, operasies met uitgebreide kraakbeenuitsnyding;
- farmaseutiese middels - vervaardiging van middels gebaseer op die polimeerstruktuur van die verbinding (tablette, kapsules, ys, gels, salwe);
- voedselbedryf – sportvoeding;
- ginekologie - antiadhesiefondse;
- dermatologie - behandeling van brandwonde, post-trombotiese trofiese velafwykings.
Volgens wetenskaplikes se voorspellings kan hierdie stof die basis word vir 'n nuwe groep medisyne vir die behandeling van kanker.
Ander eienskappe van die suur is ook belowend:
- antimikrobiese, antivirale effek (die verbinding is aktief teen die herpesvirus en ander);
- verbetering van bloedmikrosirkulasie;
- anti-inflammatoriese effek;
- langdurige werking (geleidelike ontbinding in menslike weefsels).
Vitamiene
Hyaluronzuur in die samestelling van vitamiene word gebruik in die vorm van gesuiwerde natriumhialuronaat, wat die analoog daarvan is. Die hoofdoel van die stof is om die jeugdigheid van die vel te bewaar, dit te bevogtig en wonde te genees. Om absorpsie te verbeter, word askorbiensuur in die samestelling van vitamienkomplekse ingebring.
Navorsing is ook aan die gang om middels en dieetaanvullings met anti-inflammatoriese en immunomodulerende effekte te ontwikkel wat in baie areas van menslike aktiwiteit gebruik kan word.
Kosmetologie
In kosmetologie word hierdie verbinding gebruik om ouderdomverwante veranderinge reg te stel. As gevolg van die feit dat die struktuur van die suur soortgelyk is in alle lewende organismes, is dit geskik vir gebruik as 'n dermale vuller (inspuiting), veral rondom die oë. Om die stof langer in die epidermis te laat bly, word dit met behulp van kruisbindmolekules gemodifiseer.(kruisbinders). Kruisgebonde vullers verskil van mekaar in terme van jelviskositeit, suurkonsentrasie en duur van resorpsie in die vel.
Inspuitings word intra- of onderhuids toegedien in die vorm van 'n 1-3% waterige oplossing. Dit help om die elastisiteit en fermheid van weefsels te verhoog, 'n merkbare gladmaking van plooie.
C₂₈H₄₄N₂O₂₃ word ook by die samestelling van eksterne skoonheidsmiddels gevoeg – gels, skuim, ys en ander basiese produkte. Hyaluronzuur in die samestelling word na verwys as hyaluronzuur (en natriumhialuronaat is natriumhialuronaat). Hierdie tipe kosmetiese produk het dieselfde eienskappe as vullers - dit voorkom die vorming van plooie, aknee, en help om die vel met vog te versadig.
