Легенды, мифы и реальность гиалуроновой кислоты
Впервые о гиалуроновой кислоте заговорили в 1880 г. — именно тогда французский ученый Портес заметил, что вязкое и прозрачное содержимое стекловидного тела глаза отличается от аналогичной субстанции роговицы или хряща. Портес назвал ее гиаломуцином (hyalomucine), то есть «прозрачной слизью». В те времена не было возможностей для тонкого химического анализа веществ, поэтому приходилось руководствоваться наблюдениями и некоторыми реакциями полученной «слизи».
Лишь через 50 с лишним лет (в 1934 г.) Мейер и Палмер смогли тщательно проанализировать состав стекловидного тела бычьего глаза. Они выделили из него уникальный полисахарид, который содержал аминосахар и уроновую кислоту. Осталось придумать имя новому веществу.
Для этого ученые взяли его физические свойства — высокую степень прозрачности (гиалоид) и «скрестили» с химическими свойствами — наличием в формуле уроновой кислоты. Так была открыта широко известная на сегодняшний день гиалуроновая кислота.
Самое-Простое-Вещество-в-Мире
Если бы существовал конкурс на самую простую и одновременно самую универсальную биологическую молекулу в природе, букмекеры однозначно ставили бы на гиалуроновую кислоту. Ведь она создана из очень простых последовательностей, которые обеспечивают ей высокую функциональность при невероятной примитивности общей структуры.
ГК выглядит настолько незамысловато, что ученые длительное время принимали ее за инертный наполнитель пространства между клетками. А многие люди и сегодня уверены, что творческий максимум гиалуроновой кислоты — это накачка «утиных губ».
С губами мы разберемся позже, а пока рассмотрим строение гиалуроновой кислоты. И здесь очень важно не скатиться в химию, богатую на длинные и не совсем понятные обычному человеку слова. Крайне трудно удержать баланс и не начать жонглировать выражениями «дисахаридные единицы», «гликозидная связь» и им подобными. Но мы попробуем.
Гиалуроновая кислота (ГК) представляет собой полимер, который присутствует в организме человека и различных животных: коров, петухов, кроликов и др. Она также есть у морских водорослей, моллюсков и может синтезироваться некоторыми бактериями и дрожжевым грибками. При этом ГК не обнаружена в грибах, растениях и у насекомых.
Общее содержание гиалуроновой кислоты в организме взрослого 70-килограммового человека составляет всего 15 грамм. Она преимущественно распределяется вокруг клеток — в так называемом внеклеточном пространстве или матриксе.
Половина ГК находится в коже, достаточно много ее в суставной жидкости и стекловидном теле глаза. Большой объем ГК также присутствует в пуповине, где она является основой студенистого вещества — желе Уортона.
Оборот гиалуроновой кислоты очень быстрый — примерно по 5 грамм в сутки (из общих 15 грамм), хотя конкретные значения сильно варьируются по органам и тканям. Распад ГК регулируется специальными ферментами — гиалуронидазами.
Майнинг гиалуроновой кислоты
Огромными плюсами гиалуроновой кислоты являются ее великолепная биосовместимость с человеческим организмом, прекрасная биоразлагаемость, адсорбция воды, солидные вязкоупругие свойства и хорошая смазывающая способность. Словом, это идеальное вещество для человека — осталось его как-то добыть или, выражаясь современным языком, намайнить.
Сперва гиалуроновую кислоту получали из стекловидного тела глаза крупного рогатого скота и петушиных гребней. Это было не очень гуманно, зато практично. Такой подход накладывает целый ряд ограничений:
- Низкий выход гиалуроновой кислоты
- Большой разброс ее молекулярной массы
- Аллергенность из-за животного происхождения
Конечно, животную гиалуроновую кислоту тщательно очищали от примесей. Но даже самые дорогие и современные методы не гарантировали отсутствие животных белков, нуклеиновых кислот и различных вирусов, что могло стать (и становилось!) проблемой для многих людей.
Поэтому сегодня ГК добывают из зообактерий — например, Streptococcus equi. Данная гиалуроновая кислота полностью совместима с человеческим организмом, поскольку, как уже было сказано, ее молекула обладает простой и совершенно не вариабельной структурой. Поэтому каким бы способом вы ни получили гиалуроновую кислоту, она всегда остается одной и той же.
Кому она нужна?
Вот мы и подошли к самому интересному — использованию гиалуроновой кислоты в практике. Начнем с не самых очевидных, но достаточно важных вещей.
Системы доставки лекарств
Гиалуроновая кислота может выступать носителем, который помогает лекарствам попадать в нужные ткани. На ее основе создают липосомы, наносомы, микрочастицы, специальный гидрогель и другие носители.
Идея таких носителей заключается в том, что лекарство помещается, например, в липосому — особую сферу из гиалуроновой кислоты. Благодаря идеальной совместимости с тканями человека, липосома легко «доплывает» до нужного места, где она распадается и высвобождает препарат.
Распад липосомы происходит довольно быстро, поэтому такие системы используются для местной доставки лекарств в тканевые поражения, опухоли и др.
3D-основы клеточных культур
Ученые проводят на клетках множество исследований — например, любая разработка лекарства начинается с его тестирования именно на клеточных культурах (см. Доказанному — верить?). Но клетки нельзя просто сбросить в кучу, они должны располагаться на каркасе. И таким каркасом является гиалуроновая кислота.
Лечение рака
Установлено, что в некоторых типах опухолевых клеток повышена активность определенных рецепторов к гиалуроновой кислоте (CD44, если кому-то интересно). Иными словами, раковые клетки начинают активно поглощать ГК, что можно использовать для их уничтожения. Достаточно связать гиалуроновую кислоту с противораковым лекарством — и таргетная терапия готова.
Заживление ран
Естественная гиалуроновая кислота стимулирует заживление ран через активацию синтеза коллагена и привлечение фибробластов к месту повреждения. Это ее свойство используется в медицинских кремах, гелях и растворах для лечения раздражений, ссадин кожи, ускорения заживления ожогов и послеоперационных разрезов, регенерации метаболических и сосудистых язв.
Офтальмология
Гиалуроновая кислота присутствует в стекловидном теле глаза, слезной железе, эпителии роговицы, конъюнктиве и слезной жидкости. Лечебные составы с ГК полностью биосовместимы и практически не вызывают аллергий.
Пульмонология, урология и многое другое
Гиалуроновая кислота используется во многих областях медицины. Например, ее можно встретить в лекарствах против ринита, бронхиальной астмы, ХОБЛ и муковисцидоза. В урологии инъекции ГК снижают вероятность рецидива бактериального цистита, облегчают его симптомы и защищают слизистую мочевыводящих путей.
В артрологии внутрисуставные инъекции высокомолекулярной ГК улучшают свойства синовиальной жидкости. Причем считается, что это происходит не из-за механического наполнения сустава, поскольку введенная извне ГК разрушается за 24 часа. Ученые полагают, что терапевтический эффект реализуется за счет биологической активности гиалуроновой кислоты: повышения синтеза естественной ГК и стимуляции деления хондроцитов.
Филлеры на основе гиалуроновой кислоты
Наполнители или филлеры на основе ГК активно применяются в эстетической медицине для восполнения недостаточного объема тканей. Причем это не только губы: филлером можно заполнить впадины от рубцов, скорректировать овал лица, выполнить интимную контурную пластику и др.
Однако гиалуроновая кислота распадается буквально за сутки под действием тканевых ферментов — гиалуронидаз. Причем гиалуронидазам все равно, какую именно ГК расщеплять: собственную или введенную извне.
Для продления эффекта инъекции ученые изобрели химическое сшивание гиалуроновой кислоты — укрепление ее структуры особыми веществами. Сперва для этого использовался дивинилсульфон (DVS), сейчас обычно применяются 1,4-бутандиолдиглицидиловый эфир (BDDE), п-фенилен-бис-этилкарбодиимид (BCDI) и некоторые другие. Все они считаются безопасными, но в ряде случаев могут вызвать побочные реакции, поскольку являются чужеродными для организма. По этой причине сегодня идет поиск более натуральных сшивающих агентов.
Сшивание гиалуроновой кислоты замедляет ее ферментативное расщепление и продлевает нахождение в тканях до 3, 6 и даже 12 месяцев. По истечении этого срока требуется новая инъекция.
Филлеры на основе ГК являются безопасными при наличии у врача «прямых рук». Из осложнений возможны аллергические реакции (редко), поверхностные синяки, бледные узелки, а также появление на коже обесцвеченных участков в виде маленьких сфер или голубоватых полосок из-за организации ГК в мицеллярных частицах — так называемый эффект Тиндаля. Все эти реакции обратимы и обычно проходят за несколько часов или дней.
Наибольшую проблему представляют случайные инъекции ГК в сосуды с их последующей закупоркой. К счастью, даже если врач «натворил дел», ситуацию можно исправить своевременным уколом препарата гиалуронидазы. Такие лекарства всегда есть (или, по крайней мере, должны быть) в эстетических кабинетах.
Косметика с гиалуроновой кислотой
Производители косметики с гиалуроновой кислотой в один голос твердят, что их продукция увлажняет и питает кожу, восстанавливает ее эластичность и борется с морщинами. Хотя у данных заявлений до сих пор нет строгих научных доказательств.
Во-первых, водорастворимая гиалуроновая кислота должна как-то проникнуть сквозь жировой (липидный) слой клеток кожи. Сделать это она может лишь в случае, если молекулярная масса ее отдельных фрагментов не будет превышать 500 Дальтон. Не «500 тыс.» и не «500 млн», а просто 500 Дальтон. Поэтому ГК обычно располагается на поверхности кожи, создавая защитно-увлажняющую пленку. Что, в общем-то, неплохо — если бы не один нюанс.
Гиалуроновая кислота активно адсорбирует воду (это было «во-вторых»). И данное замечательное свойство ГК может сыграть с вами злую шутку. Ведь в сухой атмосфере гиалуроновая кислота, вместо увлажнения кожи, начинает вытягивать из нее влагу! Проблема решается нанесением подобной косметики во влажной ванной комнате — например, после душа.
Биологически активные добавки
Гиалуроновую кислоту иногда называют нутрикосметикой, поскольку ее можно принимать в пищу (только не делайте это прямо из косметической банки!). Долгое время обсуждался вопрос, может ли ГК проникать в неповрежденной форме через кишечный барьер, либо же она вся переваривается?
Недавно в литературе появилось несколько тематических исследований на эту тему, общий вывод которых звучит так: гиалуроновая кислота все-таки проникает из кишечника в кровь и в определенной степени распределяется по тканям, включая суставы и кожу. Эксперименты проводились на мышах.
Интересно, что БАДы с гиалуроновой кислотой в США и Европе рекомендуются для лечения боли в суставах, тогда как в Азии они используются против морщин и для увлажнения кожи. В целом же редкие биологические добавки содержат одну лишь ГК — обычно это комплекс нутриентов для решения определенных задач. Поэтому выяснить вклад пищевой ГК в оздоровление организма затруднительно.
Что в итоге?
В итоге мы имеем универсальный ингредиент, который является естественной составляющей нашего тела и идеально подходит ему.
В косметологии по большей части он является филлером и увлажнителем кожи с некоторыми антивозрастными эффектами, которые реализуются через стимуляцию активности фибробластов. В пищевой промышленности — это биологически активная добавка, которая может оказывать положительное влияние на здоровье кожи и суставов. В медицине — это лекарственный препарат со множеством различных эффектов. В науке — 3D матрица для клеток и транспортер активных субстанций.
И, конечно же, гиалуроновая кислота — это те самые «утиные губы». Ведь в мире должно быть что-то прекрасное. Даже если оно не всем по душе.:)
