Kwas hialuronowy - właściwości, działanie, przeciwskazania
Kwas hialuronowy – związek należący do grupy glikozoaminoglikanów (GAG’s)
W 1934 roku z ciała szklistego oka bydlęcego została przeprowadzona pierwsza izolacja kwasu hialuronowego, czego dokonali Karl Meyer oraz John Palmer. Poprzez połączenie słów: hyaloid (ciało szkliste) oraz kwas uronowy utworzono nazwę „kwas hialuronowy”.
Odkryj produkty zawierające ten składnik:
Kwas hialuronowy - co to jest?
Kwas hialuronowy to naturalnie występujący polisacharyd pełniący funkcję biopolimera. Budowa kwasu hialuronowego jest skomplikowana. Jego cząsteczka jest liniowym, niesiarczanowym glikozoaminoglikanem (GAG). GAG’s tworzą proteoglikany łącząc się za pomocą wiązań kowalencyjnych z białkami. Przyglądając się rodzinie GAG’s, które w komórkach są syntezowane przy udziale enzymów aparatu Golgiego, i do grupy której należą siarczan heparanu, siarczan chondroityny czy siarczan keratanu, kwas hialuronowy jest jedynym niesiarczanowym GAG, którego synteza zachodzi w wewnętrznej powierzchni błony komórkowej, a na dodatek jako jedyny glikozoaminoglikan nie posiada zdolności wiązania białka podczas procesu tworzenia proteoglikanów.
Dzięki cząsteczce glukozy, za pomocą wiązań β-(1-4) i β-(1-3)glikozydowych połączone są powtarzające się cząsteczki N-acetyloglukozaminy i kwasu glukuronowego czyniąc strukturę stabilną energetycznie.
Disacharydy uczestniczące w budowie cząsteczki kwasu hialuronowego mają masę cząsteczkową wynoszącą około 400 Daltonów (Da), budując łańcuch, które może być złożony z nawet 10 000 jednostek disacharydowych. Taka cząsteczka kwasu hialuronowego będzie miała masę cząsteczkową około 4,0 × 103 kDa.
Biorąc pod uwagę masy cząsteczkowe, można przedstawić następujący podział kwasu hialuronowego:
- o niskiej masie cząsteczkowej: od 0,8 do 8×105 Da
- o średniej masie cząsteczkowej: od 8×105 Da do 1×106 Da
- o wysokiej masie cząsteczkowej: powyżej 1×106 Da.
Bioaktywność kwasu w dużym stopniu zależna jest od masy cząsteczkowej, za którą idą właściwości fizykochemiczne biopolimeru.
Źródła kwasu hialuronowego – gdzie występuje?
Kwas hialuronowy jest substancją wszechobecnie występującą w organizmie. Dla przykładu 70 kg dorosły człowiek zawiera w organizmie około 15 g kwasu hialuronowego. Gdzie najwięcej kwasu hialuronowego? Ponad 50% całego kwasu znajdującego się w organizmie występuje w skórze.
Proces starzenia organizmu związany jest ze zmniejszaniem się ilości kwasu hialuronowego, który ulega degradacji w stanie stresu oksydacyjnego. Dla przykładu w naskórku u kobiet w wieku od 19 do 47 lat jego stężenie wynosi 0,03%, powyżej 60 roku życia zaledwie 0,015% kwasu hialuronowego, a 70 letnie kobiety 0,007%.
Czy wiesz, że...?
Spośród występujących w przyrodzie cząsteczek to właśnie kwas hialuronowy jest jednym z najbardziej higroskopijnych związków? Warto wiedzieć, że jedna cząsteczka kwasu jest w stanie zaabsorbować do 1000 razy większą ilość wody niż jej masa. Cecha ta sprawia, że kwas pełni funkcję substancji utrzymującej wilgoć, poprzez jej przyciąganie i zatrzymanie w swojej strukturze. Ilość związanej wody jest zatem ściśle zależna od masy cząsteczkowej kwasu hialuronowego. To właśnie dzięki tak silnej higroskopijności (powinowactwu do cząsteczek wody) kwas hialuronowy jest szeroko rozpowszechniony w organizmie.
W czym występuje kwas hialuronowy?
Substancja ta znajduje się we wszystkich tkankach i płynach ustrojowych, między innymi w skórze (przestrzeń międzykomórkowa skóry właściwej), w mięśniach szkieletowych, w mazi stawowej, płucach, pępowinie czy w ciele szklistym oka. W tkankach miękkich i łącznych, związek ten występuje głównie w postaci łańcuchów o wysokiej masie cząsteczkowej.
Synteza kwasu hialuronowego w organizmie zachodzi przy udziale białek enzymatycznych – syntaz hialuronowych, które stanowią trzy izomorfy enzymów: HAS-1, HAS-2 i HAS-3. Enzymy ulegają specyficznej ekspresji w odmiennych warunkach fizjologicznych w różnych odstępach czasu i tkankach. Każda z syntaz odpowiedzialna jest za syntezę łańcuchów kwasu hialuronowego o różnej długości. Np. syntaza HAS-1 bierze udział w procesie tworzenia łańcuchu o wysokiej masie cząsteczkowej, a HAS-3 o niskiej masie cząsteczkowej. Wytworzona cząsteczka kwasu hialuronowego zostaje wtłoczona do przestrzeni zewnątrzkomórkowej pomijając etap transportu czy egzocytozy.
Kwas hialuronowy w przyrodzie
Kwas hialuronowy występuje bardzo obszernie w przyrodzie m.in. w bakteriach, algach czy mięczakach. Zlokalizowano go również w komórkach niektórych wirusów, jednak nie odnotowano jego obecności wśród grzybów czy owadów. Ciekawym faktem jest występowanie w jadzie owadów hialuronidazy - enzymu rozkładającego kwas hialuronowy. Wskazuje się również, że muszka owocówka jest w stanie zsyntezować kwas hialuronowy in vivo, jednak będzie to miało wpływ na defekty morfologiczne.
Rola i właściwości kwasu hialuronowego
Kwas hialuronowy jest niezbędny dla szkieletu komórkowego, ponieważ jest jednym z głównych składników macierzy zewnątrzkomórkowej. Odgrywa także rolę w aktywacji fibroblastów.
Omawiany związek ma właściwości wpływające na receptory, przez co przyczynia się do zwiększenia ruchliwości komórek, wpływając na ich przemieszenie, a także wymianę między komórkami a krwią.
W świetle dowodów naukowych:
W przeprowadzonym in vitro badaniu chondrocytów oceniono wpływ kwasu hialuronowego na ludzką chrząstkę udowo-piszczelową, która wykazywała cechy postępującego zniekształcenia i usztywnienia z zaburzeniem w zakresie ilości i jakości chrząstki stawowej. Wyhodowane próbki poddano ekspozycji na kwas hialuronowy w ilości 100 µM i 500 µM.
Przeprowadzone na próbkach pozyskanych od 3 pacjentów badanie wskazuje, że kwas hialuronowy wpłynął pozytywnie na żywotność i proliferację chondrocytów w porównaniu do grupy kontrolnej [7].
Produkcja kwasu hialuronowego
Ze względu na cenne właściwości i zapotrzebowanie wielu dziedzin, opracowano metody pozyskiwania z przeróżnych źródeł, często ze zwierząt np. cieczy szklistej bydła, grzebieni kogutów czy skóry rekinów. Jednak należy mieć na uwadze, że związek pozyskany ze źródeł odzwierzęcych może być zanieczyszczony endotoksynami i białkami. Biorąc pod uwagę ten fakt jak i względy etyczne, naukowcy opracowali metody pozyskiwania kwasu o wysokiej czystości za pomocą technologii bakteryjnej, wykorzystując Streptococcus zooepidemicus. Proces jest jednak kosztowny ze względu na długi, powolny wzrost komórek. Bakterie te wytwarzają kwas wysokocząsteczkowy.
W tańszych procesach bakteryjnych stosowany jest również Bacillus subtilis, wytwarzający kwas o niższej masie cząsteczkowej. Jednak jest to bakteria trudniejsza w hodowli. Najmniejszą ilość kwasu wytwarza Escherichia coli. Pichia pastoris to gatunek drożdży wytwarzający kwas niskocząsteczkowy z wysoką wydajnością, a proces ten jest stosunkowo niedrogi.
Innymi surowcami stosowanymi w przemyśle syntezy kwasu hialuronowego mogą być odpady rolnicze, łatwo dostępne i nie mające negatywnego wpływu na środowisko (pulpa buraczana, namok kukurydzy czy otręby pszenne). Stosuje się również odpady przemysłowe takie jak melasa czy odpady powstające w produkcji gorzelniczej.
Kwas hialuronowy – przeciwwskazania
Nie zaleca się stosowania składnika u osób szczególnie wrażliwych jak np. u kobiet w ciąży i karmiących oraz u dzieci bez uprzedniej konsultacji specjalistycznej.
Baza danych PubMed, która obejmuje artykuły z dziedziny medycyny i nauk biologicznych wskazuje na przeprowadzenie blisko 2 tysięcy badań klinicznych różnych postaci kwasu hialuronowego na ludziach.
Źródła:
- https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1610-0387.2008.06639.x
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9029726/
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7464276/
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10004376/
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10459667/
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3191166/
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8804839/
- Druga twarz tlenu. Wolne rodniki w przyrodzie. Grzegorz Bartosz. Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2022, Warszawa
Publikowane informacje mają charakter wyłącznie informacyjny i nie powinny zastępować indywidualnych konsultacji lekarskich. Zaleca się skonsultowanie z lekarzem lub terapeutą przed rozpoczęciem jakiejkolwiek terapii. Wydawca nie dąży do nawiązania relacji lekarz-pacjent ze swoimi czytelnikami. Nie bierze również odpowiedzialności za wiarygodność, skuteczność lub prawidłowe stosowanie informacji umieszczonych na stronie, ani za ewentualne problemy zdrowotne wynikające z omówionych terapii.
