Гиалуроновая кислота получение. Гилауроновая кислота. Видео о плюсах и минусах использования гиалуроновой кислоты для лица

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

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

Что такое гиалуроновая кислота?

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

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

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

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

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

Роль гиалуроновой кислоты в организме

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

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

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

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

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

Виды гиалуроновой кислоты

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

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

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

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

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

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

Мы ее теряем. Причины?

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

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

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

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

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

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

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

Гиалуроновая кислота в косметологии

В косметологии используются два промышленных вида гиалуроновой кислоты:

животного происхождения;
на основе биотехнологического синтеза.

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

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

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

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

Непосредственно в филлерах употребляется:

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

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

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

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

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

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

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

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

Инъекционные методы на основе гиалуроновой кислоты

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

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

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

Препараты на основе гиалуроновой кислоты используются в следующих инъекционных методиках:

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

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

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

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

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

Контурная пластика – восполнение утраченных объемов с помощью гиалуронового геля.

Биоармирование лица – восстановление контурного очертания овала лица гиалуроновым биогелем.

Противопоказание к применению гиалуроновой кислоты

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

Не следует использовать препараты на основе гиалуроновой кислоты в случаях:

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

Несоблюдение данных предостережений может привести к тяжелым последствиям.

Гиалуроновая кислота – правда и вымысел

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

Миф первый: инъекции с гиалуроновой кислотой вызывают привыкание.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Будьте интересными вместе с !

Текст: Адэль Мифтахова

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Гиалуронан (также называется гиалуроновой кислотой, гиалуронатом или ГК) представляет собой анионный, несульфатированный гликозаминогликан, широко распространенный по всем соединительной, эпителиальной и нервной тканям. Он является уникальным среди гликозаминогликанов в том, что он не сульфатирован, образуется в плазматической мембране вместо аппарата Гольджи, и может быть очень большим, с молекулярной массой, которая зачастую достигает миллионов. Являясь одним из главных компонентов внеклеточного матрикса, гиалуроновая кислота значительно способствует пролиферации и миграции клеток, а также может быть вовлечена в процессе роста некоторых злокачественных опухолей.

Структура гиалуроновой кислоты

Свойства гиалуроновой кислоты впервые были определены в 1930-х годах в лаборатории Карла Мейера.

Гиалуроновая кислота представляет полимер дисахаридов, состоящих из D-N-ацетилглюкозамина и D-глюкуроновой кислоты, соединенных поочередно β-1,4 и β-1, 3- гликозидными связями. Гиалуроновая кислота может содержать по 25000 подобных дисахаридных звеньев. Полимеры гиалуроновой кислоты могут варьироваться в размере от 5000 до 20000000 Да в естественных условиях. Средний молекулярный вес в синовиальной жидкости человека составляет 3-4 миллиона Да; гиалуроновая кислота, выделенная из человеческой пуповины имеет 3140000 Да.

Гиалуроновая кислота энергетически стабильна, отчасти из-за стереохимии составляющих ее дисахаридов. Громоздкие группы на каждой молекуле сахара находятся в пространственно приемлемых положениях, в то время как меньшие молекулы водорода выбирают менее благоприятные аксиальные позиции.

Биологический синтез

Гиалуроновая кислота синтезируется классом интегральных мембранных белков, называемых гиалуронан-синтазами, из которых в организме позвоночных содержатся 3 типа - HAS1, HAS2 и HAS3. Данные ферменты удлиняют гиалуроновую кислоту, последовательно добавляя N-ацетилглюкозамин и глюкуроновую кислоту к исходному полисахариду, при этом передавая полимер с помощью ABC-транспортера через клеточные мембраны в межклеточное пространство.

Было показано, что синтез гиалуроновой кислоты (HAS) ингибируется 4-метилумбеллифероном («химекромон», «хепарвит»), производным 7-гидрокси-4-метилкумарина. Это селективное ингибирование (без ингибирования других гликозаминогликанов) может оказаться полезным в предотвращении метастазирования клеток злокачественных опухолей.

Bacillus Subtilis недавно была генетически модифицирована (ГМО), чтобы культивировать формулу с выделением гиалуроновой кислоты, в запатентованном процессе производства продукции, предназначенной для людей.

Клеточные рецепторы для гиалуроновой кислоты

До сих пор клеточные рецепторы, которые были определены для гиалуроновой кислоты, подразделялись на три основные группы: CD44, рецептор для ГК-опосредованной подвижности (RHAMM) и внутриклеточные молекулы адгезии-1 (ICAM-1). CD44 и ICAM-1 уже были известны как молекулы адгезии клеток с другими признанными лигандами, прежде чем было обнаружено их ГК-связывание.

CD44 широко распространены по всему организму, и формальная демонстрация связывания HA-CD44 было предложено Aруффо и соавторами в 1990 году. На сегодняшний день, он признается в качестве основного рецептора на поверхности клетки для гиалуроновой кислоты. CD44 опосредует взаимодействие клеток с гиалуроновой кислотой и связывание обоих оказывает важное влияние в различных физиологических событиях, таких как агрегация клеток, миграция, пролиферация и активация; адгезия «клетка-клетка» и «клетка-субстрат»; эндоцитоз гиалуроновой кислоты, которая приводит к ее катаболизму в макрофагах; а также сборка околоклеточных матриксов из протеогликанов и гиалуроновой кислоты. Две значительные роли CD44 в коже были предложены Кая и соавторами. Первая заключается в регуляции пролиферации кератиноцитов в ответ на внеклеточные стимулы, а вторая - в поддержании местного гомеостаза гиалуроновой кислоты.

ICAM-1 известен в основном как метаболический рецептор клеточной поверхности для гиалуроновой кислоты, и этот белок может быть ответственным, в основном, за выделение кислоты из лимфы и плазмы крови, что составляет большую часть метаболизма всего организма. Связывание лиганда этого рецептора, таким образом, вызывает высоко скоординированный каскад событий, который включает в себя образование эндоцитотического пузырька, его слияние с первичными лизосомами, ферментативное расщепление до моносахаридов, активный трансмембранный транспорт этих сахаров в клеточный сок, фосфорилирование GlcNAc и ферментативное деацетилирование. Как и его название, ICAM-1 также может служить молекулой клеточной адгезии, и связывание гиалуроновой кислоты с ICAM-1 может способствовать контролю ICAM-1-опосредованной активации воспаления.

Расщепление гиалуроновой кислоты

Гиалуроновая кислота расщепляется семейством ферментов, называемых «гиалуронидазы». У людей есть, как минимум, семь видов гиалуронидазоподобных ферментов, некоторые из которых - опухолевые супрессоры. Продукты расщепления гиалуроновой кислоты, олигосахариды и гиалуронат с крайне низкой молекулярной массой, проявляют проангиогенные свойства. Также недавние исследования доказали, что фрагменты гиалуроновой кислоты, а не нативная высокая молекулярная масса, способны вызывать воспалительные реакции в дендритных клетках и макрофагах при повреждениях ткани и отторжении трансплантата кожи.

Роль гиалуроновой кислоты в процессе регенерации раны

Кожа служит механическим барьером к внешней среде и действует для предупреждения проникновения инфекционных агентов. После повреждения, нижележащие ткани подвержены инфицированию; таким образом, быстрое и эффективное заживление оказывает решающее значение для восстановления барьерной функции. Заживление ран кожи является очень сложным процессом, и включает в себя множество взаимодействующих процессов, инициированных гемостазом и высвобождением тромбоцитарных факторов. Следующие стадии - это воспаление, образование грануляционной ткани, реэпителизация и ремоделирование. Гиалуроновая кислота, вероятно, играет многогранную роль в опосредовании этих клеточных и матричных событий. Предполагаемые роли гиалуроновой кислоты в этой последовательности событий заживления ран кожи более подробно освещены ниже.

Воспаление

Многие биологические факторы, такие как факторы роста, цитокины, эйкозаноиды и др., образуются в процессе воспаления. Эти факторы являются необходимыми для последующих стадий заживления ран вследствие их ролей в содействии миграции воспалительных клеток, фибробластов и эндотелиальных клеток в месте раны.

Ткань раны в начале воспалительной фазы заживления раны изобилует гиалуроновой кислотой, что вероятно, является отражением усиленного синтеза. Гиалуроновая кислота действует как промоутер раннего воспаления, что имеет решающее значение в целом для процесса заживления раны кожи. В мышиной модели воздушного кармана, в процессе каррагинан/IL-1-индуцированного воспаления, отмечалось, что гиалуроновая кислота усиливает клеточную инфильтрацию. Кобаяши и соавторы показали дозозависимое увеличение про-воспалительных цитокинов TNF -α и производство IL-8 фибробластами человеческой матки в концентрации гиалуроновой кислоты 10 мкг/мл до 1 мг/мл через CD44-опосредованный механизм. Эндотелиальные клетки, в ответ на воспалительные цитокины, такие как TNF-α, и бактериальный липополисахарид, также синтезируют гиалуроновую кислоту, что, как было показано, усиливает первичную адгезию цитокин-активированных лимфоцитов, экспрессирующих ГК-связывающие варианты CD44 в условиях ламинарного и статического потока. Интересно отметить, что гиалуроновая кислота имеет противоречивые двойные функции в воспалительном процессе. Она не только может способствовать воспалению, как утверждалось выше, но также может смягчить воспалительную реакцию, которая может способствовать стабилизации грануляционной ткани матрикса, как описано в следующей части.

Грануляция и организации матрикса грануляционной ткани

Грануляционная ткань является хорошо кровоснабжаемой, волокнистой соединительной тканью, которая замещает фибриновые сгустки в заживающих ранах. Она обычно растет от основания раны и может заполнить раны практически любого размера. Гиалуроновая кислота содержится в изобилии в грануляционной ткани матрикса. Множество различных функций клеток, которые существенно необходимы для восстановления тканей, можно приписать этой сети, богатой гиалуроновой кислотой. Эти функции включают усиление миграции клеток в предварительный матрикс раны, клеточной пролиферации и организации матрикса грануляционной ткани. Безусловно, инициация воспаления является чрезвычайно важной для образования грануляционной ткани, поэтому про-воспалительная роль гиалуроновой кислоты, как обсуждалось выше, также способствует этой стадии заживления раны.

Гиалуроновая кислота и миграция клеток

Миграция клеток имеет важное значение для образования грануляционной ткани. В ранней стадии грануляционной ткани преобладает внеклеточный матрикс, богатый гиалуроновой кислотой, которая считается благоприятной средой для миграции клеток в этот временный матрикс раны. Содействие гиалуроновой кислотой миграции клеток можно отнести к ее физико-химическим свойствам, как указано выше, а также ее прямому взаимодействию с клетками. По прежнему сценарию, гиалуроновая кислота представляет собой открытый гидратированный матрикс, который усиливает миграцию клеток, тогда как в последнем сценарии, управляемая миграция и контроль локомоторных механизмов клеток опосредуются через специфическое взаимодействие клеток между гиалуроновой кислотой и поверхностными ГК-рецепторами клеток.

Как уже говорилось ранее, тремя основными поверхностными рецепторами клеток для гиалуроновой кислоты являются CD44, RHAMM, и ICAM-1. RHAMM больше связан с миграцией клеток. Он образует связи с несколькими протеинкиназами, связанных с локомоцией клеток, например, протеинкиназа (ERK), регулируемая внеклеточным сигналом, p125fak, и pp60c-src. Во время внутриутробного развития, пути миграции, через которые мигрируют клетки нервного гребня, богаты гиалуроновой кислотой. Гиалуроновая кислота тесно связана с процессом миграции клеток в матриксе грануляционной ткани, и исследования показывают, что движение клетки может быть ингибировано, по крайней мере, частично, расщеплением гиалуроновой кислоты или блокированием занятости ГК-рецепторов.

Обеспечивая клетку динамической силой, синтез гиалуроновой клетки, как было показано, связывается с миграцией клеток. В основном, кислота синтезируется на плазматических мембранах и выделяется прямо во внеклеточную среду. Это может содействовать гидратированному микроокружению в местах синтеза, и имеет важное значение для миграции клеток, так как способствует отделению клеток.

Роль гиалуроновой кислоты в ведении воспалительной реакции

Хотя воспаление является неотъемлемой частью образования грануляционной ткани, для нормального восстановления тканей, чтобы продолжить, воспаление должно управляться. В первоначально образовавшейся грануляционной ткани процесс воспаления является очень интенсивным с высокой скоростью метаболизма ткани, опосредованным ферментами, расщепляющих матрикс и реактивными метаболитами кислорода, которые являются продуктами воспалительных клеток.

Стабилизация матрикса грануляционной ткани может быть достигнута путем модерирования воспаления. Гиалуроновая кислота функционирует в качестве важного модератора в этом процессе, что противоречит ее роли в воспалительной стимуляции, как описано выше. Гиалуроновая кислота может защитить от вредного воздействия свободных радикалов на клетки. Это благодаря свойству очистки от свободных радикалов, физико-химическому свойству, разделяемому полиионными крупными полимерами. В крысиной модели свойства очистки от свободных радикалов, исследованной Фоши и его коллегами, было показано, что гиалуроновая кислота уменьшает повреждение грануляционной ткани.

В дополнение к роли очистки от свободных радикалов, гиалуроновая кислота может также функционировать в отрицательной обратной связи воспалительной активации через свои специфические биологические взаимодействия с биологическими компонентами воспалениия. TNF-α, важный цитокин, образующийся при воспалении, стимулирует экспрессию TSG-6 (TNF-стимулированный ген 6) в фибробластах и воспалительных клетках. TSG-6, ГК-связывающий белок, также образует стабильный комплекс с сывороточным ингибитором протеиназы IαI (Inter-α-ингибитор) с синергетическим эффектом на плазмин-ингибирующей активности последнего. Плазмин участвует в активации протеолитического каскада матричных металлопротеиназ и других протеиназ, ведущих к воспалительному повреждению тканей.

Таким образом, действия комплекса TSG-6 / IαI, которые могут быть дополнительно организованы путем связывания с гиалуроновой кислотой во внеклеточном матриксе, могут служить мощной отрицательной обратной связью, чтобы смягчить воспаление и стабилизировать грануляционную ткань по мере прогрессирования заживления. В мышиной модели воздушного кармана каррагинан/IL-1 (интерлейкин-1β)-индуцированного воспаления, где гиалуроновая кислота, как было показано, имеет провоспалительные свойства, уменьшение воспаления может быть достигнуто путем введения TSG-6, и результат сравним с системным лечением дексаметазоном.

Реэпителизация

Гиалуроновая кислота играет важную роль в нормальном эпидермисе. Гиалуроновая кислота также имеет важные функции в процессе реэпителизации в связи с ее несколькими свойствами. Она служит в качестве неотъемлемой части внеклеточного матрикса базальных кератиноцитов, которые являются основными составляющими эпидермиса, ее функция очистки от свободных радикалов и ее роли в пролиферации и миграции кератиноцитов.

В нормальной коже, гиалуроновая кислота находится в относительно высокой концентрации в базальном слое эпидермиса, где находятся пролиферирующие кератиноциты. CD44 находится совместно с гиалуроновой кислотой в базальном слое эпидермиса, где дополнительно, как было показано, экспрессируется преимущественно на плазматических мембранах, стоящих перед карманами матрикса, богатого кислотой. Поддержание внеклеточного пространства и обеспечение открытой, а также увлажненной, структуры для прохождения питательных веществ, являются основными функциями гиалуроновой кислоты в эпидермисе.

Тамми Р. и его коллеги обнаружили увеличение содержания гиалуроновой кислоты в присутствии ретиноевой кислоты(витамина А). Предполагаемые эффекты ретиноевой кислоты против повреждения светом и старения кожи могут коррелироваться, по крайней мере частично, с увеличением содержания гиалуроновой кислоты в коже, что приводит к увеличению гидратации тканей. Было высказано предположение, что свойство очистки от свободных радикалов гиалуроновой кислоты вносит свой вклад в защиту от солнечного излучения, поддерживая роли CD44, выступающим в качестве ГК-рецепторов в эпидермисе.

Эпидермальная гиалуроновая кислота также функционирует в роли манипулятора в процессе пролиферации кератиноцитов, что крайне важно в нормальном функционировании эпидермиса, а также во время реэпителизации в восстановлении тканей. В процессе заживления раны, гиалуроновая кислота экспрессируется в крае раны, в матриксе соединительной ткани, и выстраиваясь согласно экспрессии CD44 в миграции кератиноцитов.

Kая и соавторы нашли подавление экспрессии CD44 эпидермис-специфичным антисенсорным трансгеном, приведшему у животных накоплению дефектной гиалуроновой кислоты в поверхностной дерме, сопровождаемому различными морфологическими изменениями базальных кератиноцитов и дефектной пролиферации кератиноцитов в ответ на митоген и факторы роста. Также наблюдались снижение эластичности кожи, нарушенная местная воспалительная реакция и нарушенная регенерация тканей. Их наблюдения решительно поддерживают важные роли гиалуроновой кислоты и CD44 в физиологии кожи и регенерации тканей.

Заживление ран и рубцевание у плода

Отсутствие фиброзного рубцевания является основной особенностью заживления ран плода. Даже в течение длительного времени, содержание гиалуроновой кислоты в ранах плода по-прежнему выше, чем в ранах взрослых, что дает повод предполагать, что кислота может, по крайней мере, частично, уменьшить отложение коллагена, что следовательно, приводит к сниженному рубцеванию. Это предложение согласуется с исследованием Веста и его коллег, которые показали, что в заживлении ран взрослых и плода на поздних сроках беременности, удаление гиалуроновой кислоты приводит к фиброзному рубцеванию.

Видео о гиалуроновой кислоте

Роль в метастазировании рака

Синтазы гиалуроновой кислоты (СГК) играют роль на всех стадиях метастазирования рака. Производя анти-адгезивную гиалуроновую кислоту, СГК может позволять опухолевым клеткам освобождаться от основной массы опухоли, и если кислота связывается с рецепторами, такими как CD44, активация Rho GTPаз может способствовать эпителиально-мезенхимальному переходу раковых клеток. Во время процесса интравазации или экстравазации взаимодействие гиалуроновой кислоты, выделенной СГК с рецепторами, такими как CD44 или RHAMM, усиливают изменения в клетках, которые позволяют раковым клеткам проникать в сосудистую или лимфатическую системы. Во время путешествия в этих системах, гиалуроновая кислота, выделенная СГК, защищает раковые клетки от физического повреждения. Наконец, в формировании метастатического поражения, СГК производит гиалуроновую кислоту, чтобы позволить раковым клеткам взаимодействовать с родными клетками на вторичном участке и производить опухоль самой по себе.

Гиалуронидазы (ГКазы или ГИАЛ) также играют множество ролей в метастазировании рака. Помогая расщеплять внеклеточный матрикс, окружающий опухоль, гиалуронидазы помогают раковым клеткам отделиться от первичной массы опухоли и играют важную роль в интравазации, способствуя расщеплению базальной мембраны лимфатических или кровеносных сосудов. Гиалуронидазы вновь играют эти роли в обосновании метастатического образования, помогая с экстравазацией и удалением внеклеточного матрикса с вторичного участка. Наконец, гиалуронидазы играют ключевую роль в процессе ангиогенеза. Фрагменты гиалуроновой кислоты усиливают ангиогенез и гиалуронидазы производят эти фрагменты. Интересно, что гипоксия также усиливает продукцию гиалуроновой кислоты и активность гиалуронидаз.

Рецепторы гиалуроновой кислоты, CD44 и RHAMM, наиболее хорошо изучены с точки зрения их ролей в метастазировании рака. Усиленная клиническая экспрессия CD44 положительно коррелировалась с метастазированием в ряде типов опухолей. С точки зрения механики, CD44 влияет на адгезию раковых клеток друг с другом и к эндотелиальным клеткам, перестраивает цитоскелет посредством Rho GTPаз, и усиливает активность ферментов, расщепляющих внеклеточный матрикс. Увеличение экспрессии RHAMM также было клинически скоррелировано с метастазированием рака. С точки зрения механики, RHAMM способствует подвижности раковых клеток через ряд путей, включая киназу очаговой адгезии (FAK), МАР-киназу (МАРК), PP60 (c-src), и ниже по течению мишени Rho-киназы (ROK). RHAMM также может сотрудничать с CD44 с целью содействовать ангиогенезу в сторону метастатического образования.

Применение гиалуроновой кислоты в медицине

Гиалуроновая кислота содержится во многих тканях организма, таких как кожа, хрящи и стекловидное тело. Таким образом, она хорошо подходит для биомедицинских приложений, нацеленных на эти ткани. Первый биомедицинский продукт гиалуронана, «Healon», был разработан в 1970 - 1980-х годах компанией «Pharmacia» и был предназначен для использования в хирургии глаза (например, пересадка роговицы, операции по удалению катаракты, операции при глаукоме, и операции по восстановлению отслоившейся сетчатки). Другие биомедицинские компании также производят бренды гиалуроновой кислотой для глазной хирургии.

Нативная гиалуроновая кислота имеет сравнительно короткий период полураспада, так что были привлечены различные методы производства для увеличения длины цепи и стабилизации молекулы для применения в медицинских целях. Введение перекрестных связей на основе белка, введение молекул, очищающих от свободных радикалов, таких как сорбитол, и минимальная стабилизация цепей гиалуроновой кислоты с помощью химических реактивов, например, стабилизация NASHA - это все методы, которые были использованы.

В конце 1970-х годов имплантация интраокулярного хрусталика часто сопровождалась тяжелым отеком роговицы, вследствие повреждения клеток эндотелия во время операции. Было очевидно, что требовалась вязкая, прозрачная, физиологическая смазка для предотвращения такого соскабливания эндотелиальных клеток. Эндре Балаш запатентовал метод выделения гиалуроновой кислоты, физиологический смазки (которую он назвал «Healon») из гребней петухов в начале 1970-х годов.

Во-первых, Балаш считал «Healon» невоспалительным заменителем стекловидного тела. Клаус Дольман использовал «Healon» Балаша в одном случае, в котором произошло уплощение передней камеры после сложной пересадки роговицы. Хотя можно представить, что вязкая гиалуроновая кислота может привести к увеличению внутриглазного давления, Дольман сообщил об отсутствии такого увеличения. С того времени Балаш получил лицензию на процесс синтеза компанией Pharmacia, шведской фармкомпанией.

Гиалуроновая кислота была открыта в 1934 году, первые же детальные ее исследования начали проводиться в 1949 – 1950 годах. Это вещество было выделено из различных тканей животных - суставной жидкости, пуповины и тканей петушиного гребня. Кроме того, в 1937 году гиалуроновую кислоту удалось получить из капсул стрептококков. Первые исследования физических и химических свойств гиалуроновой кислоты проводились методом рентгеновской кристаллографии.

Проблемы получения ГК

Основной проблемой при исследовании гиалуроновой кислоты, с которой столкнулись ученые, была сложность ее выделения в чистом виде, очищенной от белков и иных компонентов. Трудность возникала потому, что всегда имел место риск разрушения полимерной структуры гиалуроновой кислоты в процессе очистки. При этом ученые испробовали разнообразные методы физической, химической и ферментативной очистки.

Чуть позже начались исследования возможности биосинтеза гиалуроновой кислоты. В 1955 году такой способ впервые был найден. Группа ученых выделила молекулы гиалуроновой кислоты из экстракта стрептококков. Благодаря этому открытию стало возможным синтезировать гиалуроновую кислоту - используя ферментативную фракцию, взятую из стрептококков.

Гиалуроновая кислота - Применение

Главный прорыв в применении гиалуроновой кислоты произошел в 50-ые годы. Благодаря открытию этого вещества для использования в медицине, было начато его промышленное производство и популяризация в качестве лекарственного средства.

В 1970 году гиалуроновая кислота была утверждена, как доказано эффективное средство от артритов - после получения положительных результатов тестирования на животных. В результате проведенного опыта был отмечен выраженный клинический эффект с уменьшением симптомов.

Несколькими годами позже гиалуроновую кислоту начали использовать в составе имплантируемых внутриглазных линз, что быстро сделало ее одним из наиболее часто использующихся компонентов в хирургической офтальмологии. С этого момента стали предлагаться и испытываться различные способы и области применения гиалуроновой кислоты.

ГК на сегодняшний день

В 90-е годы гиалуроновая кислота нашла широкое применение в эстетической медицине и косметологии, благодаря своим уникальным влагоудерживающим, а также антисептическим и антиоксидантным свойствам. По настоящее время она используется в различных косметологических целях, а исследования ее свойств и возможных областей применения продолжаются.

Изобретение относится к птицеперерабатывающей и фармацевтической промышленности, а именно к биохимическому способу получения гиалуроновой кислоты, применяемой в медицине в качестве ранозаживляющего средства и пролонгатора действия различных лекарственных средств, в парфюмерии и косметике. В способе получения гиалуроновой кислоты, включающем измельчение петушиных гребней, экстракцию, объединение экстрактов, отделение водной фазы, осаждение целевого продукта, перед измельчением сырье предварительно обескровливают этиловым спиртом в соотношении 1: 2, затем измельченное сырье дополнительно подвергают обработке ультразвуком с частотой вибрации 16 - 20 кГц в течение 5 - 10 мин, а экстракцию проводят водой с температурой 45 - 50 o С в течение 20 - 25 мин, при этом отделение водной фазы осуществляют вакуумным фильтрованием, осаждение - 95%-ным этиловым спиртом в соотношении 1: 3 с последующим фильтрованием и сушкой препарата. Способ позволяет упростить технологический процесс получения гиалуроновой кислоты. 4 ил., 2 табл.

Изобретение относится к птицеперерабатывающей и фармацевтической промышленности, а именно к рациональному использованию сырьевых ресурсов и развитию нетрадиционных технологий на основе биохимического способа получения гиалуроновой кислоты (ГУК), применяемой в медицине в качестве ранозаживляющего средства и пролонгатора действия различных лекарственных средств, в парфюмерии и косметике. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения гиалуроновой кислоты, предусматривающий многократную экстракцию измельченных куриных гребней водным раствором н-пропилового, изо-пропилового или трет-бутилового спирта, объединение экстрактов, добавление к ним хлорида натрия, расслоение системы, отделение водной фазы и осаждение из него целевого продукта. Степень извлечения гиалуроновой кислоты 50%, содержание белка - менее 1)% . Недостатками способа является длительность процесса экстракции, значительный расход органического растворителя, токсичность производства, ограниченность применения. Технической задачей изобретения является упрощение технологического процесса, сокращение продолжительности экстракции, снижение уровня токсичности, ограниченное использование органического растворителя, полная его регенерация, повышающая экономическую эффективность производства, возможность размещать данное производство на птицеперерабатывающих предприятиях, решая проблему рационального использования сырья. Поставленная задача достигается тем, что в способе получения гиалуроновой кислоты, включающем измельчение петушиных гребней, экстракцию, объединение экстрактов, отделение водной фазы, осаждение целевого продукта, новым является то, что перед измельчением сырье предварительно обескровливают этиловым спиртом в соотношении 1:2, затем измельченное сырье дополнительно подвергают обработке ультразвуком с частотой вибрации 16-20 кГц в течение 5-10 мин, а экстракцию проводят водой с температурой 45- 50 o C в течение 20-25 мин, при этом отделение водной фазы осуществляют вакуумным фильтрованием, осаждение - 95%-ным этиловым спиртом в соотношении 1:3 с последующим фильтрованием и сушкой препарата. Технический результат выражается не только в достижении поставленной задачи, но и в увеличении степени извлечения гиалуроновой кислоты, повышения качества целевого продукта, повышения экологичности производства, разработке и внедрении комплексной технологии, позволяющей использовать остаток животной ткани от выделения кислоты в производстве кормовой муки. Гиалуроновая кислота - типичный мукополисахарид. Важным структурным признаком его является наличие чередующихся остатков аминосахаров и остатков уроновых кислот. В тканях и жидкостях ГУК существует в свободном состоянии или ассоциирована с белками, образуя вязкие растворы. Биополимер входит до 5% к массе в состав основного вещества многих видов соединительной ткани (петушиные гребни, стекловидное тело глаза, синовиальная жидкость, кожа). В тканях петушиного гребня ГУК распределена в мукоидных волокнах подкожного слоя, наиболее широкого у основания . Гиалуроновая кислота - белое, твердое аморфное вещество, растворимое в воде и нерастворимое в органических растворителях. Характерным ее свойством является высокая вязкость. Молекулярная масса составляет от 510 4 - 810 6 , что зависит от происхождения препарата, способа и метода определения . По своей конформации молекулы ГУК представляют собой беспорядочно свернутые клубочки. Применение кислотного гидролиза, метилирования, использование нескольких видов ферментативного гидролиза гиалуронидазами различного происхождения и ряда других методов позволило предложить для гиалуроновой кислоты формулу, в которой чередуются остатки глюкуроновой кислоты и N-ацетилглюкозамина. Эти дисахаридные фрагменты связаны в молекулы гиалуроновой кислоты - 1,4-связями (фиг.1) . Биологическое значение гиалуроновой кислоты состоит прежде всего в том, что она является цементирующим, как бы склеивающим веществом соединительнотканных систем организма. Она является основой функционирования муколитической системы, определяющей, в частности, проницаемость тканей и сосудов. Вследствие высокого значения молекулярной массы кислота выполняет роль структурообразователя, "связывателя" воды в промежуточных полостях, гелеобразных матрицах, что определяет тургор тканей и повышает их сопротивление действию сжимающих нагрузок. Способствует стойкости организма к проникновению инфекции. Антифрикционные и демпферные свойства тканевых жидкостей, в частности синовиальной, определяются наличием в них биополимера. Биологические свойства кислоты определили широкое ее использование при изготовлении лекарственных, фармацевтических препаратов и косметических изделий. Например, обоснована целесообразность использования ГУК как заменителя стекловидного тела. Использование ее растворов в качестве операционной среды, предохраняющей внутренние ткани глаза от механических воздействий, резко повышает эффективность операций на глазе человека. На основе гиалуроновой кислоты создаются вязкоэластичные материалы. Кроме офтальмологии, кислота используется в ревматологии (для замещения синовиальной жидкости), при лечении артрозов, в артопластике и остеомии для защиты хрящевых поверхностей и периферийного нерва, в дерматологии - для защиты кожных ран при экземах и трофических расстройствах кожи; в производстве косметических препаратов (гели, кремы, лосьоны). При определении общего химического состава коллагенсодержащего сырья пользовались методами: массовой доли влаги -; жира - методом Сокслета ; белка - . Фракционный состав белков определяли последовательным экстрагированием водо-, соле- и щелочерастворимых белковых фракций соответственно дистиллированной водой, раствором хлористого калия с массовой долей 5% и раствором гидроксида натрия с массовой долей 10% с последующим количественным определением белка с биуретовым реактивом . Традиционно в качестве объектов для получения гиалуроновой кислоты используют в основном пупочные канатики, синовиальную жидкость, стекловидное тело глаза, т.к. это сырье является наиболее доступным для специалистов, работающих в области медицины и фармакологии. Петушиные гребни также рекомендуется использовать в качестве источника ГУК . Проведенный нами сравнительный анализ химического состава гребня по отношению к другим коллагенсодержащим продуктам убоя птицы (фиг.2) показал преобладание в нем массовой доли белка (19,8% к массе сырья) при массовом превалировании протеиноидной фракции (14,4% к массе сырья). Проведение специфической гисто-морфологической окраски ткани по методу Ван-Гизона позволило выявить плотно упакованную систему коллагеновых волокон и пучков, определяющих упроченную структуру гребня. Высокая доля коллагеновых волокон в структуре ткани с низкой массовой долей жиров подтверждает целесообразность получения интересующего биополимера. В то же время следует подчеркнуть, что головы птицы с гребнем находят очень ограниченное применение в пищевых целях, а отдельно гребень не используется как исходное сырье совсем. Его выход составляет 3,8% к массе тушки. Таким образом, птицеперерабатывающая промышленность имеет реальные и достаточные резервы в получении биополимера за счет увеличения доли полезного использования вторичных малоценных продуктов переработки. Необходимым условием при производстве гиалуроновой кислоты является, прежде всего, возможность выделения ее в нативном высокополимеризованном состоянии, в виде высокоочищенных препаратов, свободных от белка. Способ получения гиалуроновой кислоты осуществляется следующим образом. Свежие петушиные гребни подвергались предварительной обработке в виде промывки проточной водопроводной водой и обескровливания этиловым спиртом в соотношении 1: 2. Отмытые от крови во избежание окислительной деструкции ткани могут быть "законсервированы" на длительное (до 24 мес.) время при температуре 4-22 o C в 95 %-ном этаноле . Для дальнейшей обработки гребни измельчали на гомогенизаторе (дезинтеграторе, шаровой мельнице) . С целью отделения белка и высвобождения кислоты из ее комплексов с белками и другими мукополисахаридами, подготовленные гребни подвергали ультразвуковой обработке с частотой вибрации 16-20 кГц в течение 5-10 мин и затем водной экстракции при температуре 45-50 o C в течение 20-25 мин. Водный раствор ГУК отделяли от остатка ткани путем вакуумного фильтрования. Из отфильтрованных растворов ГУК осаждали 95%-ным этиловым спиртом в соотношении 1: 3 и фильтровали. Осадок упаривали над пятиокисью фосфора в вакууме . Далее, в зависимости от назначения ГУК хранят в высушенном виде при температуре не выше -18 o C или растворяют в физиологическом буферном растворе и упаковывают в удобную тару, например в шприцы. Полученный таким способом биопрепарат представляет собой сплетение тончайших нитей большой жесткости. Он легко растворим в воде, давая совершенно прозрачные неопалесцирующие растворы. Промывку проточной водой сырья осуществляли с целью удаления механических примесей с поверхности гребней. Обескровливание проводили этиловым спиртом в соотношении 1:2, что способствует улучшению цвета и степени очистки готового биополимера. Использование более 2 объемов приводит к неоправданным расходам спирта, что экономически нецелесообразно, а менее - не давало желаемого эффекта. Любая процедура выделения ГУК включает последовательное разрушение структур на каждом уровне локализации с целенаправленным использованием при этом определенных факторов. Разрушение структур тканевого уровня достигается измельчением, гомогенизацией для обеспечения, прежде всего, максимального контакта с экстрагентами. Усиливает этот контакт предварительная обработка измельченных тканей гребня птицы ультразвуком, которую проводили с целью не только максимального извлечения биополимера, но и очистки его от белка и других примесей. Отмечено, что рациональной продолжительностью обработки является 5-10 мин. При меньшей продолжительности обработки недостаточен эффект отделения от белка (незначительная степень извлечения). Продолжительность обработки свыше 10 мин приводит к глубокой деструкции коллагеновых волокон и высоким потерям коллагеновой фракции, приводящих также к невозможности полной очистки от белковых примесей, что отражается на снижении качества готового препарата. Изучение влияния частоты вибрации предварительной обработки ультразвуком на эффективность очистки биополимера показывает, что наилучший эффект достигается в интервале 16-20 кГц. Частота менее 16 кГц недостаточна для глубокого и полного разрушения тканей, и, следовательно, снижает выход готового продукта, а выше 20 кГц затрудняет очистку и снижает качество препарата. В процессе водной экстракции значительное влияние на выход гиалуроновой кислоты оказывает температура (фиг.3). Отмечено, что при достижении температуры 50 o C наблюдается максимальный выход биополимера, причем дальнейшее увеличение температуры не приводит к существенным изменениям и создает условия для развития денатурационных и коагуляционных процессов, снижающих чистоту и качество препарата. А температура ниже 50 o C снижает скорость экстракции, и, следовательно, удлиняет весь технологический цикл. Гиалуроновую кислоту извлекают ив водной среды путем осаждения ее 95%-ным этиловым спиртом. Результаты проведенных исследований (фиг.4) показывают, что максимальный выход препарата наблюдается при соотношении водного раствора и спирта 1:3. Дальнейшее добавление объема спирта нецелесообразно, а объемы менее указанных не дают полного осаждения, и, следовательно, выхода продукта. Использование в технологии производства гиалуроновой кислоты спирта подразумевает полную его регенерацию. Согласно оценке химического состава осадок нерастворившихся тканей (массовая доля белка - 14,6%; жира - 5,6%) целесообразно использовать в производстве кормовой муки. Способ получения гиалуроновой кислоты поясняется конкретными примерами. Пример 1. Свежие петушиные гребни подвергают предварительной промывке проточной водопроводной водой и обескровливанию этиловым спиртом в соотношении 1:2. К 100 г измельченных на гомогенизаторе гребней добавляют воду в соотношении 1:3 и помещают в емкость генератора УЗ-колебаний и обрабатывают 5 мин при частоте вибрации 16 кГц. Затем смесь подвергают водной экстракции при температуре 45 o C в течение 20 мин. Экстракт отделяют от гребней вакуумным фильтрованием. Из водной среды гиалуроновую кислоту выделяют путем осаждения 95%-ным этиловым спиртом в соотношении 1:3. Отфильтрованный осадок упаривают над пятиокисью фосфора в вакууме. Гиалуроновую кислоту хранят в высушенном виде при температуре -18 o C. Данные по примерам 1-4 представлены в табл.1. Как видно из данных табл.1, способ получения гиалуроновой кислоты по режимам, приведенным в примерах 2, 16-20, приводит к получению биопрепарата, уступающего прототипу по качественным показателям, поэтому не является целесообразным с технологической точки зрения. Увеличение расхода спирта на обескровливание сырья и на осаждение кислоты (пример 15, 24) не приводит к снижению качественных показателей по сравнению с прототипом, однако нецелесообразно с экономической точки зрения. Способ получения ГУК по примерам 11-14, 16-23 приводит к недостаточной очистке препарата и снижению выхода. Способ получения гиалуроновой кислоты по режимам в примерах 1, 3-10 позволяет получить биополимер высокой степени очистки и выхода. Преимущества предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом представлены в табл.2. Степень извлечения гиалуроновой кислоты по предлагаемому техническому решению выше (55%), чем в прототипе. Это обуславливает меньшие затраты в сырьевых источниках. Предлагаемый способ получения гиалуроновой кислоты значительно расширяет область применения технологии из-за нетоксичности производства. Позволяет максимально приблизить его к сырьевому источнику и комплексно перерабатывать сырье. Сокращается продолжительность экстракции. Экономическая эффективность возрастает в результате регенерации использованного спирта. Применение УЗ-обработки повышает выход препарата, что погашает затраты электроэнергии в предлагаемом способе. Полное исключение токсичных растворителей обеспечивает экологичность технологии и позволяет рационально использовать твердый остаток тканей после извлечения ГУК непосредственно на кормовые цели. Источники информации 1. Пат. 2017751 РФ, кл. C 08 B 37/08. Способ получения гиалуроновой кислоты / В.Ю.Ряшенцев, С.Ф.Никольский, Е.С.Вайнерман, В.И.Поляков, А.Н.Гуров, А.Н.Овчинников, Е.Ю.Игнатова /Россия/ - N 4939023/05: Заявлено 22.05.91; Опубл. 15.08.94, Бюл. N 15. 2. Lauert Т.C. // Chemistry and Molekular Biology of the Intercellutar Matrix / Ed. E.A.Balazs. - London, 1970. - P. 730. 3. Степаненко Б. H. Химия и биохимия углеводов /полисахариды/: Учебное пособие для вузов. - M.: Высшая школа, 1977. - 256 с. 4. ГОСТ 9793-74. Мясные продукты. Методы определения влаги. - Взамен ГОСТ 9793-61; Введ. 01.01.75. - M.: Изд-во стандартов, 1978. - 4 с. 5. Журавская Н.К., Алехина Л.Т., Отряшенкова Л.М. Исследование и контроль качества мяса и мясопродуктов. - М.: Агропромиздат, 1985. - 296 с. 6. ГОСТ 25011-81. Мясо и мясные продукты. Методы определения белка. - Введ. 01.01.83. - M.: Изд-во стандартов, 1982. - 10 с. 7. Практикум по биохимии животных / Е.С.Савронь, В.Н.Воронянский, Г.И. Киселев, Чечеткин, Н.Л.Докторович. - М.: Высшая школа, 1967. - 239 с. 8. Рябина B. P., Васюков C.E., Панов В.П., Стародубцев С.Г. Получение, свойства и применение гиалуроновой кислоты // Химико-фармацевтический журнал. - 1987. - N 2, с. 142-153. 9. Меркулов Г.А. Курс патогистологической техники. - Л.: Медицина, 1969. - 423 с. 10. Игнатова Е.Ю., Гуров А.Н. Принципы извлечения и очистки гиалуроновой кислоты (обзор) // Химико-фармацевтический журнал. - 1990. - N 3. - С. 42-46.

Формула изобретения

Способ получения гиалуроновой кислоты, включающий измельчение петушиных гребней, экстракцию, объединение экстрактов, отделение водной фазы, осаждение целевого продукта, отличающийся тем, что перед измельчением сырье предварительно обескровливают этиловым спиртом в соотношении 1: 2, затем измельченное сырье дополнительно подвергают обработке ультразвуком с частотой вибрации 16 - 20 кГц в течение 5 - 10 мин, а экстракцию проводят водой при температуре 45 - 50 o C в течение 20 - 25 мин, при этом отделение водной фазы осуществляют вакуумным фильтрованием, осаждение - 95%-ным этиловым спиртом в соотношении 1: 3 с последующим фильтрованием и сушкой.