Гиалурон қышқылы медицина мен косметологияда кеңінен қолданылатын жануар текті өнім. Бұл заттың қасиеттері әлі толық зерттелмеген, оның адам ағзасына әсері жаңа буын препараттарын жасау үшін перспективалы болып табылады. Бұл қосылыс иммундық жауап кезінде эмбриогенез, жасушаның бөлінуі, олардың дифференциациясы мен қозғалысы процестеріне белсенді қатысады.
Тарих пен терминологияны ашу
Формула бойынша гиалурон қышқылы молекулалары құрамында сульфат топтары жоқ қайталанатын бірліктерден тұратын гликозаминогликандарға жатады. Бұл жоғары молекулалық қосылыс алғаш рет ірі қара малдың шыны тәрізді денесінен бөлініп алынды. Алғашында ғалымдар бұл зат тек сүтқоректілерге ғана тән деп есептеді. Алайда, 1937 жылы бұл теріске шығарылды - ол гемолитикалық стрептококк өсірілетін сұйық ортадан алынды. 1954 жылы британдық жалпы ғылыми Nature журналында ол алғаш рет жарияландыгиалурон қышқылының құрылымдық формуласы.
Заттың жалпы атауы оның ашылу тарихымен байланысты (ағыл. "гиалоид" - шыны тәрізді, "урон қышқылы" - урон қышқылы). Халықаралық химиялық терминологияда қышқыл мен оның тұздарын біріктіретін «гиалуронан» деген атау да бар. Гиалурон қышқылының химиялық формуласы: C₂₈H₄₄N₂O₂₃.
Қазіргі уақытта оның қолдану аясы өте кең: медицина, косметология, фармация. Негізгі және көмекші зат ретінде гиалурон қышқылы қолданылады. Соңғы жылдары ашылған қосылыс қасиеттерінің болашақта пайдалану мүмкіндігі зор, сондықтан бұл биополимерге сұраныс үнемі өсіп келеді.
Ғимарат
Гиалурон қышқылының формуласы – әдеттегі анионды полисахарид. Молекулалар ұзын сызықты тізбектермен байланысқан. Байланысты заттар – глюкоза аминогликандар – сульфатталған топтардың көп санына ие. Бұл әртүрлі изомерлердің – атомдардың кеңістікте орналасуында ерекшеленетін қосылыстардың түзілуін түсіндіреді. Олардың химиялық қасиеттері де әртүрлі. Гиалурон қышқылы, гликозаминогликандардан айырмашылығы, химиялық құрамы әрқашан бірдей. Оның қасиеттері алу әдістеріне және бастапқы материалдардың түріне байланысты емес.
Гиалурон қышқылының құрамына D-глюкурон қышқылы және N-ацетил-D-гликозамин кіреді, олар бета-гликозидтік байланыс арқылы байланысқан және оның дисахаридтік бірліктерін құрайды (молекулярлық салмағы шамамен 450 Да глюкопираноза сақиналары). Бұл қосылыстың молекулаларындағы олардың саны 25000-ға жетуі мүмкін. Осыған байланысты қышқылдың молекулалық салмағы жоғары (5 000-20 000 000 Да).
Гиалурон қышқылының дисахаридтік фрагментінің құрылымдық формуласы төмендегі суретте көрсетілген.
Қышқылдың құрамында гидрофобты және гидрофильді аймақтар бар, соның арқасында ғарыштағы бұл жоғары молекулалық қосылыс бұралған таспаға ұқсайды. Бірнеше тізбектердің комбинациясы бос құрылымды допты құрайды. 1000-ға дейін су молекуласын байланыстыру және ұстау қабілеті гиалурон қышқылы формуласының тағы бір ерекшелігі болып табылады. Бұл заттың биохимиясы, ең алдымен, оның жоғары гигроскопиялық қасиетіне байланысты, ол тіндердің сумен қанығуын және ішкі көлемнің сақталуын қамтамасыз етеді.
Химиялық қасиеттері
Гиалурон қышқылы келесі тән химиялық қасиеттерге ие:
- сутектік байланыстардың көп санының түзілуі;
- депротондалған карбоксил тобының болуына байланысты сулы ерітінділерде ортаның қышқылдық реакциясын құру;
- сілтілік металдармен еритін тұздардың түзілуі;
- құрамында ылғалдың едәуір мөлшері бар күшті гельдік құрылымның (псевдогель) сулы ерітіндісінде түзілу (белок кешендері жиі тұнбаға түседі);
- ауыр металдармен және бояғыштармен ерімейтін комплекстер жасау.
Сыртынан заттың сулы ерітінділері консистенциясы жұмыртқаның ақтығына ұқсайды. Гиалурон қышқылының құрылымдық формуласы қабылдауға мүмкіндік бередіортаның иондық ортасына байланысты оның бірнеше формалары бар:
- сол жалғыз спираль;
- көпқабатты жалпақ құрылымдар;
- қос спираль;
- тығыз молекулалық желісі бар аса ширатылған құрылымдар.
Соңғы түрі үшіншілік және судың, электролиттердің, жоғары молекулалық ақуыздардың көп мөлшерін сіңіруге қабілетті.
Түрлі шыққан гиалурон қышқылының айырмашылығы
Жоғарыда айтылғандай, бұл заттың құрылымы оны өндіру көзіне қарамастан өте ұқсас. Бактериялық және жануар текті қышқылдардың айырмашылығы олардың полимерлену дәрежесінде. Жануарлардан алынған гиалурон қышқылының формуласы бактериялық түрінен ұзағырақ (тиісінше 4000-6000 және 10000-15000 мономерлер).
Бұл заттардың судағы ерігіштігі бірдей және негізінен дисахаридтердің қалдықтарында гидроксил және тұз топтарының болуына байланысты. Қышқылдың химиялық құрылымы барлық тірі адамдарда табиғи түрде ұқсас болғандықтан, бұл адамдар мен жануарларға қолданғанда жағымсыз иммунологиялық реакциялар мен қабылдамау қаупін азайтады.
Табиғаттағы рөл
Гиалурон қышқылының негізгі орналасуы сүтқоректілер ұлпаларының жасушааралық (немесе жасушадан тыс) матрицасының құрамы болып табылады. Ғылыми зерттеулер көрсеткендей, ол кейбір бактериялардың - стрептококктардың, стафилококктардың және басқа да паразиттік микроорганизмдердің капсуласында болады. Қосылыстың синтезі омыртқасыз жануарлардың (қарапайымдылар,буынаяқтылар, эхинодермалар, құрттар).
Ғалымдар бактериялардың гиалурон қышқылын өндіру қабілеті олардың иесі ағзадағы вирулентті қасиеттерін арттыру үшін дамыды деп болжайды. Оның болуына байланысты микроорганизмдер теріге оңай еніп, оны колонизациялай алады. Мұндай паразиттік бактериялар қожайынның иммундық реакциясын бейтараптандыруға қабілетті және микробтардың басқа штаммдарына қарағанда белсендірек қабыну процесінің дамуын қоздырады.
Гиалурон қышқылы жасуша қабырғасына немесе жасушаішілік органеллалардың мембраналарына ендірілген ақуыздар арқылы өндіріледі. Адам ағзасындағы заттың ең жоғары концентрациясы буын қуысын толтыратын сұйықтықта, кіндікте, көздің шыны тәрізді денесінде және теріде байқалады.
Метаболизм
Гиалурон қышқылының синтезі 3 сатыда ферментативті реакциялар түрінде өтеді:
- Глюкоза-6-фосфат – глюкоза-1-фосфат (фосфорланған глюкоза) – UDP-глюкоза – глюкурон қышқылы.
- Амин қант – глюкозамин-6-фосфат – N-ацетилглюкозамин-1-фосфат – UDP-N-ацетилглюкозамин-1-фосфат.
- Гликозидтрансфераза реакциясы гиалуронатсинтетаза ферментінің қатысуымен.
Адам ағзасында күніне шамамен 5 г бұл зат түзіліп, ыдырайды. Қышқылдың жалпы мөлшері салмағы бойынша шамамен жеті мыңнан бір пайызды құрайды. Омыртқалы жануарларда қышқыл синтезі 3 түрлі ферменттік белоктардың (гиалуронатты синтетазалар) әсерінен жүреді. Олар металл катиондары мен глюкозид фосфаттарынан тұратын металлопротеидтер. Гиалуронатты синтетазалар жалғыз ферменттер болып табыладықышқылдың түзілуін катализдеу.
C₂₈H₄₄N₂O₂₃ молекулаларының жойылу процесі гиалуронан-литикалық ферменттердің әсерінен жүреді. Адам ағзасында олардың кем дегенде жетеуі бар, ал кейбіреулері ісік пайда болу процестерін басады. Гиалурон қышқылының ыдырау өнімдері олиго- және полисахаридтер болып табылады, олар жаңа қан тамырларының пайда болуын ынталандырады.
Адам ағзасындағы қызметтер
Адам терісінің құрамындағы коллаген мен гиалурон қышқылы дермистің серпімділігі мен тегістігі тәуелді болатын ең құнды заттар. C₂₈H₄₄N₂O₂₃ келесі функцияларды орындайды:
- терінің серпімділігін және оның тургорын қамтамасыз ететін суды сақтау;
- аралық сұйықтықтың тұтқырлығының қажетті дәрежесін жасау;
- эпидермистің негізгі және иммунокомпетентті жасушаларының көбеюіне қатысу;
- зақымдалған терінің өсуін және қалпына келуін қолдайды;
- коллаген талшықтарын күшейту;
- жергілікті иммунитетті күшейту;
- еркін радикалдардан, химиялық және биологиялық агенттерден қорғау.
Бұл заттың ең жоғары концентрациясы эмбрионның терісінде байқалады. Қартаю кезінде қышқылдың көп бөлігі белоктармен байланысады, бұл терінің ылғалдану деңгейін төмендетеді. Метаболизмді өзін-өзі реттеу қабілеті әсіресе 50 жастан асқан адамдарда қатты төмендейді.
Синовиальды сұйықтықтағы гиалурон қышқылының келесі қасиеттері де анықталды:
- қалыптастырушеміршектің белгілі бір құрамдас бөлігі - хондроитин сульфаты ұстайтын біртекті құрылым;
- шеміршектің коллаген негізін нығайту;
- түйістердің қозғалатын бөліктерін майлауды қамтамасыз етеді, олардың тозуын азайтады.
Қышқыл молекулаларының биологиялық рөлі олардың молекулалық салмағына байланысты ерекшеленеді. Осылайша, 1500-ге дейін мономерден тұратын қосылыстар қабынуға қарсы әсерге ие және коллаген желісін құруға белсенді қатысады. 2000-ға дейінгі мономер тізбегі бар полимерлер гидробалансты сақтауда рөл атқарады, ал жоғары молекулалық қосылыстар ең айқын антиоксиданттық қасиеттерге ие.
Гиалурон қышқылы эмбрионның қалыптасуы мен дамуына, жасуша қозғалғыштығын бақылауға – жасушаның бір жерден екінші жерге көшуіне, жасушаның беткі рецепторларымен кейбір әрекеттесуіне қатысады.
Алу
Зат алудың 2 негізгі жолы бар:
- Физика-химиялық (сүтқоректілердің, омыртқалылардың және құстардың ұлпаларынан алу). Жануарлардан алынатын шикізатта ақуыздармен және басқа полисахаридтермен біріктірілген қышқыл жиі болғандықтан, нәтижесінде алынған өнімді мұқият тазарту қажет, бұл соңғы препараттың құнына әсер етеді. Өнеркәсіптік масштабта қышқыл алу үшін жаңа туған нәрестелердің кіндік бауы мен үй тауықтарының тарақтары қолданылады. Экстракцияның басқа әдістері бар - ірі қара малдың көзінен, буындардың қуысын және артикулярлы қапшықтарды толтыратын сұйықтық; қан плазмасы,шеміршек, шошқа терісі.
- Өсірілген бактерияларға негізделген микробтық әдістер. Негізгі продуценттер - Pasteurellamultocida және Streptococcus бактериялары. Бұл әдістер алғаш рет 1953 жылы сыналған. Олар үнемді, сонымен қатар шикізаттың маусымдық жеткізіліміне тәуелді емес.
Бірінші жағдайда биологиялық материалдар ұнтақтау және гомогенизация әдістерімен жойылады, содан кейін органикалық еріткіштердің әсерінен пептидтермен қоспада қышқылды экстракциялайды. Алынған масса ферменттермен өңделеді немесе ақуыздар хлороформмен немесе этанол мен амил спиртінің қоспасымен денатурация арқылы жойылады. Осыдан кейін зат белсендірілген көмірге шоғырланады. Соңғы тазарту ион алмасу хроматографиясы немесе цетилпиридиний хлоридімен тұндыру арқылы жүзеге асырылады.
Медициналық қолдану
Гиалурон қышқылы келесі патологиялар үшін қолданылады:
- офтальмология – катаракта; операциялар кезінде хирургиялық орта ретінде пайдалану;
- ортопедия – остеоартрит, буын шеміршегін бұзылудан қорғау, сонымен қатар оның қалпына келуін ынталандыру (синовиальды сұйықтық эндопротездері);
- хирургия - жұмсақ тіндерді үлкейту, шеміршекті экстенсивті кесу операциялары;
- фармацевтикалық препараттар - қосылыстың полимерлі құрылымына негізделген дәрілік препараттарды өндіру (таблеткалар, капсулалар, кремдер, гельдер, жақпа);
- тағам өнеркәсібі - спорттық тамақтану;
- гинекология - адгезияға қарсықаражат;
- дерматология - күйіктерді, тромбоздан кейінгі трофикалық тері бұзылыстарын емдеу.
Ғалымдардың болжамы бойынша бұл зат қатерлі ісік ауруын емдеуге арналған жаңа препараттар тобына негіз бола алады.
Қышқылдың басқа қасиеттері де перспективалы:
- микробқа қарсы, вирусқа қарсы әсер (қосылыс герпес вирусына және басқаларға қарсы белсенді);
- қанның микроциркуляциясын жақсарту;
- қабынуға қарсы әсері;
- ұзақ әрекет (адам тіндерінде біртіндеп еру).
Дәрумендер
Дәрумендер құрамындағы гиалурон қышқылы оның аналогы болып табылатын тазартылған натрий гиалуронаты түрінде қолданылады. Заттың негізгі мақсаты - терінің жастығын сақтау, оны ылғалдандыру және жараларды емдеу. Сіңуді жақсарту үшін аскорбин қышқылы витаминдік кешендердің құрамына енгізіледі.
Адам іс-әрекетінің көптеген салаларында қолдануға болатын қабынуға қарсы және иммуномодуляциялық әсерлері бар препараттар мен тағамдық қоспаларды әзірлеу бойынша да зерттеулер жүргізілуде.
Косметология
Косметологияда бұл қосылыс жасқа байланысты өзгерістерді түзету үшін қолданылады. Қышқылдың құрылымы барлық тірі ағзаларда ұқсас болғандықтан, теріге толтырғыш (инъекция) ретінде, әсіресе көздің айналасына қолдануға жарамды. Зат эпидермисте ұзағырақ қалуы үшін оны көлденең байланыс молекулаларының көмегімен өзгертеді.(кросслиндер). Толтырғыштар гельдің тұтқырлығы, қышқыл концентрациясы және терідегі резорбция ұзақтығы бойынша бір-бірінен ерекшеленеді.
Инъекциялар 1-3% сулы ерітінді түрінде ішілік немесе тері астына енгізіледі. Бұл тіндердің серпімділігі мен қаттылығын арттыруға, әжімдерді айтарлықтай тегістеуге көмектеседі.
C₂₈H₄₄N₂O₂₃ сонымен қатар сыртқы косметика – гельдер, көбік, кремдер және басқа да негізгі өнімдердің құрамына қосылады. Композициядағы гиалурон қышқылы гиалурон қышқылы (және натрий гиалуронаты натрий гиалуронаты) деп аталады. Косметикалық өнімнің бұл түрі толтырғыштармен бірдей қасиеттерге ие - ол әжімдердің, безеулердің пайда болуына жол бермейді және теріні ылғалмен қанықтыруға көмектеседі.
