4 / 2017 / vol. 6
Kosmetologia Estetyczna
331
artykuł naukowy
Kosmetologia Estetyczna
N
ten jest pozyskiwany metodami biotechnologicznymi na dro-
dze fermentacji ze szczepów bakterii
Streptococcus
i
Pasteurella
,
gdzie występuje w ich otoczkach [8, 16, 29]. Trwają próby nad
uzyskaniem wysokocząsteczkowego kwasu hialuronowego
w procesie fermentacji
Bacillus subtilis
,
Pasteurella multocida
i metodami inżynierii genetycznej z transformowanych przez
wirus chlorelli PBCV-1
E. coli
(
Eschericia coli
) [13, 20].
|
|
ROLA KWASU HIALURONOWEGOWORGANIZMIE
CZŁOWIEKA
|
|
Metabolizm kwasu hialuronowego
Biosynteza kwasu hialuronowego odbywa się na wewnętrznej
błonie plazmatycznej komórek, gdzie zlokalizowane są enzymy
z grupy syntez hialuronowychnazywane glikozylotransferazami
HAS-1, HAS-2 i HAS-3, które są kodowane przez spokrewnione
ze sobą, ale odrębne geny, zlokalizowane na różnych chromoso-
mach [30-31]. HAs stopniowo i naprzemiennie przyłącza reszty
urydynodifosforanu UDP (
uridine diphosphate)-N
-acetylo-
D
-glu-
kozaminy UDP-glukuronianu do redukującego końca rosnącego
łańcucha polisacharydowego (polimeryzacja cząsteczek kwasu).
Wszystko to odbywa się w obecności dwuwartościowych jonów
metali – Mg
2+
lub Mn
2+
. Jednocześnie w czasie syntezy HA jest
przemieszczany do przestrzeni pozakomórkowej przez błonę,
umożliwiając niehamowany wzrost polimeru i uzyskanie dużych
rozmiarów cząsteczek sięgającej 107 Da. Na zewnątrz komórki
wiązana jest woda, tworząc otoczkę ochronną i okołokomórkowe
środowisko o odpowiednim stopniu nawilżenia [8, 13].
Oddziaływanie kwasu na komórki odbywa się przede
wszystkim za pośrednictwem receptorów, które są obecne za-
równo wewnątrz komórek, jak i na błonie komórkowej i nazy-
wane są one hyaladherynami. Receptory wykazujące zdolność
łączenia się z kwasem hialuronowym to: błonowy receptor
CD44, RHAMM (
Receptor for Hyaluronan Mediated Motility
)
inaczej zwany receptorem błonowym CD168, LYVE-1 (
Lymph
Lessel Endothelial Hyaluronan Receptor-1
), HARE (
Hyaluronan
Receptor for Endocytosis
), Toll4 (TLR4), receptor LEC (
Liver En-
dothelial Cells
) i ICAM-1 (
Intercellular Adhesion Molekule-1
) [5, 13,
32-33]. Jeśli chodzi o receptor CD44, jest on integralnym biał-
kiem błonowym i występuje w kilku odmiennych izoformach.
Oddziaływanie kwasu na komórki docelowe poprzez ten recep-
tor odbywa się za pośrednictwem kaskady kinaz. Wszystko to
wpływa na adhezję komórek do składników macierzy pozako-
mórkowej i skutkuje stymulacją agregacji, proliferacji, migracji
oraz angiogenezy. Drugi receptor RHAMM (
Receptor
for hyalu-
ronan acid-mediated motility
) jest rozmieszczony w różnych czę-
ściach komórek (błona komórkowa, cytoszkielet, mitochondria
oraz jądro komórkowe). Wiązanie hialuronianu do błony ko-
mórkowej odgrywa ważną rolę w aktywowaniu kaskady kinaz
poprzez funkcję jako receptora integralnych receptorowych
białek błonowych. Białko RHAMM posiada zdolności współ-
działania z kinazami, kalmoduliną, cytoszkieletem. Ma rów-
nież zdolność do pobudzania ruchliwości komórek [13, 34-37].
Naturalny kwas hialuronowy ma okres półtrwania od 1 do
2 dni, gdyż potem ulega rozpuszczeniu w wodzie i degradacji,
pod wpływem enzymów w wątrobie, do dwutlenku węgla
i wody [4, 8, 20, 35]. Istotnymi kofaktorami w procesie degra-
dacji kwasu hialuronowego są kwas askorbinowy i pochodne
żelaza [4, 36]. Okres półtrwania we krwi jest najkrótszy i wy-
nosi 2-5 minut, w skórze – 12 godzin, natomiast w chrząstkach
– 1-3 tygodnie, a w ciele szklistym oka nawet ponad 2 miesią-
ce [8]. Szybkość reakcji prowadzącej do degradacji tego kwasu
uzależniona jest od tkanki, w jakiej proces ten zachodzi. Pewna
część tego biopolimeru ulega rozkładowi w miejscu syntezy
i w pierwotnym miejscu występowania w danej tkance, na-
stępna część wędruje z limfą do węzłów chłonnych (może też
tam być rozłożona), a pozostała część dostaje się do krążenia
ogólnego, z którego częściowo usuwana jest przez komórki
śródbłonkowe naczyń zatokowych wątroby, a minimalne ilości,
które pozostały, wydalane są przez nerki. Enzymatyczna de-
gradacja zachodzi z udziałem hialuronidaz oraz lizosomalnych
egzoglikozydaz –
N
-acetylo-
β
-
D
-glukozaminidazy (
β
-NAG), ale
też przy udziale reaktywnych form tlenu RFT (
Reactive Oxygen
Species
), tzw. wolnych rodników. Na zmniejszenie tych ostat-
nich można wpływać poprzez zewnętrzne wspomaganie natu-
ralnej ochrony autooksydacyjnej organizmu. Hialuronidazy są
aktywne w środowisku o pH nieprzekraczającym 7,0 [13, 30-31].
Geny dla tych enzymów 1,2 i 3 (HYAL-1, HYAL-2, HYAL-3) są
zlokalizowane na 3 chromosomie (3p21.3). Nieenzymatyczna
degradacja może zachodzić przy udziale wolnych rodników,
pod wpływem pH, ultradźwięków czy temperatury. HA jest
bardzo wrażliwy na działanie RFT, co może być przyczyną po-
wstawania miejscowych stanów zapalnych [13].
|
|
Występowanie
i funkcje kwasu hialuronowegow skórze
Skóra jest jednym z większych depozytów hialuronianu w or-
ganizmie, u dorosłych zawiera ona ok. 8 g HA [13, 37]. Łączy
proteoglikany w agregaty i poprzez interakcje z białkami ma-
cierzy utrzymuje właściwą strukturę tkanki. Jako biopolimer
wysoce hydrofilowy funkcjonuje jako substancja nawilżająca
zapewniająca prawidłowe uwodnienie w skórze i jako osmo-
tycznie czynny bufor oraz jako sito ograniczające wejście
patogenów, białek i proteaz. Występując wewnątrz komórek,
bierze udział w regulacji ich wzrostu, podziałów i ruchliwości
[13]. Polimer ten pobudza proliferacje fibroblastów, jest induk-
torem syntezy endogennego HA czy kolagenu oraz elastyny,
ochrania komórki przed wolnymi rodnikami, spełnia funkcje
immunoregulujące [38, 39]. Występowanie kwasu w naskórku
jest niewielkie ze względu na nieduże przestrzenie międzyko-
mórkowe i wynosi około 0,1-0,2 mikrograma/miligram suchej
masy tkanki [5, 13, 37]. Najmniejsze ilości są w warstwie pod-
stawnej, natomiast najobficiej występuje wwarstwie kolczystej
naskórka. Wwarstwie ziarnistej i rogowej naskórka nie stwier-
dzono jego obecności [40]. W skórze właściwej znajduje się
w warstwie brodawkowatej i w mikrofibrylach kolagenu oraz
