Гиалуроновая кислота: состав, молекулярная масса, особенности лечения суставов
Гиалуроновая кислота активно используется при проблемах с суставами. Гиалуронат, как ее иначе называют, входит в состав кожи, соединительной и нервной ткани, межклеточной жидкости. Он же является важным компонентом синовиальной жидкости в суставе.
Гиалуроновая кислота – лучший природный увлажнитель
Для чего организму гиалуроновая кислота
Гиалуроновая кислота связывает воду и удерживает в тканях влагу, без которой не возможна работа ни одной системы или органа. Именно поэтому она показана:
- при сухой дряблой коже;
- при сухости роговицы глаза и дистрофических изменениях в ней;
- при лечении артроза, остеоартроза, остеохондроза, при послеоперационных состояниях в суставах, хрящах и связках;
- при дефиците синовиальной жидкости.
Для чего гиалуроновая кислота суставам
Гиалуронат – основной компонент суставной жидкости. Он придает ей необходимой вязкости, благодаря которой хрящ получает нужные для обмена веществ компоненты и сохраняет функциональность. Гиалуроновая кислота входит также в состав хряща, а при ее дефиците прекращается образование хондроцитов (хрящевых клеток). Именно этой составляющей хрящ обязан упругостью и способностью к амортизации. При ее дефиците он становится ломким, трескается – развивается артроз.
Образование и распад гиалуроновой кислоты происходят в организме безостановочно. Однако с возрастом или на фоне функциональных нарушений обменные механизмы замедляются – формируется дефицит гиалуроната или дефекты в его структуре. Молекулы все так же образуются, но уже не способны связывать и удерживать воду. Этот процесс ученые называют старением организма.
Чем хуже гиалуроновая кислота удерживает влагу, тем быстрее стареет организм
Почему важна молекулярная масса гиалуроновой кислоты
Вещество представляет собой полимер, длинную цепочку из 10-20 тысяч органических и неорганических элементов. Оно может быть низко- или высокомолекулярным – с молекулярной массой от 5 тыс. до 20 млн Да.
Высокомолекулярная кислота, представляющая собой очень длинную цепочку, проникает в клетку хуже, чем низкомолекулярная. «Гиалуронка», входящая в состав синовиальной жидкости, имеет молекулярную массу 2-3 млн Да – оптимальное значение для того, чтобы проникать между хондроцитами и в то же время сохранять смазывающие способности.
Низкомолекулярная кислота проникает в хрящ, доставляет ему питательные вещества и жидкость. Высокомолекулярная – не проникает внутрь, а образует смазывающий слой, который выполняет амортизирующую функцию. Инъекции на основе гиалуроната делают, чтобы устранить трение хрящей и восстановить вязкость, а также объем синовиальной жидкости.
Ничуть не хуже, а даже еще более эффективно справляется с этим синтетический препарат «Нолтрекс», молекулярная масса которого составляет 10 млн Да. Вещество прилегает к хрящевым поверхностям, не проникая внутрь, и эффективно выполняет функцию синовиальной жидкости.
Молекула гиалуроновой кислоты удерживает до 300-500 молекул воды
Как получают гиалуроновую кислоту
В организме естественную гиалуроновую кислоту вырабатывают специальные клетки. Есть они и в суставах, и суставной сумке, и в других органах – вещество универсально и везде имеет одинаковую структуру. Оно отличается биологической совместимостью, не вызывает иммунного ответа, даже если получено извне, за редкими исключениями.
Гиалуроновую кислоту добывают одним из двух способов:
Источником служит биомасса – петушиные гребни, связки, хрящи, стекловидное тело крупного рогатого скота, пупочные канатики. Их обрабатывают щелочами и кислотами, очищают и высушивают. В готовых препаратах сохраняются остатки животного белка, которые могут вызывать аллергию.
Многие вегетарианцы отказываются использовать гиалуроновую кислоту животного происхождения
В качестве сырья используют пшеничные субстраты. Размещенные в них бактерии размножаются и синтезируют гиалуроновую кислоту, которую отделяют, очищают и высушивают. Именно эта разновидность сегодня считается более безопасной и эффективной.
Читайте также: Как называется ткань из которой шьют купальники для плавания
Сама по себе гиалуроновая кислота отличается химической нестабильностью, поэтому ее используют для инъекций в виде гиалуроната натрия – натриевой соли.
В чем разница между нативной и модифицированной гиалуроновой кислотой
Нативная – максимально соответствует той, которая образуется в организме. Однако она быстро распадается под действием гиалуронидазы. Эту форму используют в пищевых добавках, которые необходимо принимать длительное время, прежде чем вещество накопится в организме.
Модифицированная – подвергается дополнительной обработке. Ее молекулы скрепляют витаминами, аминокислотами и другими микроэлементами, что затрудняет распознавание гиалуронидазой и увеличивает период расщепления, а значит, и время действия.
Именно такая модифицированная кислота и используется в ортопедии для лечения артроза или остеоартроза. После введения в сустав она сохраняется там в течение нескольких месяцев, выполняя функции синовиальной жидкости. Синтетический препарат Noltrex действует по аналогичному принципу, но дольше, поскольку фермент гиалуронидаза вообще не распознает вещество искусственного происхождения. Эффект от внутрисуставных инъекций «Нолтрекс» сохраняется на год, полтора, а иногда и два года.
«Нолтрекс» не распознается гиалуронидазой, поэтому действует дольше, чем гиалуроновая кислота
Гиалуроновая кислота входит в состав множества протезов синовиальной жидкости, например в «Гиалуром CS»:
Стоит ли пить гиалуроновую кислоту в форме таблеток и капсул
Не все люди с проблемами суставов готовы проходить курс инъекций, особенно если в анамнезе – полиостеоартроз, а значит, уколы необходимо делать в каждый сустав. В таких случаях многие прибегают к таблеткам или капсулам с содержанием гиалуроновой кислоты. Насколько это оправдано и имеет ли смысл?
Чтобы гиалуронат усвоился в ЖКТ и попал в кровь, он должен быть низкомолекулярным. Исследования показали, что большая часть молекул, проходя через пищевод, усваивается и оказывает положительное действие на организм. Организм самостоятельно распределяет «гиалуронку» и направляет ее на потребности внутренних органов, суставов и соединительной ткани. Восстановить таким образом здоровье кожи, ногтей или волос не удастся: организм не «считает» проблемы внешнего вида самыми важными.
Пить таблетки с гиалуроновой кислотой, чтобы добиться эффекта, нужно годами
Разумеется, для лечения остеоартроза таблеток и капсул недостаточно, как недостаточно и одного лечебного средства. Иногда суставы продолжают разрушаться даже после курса внутрисуставных инъекций «Нолтрекс», если человек не соблюдает элементарных правил режима труда и отдыха, не получает с пищей, например, витамин С или имеет лишние 20 кг веса. Прислушивайтесь к советам опытных ортопедов, выбирайте надежные терапевтические методы – и да будут ваши суставы здоровы!
Гиалуроновая кислота какая ткань
• Гиалуронан представляет собой гликозаминогликан, который образует во внеклеточном матриксе огромные комплексы с протеогликанами. Особенно в большом количестве эти комплексы присутствуют в хрящевой ткани, где гиалуронан посредством линкерного белка связывается с протеогликаном агреканом
• Гиалуронан несет сильный отрицательный заряд и поэтому во внеклеточном пространстве связывается с катионами и с молекулами воды. Это приводит к увеличению жесткости внеклеточного матрикса и создает между клетками водяную подушку, которая гасит силы сжатия
• Гиалуронан состоит из повторяющихся единиц дисахаридов, связанных в длинные цепи
• В отличие от других гликозаминогликанов, гиалуронановые цепи синтезируются на цитозольной поверхности плазматической мембраны и затем выходят из клетки
Читайте также: Отделка тканью стен спальни
• Клетки связываются с гиалуронанами с участием семейства рецепторов, известных под названием гиаладгерины, которые инициируют сигнальные процессы, контролирующие миграцию клеток и сборку цитоскелета
Гиалуронан (ГК), также известный под названием гиалуроновая кислота или гиалуронат, представляет собой глюкозаминогликан (ГАГ). В отличие от других гликозаминогликанов (ГАГ), связанных с внеклеточном матриксом, гиалуронан не связан ковалентной связью с протеогликанами сердцевинных белков, а образует очень большие комплексы с секретируемыми протеогликанами.
К числу таких наиболее важных комплексов относятся комплексы, присутствующие в хрящевой ткани, где молекулы ГК, секретируемые хондроцитами (хрящеобразующие клетки), связываются примерно со 100 копиями протеоглика-на агрекана. Агрекановые сердцевинные белки через небольшой линкерный белок связываются с одной молекулой ГК через 40-нм интервалы. Такие комплексы в длину могут достигать более 4 мм и обладать мол массой, превышающей 2 х 108 дальтон. Таким образом, с участием ГК во внеклеточном матриксе хрящевой ткани создаются большие гидратированные пространства.
Эти пространства играют особенно важную роль в тканях с низкой плотностью кровеносных сосудов, поскольку они обеспечивают диффузию питательных компонентов и выведение продуктов обмена из внеклеточного пространства.
Гиалуроновая кислота (ГК) обладают очень простой структурой. Подобно всем ГАГ, они являются линейными полимерами одного из дисахаридов, глюкуроновой кислоты, связанной с N-ацетилглюкозамином посредством (3 (1-3) связи. Как показано на рисунке ниже, молекулы ГК содержат в среднем 10 000 (и до 50 000 этих дисахаридов, связанных b(1-4) связью. Поскольку дисахариды несут отрицательный заряд, они связывают катионы и молекулы воды.
Подобно протеогликанам, ГК увеличивают жесткость внеклеточного матрикса и служат в качестве смазки в таких соединительнотканных структурах, как суставы. Гидратированные молекулы ГК также образуют между клетками водяную подушку, которая позволяет тканям гасить силы сжатия.
CD44 образует гомодимеры или гетеродимеры с рецепторами Erb2.
Эти комплексы связываются с рядом сигнальных молекул,
которые контролируют организацию цитоскелета и экспрессию генов.
Молекулы гиалуроновой кислоты (ГК) гораздо крупнее, чем другие ГАГ. Из-за этого клетки должны расходовать на их формирование большие количества энергии. Подсчитано, что для формирования одной среднего размера цепи ГК, необходимо 50 000 эквивалентов АТФ, 20 000 кофакторов НАД и 10 000 групп ацетил-КоА. Поэтому в большинстве клеток синтез ГК находится под жестким контролем.
Синтез гиалуроновой кислоты (ГК) катализируется трансмембранными ферментами, ГК синтазами, локализованными в плазматической мембране. Эти ферменты несколько необычны в том смысле, что они собирают полимер ГК на цитозольной стороне плазматической мембраны, а затем переносят его через мембрану во внеклеточное пространство. Это принципиально отличается от синтеза других ГАГ, которые образуются в аппарате Гольджи и ковалентно связываются с протеогликанами сердцевинных белков по мере их прохождения по секреторному пути.
Важнейшим способом регуляции синтеза гиалуроновой кислоты (ГК) является изменение экспрессии ферментов, ГК синтаз. Экспрессия этих ферментов индуцируется специфичными для клеток факторами роста. Например, фактор роста фибробластов и интерлейкин-1 являются индукторами экспрессии ферментов в фибробластах, в то время как глюкокортикоиды подавляют экспрессию в этих же клетках. Эпидермальный фактор роста стимулирует экспрессию в кератиноцитах, но не в фибробластах. Секреция ГК контролируется независимо от их синтеза, и это обеспечивает, по крайней мере, два способа контроля уровня ГК в тканях.
Читайте также: Ткани для отделки вечерних платьев
Наряду с участием в гидратации тканей, гиалуроновая кислота (ГК) связывается со специфическими поверхностными рецепторами, что приводит к стимуляции внутриклеточных сигнальных путей, контролирующих такие процессы, как миграция клеток. Основным рецептором ГК является CD44, относящийся к семейству белков, называемых гиладгеринами, которые связываются с ГК. К остальным представителям этого семейства относятся протеогликаны (например, версикан, агрекан, бревикан) и линкерный белок, который связывает ГК с агреканом в хрящевой ткани. Множественные формы CD44 образуются при альтернативном сплайсинге транскриптов одного гена, хотя функциональные различия между этими изоформами остаются неясными.
CD44 существует в виде гомодимеров, которые экспрессируются во многих типах клеток или в виде гетеродимеров с ErbВ, тирозинкиназой, которая экспрессируется на эпителиальных клетках.
Цитоплазматический участок CD44 обладает несколькими функциями. Он необходим для правильного связывания с ГК и для сортинга рецепторов на клеточной поверхности. Он также участвует в процессах внутриклеточной передачи сигнала. Картирование функциональных областей в цитоплазматическом участке CD44 проводилось при изучении экспрессии мутантных форм CD44 в культуре клеток, и активации сигнальных путей после прикрепления клеток к ГК.
Из этих исследований мы знаем, что гомодимеры CD44 и гетеродимеры CD44/ErbB активируют нерецепторные тирозинкиназы, например Src, а также представителей семейства небольших G-белков, Ras. Эти киназы активируют такие сигнальные белки, как протеинкиназа С, МАР киназа и ядерные факторы транскрипции.
Наряду с этим, как показано на рисунке ниже, сигналы, передающиеся с участием CD44, могут изменять сборку актинового цитоскелета у поверхности клеток. Это происходит при активации таких белков, связывающих актин, как фодрин и небольшого G-белка, Rac-1. Одним из последствий реорганизации актина является стимуляция миграции клеток под влиянием связывания CD44 с ГК. В опухолях усиление экспрессии CD44 и секреции ГК коррелирует с увеличением ее агрессивности, и является плохим прогностическим признаком.
Обычно считается, что гиалуроновая кислота (ГК) играет двоякую роль в стимуляции миграции клеток. Во-первых, за счет связывания с внеклеточным матриксом ГК нарушает межклеточные взаимодействия и взаимодействие клеток с матриксом. Мыши, у которых не происходит экспрессии ГК, характеризуются незначительной величиной межклеточного пространства, вследствие чего животные не могут развиваться нормально. Поскольку ГК обладает большим гидратированным объемом, повышенная секреция ГК в опухоли нарушает целостность внеклеточного матрикса, что приводит к образованию больших промежутков, через которые могут мигрировать опухолевые клетки.
Во-вторых, при связывании ГК с рецепторами CD44 могут активироваться внутриклеточные процессы передачи сигналов, непосредственно приводящие к перегруппировкам цитоскелета и к активации миграции клеток. Это подтверждается данными, полученными в экспериментах по добавлению ГК к клеткам в культуре. Клетки, экспрессирующие CD44, начинают мигрировать сразу же после контакта с ГК, и соединения, разрушающие внутриклеточные сигнальные молекулы и связывающиеся с CD44, ингибируют эту миграцию.
Существует внутриклеточный пул гиалуроновой кислоты (ГК), однако его роль остается невыясненной. После синтеза в цитозоле остается некоторое количество ГК, и некоторое количество вновь секретированного ГК может снова попадать в клетку за счет эндоцитоза. Количество внутриклеточного ГК может меняться в зависимости от стадии цикла, и некоторые цитоплазматические белки, контролирующие клеточную пролиферацию, также связываются с ним. Это позволяет предполагать, что ГК служит внутренней сигнальной молекулой, регулирующей деление клеток.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом