Հիալուրոնաթթուն կենդանական ծագման մթերք է, որը լայնորեն կիրառվում է բժշկության և կոսմետոլոգիայի մեջ։ Այս նյութի հատկությունները դեռ լիովին պարզված չեն, և դրա ազդեցությունը մարդու օրգանիզմի վրա խոստումնալից է նոր սերնդի դեղամիջոցների ստեղծման համար։ Այս միացությունն ակտիվորեն մասնակցում է սաղմի առաջացման, բջիջների բաժանման, դրանց տարբերակման և իմունային պատասխանի շարժման գործընթացներին։
Հայտնաբերման պատմություն և տերմինաբանություն
Հիալուրոնաթթուն ըստ բանաձևի վերաբերում է գլիկոզամինոգլիկաններին, որոնց մոլեկուլները բաղկացած են կրկնվող միավորներից, որոնք չեն պարունակում սուլֆատային խմբեր։ Առաջին անգամ այս բարձր մոլեկուլային զանգվածը մեկուսացվել է խոշոր եղջերավոր անասունների ապակենման մարմնից: Սկզբում գիտնականները ենթադրում էին, որ այդ նյութը բնորոշ է միայն կաթնասուններին։ Այնուամենայնիվ, 1937 թվականին դա հերքվեց. այն ստացվել էր հեղուկ միջավայրից, որում աճեցվում էր հեմոլիտիկ streptococcus: 1954 թվականին բրիտանական Nature ընդհանուր գիտական ամսագրում այն առաջին անգամ տպագրվել էՀիալուրոնաթթվի կառուցվածքային բանաձևը.
Նյութի ընդհանուր անվանումը կապված է դրա հայտնաբերման պատմության հետ (անգլ. «hyaloid» - ապակենման, «uronic acid» - uronic acid): Միջազգային քիմիական տերմինաբանության մեջ կա նաև «հիալուրոնան» անվանումը, որը միավորում է թթունն ու դրա աղերը։ Հիալուրոնաթթվի քիմիական բանաձևն է՝ C2₈H44N2O23:
Ներկայումս դրա կիրառման շրջանակը շատ լայն է՝ բժշկություն, կոսմետոլոգիա, դեղագործություն։ Հիալուրոնաթթուն օգտագործվում է որպես հիմնական և օժանդակ նյութ։ Վերջին տարիներին հայտնաբերված միացության հատկությունները ապագայում օգտագործման մեծ հեռանկարներ ունեն, ուստի այս կենսապոլիմերի նկատմամբ պահանջարկն անընդհատ աճում է։
շենք
Հիալուրոնաթթվի բանաձևը տիպիկ անիոնային պոլիսախարիդ է: Մոլեկուլները միացված են երկար գծային շղթաներով։ Հարակից նյութերը՝ գլյուկոզա ամինոգլիկանները, ունեն մեծ թվով սուլֆատացված խմբեր։ Սա բացատրում է տարբեր իզոմերների առաջացումը՝ միացություններ, որոնք տարբերվում են ատոմների տարածական դասավորությամբ։ Նրանց քիմիական հատկությունները նույնպես տարբերվում են. Հիալուրոնաթթուն, ի տարբերություն գլիկոզամինոգլիկանների, քիմիապես միշտ նույնական է: Դրա հատկությունները կախված չեն սկզբնական նյութերի ստացման եղանակներից և տեսակից։
Հիալուրոնաթթվի բաղադրությունը ներառում է D-գլյուկուրոնաթթու և N-ացետիլ-D-գլիկոզամին, որոնք փոխկապակցված են բետա-գլիկոզիդային կապով և կազմում են դրա դիսաքարիդային միավորները (գլյուկոպիրանոզային օղակներ, որոնք ունեն մոտ 450 Da մոլեկուլային զանգված):. Նրանց թիվը այս միացության մոլեկուլներում կարող է հասնել 25000-ի։Դրա շնորհիվ թթուն ունի բարձր մոլեկուլային քաշ (5,000-20,000,000 Da):
Հիալուրոնաթթվի դիսաքարիդային հատվածի կառուցվածքային բանաձևը ներկայացված է ստորև նկարում:
Թթվի բաղադրությունը պարունակում է հիդրոֆոբ և հիդրոֆիլ տարածքներ, որոնց շնորհիվ տիեզերքում այս բարձր մոլեկուլային միացությունը ոլորված ժապավենի տեսք ունի։ Մի քանի շղթաների համադրությունը կազմում է չամրացված կառուցվածքի գնդիկ: Մինչև 1000 ջրի մոլեկուլ կապելու և պահելու ունակությունը հիալուրոնաթթվի բանաձևի մեկ այլ առանձնահատկություն է: Այս նյութի կենսաքիմիան առաջին հերթին պայմանավորված է նրա բարձր հիգրոսկոպիկությամբ, որն ապահովում է հյուսվածքների հագեցվածությունը ջրով և ներքին ծավալի պահպանում։
Քիմիական հատկություններ
Հիալուրոնաթթուն ունի հետևյալ բնորոշ քիմիական հատկությունները՝
- մեծ թվով ջրածնային կապերի առաջացում;
- միջավայրի թթվային ռեակցիայի ստեղծում ջրային լուծույթներում՝ ապապրոտոնացված կարբոքսիլ խմբի առկայության պատճառով;
- լուծվող աղերի առաջացում ալկալիական մետաղներով;
- ձևավորում ուժեղ գելային կառուցվածքի (կեղծ գել) ջրային լուծույթում, որը պարունակում է զգալի քանակությամբ խոնավություն (սպիտակուցային բարդույթները հաճախ նստում են);
- չլուծվող բարդույթների ստեղծում ծանր մետաղներով և ներկանյութերով.
Արտաքուստ նյութի ջրային լուծույթները խտությամբ նման են ձվի սպիտակուցին: Հիալուրոնաթթվի կառուցվածքային բանաձեւը թույլ է տալիս վերցնելայն ունի մի քանի ձև՝ կախված միջավայրի իոնային միջավայրից՝
- ձախ միայնակ պարույր;
- բազմաթելային հարթ կառուցվածքներ;
- կրկնակի պարույր;
- գերոլորված կառուցվածքներ՝ խիտ մոլեկուլային ցանցով։
Վերջին ձևը երրորդական է և կարող է կլանել մեծ քանակությամբ ջուր, էլեկտրոլիտներ, բարձր մոլեկուլային քաշով սպիտակուցներ։
Տարբեր ծագման հիալուրոնաթթվի տարբերություններ
Ինչպես նշվեց վերևում, այս նյութի կառուցվածքը շատ նման է, անկախ դրա արտադրության աղբյուրից։ Բակտերիալ և կենդանական ծագման թթուների տարբերությունը դրանց պոլիմերացման աստիճանն է։ Կենդանական ծագման հիալուրոնաթթվի բանաձևն ավելի երկար է, քան բակտերիալ ձևը (համապատասխանաբար 4000-6000 և 10000-15000 մոնոմեր):
Այս նյութերի համար ջրի լուծելիությունը նույնն է և հիմնականում կախված է դիսաքարիդների մնացորդներում հիդրօքսիլային և աղային խմբերի առկայությունից: Քանի որ թթվի քիմիական կառուցվածքը բնականաբար նման է բոլոր կենդանի անհատներին, սա նվազագույնի է հասցնում անբարենպաստ իմունոլոգիական ռեակցիաների և մերժման վտանգը, երբ այն կիրառվում է մարդկանց և կենդանիների համար:
Դերը բնության մեջ
Հիալուրոնաթթվի հիմնական տեղը կաթնասունների հյուսվածքների միջբջջային (կամ արտաբջջային) մատրիցայի բաղադրությունն է: Ինչպես ցույց են տալիս գիտական հետազոտությունները, այն առկա է նաև որոշ բակտերիաների՝ streptococci-ի, staphylococci-ի և այլ մակաբույծ միկրոօրգանիզմների պարկուճներում։ Միացության սինթեզը տեղի է ունենում նաև անողնաշար կենդանիների մարմնում (նախակենդանիներ,հոդվածոտանիներ, էխինոդերմներ, ճիճուներ).
Գիտնականները ենթադրում են, որ բակտերիաներում հիալուրոնաթթու արտադրելու ունակությունը զարգացել է հյուրընկալող օրգանիզմում դրանց վիրուսային հատկությունները բարձրացնելու համար: Իր ներկայության շնորհիվ միկրոօրգանիզմները հեշտությամբ կարող են ներթափանցել մաշկի մեջ և գաղութացնել այն։ Նման մակաբույծ բակտերիաները կարող են չեզոքացնել հյուրընկալողի իմունային պատասխանը և հրահրել ավելի ակտիվ բորբոքային գործընթացի զարգացում, քան մանրէների այլ շտամներ։
Հիալուրոնաթթուն արտադրվում է սպիտակուցների միջոցով, որոնք ներկառուցված են ներբջջային օրգանելների բջջային պատի կամ թաղանթների մեջ: Մարդու մարմնում նյութի ամենաբարձր կոնցենտրացիան նշվում է հոդերի խոռոչը լցնող հեղուկում, պորտալարի, աչքի ապակենման մարմնի և մաշկի մեջ։
Նյութափոխանակություն
Հիալուրոնաթթվի սինթեզը տեղի է ունենում ֆերմենտային ռեակցիաների տեսքով 3 փուլով՝
- Գլյուկոզա-6-ֆոսֆատ – գլյուկոզա-1-ֆոսֆատ (ֆոսֆորիլացված գլյուկոզա) – UDP-գլյուկոզա – գլյուկուրոնաթթու:
- Ամինո շաքար – գլյուկոզամին-6-ֆոսֆատ – N-ացետիլգլյուկոզամին-1-ֆոսֆատ – UDP-N-ացետիլգլյուկոզամին-1-ֆոսֆատ:
- Գլիկոզիդ տրանսֆերազայի ռեակցիա, որը ներառում է հիալուրոնատ սինթետազ ֆերմենտը:
Օրական այս նյութի մոտ 5 գ արտադրվում և քայքայվում է մարդու օրգանիզմում: Թթվի ընդհանուր քանակը կազմում է մոտ յոթ հազարերորդական տոկոսը ըստ քաշի: Ողնաշարավորների մոտ թթվային սինթեզը տեղի է ունենում 3 տեսակի ֆերմենտային սպիտակուցների (հյալուրոնատ սինթետազների) ազդեցության տակ։ Դրանք մետաղապրոտեիններ են՝ կազմված մետաղական կատիոններից և գլյուկոզիդ ֆոսֆատներից։ Հիալուրոնատ սինթետազները միակ ֆերմենտներն ենկատալիզացնում է թթվի արտադրությունը։
C2₈H44N2O23 մոլեկուլների քայքայման գործընթացը տեղի է ունենում հիալուրոն-լիտիկ ֆերմենտների ազդեցության ներքո: Մարդու մարմնում դրանք առնվազն յոթն են, և նրանցից ոմանք ճնշում են ուռուցքի ձևավորման գործընթացները: Հիալուրոնաթթվի քայքայման արտադրանքը օլիգո- և պոլիսախարիդներն են, որոնք խթանում են նոր արյունատար անոթների ձևավորումը:
Գործառույթները մարդու մարմնում
Կոլագենը և հիալուրոնաթթուն մարդու մաշկի բաղադրության մեջ ամենաարժեքավոր նյութերն են, որոնցից կախված է դերմիսի առաձգականությունն ու հարթությունը։ C28H44N2O23 կատարում է հետևյալ գործառույթները՝
- ջրի պահպանում, որն ապահովում է մաշկի առաձգականությունը և նրա տուրգորը;
- միջքաղաքային հեղուկի մածուցիկության պահանջվող աստիճանի ստեղծում;
- մասնակցություն էպիդերմիսի հիմնական և իմունային կոմպետենտ բջիջների վերարտադրությանը;
- աջակցում է վնասված մաշկի աճին և վերականգնմանը;
- կոլագենային մանրաթելերի ամրացում;
- տեղական իմունիտետի ամրապնդում;
- պաշտպանություն ազատ ռադիկալներից, քիմիական և կենսաբանական նյութերից։
Այս նյութի ամենաբարձր կոնցենտրացիան նկատվում է սաղմի մաշկի վրա։ Ծերացման հետ թթվի մեծ մասը կապվում է սպիտակուցների հետ, ինչը նվազեցնում է մաշկի խոնավացման մակարդակը։ Նյութափոխանակությունը ինքնակարգավորելու ունակությունը հատկապես խիստ նվազում է 50-ից բարձր մարդկանց մոտ։
Հիալուրոնաթթվի հետևյալ հատկությունները նույնպես որոշվել են synovial հեղուկում.
- ձևավորումմիատարր կառուցվածք՝ աճառի հատուկ բաղադրիչը պահելու համար՝ քոնդրոիտին սուլֆատ;
- ամրապնդում է աճառի կոլագենային շրջանակը;
- ապահովում է հոդերի շարժվող մասերի քսում, նվազեցնում դրանց մաշվածությունը:
Թթուների մոլեկուլների կենսաբանական դերը տարբերվում է՝ կախված դրանց մոլեկուլային քաշից։ Այսպիսով, մինչև 1500 մոնոմեր պարունակող միացություններն ունեն հակաբորբոքային ազդեցություն և ակտիվ մասնակցություն ունեն կոլագենի ցանցի կառուցմանը։ Մինչև 2000 մոնոմերների շղթայով պոլիմերները դեր են խաղում հիդրոբալանսի պահպանման գործում, իսկ բարձր մոլեկուլային միացություններն ունեն առավել ցայտուն հակաօքսիդանտ հատկություններ:
Հիալուրոնաթթուն նաև մասնակցում է սաղմի ձևավորմանն ու զարգացմանը, բջիջների շարժունակության վերահսկմանը. բջիջների միգրացիան մի տեղից մյուսը, մակերևութային բջիջների ընկալիչների հետ որոշ փոխազդեցություններում:
Ստանալ
Գոյություն ունի նյութ ստանալու եղանակների 2 հիմնական խումբ.
- Ֆիզիկա-քիմիական (արդյունահանում կաթնասունների, ողնաշարավորների և թռչունների հյուսվածքներից). Քանի որ կենդանական հումքը հաճախ պարունակում է թթու սպիտակուցների և այլ պոլիսախարիդների հետ միասին, անհրաժեշտ է ստացված արտադրանքի մանրակրկիտ մաքրում, ինչը ազդում է վերջնական դեղամիջոցի արժեքի վրա: Արդյունաբերական մասշտաբով թթու ստանալու համար օգտագործվում են նորածինների պորտալարը և ընտանի հավերի սանրերը։ Կան արդյունահանման այլ եղանակներ՝ խոշոր եղջերավոր անասունների աչքերից, հեղուկը, որը լցնում է հոդերի և հոդային պարկերի խոռոչները; արյան պլազմա,աճառ, խոզի կաշի.
- Մանրէաբանական մեթոդներ՝ հիմնված աճեցված բակտերիաների վրա. Հիմնական արտադրողները Pasteurellamultocida և Streptococcus բակտերիաներն են։ Այս մեթոդներն առաջին անգամ փորձարկվել են 1953 թվականին: Դրանք ավելի խնայող են և կախված չեն հումքի սեզոնային մատակարարումներից:
Առաջին դեպքում կենսաբանական նյութերը ոչնչացվում են մանրացման և համասեռացման եղանակներով, այնուհետև թթուն հանվում է պեպտիդների հետ խառնուրդում՝ օրգանական լուծիչների ազդեցության տակ։ Ստացված զանգվածը մշակվում է ֆերմենտներով կամ սպիտակուցները հեռացվում են քլորոֆորմով կամ էթանոլի և ամիլային ալկոհոլի խառնուրդով դենատուրացիայով: Դրանից հետո նյութը կենտրոնանում է ակտիվացված ածխածնի վրա։ Վերջնական մաքրումն իրականացվում է իոնափոխանակման քրոմատագրմամբ կամ ցետիլպիրիդինիումի քլորիդով նստեցմամբ։
Բժշկական օգտագործում
Հիալուրոնաթթուն օգտագործվում է հետևյալ պաթոլոգիաների համար՝
- ակնաբուժություն – կատարակտ; օգտագործել որպես վիրաբուժական միջավայր վիրահատությունների ժամանակ;
- օրթոպեդիա - օստեոարթրիտ, հոդային աճառի պաշտպանություն ոչնչացումից, ինչպես նաև դրա վերականգնման խթանում (սինովիալ հեղուկի էնդոպրոթեզներ);
- վիրաբուժություն - փափուկ հյուսվածքների մեծացում, վիրահատություններ աճառի լայնածավալ հեռացումով;
- դեղագործություն - դեղամիջոցների արտադրություն՝ հիմնված միացության պոլիմերային կառուցվածքի վրա (հաբեր, պարկուճներ, քսուքներ, գելեր, քսուքներ);
- սննդի արդյունաբերություն - սպորտային սնուցում;
- գինեկոլոգիա - հակակպչունմիջոցներ;
- մաշկաբանություն - այրվածքների, մաշկի հետթրոմբոտիկ տրոֆիկ խանգարումների բուժում։
Գիտնականների կանխատեսումների համաձայն՝ այս նյութը կարող է հիմք դառնալ քաղցկեղի բուժման դեղամիջոցների նոր խմբի համար։
Թթվի այլ հատկություններ նույնպես խոստումնալից են.
- հակամանրէային, հակավիրուսային ազդեցություն (միացությունն ակտիվ է հերպեսի վիրուսի և այլոց դեմ);
- արյան միկրոշրջանառության բարելավում;
- հակաբորբոքային ազդեցություն;
- երկարատև ազդեցություն (աստիճանական տարրալուծում մարդու հյուսվածքներում):
Վիտամիններ
Հիալուրոնաթթուն վիտամինների բաղադրության մեջ օգտագործվում է մաքրված նատրիումի հիալուրոնատի տեսքով, որը հանդիսանում է նրա անալոգը։ Նյութի հիմնական նպատակը մաշկի երիտասարդությունը պահպանելն է, այն խոնավացնելը և վերքերը բուժելը։ Կլանումը բարելավելու համար ասկորբինաթթուն ներմուծվում է վիտամինային բարդույթների բաղադրության մեջ:
Հետազոտություններ են իրականացվում նաև հակաբորբոքային և իմունոմոդուլացնող ազդեցություն ունեցող դեղամիջոցներ և սննդային հավելումներ մշակելու համար, որոնք կարող են օգտագործվել մարդու գործունեության շատ ոլորտներում:
Կոսմետոլոգիա
Կոսմետոլոգիայում այս միացությունն օգտագործվում է տարիքային փոփոխությունները շտկելու համար։ Շնորհիվ այն բանի, որ թթվի կառուցվածքը բոլոր կենդանի օրգանիզմների մոտ նման է, այն հարմար է որպես մաշկի լցոնիչ (ներարկման), հատկապես աչքերի շուրջ: Որպեսզի նյութն ավելի երկար մնա էպիդերմիսում, այն փոփոխվում է խաչաձեւ կապող մոլեկուլների օգնությամբ։(խաչաձեւ կապիչներ): Խաչաձև կապակցված ֆիլլերները տարբերվում են միմյանցից գելի մածուցիկության, թթվի կոնցենտրացիայի և մաշկի մեջ ռեզորբցման տևողության առումով:
Ներարկումները կատարվում են ներմաշկային կամ ենթամաշկային 1-3% ջրային լուծույթի տեսքով: Սա օգնում է բարձրացնել հյուսվածքների առաձգականությունն ու ամրությունը, նկատելիորեն հարթեցնում է կնճիռները։
C2₈H44N2O23 ավելացվում է նաև արտաքին կոսմետիկայի՝ գելերի, փրփուրների, քսուքների և այլ հիմնական ապրանքների բաղադրությանը: Հիալուրոնաթթուն բաղադրության մեջ կոչվում է հիալուրոնաթթու (իսկ նատրիումի հիալուրոնատը նատրիումի հիալուրոնատ է): Այս տեսակի կոսմետիկ արտադրանքն ունի նույն հատկությունները, ինչ ֆիլլերը՝ կանխում է կնճիռների, պզուկների առաջացումը և օգնում է մաշկը հագեցնել խոնավությամբ։
