07.2014 – „Kwas hialuronowy – młodość i zdrowie.”

lipiec 2014, nr 95/73 online

 

 

   Wczytując się w Oscara Wilda można by pomyśleć, że aby „oszukać czas” wystarczy zawsze się uśmiechać, ale jak wiadomo niestety nie jest to recepta na biologiczny zegar. Jednak kiedy w 1934 roku Karl Meyer i John Palmer z bydlęcej soczewki oka wyizolowali nowy związek, nie sądzili zapewne, że stanie się on bez wątpienia jednym z większych osiągnięć współczesnej medycyny. Dziś niemal każdy słysząc nazwę „kwas hialuronowy” myśli o pięknym i nieskazitelnym wyglądzie, a on sam tak powszechnie stosowany w preparatach nawilżających i przeciwzmarszczkowych uznawany jest niemalże za „eliksir młodości”.

   Kwas hialuronowy (HA, hialuronian) jest liniowym polisacharydem zbudowanym z powtarzających się jednostek disacharydowych kwasu D-glukuronowego i N-acetylo-glukozaminy, połączonych wiązaniami β (1, 4) i β (1, 3)-glikozydowymi (rys. 1), a długość łańcuchów HA warunkuje jego masę cząsteczkową.

   Struktura tego naturalnego biopolimeru wykazuje unikatowe właściwości fizykochemiczne w roztworach wodnych tworząc pętle i spirale, zdolne do wiązania dużych ilości wody (nawet 1000 krotnej w stosunku do swojej masy), które w warunkach fizjologicznego pH wykazują tzw. wiskoelastyczność (czyli określoną lepkość i elastyczność).

   W warunkach fizjologicznych substancja ta występuje w postaci soli sodowej i obecna jest we wszystkich tkankach i płynach ustrojowych, zwłaszcza w pępowinie, mazi stawowej, tkance łącznej, ciele szklistym oka i skórze, przyczyniając się do utrzymania właściwego uwodnienia i napięcia tkanek. Wiele komórek ma zdolność syntezy kwasu hialuronowego między innymi komórki śródbłonka, fibroblasty, komórki mięśni gładkich, synowium, jak również oocyty.

   Oprócz roli strukturalnej, hialuronian pełni szereg innych funkcji biologicznych, takich jak: udział w procesach embriogenezy i morfogenezy, zapaleniu, gojeniu ran czy progresji nowotworowej. Fizjologicznie każdego dnia 1/3 zawartości HA jest katabolizowana, a jego okres półtrwania we krwi wynosi 2-5 minut, w skórze – 12 godzin, w chrząstce nawet do trzech tygodni. Z krążenia ogólnego jest usuwany głównie poprzez wychwyt przez receptory w śródbłonku wątroby i degradowany do monosacharydów i ich produktów utleniania.

   Cząsteczka omawianego związku jest również ligandem dla wielu receptorów biorących udział w procesach zapalnych. Te i inne właściwości HA takie jak: biokompatybilność, nietoksyczność, nieimmunogenność, działanie przeciwzapalne i całkowita biodegradowalność, zadecydowały o wielu różnych jego zastosowaniach biomedycznych: m.in. w kosmetologii i dermatologii estetycznej, chirurgii plastycznej, leczeniu zapalenia stawów, chirurgii ocznej, inżynierii tkankowej czy gojeniu się ran.

   Własności biologiczne HA są zależne od ciężaru cząsteczkowego, ten o wysokiej masie cząsteczkowej wykazuje właściwości antyangiogeniczne i przeciwzapalne, natomiast fragmenty o niskiej masie cząsteczkowej (<100 kDa) mają przeciwne działanie biologiczne czyli prozapalne i immunosupresyjne (jego wysokie stężenie charakteryzują ogniska zapalne). Wartość tego drugiego wzrasta kilkakrotnie np. u pacjentów z reumatoidalnym zapaleniem stawów lub chorobą zwyrodnieniową stawów. W warunkach homeostazy istnieje równowaga pomiędzy obydwoma formami HA, co zapewnia prawidłową aktywność komórek biorących udział w procesie zapalnym. Kwas hialuronowy to również doskonała ochrona przeciwrodnikowa (na drodze procesów biochemicznych zapobiega powstawaniu agresywnego rodnika wodorotlenowego). Jego niedobory w skórze to nie tylko jej nieprawidłowe uwodnienie, powstawanie zmarszczek, pogłębianie fałdów, zaburzenia struktury skóry, ale także dysfunkcje w zakresie odporności i gojenia się ran.

   Dowiedziono, że oprócz tego, iż z wiekiem komórki skóry właściwej tracą zdolność do wiązania wody, przez co spada jej jędrność i elastyczność, jedną z przyczyn powstawania zmarszczek u ludzi jest zmniejszająca się ilość kwasu hialuronowego. Już w wieku ok. 45 lat jego poziom zaczyna gwałtownie spadać, a w 70-tym roku życia zawartość w organizmie obniża się o około 80%.

   W związku z różnym profilem działania, kwas hialuronowy jest dostępny w preparatach o różnym ciężarze cząsteczkowym i różnych stężeniach. Pierwszy preparat farmaceutyczny, który znalazł szerokie zastosowanie w medycynie pod nazwą handlową Healon (Pharmacia Szwecja), oparty był na patencie USA i zainicjował on poszukiwania nowych związków na bazie kwasu hialuronowego. Obecnie kwas hialuronowy najczęściej otrzymywany jest w procesie biofermentacji bakterii z rodzaju Streptococcus equi, oczyszczany zgodnie z obowiązującymi na świecie normami i wytycznymi.

 

 

   Ten naturalnie występujący biopolimer odgrywa znaczącą rolę w wielu biologicznych procesach między innymi w dynamicznym, interaktywnym procesie gojenia ran, który to prowadzi do przywrócenia integralności tkankowej. Każdy z jego etapów wymaga obecności hialuronianu, który to stymuluje komórkową migrację, różnicowanie i proliferację, a ponadto uczestniczy w regulacji metabolizmu. Pierwsza faza gojenia ran charakteryzuje się tym, że w obrębie rany gromadzi się kwas hialuronowy by tam po związaniu się z fibronektyną i fibryną stworzyć materialną fazę fizyczną do której docierają komórki zapalne. W drugim etapie – fazie zapalnej – heksapeptydy i oktapeptydy kwasu hialuronowego na drodze aktywacji receptorów prozapalnych aktywują syntezę cytokinin, IL-1 beta, TNF-alfa oraz IL-8. W trzeciej fazie aktywowane są procesy syntezy kolagenu I typu, niezbędnego w procesach regeneracji, włóknienia i bliznowacenia. W końcowej fazie remodelingu dochodzi do obkurczania się powierzchni rany oraz do powstawania blizny. Podawanie egzogennego kwasu hialuronowego w obszar chirurgiczny ma na celu wspomaganie prawidłowego procesu gojenia się rany oraz zminimalizowanie blizny.

 

                        

   Kwas hialuronowy znajduje zastosownie:

• jako substancja przeciwzapalna – HA stosowany jest w zmianach potrądzikowych, w stabilizacji struktury tkanek, w leczeniu blizn oraz w gojeniu ran. Przeprowadzone badania wykazały, że miejscowo zastosowany znacznie skraca czas gojenia, przyspieszając proces epitelializacji nawet tych opornych na leczenie ran o różnej etiologii, między innymi takich jak owrzodzenia podudzi, u pacjentów poddawanych radioterapii, z odleżynami, przetokami, ranami pourazowymi, poinfekcyjnymi i pooperacyjnymi, a także w cukrzycy (stopa cukrzycowa). Tworząc na powierzchni film, chroni przed ponownym uszkodzeniem oraz nadkażeniem.

• w leczeniu oparzeń słonecznych oraz w terapii ciężkich ran oparzeniowych (zmodyfikowany chemicznie HA z atelo-kolagenem)

• w regeneracji nabłonków oraz zwiększaniu elastyczności tkanek, zmniejszaniu wysięków, jak i obrzęków. Badania dowodzą, że stosowanie kwasu hialuronowego na błonę śluzową jamy ustnej powoduje znaczne zmniejszenie krwawienia ze zmienionych zapalnie dziąseł, a pacjenci z nawracającym aftowym owrzodzeniem jamy ustnej odczuwają znaczną poprawę w terapii.

• jako substancja czynna wielu kosmetyków i kremów przeciwzmarszczkowych, w których często nośnikiem są liposomy ułatwiające przenikanie hialuronianu. Istotnym jest aby zastosowanym w pielęgnacji był kwas niskocząsteczkowy, gdyż ułatwia to wchłanialność preparatu.

 

   Prowadzone są również badania nad opatrunkami biologicznymi na bazie kwasu hialuronowego impregnowanymi insulinopodobnymi czynnikami wzrostowymi, których efektem ma być bardzo szybkie gojenie się błony śluzowej zatok, jak również ran po zabiegach endoskopowych.

 

 

 

 

   Kwas hialuronowy powszechnie stosowany jest jako egzogenna substancja wypełniająca w chirurgii plastycznej. Gwarancją bezpiecznego stosowania są tu certyfikaty ISO (International Organisation for Standarization) – zapewniające, że produkt nie powinien powodować reakcji nadwrażliwości, nie jest cytotoksyczny ani mutagenny.

   Dostępne na rynku wypełniacze kwasu hialuronowego różnią się między sobą zawartością substancji czynnej, lepkością, elastycznością, twardością, zdolnością wiązania wody czy jakością degradacji w tkankach.

 

   Wskazaniem do iniekcji stabilizowanym kwasem hialuronowym jest:
– wypełnianie zmarszczek i fałdów (wprowadzany jest do tkanek za pomocą ostrych igieł);
– przywrócenie objętości tkanek (najczęściej przy zastosowaniu tępych kaniul);
– rewitalizacja skóry.

 

 

   Wykonanie tego typu zabiegu niesie jednak za sobą ryzyko powikłań w postaci wybroczyn, grudek obrzękowych czy rumieni. W poważniejszych przypadkach może nawet prowadzić do krwawych wylewów, zatorów w obrębie naczyń krwionośnych i limfatycznych, a nawet uszkodzenia nerwów. Szczególnie narażone na tego typu powikłania są osoby zażywające leki obniżające krzepliwość krwi, leki przeciwbólowe, stosujące dietę śródziemnomorską lub bogatą w czosnek, cebulę, winogrona czy grapefruity.

   Bezwzględnym przeciwwskazaniem tego typu zabiegów jest infekcja wirusowa, bakteryjna czy grzybicza skóry, ciąża i czas karmienia, gorączka oraz choroby o podłożu autoagresywnym. Należy również zachować szczególną ostrożność u pacjentów ze skłonnością do tworzenia się blizn przerostowych, przyjmujących leki obniżające krzepliwość krwi, a także obarczonych reakcjami alergicznymi na różne antygeny.

 

 

 

 

   Kwas hialuronowy jest także składnikiem naturalnego filmu łzowego i ciała szklistego oka. Receptory wiążące kwas hialuronowy są usytuowane w śródbłonku rogówki. Również tutaj wraz z wiekiem zawartość tego składnika spada. Kiedy powierzchnia gałki ocznej jest pozbawiona ochronnego filmu łzowego, staje się miejscem, w którym może dojść do rozwoju różnego rodzaju drobnoustrojów, a w konsekwencji do zapalenia rogówki. Dlatego bardzo istotnym w leczeniu zespołu suchego oka jest stosowanie sztucznych łez, gdzie uzupełnienie filmu łzowego powoduje zmniejszenie jego hyperosmolarności, prawidłowe rozprowadzanie warstwy lipidowej, oczyszczanie powierzchni oka z toksyn i zanieczyszczeń oraz zmniejszenie tarcia między strukturami powierzchni oka. Szczególnie ważne jest to w przebiegu gojenia pooperacyjnego, a zastosowany kwas hialuronowy w stężeniu minimum 2mg/ml znacząco przyspiesza proces gojenia rogówki.

   Istnieje wiele różnopostaciowych i medycznie sprofilowanych preparatów zawierających kwas hialuronowy. Wśród nich dużą grupę stanowią preparaty okulistyczne w postaci:

 

 

1) kropli do oczu (rekomendowanych np. w zespole suchego oka) ;
2) płynów i żeli do zastosowań wewnątrzgałkowych o zróżnicowanych właściwościach wiskoelastycznych i kohezyjno-dyfuzyjnych (stosowane np. w operacji zaćmy czy wewnątrzgałkowej implantacji soczewek).

 

 

   Preparaty stosowane podczas operacji zaćmy to kompozycje zawierające mieszaninę pewnych ilościach HA, przeciwutleniaczy, aminokwasów, białek i glikoprotein. Obecnie są one również używane w leczeniu chorób zapalnych oczu. W szczególności kwas hialuronowy w połączeniu z białkami (fibrynogenem, kolagenem, elastyną, aktynami i fibronektyną) zapewnia skuteczną terapię „rannych” obszarów błony śluzowej oka.

   HA stosowany podczas przeszczepów rogówki zapobiega powstawaniu zrostów i przyspiesza gojenie się rany. Obecnie trwają badania nad opracowaniem soczewek kontaktowych, których struktura ma zawierać kwas hialuronowy, a to z kolei ma zapobiegać suchości oka i być alternatywą dla chemicznych substancji nawilżających stosowanych do tej pory w produkcji soczewek.

 

 

 

 

   Naprawcze i kojące działanie kwasu hialuronowego wykorzystano również w ginekologii. Jest on skutecznym sposobem regeneracji błony śluzowej pochwy, gdzie przywraca jej normalną funkcję, napięcie i elastyczność. Kobietom, które nie decydują się na hormonalną terapię zastępczą (HTZ), zaleca się podawanie dopochwowych preparatów o działaniu nawilżającym na bazie kwasu hialuronowego. Zgodnie ze stanowiskiem North American Menopause Society (NAMS) z 2007 roku są to preparaty pierwszego rzutu u kobiet ze zwiększonym ryzykiem wystąpienia raka trzonu macicy. Dostępne na rynku globulki dopochwowe z kwasem hialuronowym stosowane w ginekologii poprawiają komfort pacjentek, zmniejszając podrażnienia, świąd oraz gwarantują bezpieczeństwo w przewlekłym stosowaniu.

   HA stosowany jest również:

• w przyspieszaniu gojenia się ran po porodzie lub zabiegach ginekologicznych (w postaci kremów);

• w ginekologii estetycznej w celu odmłodzenia okolic intymnych (przywrócenie proporcji np. po porodzie);

• w celu wzmocnienia ścian pęcherza moczowego u kobiet w tzw. stresowym nietrzymaniem moczu czy w refluksie pęcherzowo-moczowodowym u dzieci.

 

 

 

 

   Od dawna znane jest wykorzystanie kwasu hialuronowego w ortopedii, a szczególnie w leczeniu choroby zwyrodnieniowej stawów metodą wiskosuplementacji czyli podawania bezpośrednio do stawu zastrzyków z kwasu hialuronowego. W przebiegu choroby jego naturalna zawartość drastycznie spada, co zaburza motorykę stawu. Podanie HA oprócz tego że zwiększa lepkość płynu stawowego poprawiając jego ruchomość, działa również przeciwbólowo i przeciwzapalnie.

   Badaniami potwierdzono, że skuteczność i działanie przeciwbólowe kwasu hialuronowego jest związane z masą cząsteczkową. Te o niskiej masie podaje się w iniekcjach raz w roku w serii 3-5 zastrzyków w odstępach tygodniowych, w przypadku nowszych preparatów zawierających tzw. hylany – jeden zastrzyk podawany jest raz na 6-12 miesięcy.

    Jak potwierdzają badania kliniczne i literatura naukowa kwas hialuronowy jest substancją obecną w organizmie ludzkim, zupełnie nieszkodliwą, natomiast preparaty oparte na nim dają komfort i bezpieczeństwo stosowania.

 

 

 

Fot. Fotolia.com

 

Piuśmiennictwo:
1. Kogan G, Soltes L, Stern R, Gemeiner P. Hyaluronic acid: a natural biopolymer with a broad range of biomedical and industrial applications. Biotechnol Lett 2007;29:17–25.
2. Chen WYJ, Abatangelo G. Functions of hyaluronan in wound repair. Wound Repair Regen 1999;7(2):79–89.
3. Liguori V, Guillemin C, Pesce GF, Mirimanoff RO, Bernier J. Double-blind, randomized clinical study comparing hyaluronic acid cream to placebo in patients treated with radiotherapy. Radiother Oncol 1997;42(2):155–161.
4. North American Menopause Society (NAMS). The role of local vaginal estrogen for treatment of vaginal atrophy in postmenopausal women: 2007 position statement of the North American Menopause Society. Menopause 2007;14(3):355–369.
5. T.C. Laurent Biology and Medical Applications of Hyalorunan and Its derivatives, the chemistry Portland Press, London (1998)
6. US Patent No 4141973.; Chem. Abstr., 90, 174663 (1979).
7. Jurzak M., Włodarska K., Garncarczyk A., Gojniczek K.: Kwas hialurnowy – glikozaminoglikan o wielokierunkowym działaniu. Dermatologia Estetyczna 2008; 10(4): 240-246.
8. Olczyk P, Komosińska-Vassev K, Winsz-Szczotka K et al. Hialuronian – struktura, metabolizm, funkcja i rola w procesach gojenia ran. Postępy Hig Med Dośw 2008;62:651–659.