L'acide hyaluronique est un produit d'origine animale largement utilisé en médecine et en cosmétologie. Les propriétés de cette substance ne sont pas encore entièrement comprises et son effet sur le corps humain est prometteur pour la création de médicaments de nouvelle génération. Ce composé est activement impliqué dans les processus d'embryogenèse, de division cellulaire, de leur différenciation et de leur mouvement au cours de la réponse immunitaire.
Historique et terminologie de la découverte
L'acide hyaluronique selon la formule fait référence aux glycosaminoglycanes, dont les molécules sont constituées d'unités répétitives ne contenant pas de groupes sulfate. Pour la première fois, ce composé de haut poids moléculaire a été isolé du corps vitré de bovins. Au début, les scientifiques ont supposé que la substance n'était caractéristique que des mammifères. Cependant, en 1937, cela a été réfuté - il a été obtenu à partir d'un milieu liquide dans lequel le streptocoque hémolytique était cultivé. En 1954, dans la revue scientifique générale britannique Nature, il a été publié pour la première foisformule structurelle de l'acide hyaluronique.
Le nom commun de la substance est associé à l'histoire de sa découverte (eng. "hyaloïde" - vitré, "acide uronique" - acide uronique). Dans la terminologie chimique internationale, il y a aussi le nom "hyaluronane", qui combine l'acide et ses sels. La formule chimique de l'acide hyaluronique est: C₂₈H₄₄N₂O₂₃.
Actuellement, son champ d'application est très large: médecine, cosmétologie, pharmacie. L'acide hyaluronique est utilisé comme substance principale et auxiliaire. Les propriétés du composé, découvertes ces dernières années, ont de grandes perspectives d'utilisation dans le futur, de sorte que la demande pour ce biopolymère ne cesse de croître.
Bâtiment
La formule d'acide hyaluronique est un polysaccharide anionique typique. Les molécules sont connectées dans de longues chaînes linéaires. Les substances apparentées - les aminoglycanes de glucose - ont un grand nombre de groupes sulfatés. Cela explique la formation de divers isomères - des composés qui diffèrent par la disposition spatiale des atomes. Leurs propriétés chimiques diffèrent également. L'acide hyaluronique, contrairement aux glycosaminoglycanes, est toujours chimiquement identique. Ses propriétés ne dépendent pas des méthodes d'obtention et du type de matériaux d'origine.
La composition de l'acide hyaluronique comprend l'acide D-glucuronique et la N-acétyl-D-glycosamine, qui sont reliés entre eux par une liaison bêta-glycosidique et forment ses unités disaccharidiques (cycles glucopyranose ayant un poids moléculaire d'environ 450 Da). Leur nombre dans les molécules de ce composé peut atteindre 25 000. Pour cette raison, l'acide a un poids moléculaire élevé (5 000 à 20 000 000 Da).
La formule structurelle du fragment disaccharidique de l'acide hyaluronique est illustrée dans la figure ci-dessous.
La composition de l'acide contient des zones hydrophobes et hydrophiles, grâce auxquelles ce composé de haut poids moléculaire dans l'espace ressemble à un ruban torsadé. La combinaison de plusieurs chaînes forme une boule de structure lâche. La capacité de lier et de retenir jusqu'à 1000 molécules d'eau est une autre caractéristique de la formule d'acide hyaluronique. La biochimie de cette substance est principalement due à sa forte hygroscopicité, qui assure la saturation des tissus en eau et le maintien du volume interne.
Propriétés chimiques
L'acide hyaluronique a les propriétés chimiques caractéristiques suivantes:
- formation d'un grand nombre de liaisons hydrogène;
- création d'une réaction acide du milieu en solution aqueuse due à la présence d'un groupement carboxyle déprotoné;
- formation de sels solubles avec les métaux alcalins;
- formation dans une solution aqueuse d'une structure de gel solide (pseudogel) contenant une quantité importante d'humidité (les complexes protéiques précipitent souvent);
- création de complexes insolubles avec des métaux lourds et des colorants.
Extérieurement, les solutions aqueuses d'une substance ressemblent à du blanc d'œuf par leur consistance. La formule structurelle de l'acide hyaluronique vous permet de prendreil a plusieurs formes, selon l'environnement ionique du milieu:
- gauche simple hélice;
- structures plates multifilaments;
- double hélice;
- structures superenroulées avec un réseau moléculaire dense.
La dernière forme est tertiaire et est capable d'absorber une grande quantité d'eau, d'électrolytes, de protéines de haut poids moléculaire.
Différences d'acide hyaluronique d'origines diverses
Comme mentionné ci-dessus, la structure de cette substance est très similaire, quelle que soit la source de sa production. La différence entre les acides d'origine bactérienne et animale est le degré de leur polymérisation. La formule d'acide hyaluronique d'origine animale est plus longue que la forme bactérienne (respectivement 4 000-6 000 et 10 000-15 000 monomères).
La solubilité dans l'eau de ces substances est la même et dépend principalement de la présence de groupes hydroxyle et sel dans les résidus de disaccharides. Étant donné que la structure chimique de l'acide est intrinsèquement similaire chez tous les individus vivants, cela minimise le risque de réactions immunologiques indésirables et de rejet lorsqu'il est administré aux humains et aux animaux.
Rôle dans la nature
La localisation principale de l'acide hyaluronique est la composition de la matrice intercellulaire (ou extracellulaire) des tissus de mammifères. Comme le montrent des études scientifiques, il est également présent dans les capsules de certaines bactéries - streptocoques, staphylocoques et autres micro-organismes parasites. La synthèse du composé se produit également dans le corps des animaux invertébrés (protozoaires,arthropodes, échinodermes, vers).
Les scientifiques suggèrent que la capacité à produire de l'acide hyaluronique dans les bactéries a évolué pour augmenter leurs propriétés virulentes dans l'organisme hôte. En raison de sa présence, les micro-organismes peuvent facilement pénétrer la peau et la coloniser. Ces bactéries parasites sont capables de neutraliser la réponse immunitaire de l'hôte et de provoquer le développement d'un processus inflammatoire plus actif que les autres souches de microbes.
L'acide hyaluronique est produit par des protéines intégrées dans la paroi cellulaire ou les membranes des organites intracellulaires. La concentration la plus élevée d'une substance dans le corps humain est notée dans le liquide qui remplit la cavité des articulations, dans le cordon ombilical, le corps vitré de l'œil et la peau.
Métabolisme
La synthèse de l'acide hyaluronique se fait sous forme de réactions enzymatiques en 3 étapes:
- Glucose-6-phosphate – glucose-1-phosphate (glucose phosphorylé) – UDP-glucose – acide glucuronique.
- Sucre aminé – glucosamine-6-phosphate – N-acétylglucosamine-1-phosphate – UDP-N-acétylglucosamine-1-phosphate.
- Réaction glycoside-transférase impliquant l'enzyme hyaluronate synthétase.
Environ 5 g de cette substance sont produits et décomposés dans le corps humain par jour. La quantité totale d'acide est d'environ sept millièmes de pour cent en poids. Chez les vertébrés, la synthèse d'acide se produit sous l'influence de 3 types de protéines enzymatiques (hyaluronate synthétases). Ce sont des métalloprotéines composées de cations métalliques et de glucosides phosphates. Les hyaluronate synthétases sont les seules enzymescatalysant la production d'acide.
Le processus de destruction des molécules C₂₈H₄₄N₂O₂₃ se produit sous l'action des enzymes hyaluronane-lytiques. Dans le corps humain, il y en a au moins sept, et certains d'entre eux suppriment les processus de formation de tumeurs. Les produits de dégradation de l'acide hyaluronique sont des oligosaccharides et des polysaccharides, qui stimulent la formation de nouveaux vaisseaux sanguins.
Fonctions dans le corps humain
Le collagène et l'acide hyaluronique entrant dans la composition de la peau humaine sont les substances les plus précieuses dont dépendent l'élasticité et la douceur du derme. C₂₈H₄₄N₂O₂₃ remplit les fonctions suivantes:
- préservation de l'eau, qui assure l'élasticité de la peau et sa turgescence;
- créer le degré de viscosité requis du liquide interstitiel;
- participation à la reproduction des cellules principales et immunocompétentes de l'épiderme;
- soutenir la croissance et la réparation de la peau endommagée;
- renforcement des fibres de collagène;
- renforcement de l'immunité locale;
- protection contre les radicaux libres, les agents chimiques et biologiques.
La concentration la plus élevée de cette substance est observée dans la peau de l'embryon. Avec le vieillissement, la majeure partie de l'acide se lie aux protéines, ce qui réduit le niveau d'hydratation de la peau. La capacité d'autorégulation du métabolisme est particulièrement réduite chez les personnes de plus de 50 ans.
Les propriétés suivantes de l'acide hyaluronique dans le liquide synovial ont également été déterminées:
- formationstructure homogène pour contenir un composant spécifique du cartilage - le sulfate de chondroïtine;
- renforcer la structure de collagène du cartilage;
- assurer la lubrification des pièces mobiles des articulations, réduisant leur usure.
Le rôle biologique des molécules acides diffère selon leur poids moléculaire. Ainsi, les composés contenant jusqu'à 1500 monomères ont un effet anti-inflammatoire et participent activement à la construction du réseau de collagène. Les polymères avec une chaîne de jusqu'à 2000 monomères jouent un rôle dans le maintien de l'équilibre hydrologique, et les composés de haut poids moléculaire ont les propriétés antioxydantes les plus prononcées.
L'acide hyaluronique est également impliqué dans la formation et le développement de l'embryon, dans le contrôle de la mobilité cellulaire - la migration cellulaire d'un endroit à un autre, dans certaines interactions avec les récepteurs cellulaires de surface.
Recevoir
Il existe 2 grands groupes de manières d'obtenir une substance:
- Physico-chimique (extraction à partir de tissus de mammifères, vertébrés et oiseaux). Étant donné que les matières premières animales contiennent souvent de l'acide en combinaison avec des protéines et d'autres polysaccharides, une purification approfondie du produit résultant est nécessaire, ce qui affecte le coût du médicament final. Pour obtenir de l'acide à l'échelle industrielle, on utilise le cordon ombilical des nouveau-nés et les peignes des poulets domestiques. Il existe d'autres méthodes d'extraction - des yeux du bétail, le liquide qui remplit les cavités des articulations et des poches articulaires; plasma sanguin,cartilage, peau de porc.
- Méthodes microbiennes basées sur des bactéries cultivées. Les principaux producteurs sont les bactéries Pasteurellamultocida et Streptococcus. Ces méthodes ont été testées pour la première fois en 1953. Elles sont plus économiques et ne dépendent pas non plus des approvisionnements saisonniers en matières premières.
Dans le premier cas, les matériaux biologiques sont détruits par des méthodes de broyage et d'homogénéisation, puis l'acide est extrait en mélange avec des peptides par exposition à des solvants organiques. La masse résultante est traitée avec des enzymes ou les protéines sont éliminées par dénaturation avec du chloroforme ou un mélange d'éthanol et d'alcool amylique. Après cela, la substance est concentrée sur du charbon actif. La purification finale est effectuée par chromatographie échangeuse d'ions ou précipitation avec du chlorure de cétylpyridinium.
Usage médical
L'acide hyaluronique est utilisé pour les pathologies suivantes:
- ophtalmologie – cataracte; utiliser comme environnement chirurgical pendant les opérations;
- orthopédie - arthrose, protection du cartilage articulaire contre la destruction, ainsi que pour stimuler sa récupération (endoprothèses de liquide synovial);
- chirurgie - augmentation des tissus mous, opérations avec excision extensive du cartilage;
- produits pharmaceutiques - production de médicaments basés sur la structure polymère du composé (comprimés, gélules, crèmes, gels, pommades);
- industrie alimentaire - nutrition sportive;
- gynécologie - anti-adhérencefonds;
- dermatologie - traitement des brûlures, affections cutanées trophiques post-thrombotiques.
Selon les prévisions des scientifiques, cette substance pourrait devenir la base d'un nouveau groupe de médicaments pour le traitement du cancer.
D'autres propriétés de l'acide sont également prometteuses:
- effet antimicrobien, antiviral (le composé est actif contre le virus de l'herpès et autres);
- amélioration de la microcirculation sanguine;
- effet anti-inflammatoire;
- action prolongée (dissolution progressive dans les tissus humains).
Vitamines
L'acide hyaluronique dans la composition des vitamines est utilisé sous forme de hyaluronate de sodium purifié, qui est son analogue. Le but principal de la substance est de préserver la jeunesse de la peau, de l'hydrater et de cicatriser les plaies. Pour améliorer l'absorption, l'acide ascorbique est introduit dans la composition des complexes vitaminiques.
Des recherches sont également en cours pour développer des médicaments et des compléments alimentaires aux effets anti-inflammatoires et immunomodulateurs utilisables dans de nombreux domaines de l'activité humaine.
Cosmétologie
En cosmétologie, ce composé est utilisé pour corriger les changements liés à l'âge. En raison du fait que la structure de l'acide est similaire dans tous les organismes vivants, il convient à une utilisation en tant que produit de comblement dermique (injection), en particulier autour des yeux. Pour que la substance reste plus longtemps dans l'épiderme, elle est modifiée à l'aide de molécules réticulées.(agents de réticulation). Les charges réticulées diffèrent les unes des autres en termes de viscosité du gel, de concentration en acide et de durée de résorption dans la peau.
Les injections sont administrées par voie intra- ou sous-cutanée sous forme de solution aqueuse à 1-3 %. Cela contribue à augmenter l'élasticité et la fermeté des tissus, un lissage notable des rides.
C₂₈H₄₄N₂O₂₃ est également ajouté à la composition des cosmétiques externes - gels, mousses, crèmes et autres produits de base. L'acide hyaluronique dans la composition est appelé acide hyaluronique (et l'hyaluronate de sodium est l'hyaluronate de sodium). Ce type de produit cosmétique a les mêmes propriétés que les charges - il prévient la formation des rides, de l'acné et aide à saturer la peau d'humidité.
