ჰიალურონის მჟავა არის ცხოველური წარმოშობის პროდუქტი, რომელიც ფართოდ გამოიყენება მედიცინასა და კოსმეტოლოგიაში. ამ ნივთიერების თვისებები ჯერ კიდევ ბოლომდე არ არის გასაგები და მისი გავლენა ადამიანის სხეულზე იმედისმომცემია ახალი თაობის წამლების შესაქმნელად. ეს ნაერთი აქტიურად მონაწილეობს ემბრიოგენეზის, უჯრედების გაყოფის, მათი დიფერენციაციის და იმუნური პასუხის მოძრაობის პროცესებში.
აღმოჩენის ისტორია და ტერმინოლოგია
ჰიალურონის მჟავა ფორმულის მიხედვით ეხება გლიკოზამინოგლიკანებს, რომელთა მოლეკულები შედგება განმეორებადი ერთეულებისგან, რომლებიც არ შეიცავს სულფატულ ჯგუფებს. პირველად ეს მაღალი მოლეკულური წონის ნაერთი იზოლირებული იქნა პირუტყვის მინისებრი სხეულიდან. თავიდან მეცნიერებმა ჩათვალეს, რომ ეს ნივთიერება მხოლოდ ძუძუმწოვრებისთვის იყო დამახასიათებელი. თუმცა, 1937 წელს ეს უარყვეს - ის მიიღეს თხევადი გარემოდან, რომელშიც კულტივირებული იყო ჰემოლიზური სტრეპტოკოკი. 1954 წელს ბრიტანულ ზოგად სამეცნიერო ჟურნალში Nature პირველად გამოქვეყნდაჰიალურონის მჟავის სტრუქტურული ფორმულა.
ნივთიერების საერთო სახელწოდება დაკავშირებულია მისი აღმოჩენის ისტორიასთან (ინგლ. "hyaloid" - მინისებრი, "uronic acid" - uronic acid). საერთაშორისო ქიმიურ ტერმინოლოგიაში ასევე არის სახელწოდება "ჰიალურონანი", რომელიც აერთიანებს მჟავას და მის მარილებს. ჰიალურონის მჟავის ქიმიური ფორმულაა: C28H44N2O23.
ამჟამად მისი გამოყენების სპექტრი ძალიან ფართოა: მედიცინა, კოსმეტოლოგია, ფარმაცია. ჰიალურონის მჟავა გამოიყენება როგორც ძირითადი და დამხმარე ნივთიერება. ბოლო წლებში აღმოჩენილი ნაერთის თვისებებს აქვს მომავალში გამოყენების დიდი პერსპექტივა, ამიტომ ამ ბიოპოლიმერზე მოთხოვნა მუდმივად იზრდება.
შენობა
ჰიალურონის მჟავას ფორმულა არის ტიპიური ანიონური პოლისაქარიდი. მოლეკულები დაკავშირებულია გრძელი ხაზოვანი ჯაჭვებით. დაკავშირებულ ნივთიერებებს - გლუკოზის ამინოგლიკანებს - აქვთ სულფატირებული ჯგუფების დიდი რაოდენობა. ეს განმარტავს სხვადასხვა იზომერების წარმოქმნას - ნაერთებს, რომლებიც განსხვავდებიან ატომების სივრცითი განლაგებით. მათი ქიმიური თვისებებიც განსხვავებულია. ჰიალურონის მჟავა, გლიკოზამინოგლიკანებისგან განსხვავებით, ქიმიურად ყოველთვის იდენტურია. მისი თვისებები არ არის დამოკიდებული მოპოვების მეთოდებსა და წყაროს მასალის ტიპზე.
ჰიალურონის მჟავას შემადგენლობაში შედის D-გლუკურონის მჟავა და N-აცეტილ-D-გლიკოზამინი, რომლებიც ურთიერთდაკავშირებულია ბეტა-გლიკოზიდური ბმით და ქმნიან მის დისაქარიდულ ერთეულებს (გლუკოპირანოზის რგოლები, რომელთა მოლეკულური წონა დაახლოებით 450 Da). მათი რაოდენობა ამ ნაერთის მოლეკულებში შეიძლება 25000-ს მიაღწიოს.ამის გამო, მჟავას აქვს მაღალი მოლეკულური წონა (5,000-20,000,000 და).
ჰიალურონის მჟავის დისაქარიდის ფრაგმენტის სტრუქტურული ფორმულა ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში.
მჟავას შემადგენლობა შეიცავს ჰიდროფობიურ და ჰიდროფილურ უბნებს, რის გამოც ეს მაღალმოლეკულური ნაერთი სივრცეში გრეხილ ლენტს ჰგავს. რამდენიმე ჯაჭვის კომბინაცია ქმნის ფხვიერი სტრუქტურის ბურთს. 1000-მდე წყლის მოლეკულის შეკვრის და შეკავების უნარი ჰიალურონის მჟავას ფორმულის კიდევ ერთი თვისებაა. ამ ნივთიერების ბიოქიმია, უპირველეს ყოვლისა, განპირობებულია მისი მაღალი ჰიგიროსკოპიულობით, რაც უზრუნველყოფს ქსოვილების წყლით გაჯერებას და შიდა მოცულობის შენარჩუნებას.
ქიმიური თვისებები
ჰიალურონის მჟავას აქვს შემდეგი დამახასიათებელი ქიმიური თვისებები:
- დიდი რაოდენობით წყალბადური ბმის წარმოქმნა;
- გარემოს მჟავა რეაქციის შექმნა წყალხსნარებში დეპროტონირებული კარბოქსილის ჯგუფის არსებობის გამო;
- ხსნადი მარილების წარმოქმნა ტუტე ლითონებით;
- წარმოქმნა ძლიერი გელის სტრუქტურის წყალხსნარში (ფსევდოგელი), რომელიც შეიცავს მნიშვნელოვან რაოდენობას ტენიანობას (პროტეინის კომპლექსები ხშირად ნალექი);
- უხსნადი კომპლექსების შექმნა მძიმე ლითონებით და საღებავებით.
გარეგნულად, ნივთიერების წყალხსნარი კონსისტენციით კვერცხის ცილას ჰგავს. ჰიალურონის მჟავის სტრუქტურული ფორმულა საშუალებას გაძლევთ მიიღოთმას აქვს რამდენიმე ფორმა, რაც დამოკიდებულია საშუალების იონურ გარემოზე:
- მარცხენა ერთი სპირალი;
- მულტიფილამენტიანი ბრტყელი სტრუქტურები;
- ორმაგი სპირალი;
- ზედახვეული სტრუქტურები მკვრივი მოლეკულური ქსელით.
ბოლო ფორმა არის მესამეული და შეუძლია შეიწოვოს დიდი რაოდენობით წყალი, ელექტროლიტები, მაღალი მოლეკულური წონის ცილები.
სხვადასხვა წარმოშობის ჰიალურონის მჟავაში
როგორც ზემოთ აღინიშნა, ამ ნივთიერების სტრუქტურა ძალიან ჰგავს, მიუხედავად მისი წარმოების წყაროსა. განსხვავება ბაქტერიული და ცხოველური წარმოშობის მჟავებს შორის არის მათი პოლიმერიზაციის ხარისხი. ცხოველური წარმოშობის ჰიალურონის მჟავას ფორმულა უფრო გრძელია ვიდრე ბაქტერიული ფორმა (4000-6000 და 10000-15000 მონომერები შესაბამისად).
ამ ნივთიერებების წყალში ხსნადობა ერთნაირია და ძირითადად დამოკიდებულია ჰიდროქსილისა და მარილის ჯგუფების არსებობაზე დისაქარიდის ნარჩენებში. ვინაიდან მჟავის ქიმიური სტრუქტურა არსებითად მსგავსია ყველა ცოცხალ ინდივიდში, ეს ამცირებს არასასურველი იმუნოლოგიური რეაქციების და უარყოფის რისკს ადამიანებსა და ცხოველებში გამოყენებისას.
როლი ბუნებაში
ჰიალურონის მჟავის ძირითადი მდებარეობა არის ძუძუმწოვრების ქსოვილების უჯრედშორისი (ან უჯრედშორისი) მატრიცის შემადგენლობა. როგორც მეცნიერული კვლევები აჩვენებს, ის ასევე გვხვდება ზოგიერთი ბაქტერიის - სტრეპტოკოკის, სტაფილოკოკის და სხვა პარაზიტული მიკროორგანიზმების კაფსულებში. ნაერთის სინთეზი ასევე ხდება უხერხემლო ცხოველების სხეულში (პროტოზოა,ართროპოდები, ექინოდერმები, ჭიები).
მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ ბაქტერიებში ჰიალურონის მჟავის წარმოქმნის უნარი განვითარდა, რათა გაზარდოს მათი ვირუსული თვისებები მასპინძელ ორგანიზმში. მისი არსებობის გამო მიკროორგანიზმები ადვილად შეაღწევენ კანში და კოლონიზაციას ახდენენ. ასეთ პარაზიტულ ბაქტერიას შეუძლია მასპინძლის იმუნური პასუხის განეიტრალება და მიკრობების სხვა შტამებთან შედარებით უფრო აქტიური ანთებითი პროცესის განვითარების პროვოცირება.
ჰიალურონის მჟავა წარმოიქმნება ცილების მიერ, რომლებიც ჩაშენებულია უჯრედის კედელში ან უჯრედშიდა ორგანელების მემბრანებში. ნივთიერების ყველაზე მაღალი კონცენტრაცია ადამიანის ორგანიზმში აღინიშნება სითხეში, რომელიც ავსებს სახსრების ღრუს, ჭიპში, თვალის მინისებრ სხეულსა და კანს.
მეტაბოლიზმი
ჰიალურონის მჟავას სინთეზი ხდება ფერმენტული რეაქციების სახით 3 ეტაპად:
- გლუკოზა-6-ფოსფატი – გლუკოზა-1-ფოსფატი (ფოსფორილირებული გლუკოზა) – UDP-გლუკოზა – გლუკურონის მჟავა.
- ამინო შაქარი – გლუკოზამინ-6-ფოსფატი – N-აცეტილგლუკოზამინ-1-ფოსფატი – UDP-N-აცეტილგლუკოზამინ-1-ფოსფატი.
- გლიკოზიდ ტრანსფერაზას რეაქცია, რომელიც მოიცავს ფერმენტ ჰიალურონატ სინთეტაზას.
ამ ნივთიერების დაახლოებით 5 გ იწარმოება და იშლება ადამიანის ორგანიზმში დღეში. მჟავის მთლიანი რაოდენობა არის დაახლოებით შვიდი ათასი პროცენტი წონის მიხედვით. ხერხემლიანებში მჟავას სინთეზი ხდება 3 ტიპის ფერმენტული ცილების (ჰიალურონატ სინთეზაზების) გავლენის ქვეშ. ეს არის მეტალოპროტეინები, რომლებიც შედგება ლითონის კათიონებისა და გლუკოზიდ ფოსფატებისგან. ჰიალურონატის სინთეტაზები ერთადერთი ფერმენტიამჟავის გამომუშავების კატალიზება.
C28H44N2O23 მოლეკულების განადგურების პროცესი ხდება ჰიალურონ-ლიზური ფერმენტების მოქმედებით. ადამიანის ორგანიზმში სულ მცირე შვიდი მათგანია და ზოგიერთი მათგანი თრგუნავს სიმსივნის წარმოქმნის პროცესებს. ჰიალურონის მჟავის დაშლის პროდუქტებია ოლიგო- და პოლისაქარიდები, რომლებიც ასტიმულირებენ ახალი სისხლძარღვების წარმოქმნას.
ფუნქციები ადამიანის ორგანიზმში
კოლაგენი და ჰიალურონის მჟავა ადამიანის კანის შემადგენლობაში არის ყველაზე ღირებული ნივთიერებები, რომლებზეც დამოკიდებულია დერმისის ელასტიურობა და სიგლუვე. C₂8H44N2O23 ასრულებს შემდეგ ფუნქციებს:
- წყლის შენარჩუნება, რომელიც უზრუნველყოფს კანის ელასტიურობას და მის ტურგორს;
- ინტერსტიციული სითხის სიბლანტის საჭირო ხარისხის შექმნა;
- მონაწილეობა ეპიდერმისის ძირითადი და იმუნოკომპეტენტური უჯრედების რეპროდუქციაში;
- დაზიანებული კანის ზრდისა და აღდგენის მხარდაჭერა;
- კოლაგენური ბოჭკოების გაძლიერება;
- ადგილობრივი იმუნიტეტის გაძლიერება;
- დაცვა თავისუფალი რადიკალების, ქიმიური და ბიოლოგიური აგენტებისგან.
ამ ნივთიერების ყველაზე მაღალი კონცენტრაცია შეინიშნება ემბრიონის კანში. დაბერებასთან ერთად, მჟავას უმეტესობა აკავშირებს ცილებს, რაც ამცირებს კანის დატენიანების დონეს. მეტაბოლიზმის თვითრეგულირების უნარი განსაკუთრებით მკვეთრად მცირდება 50 წელზე უფროსი ასაკის ადამიანებში.
ასევე განისაზღვრა ჰიალურონის მჟავის შემდეგი თვისებები სინოვიალურ სითხეში:
- ფორმირებაერთგვაროვანი სტრუქტურა ხრტილის სპეციფიკური კომპონენტის შესანარჩუნებლად - ქონდროიტინის სულფატი;
- ხრტილის კოლაგენური ჩარჩოს გაძლიერება;
- უზრუნველყოფს სახსრების მოძრავი ნაწილების შეზეთვას, ამცირებს მათ ცვეთას.
მჟავას მოლეკულების ბიოლოგიური როლი განსხვავდება მათი მოლეკულური წონის მიხედვით. ამრიგად, 1500-მდე მონომერის შემცველ ნაერთებს აქვთ ანთების საწინააღმდეგო ეფექტი და აქტიურ მონაწილეობას იღებენ კოლაგენური ქსელის მშენებლობაში. პოლიმერები 2000-მდე მონომერის ჯაჭვით თამაშობენ როლს ჰიდრობალანსის შენარჩუნებაში და მაღალმოლეკულურ ნაერთებს აქვთ ყველაზე გამოხატული ანტიოქსიდანტური თვისებები.
ჰიალურონის მჟავა ასევე მონაწილეობს ემბრიონის ფორმირებასა და განვითარებაში, უჯრედების მობილობის კონტროლში - უჯრედების მიგრაცია ერთი ადგილიდან მეორეში, ზედაპირული უჯრედების რეცეპტორებთან ზოგიერთ ურთიერთქმედებაში.
მიიღე
არსებობს ნივთიერების მიღების გზების 2 ძირითადი ჯგუფი:
- ფიზიკურ-ქიმიური (მოპოვება ძუძუმწოვრების, ხერხემლიანების და ფრინველების ქსოვილებიდან). ვინაიდან ცხოველური ნედლეული ხშირად შეიცავს მჟავას ცილებთან და სხვა პოლისაქარიდებთან ერთად, საჭიროა მიღებული პროდუქტის საფუძვლიანი გაწმენდა, რაც გავლენას ახდენს საბოლოო წამლის ღირებულებაზე. სამრეწველო მასშტაბით მჟავის მისაღებად გამოიყენება ახალშობილთა ჭიპლარი და შინაური ქათმების სავარცხლები. არსებობს ამოღების სხვა მეთოდებიც - პირუტყვის თვალიდან, სითხე, რომელიც ავსებს სახსრების ღრუს და სასახსრე ჩანთებს; სისხლის პლაზმა,ხრტილი, ღორის კანი.
- მიკრობული მეთოდები დაფუძნებული კულტივირებულ ბაქტერიებზე. ძირითადი მწარმოებლები არიან ბაქტერიები Pasteurellamultocida და Streptococcus. ეს მეთოდები პირველად გამოსცადეს 1953 წელს. ისინი უფრო ეკონომიურია და ასევე არ არის დამოკიდებული ნედლეულის სეზონურ მარაგზე.
პირველ შემთხვევაში ბიოლოგიურ მასალებს ანადგურებენ დაფქვისა და ჰომოგენიზაციის მეთოდებით, შემდეგ კი მჟავას გამოყოფენ პეპტიდებთან ნარევში ორგანული გამხსნელების ზემოქმედებით. მიღებული მასა მუშავდება ფერმენტებით ან ცილები ამოღებულია დენატურაციის გზით ქლოროფორმით ან ეთანოლისა და ამილის სპირტის ნარევით. ამის შემდეგ, ნივთიერება კონცენტრირდება გააქტიურებულ ნახშირბადზე. საბოლოო გაწმენდა ხდება იონგაცვლის ქრომატოგრაფიით ან ნალექით ცეტილპირიდინიუმის ქლორიდით.
სამედიცინო გამოყენება
ჰიალურონის მჟავა გამოიყენება შემდეგი პათოლოგიებისთვის:
- ოფთალმოლოგია – კატარაქტა; ქირურგიული გარემოს გამოყენება ოპერაციების დროს;
- ორთოპედია - ოსტეოართრიტი, სასახსრე ხრტილის დაცვა განადგურებისაგან, ასევე მისი აღდგენის სტიმულირება (სინოვიალური სითხის ენდოპროთეზები);
- ოპერაცია - რბილი ქსოვილების გადიდება, ოპერაციები ხრტილის ფართო ამოკვეთით;
- ფარმაცევტული საშუალებები - ნაერთის პოლიმერული სტრუქტურის საფუძველზე წამლების წარმოება (ტაბლეტები, კაფსულები, კრემები, გელები, მალამოები);
- კვების მრეწველობა - სპორტული კვება;
- გინეკოლოგია - ანტიადჰეზიასახსრები;
- დერმატოლოგია - დამწვრობის, კანის პოსტთრომბოზული ტროფიკული დარღვევების მკურნალობა.
მეცნიერთა პროგნოზების მიხედვით, ეს ნივთიერება შეიძლება გახდეს კიბოს სამკურნალო მედიკამენტების ახალი ჯგუფის საფუძველი.
მჟავას სხვა თვისებები ასევე იმედისმომცემია:
- ანტიმიკრობული, ანტივირუსული ეფექტი (ნაერთი აქტიურია ჰერპესის ვირუსის და სხვათა წინააღმდეგ);
- სისხლის მიკროცირკულაციის გაუმჯობესება;
- ანთების საწინააღმდეგო ეფექტი;
- გახანგრძლივებული მოქმედება (ეტაპობრივი დაშლა ადამიანის ქსოვილებში).
ვიტამინები
ჰიალურონის მჟავა ვიტამინების შემადგენლობაში გამოიყენება გასუფთავებული ნატრიუმის ჰიალურონატის სახით, რომელიც მისი ანალოგია. ნივთიერების მთავარი დანიშნულებაა კანის ახალგაზრდობის შენარჩუნება, მისი დატენიანება და ჭრილობების შეხორცება. შეწოვის გასაუმჯობესებლად ასკორბინის მჟავა შეჰყავთ ვიტამინის კომპლექსების შემადგენლობაში.
მიმდინარეობს ასევე კვლევები ანთების საწინააღმდეგო და იმუნომოდულატორული ეფექტის მქონე წამლებისა და დიეტური დანამატების შემუშავების მიზნით, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ადამიანის საქმიანობის მრავალ სფეროში.
კოსმეტოლოგია
კოსმეტოლოგიაში ეს ნაერთი გამოიყენება ასაკთან დაკავშირებული ცვლილებების გამოსასწორებლად. გამომდინარე იქიდან, რომ მჟავას აგებულება ყველა ცოცხალ ორგანიზმში მსგავსია, ის გამოდგება კანის შემავსებლად (ინექციისთვის), განსაკუთრებით თვალების ირგვლივ. იმისთვის, რომ ნივთიერება უფრო დიდხანს დარჩეს ეპიდერმისში, ის მოდიფიცირებულია ჯვარედინი მოლეკულების დახმარებით.(კროსლინკერები). ჯვარედინი ფილერები ერთმანეთისგან განსხვავდებიან გელის სიბლანტის, მჟავის კონცენტრაციისა და კანში რეზორბციის ხანგრძლივობის მიხედვით.
ინექციები შეჰყავთ ინტრა- ან კანქვეშ 1-3% წყალხსნარის სახით. ეს ხელს უწყობს ქსოვილების ელასტიურობისა და სიმკვრივის გაზრდას, ნაოჭების შესამჩნევ გლუვებას.
C2₈H44N2O23 ასევე ემატება გარე კოსმეტიკური საშუალებების შემადგენლობას - გელებს, ქაფებს, კრემებს და სხვა ძირითად პროდუქტებს. ჰიალურონის მჟავას შემადგენლობაში მოიხსენიება, როგორც ჰიალურონის მჟავა (და ნატრიუმის ჰიალურონატი არის ნატრიუმის ჰიალურონატი). ამ ტიპის კოსმეტიკურ პროდუქტს აქვს იგივე თვისებები, რაც ფილერებს - ხელს უშლის ნაოჭების წარმოქმნას, აკნეს წარმოქმნას და ხელს უწყობს კანის ტენიანობით გაჯერებას.
