O ácido hialurônico é um produto de origem animal, amplamente utilizado na medicina e na cosmetologia. As propriedades dessa substância ainda não são totalmente compreendidas, e seu efeito no corpo humano é promissor para a criação de medicamentos de nova geração. Este composto está ativamente envolvido nos processos de embriogênese, divisão celular, sua diferenciação e movimentação durante a resposta imune.
Histórico e terminologia das descobertas
Ácido hialurônico de acordo com a fórmula refere-se a glicosaminoglicanos, cujas moléculas consistem em unidades repetidas que não contêm grupos sulfato. Pela primeira vez este composto de alto peso molecular foi isolado do corpo vítreo de bovinos. A princípio, os cientistas presumiram que a substância era característica apenas de mamíferos. No entanto, em 1937 isso foi refutado - foi obtido a partir de um meio líquido no qual o estreptococo hemolítico foi cultivado. Em 1954, na revista científica geral britânica Nature, foi publicado pela primeira vezfórmula estrutural do ácido hialurônico.
O nome comum da substância está associado à história de sua descoberta (eng. "hialóide" - vítreo, "ácido urônico" - ácido urônico). Na terminologia química internacional, existe também o nome "hialuronano", que combina o ácido e seus sais. A fórmula química do ácido hialurônico é: C₂₈H₄₄N₂O₂₃.
Atualmente, o alcance de sua aplicação é muito amplo: medicina, cosmetologia, farmácia. O ácido hialurônico é usado como substância principal e auxiliar. As propriedades do composto, descobertas nos últimos anos, têm grandes perspectivas de uso no futuro, por isso a demanda por esse biopolímero está em constante crescimento.
Construção
A fórmula do ácido hialurônico é um polissacarídeo aniônico típico. As moléculas são conectadas em longas cadeias lineares. Substâncias relacionadas - aminoglicanos de glicose - têm um grande número de grupos sulfatados. Isso explica a formação de vários isômeros - compostos que diferem no arranjo espacial dos átomos. Suas propriedades químicas também diferem. O ácido hialurônico, ao contrário dos glicosaminoglicanos, é sempre quimicamente idêntico. Suas propriedades não dependem dos métodos de obtenção e do tipo de materiais de origem.
A composição do ácido hialurônico inclui ácido D-glucurônico e N-acetil-D-glicosamina, que estão interligados por uma ligação beta-glicosídica e formam suas unidades dissacarídicas (anéis de glucopiranose com um peso molecular de cerca de 450 Da). Seu número nas moléculas deste composto pode chegar a 25.000. Devido a isso, o ácido tem um alto peso molecular (5.000-20.000.000 Da).
A fórmula estrutural do fragmento dissacarídeo do ácido hialurônico é mostrada na figura abaixo.
A composição do ácido contém áreas hidrofóbicas e hidrofílicas, devido às quais este composto altamente molecular no espaço parece uma fita torcida. A combinação de várias correntes formam uma bola de estrutura solta. A capacidade de ligar e reter até 1000 moléculas de água é outra característica da fórmula do ácido hialurônico. A bioquímica desta substância deve-se principalmente à sua alta higroscopicidade, que garante a saturação dos tecidos com água e a manutenção do volume interno.
Propriedades Químicas
O ácido hialurônico tem as seguintes propriedades químicas características:
- formação de um grande número de ligações de hidrogênio;
- criação de uma reação ácida do meio em soluções aquosas devido à presença de um grupo carboxila desprotonado;
- formação de sais solúveis com metais alcalinos;
- formação em solução aquosa de uma estrutura de gel forte (pseudogel) contendo uma quantidade significativa de umidade (complexos proteicos geralmente precipitam);
- criação de complexos insolúveis com metais pesados e corantes.
Externamente, as soluções aquosas de uma substância assemelham-se à consistência de clara de ovo. A fórmula estrutural do ácido hialurônico permite que você tometem várias formas, dependendo do ambiente iônico do meio:
- hélice simples esquerda;
- estruturas planas multifilamentares;
- dupla hélice;
- estruturas superenroladas com uma rede molecular densa.
A última forma é terciária e é capaz de absorver uma grande quantidade de água, eletrólitos, proteínas de alto peso molecular.
Diferenças no ácido hialurônico de várias origens
Como mencionado acima, a estrutura desta substância é muito semelhante, independentemente da fonte de sua produção. A diferença entre ácidos de origem bacteriana e animal é o grau de sua polimerização. A fórmula de ácido hialurônico de origem animal é mais longa que a forma bacteriana (4.000-6.000 e 10.000-15.000 monômeros, respectivamente).
A solubilidade em água para essas substâncias é a mesma e depende principalmente da presença de grupos hidroxila e sal nos resíduos dissacarídeos. Como a estrutura química do ácido é inerentemente semelhante em todos os indivíduos vivos, isso minimiza o risco de reações imunológicas adversas e rejeição quando administrado a humanos e animais.
Papel na natureza
A principal localização do ácido hialurônico é a composição da matriz intercelular (ou extracelular) dos tecidos dos mamíferos. Como mostram os estudos científicos, também está presente nas cápsulas de algumas bactérias - estreptococos, estafilococos e outros microrganismos parasitas. A síntese do composto também ocorre no organismo de animais invertebrados (protozoários,artrópodes, equinodermos, vermes).
Os cientistas sugerem que a capacidade de produzir ácido hialurônico em bactérias evoluiu para aumentar suas propriedades virulentas no organismo hospedeiro. Devido à sua presença, os microrganismos podem facilmente penetrar na pele e colonizá-la. Essas bactérias parasitas são capazes de neutralizar a resposta imune do hospedeiro e provocar o desenvolvimento de um processo inflamatório mais ativo do que outras linhagens de micróbios.
O ácido hialurônico é produzido por proteínas que estão embutidas na parede celular ou membranas de organelas intracelulares. A maior concentração de uma substância no corpo humano é observada no fluido que preenche a cavidade das articulações, no cordão umbilical, no corpo vítreo do olho e na pele.
Metabolismo
A síntese do ácido hialurônico ocorre na forma de reações enzimáticas em 3 etapas:
- Glicose-6-fosfato – glicose-1-fosfato (glicose fosforilada) – UDP-glicose – ácido glicurônico.
- Açúcar amino – glucosamina-6-fosfato – N-acetilglucosamina-1-fosfato – UDP-N-acetilglucosamina-1-fosfato.
- Reação de glicosídeo transferase envolvendo a enzima hialuronato sintetase.
Cerca de 5 g dessa substância são produzidos e decompostos no corpo humano por dia. A quantidade total de ácido é de cerca de sete milésimos de um por cento em peso. Nos vertebrados, a síntese ácida ocorre sob a influência de 3 tipos de proteínas enzimáticas (hialuronato sintetases). São metaloproteínas compostas por cátions metálicos e fosfatos de glicosídeo. As hialuronato sintetases são as únicas enzimascatalisando a produção de ácido.
O processo de destruição das moléculas de C₂₈H₄₄N₂O₂₃ ocorre sob a ação de enzimas hialuronanalíticas. No corpo humano, existem pelo menos sete deles, e alguns deles suprimem os processos de formação de tumores. Os produtos de degradação do ácido hialurônico são oligo e polissacarídeos, que estimulam a formação de novos vasos sanguíneos.
Funções no corpo humano
Colágeno e ácido hialurônico na composição da pele humana são as substâncias mais valiosas das quais depende a elasticidade e suavidade da derme. C₂₈H₄₄N₂O₂₃ executa as seguintes funções:
- preservação da água, que garante a elasticidade da pele e seu turgor;
- criando o grau de viscosidade necessário do fluido intersticial;
- participação na reprodução das células principais e imunocompetentes da epiderme;
- apoiar o crescimento e reparação da pele danificada;
- fortalecendo as fibras de colágeno;
- fortalecendo a imunidade local;
- proteção contra radicais livres, agentes químicos e biológicos.
A maior concentração desta substância é observada na pele do embrião. Com o envelhecimento, a maior parte do ácido se liga às proteínas, o que reduz o nível de hidratação da pele. A capacidade de autorregular o metabolismo é especialmente fortemente reduzida em pessoas com mais de 50 anos.
As seguintes propriedades do ácido hialurônico no líquido sinovial também foram determinadas:
- formaçãoestrutura homogênea para conter um componente específico da cartilagem - sulfato de condroitina;
- fortalecendo a estrutura de colágeno da cartilagem;
- proporciona lubrificação das partes móveis das articulações, reduzindo o seu desgaste.
O papel biológico das moléculas de ácido difere dependendo do seu peso molecular. Assim, compostos contendo até 1500 monômeros têm um efeito anti-inflamatório e participam ativamente na construção da rede de colágeno. Polímeros com uma cadeia de até 2.000 monômeros desempenham um papel na manutenção do equilíbrio hídrico, e compostos de alto peso molecular têm as propriedades antioxidantes mais pronunciadas.
O ácido hialurônico também está envolvido na formação e desenvolvimento do embrião, no controle da mobilidade celular - migração celular de um lugar para outro, em algumas interações com receptores celulares de superfície.
Receber
Existem 2 grupos principais de maneiras de obter uma substância:
- Físico-químico (extração de tecidos de mamíferos, vertebrados e aves). Como as matérias-primas animais geralmente contêm ácido em combinação com proteínas e outros polissacarídeos, é necessária uma purificação completa do produto resultante, o que afeta o custo do medicamento final. Para obter ácido em escala industrial, são utilizados o cordão umbilical de recém-nascidos e os pentes de galinhas domésticas. Existem outros métodos de extração - dos olhos do gado, o fluido que preenche as cavidades das articulações e bolsas articulares; plasma sanguíneo,cartilagem, pele de porco.
- Métodos microbianos baseados em bactérias cultivadas. Os principais produtores são as bactérias Pasteurellamultocida e Streptococcus. Esses métodos foram testados pela primeira vez em 1953. Eles são mais econômicos e também não dependem de suprimentos sazonais de matérias-primas.
No primeiro caso, os materiais biológicos são destruídos por métodos de moagem e homogeneização, e então o ácido é extraído em uma mistura com peptídeos por exposição a solventes orgânicos. A massa resultante é tratada com enzimas ou as proteínas são removidas por desnaturação com clorofórmio ou uma mistura de etanol e álcool amílico. Depois disso, a substância é concentrada em carvão ativado. A purificação final é feita por cromatografia de troca iônica ou precipitação com cloreto de cetilpiridínio.
Uso médico
O ácido hialurônico é usado para as seguintes patologias:
- oftalmologia – catarata; usar como ambiente cirúrgico durante as operações;
- ortopedia - osteoartrite, proteção da cartilagem articular contra a destruição, bem como para estimular sua recuperação (endopróteses de líquido sinovial);
- cirurgia - aumento de tecidos moles, operações com excisão extensa de cartilagem;
- farmacêuticos - produção de medicamentos com base na estrutura polimérica do composto (comprimidos, cápsulas, cremes, géis, pomadas);
- indústria de alimentos - nutrição esportiva;
- ginecologia - antiadesãofundos;
- dermatologia - tratamento de queimaduras, doenças tróficas da pele pós-trombóticas.
De acordo com as previsões dos cientistas, essa substância pode se tornar a base de um novo grupo de medicamentos para o tratamento do câncer.
Outras propriedades do ácido também são promissoras:
- efeito antimicrobiano, antiviral (o composto é ativo contra o vírus do herpes e outros);
- melhora da microcirculação sanguínea;
- efeito anti-inflamatório;
- ação prolongada (dissolução gradual nos tecidos humanos).
Vitaminas
O ácido hialurônico na composição das vitaminas é utilizado na forma de hialuronato de sódio purificado, que é seu análogo. O principal objetivo da substância é preservar a juventude da pele, hidratá-la e curar feridas. Para melhorar a absorção, o ácido ascórbico é introduzido na composição dos complexos vitamínicos.
Pesquisas também estão em andamento para desenvolver medicamentos e suplementos alimentares com efeitos anti-inflamatórios e imunomoduladores que podem ser usados em muitas áreas da atividade humana.
Cosmetologia
Em cosmetologia, este composto é usado para corrigir alterações relacionadas à idade. Devido ao fato de que a estrutura do ácido é semelhante em todos os organismos vivos, é adequado para uso como preenchimento dérmico (injeção), especialmente ao redor dos olhos. Para que a substância permaneça na epiderme por mais tempo, ela é modificada com a ajuda de moléculas de ligação cruzada.(reticulador). Os enchimentos reticulados diferem uns dos outros em termos de viscosidade do gel, concentração de ácido e duração da reabsorção na pele.
As injeções são administradas por via intra ou subcutânea na forma de uma solução aquosa a 1-3%. Isso ajuda a aumentar a elasticidade e firmeza dos tecidos, um alisamento perceptível das rugas.
C₂₈H₄₄N₂O₂₃ também é adicionado à composição de cosméticos externos - géis, espumas, cremes e outros produtos básicos. O ácido hialurônico na composição é referido como ácido hialurônico (e hialuronato de sódio é hialuronato de sódio). Este tipo de produto cosmético tem as mesmas propriedades dos preenchedores - previne a formação de rugas, acne e ajuda a saturar a pele com umidade.
