Гиалуроновая кислота (ГК) — это полисахарид животного происхождения, относящийся к глюкозаминогликанам и входящий в состав внеклеточного вещества соединительной ткани. ГК получают из животного сырья: петушиных гребешков, глазного стекловидного тела крупного рогатого скота, а также синтезируют биотехнологическими методами. Она представляет собой природный гелеобразователь и важный структурный элемент кожи. В силу высокой гидрофильности ГК способствует поддержанию нормального водного баланса в клетках кожи, она также связывает воду в межклеточном пространстве, повышая тем самым сопротивление тканей сжатию. Одна молекула ГК способна удерживать до 500 молекул воды! ГК определяет барьерную и защитную функции межклеточного пространства.

Биологические функции ГК состоят не только в увлажняющем действии, но и в регенерирующей, противовирусной, бактерицидной, ранозаживляющей активности. За счет специфических взаимодействий белки фиксируют ГК, что играет важную роль в формировании перицеллюлярной оболочки.

ГК в составе косметических средств

ГК широко применяется в современных косметологических препаратах, куда она вводится, главным образом, в виде натриевой соли — гиалуроната натрия. Эмульсии на ее основе имеют мягкую и тонкую консистенцию, не дают жирного ощущения, хорошо переносятся кожей и, главное, эффективно увлажняют и защищают кожу. ГК действует в синергизме с другими биологическими активными компонентами, нередко усиливая их эффективность.

ГК может иметь различную длину полисахаридной цепи и соответственно различный молекулярный вес, что в значительной мере определяет ее свойства. Молекулы ГК с низким молекулярным весом лучше и быстрее проникают в кожу и обеспечивают быстрый увлажняющий эффект, а препараты ГК среднего и высокого молекулярного веса предназначены для долговременного увлажнения кожи. Высокомолекулярная ГК также проникает кожу, особенно в условиях электрофореза. При этом высокомолекулярная ГК оказывает более продолжительное увлажняющее действие, поскольку для ее деградации макрофагам требуется больше времени. Защитный эффект ГК проявляется в том, что она временно встраивается в окружающий клетки матрикс из гликозаминогликанов и белков и тем самым затрудняет проникновение к клеткам токсичных веществ. Сквозь эпидермальный барьер проникают достаточно крупные молекулы ГК(360-400 кДа). Их наличие в глубоких слоях эпидермиса и просвете лимфатических сосудов через 30 минут после накожного нанесения геля было подтверждено с помощью радиоактивных «меток». Меченые молекулы ГК и ее метаболитов были также обнаружены в эндотелии сосудов, крови, моче, тканях печени. Прохождение высокомолекулярной ГК через эпидермальный барьер, скорее всего, представляет собой процесс активного транспорта, а не пассивную диффузию. Избыточное количество ГК, превышающее пропускную способность эпидермиса, остается на поверхности кожи и образует вязкий защитный слой. Этот слой, обладающий кислотными свойствами, создает неблагоприятные условия для жизнедеятельности бактерий и одновременно образует влажную среду, что необходимо для обмена информацией между клетками.

ГК — несомненно, самый популярный ингредиент косметического рынка. Модифицированная ГК используется при проведении контурной пластики, нативная — в мезотерапевтических процедурах. Пленкообразующие свойства ГК, проявляющиеся при наружном применении, обеспечивают выраженный лифтинговый эффект, естественную защиту кожи. Для биоармирования применяется модифицированная ГК, имеющая невысокую плотность, с небольшим количеством поперечных сшивок. При использовании в качестве филлера она устраняет мелкие морщины, создает гидрорезерв в коже, обеспечивает значительный лифтинговый эффект и увеличение толщины дермы и эпидермиса.

Гиалуроновая кислота и эпидермальный барьер

Поскольку расстояние между соседними кератиноцитами невелико, ГК проникает в кожу тем легче, чем меньше размер ее молекул. Учитывая этот факт, а также то обстоятельство, что низкомолекулярная ГК способствует развитию кровеносных сосудов (а восстановление нарушенного питания кожи — одна из важнейших задач врача-дерматолога), рекомендуется использовать в составе дерматологических и косметических композиций фрагменты ГК, содержащие от 7 до 25 дисахаридных единиц. Для получения низкомолекулярных фрагментов ГК используется сложный комплекс биохимических и физико-химических реакций. Многие производители космецевтики стараются запатентовать новые методы получения низкомолекулярной ГК. Процесс деполимеризации (с разрывом химических связей в макромолекулах и уменьшением степени полимеризации или молекулярной массы полимера) высокомолекулярной ГК более сложный, чем ее полимеризация. Основная проблема — получение низкомолекулярных фрагментов с заданной молекулярной массой и малой вариабельностью веса полученных частиц.

В настоящее время для деполимеризации ГК используются различные методы: химические и физические.

Химические методы деполимеризации ГК

• Ферментация. Основана на использовании ферментов-гиалуронидаз, специфически разрушающих химические связи в молекуле ГК. Гиалуронидазы широко распространены в природе. Они содержатся в значительных количествах в семенниках млекопитающих, обнаружены в бактериях, отличающихся высокой инвазивностью, яде змей, слюнных выделениях пиявок.

• Обработка полимера химическими реагентами (окисление, алкилирование и пр.). Недостатки химического метода — сложность процесса очистки полученного материала от реагентов и микробных компонентов, невозможность точного контроля степени деградации полимера, большое разнообразие полученных молекулярных масс фрагментов.

Физические методы деполимеризации ГК

• обработка УФ-лучами;

• бомбардирование пучком электронов;

• нагревание;

• соникация — обработка полимера при помощи ультразвука;

• shear treatment — обработка полимера под высоким давлением, в том числе с использованием специальных измельчителей (MantonGaulin гомогенизатор).

Применение ГК в косметологии

В эстетической медицине применение ГК началось в 1980-х годах: был выпущен препарат на базе перекрестно-сшитой ГК (hylan B) высокого молекулярного веса(2-3 млн Да). ГК была получена методом бактериальной ферментации. Препарат предназначался для заполнения дефектов мягких тканей. Проведенные в Швеции, а затем в США клинические исследования показали высокую эффективность и безопасность применения геля hylan B.

Затем гель hylan B стал использоваться для коррекции голосовых связок, а также для восстановления функции сфинктера мочевого пузыря. Кроме замещения мягких тканей гель hylan B оказался эффективным в профилактике образования спаек в постоперационном периоде.

В конце прошлого столетия были выпущены препараты на базе химически немодифицированного гиалуроната натрия, в виде вязко-эластичного геля. Проведенные учеными исследования обосновали новое направление в применении ГК, которое базировалось на ее способности взаимодействовать с рецепторами клетки и запускать процесс самовосстановления ткани (регенерации). Так появилась понятие биоревитализация, которое за короткое время получило широкое распространение в восстановительной медицине и косметологии.

Начало нового столетия ознаменовалось появлением новых технологий и продуктов. Среди них особое место заняли эфиры ГК. Запатентованные технологии позволили получать эфиры ГК с различными спиртами. Конечный продукт был нерастворим в воде и позволял производить нити, листы и различные графты для замещения хряща, кости и кожи.

Гиалуронотерапия уже успешно применяется в офтальмологии, хирургии, ортопедии и артрологии, гинекологии, отоларингологии. Перспективными направлениями являются пульмонология, трансплантология, кардиология, аутоиммунные заболевания, гипоксические состояния. Но на сегодняшний день основная направленность исследований — это онкология и регенерация (полное восстановление структуры и функции органов и тканей).

При проведении мезотерапии используются растворы немодифицированной ГК как в чистом виде, так и в составе «коктейлей». Известно, что введенная внутрикожно ГК способствует гидратации дермы, оказывает регенерирующее и иммуномодулирующее действие. Также препараты для мезотерапии на основе ГК используют транспортную функцию ГК. Это свойство ГК уже хорошо изучено и базируется на том, что ГК может включать в свою структуру как мелкие молекулы (вода, электролиты), так и довольно большие молекулы. Соединяясь с мембраной клетки, ГК обеспечивает целевую доставку вещества к клетке. Кроме того, препараты для мезотерапии производятся из нативной ГК, которая кроме увлажняющего свойства оказывает и прямое стимулирующее действие через рецепторы на клеточной мембране.

Задача контурной пластики — восполнение дефицита тканей с целью выравнивания рельефа кожи (разглаживания морщин и складок), моделирования лица (овала, скул, губ, подбородка). Нативная ГК явно не подходит на роль материала для инъекционной контурной пластики, поскольку после введения в ткани подвергается биодеградации в течение нескольких дней. Увеличение молекулярной массы не приводит к существенному продлению «жизни» имплантата, а вот химическая модификация структуры путем образования поперечных связей между отдельными молекулами или участками одной и той же молекулы позволяет существенно продлить сроки резорбции: стабилизированная ГК обнаруживается в месте введения на протяжении 3–18 месяцев. Возможное объяснение: после модификации структура становится менее узнаваемой для ферментов (гиалуронидаз), поэтому и деградация происходит гораздо медленнее.

Эффект наполнения обеспечивается, в основном, водой, которая удерживается ГК и составляет около 98% массы имплантата.

Заключение

Как мы уже убедились, препараты на основе низкомолекулярной ГК находят широкое применение как в косметологии, так и в медицине. ГК входит в состав препаратов для сухой, обезвоженной, чувствительной и возрастной кожи, а косметических средств, борющихся с выпадением волос. С возрастом водный баланс даже здоровой кожи постепенно нарушается, и потеря воды начинает превышать ее поступление. Причина этого как в уменьшении поступления жидкости из кровеносных сосудов (возрастные изменения микроциркуляции), так и в нарушении механизмов влагосбережения, в том числе и связанных с ГК. При этом даже при неизменных показателях трансэпидермальной потери влаги (TEWL) происходит дегидратация кожи. Низкомолекулярная ГК в составе наружных косметических средств образует на коже тончайшую гигроскопичную пленку, которая препятствует испарению воды и, как следствие, способствует восстановлению нормальной гидратации кожи. В отличие от известного увлажнителя глицерина ГК сохраняет свою активность даже в сухой атмосфере.

После применения косметики с ГК кожа выглядит более мягкой, гладкой и нежной. И это не просто внешний эффект, характерный для большинства эмолентов. Дело в том, что влажная среда, которую создает ГК у поверхности кожи, уменьшает испарение воды через роговой слой, так как интенсивность испарения зависит от относительной влажности окружающего воздуха. Более того молекула ГК способна связывать воду в объеме, в 1000 раз превышающий ее собственный. ГК участвует в процессах тканевой регенерации, интегрируясь в матричные структуры, поддерживая целостность и баланс компонентов матрикса, обеспечивая нормальный жизненный тонус кожного покрова и восстановление его после повреждения. Эти свойства делают ГК важным компонентом косметических средств, в которых она может использоваться для разглаживания морщин или устранения возрастных явлений.

В заключение хотелось бы отметить, что ГК не просто обладает полезными для кожи свойствами, но эти свойства можно контролировать за счет применения ГК различного молекулярного веса. Известно, что низкомолекулярная ГК лучше проникает через кожный покров, нежели чем ГК с высокой молекулярной массой, а также активирует большее количество генов кератиноцитов, включая гены, отвечающие за дифференцировку кератиноцитов и формирование комплексов межклеточных контактов. Количество этих контактов снижается в фотоповрежденной и стареющей коже. Увлажняющий эффект и повышение эластичности кожи в большей мере свойственны ГК с высокой молекулярной массой, тогда как разглаживающий эффект — ГК с низкой молекулярной массой.