What is Hyaluronan?
What is Hyaluronic Acid?
Axit hyaluronic (HA) là glycosaminoglycan đơn giản nhất (một lớp polysacarit tích điện âm) và là thành phần chính của ma trận eexepellular (ECM).1 hyaluronan là một giàn giáo được tiết ra bởi các tế bào bao quanh min vivo,2 HA là một polysacarit tuyến tính, không sunfat hóa cung cấp cường độ nén, bôi trơn và hydrat hóa trong ECM,2 Nó cũng điều chỉnh sự bám dính của tế bào và khả năng vận động3, 4and làm trung gian cho sự tăng sinh vầ biệt hóa tế bào 5making nó không chỉ là thành phần cấu trúc của các mô, mà còn là một phân tử tín hiệu hoạt động.
Khám phá thêm về 3D ứng dụng nuôi cấy tế bào của nền tảng hydrogel 3D dựa trên axit hyaluronic bán tổng hợp hyaluronic với nền tảng HyStem™.
Danh pháp
- Hyaluronan (đề cập đến tất cả các dạng sinh lý của HA, phổ biến nhất trong số đó là muối natri)
- Hyaluronic acid
- Viết tắt phổ biến nhất là HA, đôi khi là HY
Hóa học và tính chất vật lý của axit Hyaluronic
HA là một polymer tuyến tính, không phân nhánh, xen kẽ bao gồm hai monosaccharide: SS (1,4) -N -acetyl-D -glucosamine và ß(1,3) -D -glucuronic acid (xem hình).6 Nó không sunfat hóa, không giống như các glycosaminoglycan khác (GAG) nổi bật trong ECM, chẳng hạn như heparin và chondroitin sulfate. Chiều dài chuỗi HA thay đổi từ ~ 0,200 đến 10 MDA, với kích thước phổ biến nhất dao động từ 2-5 MDA.6,7,8

Hình 1.Axit hyaluronic bao gồm dư lượng xen kẽ của axit β-D- (1‑3) glucuronic và β-D- (1‑4)-N-acetylglucosamine.
HA hòa tan trong nước để tạo thành dung dịch nhớt đàn hồi, với nồng độ tăng độ nhớt của dung dịch (10 mg/ml có độ nhớt 5000x của nước),6 Tuy nhiên, dưới ứng suất cắt, độ nhớt giảm nhanh chóng trong khi duy trì độ đàn hồi. Đặc tính này làm cho HA lý tưởng như một chất bôi trơn sinh học.9 Cấu trúc thực tế của HA trong ECM thay đổi, nhưng nó thường được mô tả như một cuộn dây ngẫu nhiên với cấu trúc mở rộng và độ cứng nội tại đáng kể. Liên kết hydro giữa các saccharide liền kề dường như là lực quan trọng nhất trong việc thiết lập các tính chất sinh lý của HA, 9 Tuy nhiên, các tính chất vật lý của H Ain vitr oare cũng bị ảnh hưởng đáng kể bởi cường độ ion.9
Tìm thêm tài nguyên kỹ thuật trên trang trung tâm Glycobiology của chúng tôi.
Biological Roles
HA tương tác với nhiều phân tử ECM, làm cho nó trở thành thành phần cấu trúc thiết yếu,7 Nó liên tục được tiết ra từ nguyên bào sợi, keratinocyte, chondrocytes và các tế bào chuyên biệt khác trên khắp cơ thể và bị phân hủy bởi các enzyme (hyaluronidase).10 Số lượng HA có trong các mô và chất lỏng khác nhau ở người và phạm vi bán thời gian và trọng lượng phân tử của nó được liệt kê trong bảng dưới đây.
| Vị trí | Amount of HA | Half Life | MW Range |
|---|---|---|---|
| Ma trận ngoại bào | >2.5 g/L | Hàng giờ đến vài tuần | Cao |
| Umbilical Cord | 2-4 g/L | - | - |
| Chất lỏng hoạt dịch (dermis) | 2-4 g/L | Vài giờ | Cao |
| U bạch huyết ngực | <10 mg/L | Phút | Polydisperse |
| Huyết thanh | 0.01-0.10 mg/L | Phút | Thấp |
| Toàn thân | 15 g/70 kg | - | - |
Cấu trúc2,6
HA, cùng với các GAG khác có trong ECM, cung cấp cường độ nén cho các mô. Điện tích âm, tính ưa nước và chiều dài polymer dài của nó dẫn đến một lượng lớn nước liên kết với ma trận. Ngoài ra, đặc tính độc đáo của HA là giảm độ nhớt của nó trong ứng suất cắt nghĩa là nó hoạt động như một chất bôi trơn. Trong điều kiện tĩnh, nó cung cấp khả năng phục hồi. Cuối cùng, ngoài việc cung cấp một không gian hydrat xung quanh các tế bào, nó điều chỉnh lưu lượng của các yếu tố tăng trưởng và các tín hiệu khác do kích thước lỗ rỗng và mật độ tích điện của nó.
Báo hiệu
HA có sáu thụ thể bề mặt tế bào đặc trưng:12,13
- CD44
- RHAMM (thụ thể cho nhu động qua trung gian hyaluronan), CD168
- LYVE-1 (Thụ thể HA nội mô mạch bạch huyết-1)
- THỎ (thụ thể hyaluronan cho nhập bào)
- giáo dân
- Thu phí 4
- CD44 và RHAMM là đặc trưng tốt nhất cho đến nay. Cả hai được cho là có liên quan đến di cư khối u, xâm lấn, bám dính và tăng sinh.11-13
CD44
CD44 là protein xuyên màng loại I.11,13 Đơn vị HA nhỏ nhất có thể liên kết cạnh tranh với polyme HA dài hơn vào năm CD44 là decasacarit.7 CD44 được biểu hiện phong phú bởi nhiều loại tế bào. Nó có 17 đồng dạng. Nó thậm chí còn có tính không đồng nhất hơn do các sửa đổi sau dịch mã khác nhau (glycosyl hóa, phosphoryl hóa và palmitoylation protein). CD44 đã được chứng minh là có một loạt các chức năng tế bào, bao gồm chức năng như:13
- Thụ thể ha
- Màng không thể tách proteoglycan
- Protein kết nối cho matrix metalloproteinase
- Nhân tố phiên mã hạt nhân
- Đầu dò tín hiệu cho bộ xương tế bào actin
- Quản lý ECM giàu HA
- Chất trung gian của sự kết dính và lăn tế bào lympho
- Điều phối viên của tín hiệu ma trận để sống sót/chết tế bào
- RHAMM hoặc CD16812
RHAMM (thụ thể cho nhu động qua trung gian hyaluronan) không phải là protein xuyên màng. Thay vào đó, nó liên kết với bề mặt tế bào, nhưng có mặt trong một số ngăn tế bào. RHAMM cũng liên kết với các GAG sunfat hóa, như heparin. Cho đến nay, protein liên kết HA này đã được chứng minh là có liên quan đến:
- PDGF và kích hoạt trung gian HA của các tầng tín hiệu SRC, FAK, PKC và ERK
- Khả năng vận động để đáp ứng với chấn thương
- Tiến triển qua G2M chu kỳ tế bào
- Hình thành ống trong quá trình hình thành mạch
Development/Embryogenesis
"Mặc dù về cơ bản nó bị bỏ qua trong hầu hết các mô tả về sự phát triển mô, một trong những hành vi quan trọng nhất của tế bào cho phép hình thành các dạng mô chuyên biệt đầu tiên (tức là ngoại bì phẳng và nội bì) là việc sản xuất các giàn giáo gắn ma trận ngoại bào giữ lại với nhau trong tất cả các mô rắn."13
ECM đóng một vai trò quan trọng không chỉ trong cân bằng nội môi của các mô, mà còn trong sự phát triển của chúng. Khi một biểu mô mới được hình thành, một màng đáy được tạo ra cùng một lúc. Điều này bao gồm khi một biểu mô được tạo ra trong quá trình tạo ra ngoại bì và nội bì trong phôi. Trong quá trình sinh phôi, laminin là protein ECM đầu tiên được bài tiết trong màng đáy. Nó được quan sát thấy trong một mô hình chấm câu trong không gian giữa các tế bào giữa các tế bào trong 8 giai đoạn phôi tế bào. Sau đó trong quá trình phát triển, fibronectin, heparan sulfate và collagen IV tích lũy trong cùng một khu vực. Sự lắng đọng và tự lắp ráp của collagen IV dẫn đến sự tổ chức của màng đáy và do đó đến việc tổ chức các tế bào đính kèm, dẫn đến sự phân cực của lớp đơn lớp biểu mô.13
ECM phôi sở hữu một lượng lớn glycosaminoglycans (GAGs), trong đó HA chiếm ưu thế.14 tế bào gốc phôi người (H1, H9 và H13 dòng) đã được chứng minh là biểu hiện cả CD44 và CD168 (RHAMM), là thụ thể HA. Tế bào gốc phôi người (hESCs) cũng đã được trồng bằng cách đóng gói chúng trong hydrogel HA. Những tế bào này được phát triển trong 15 ngày mà không có sự biệt hóa có thể phát hiện được. Sau khi phục hồi từ hydrogel, hESC có thể được phân biệt bằng cách sử dụng phương tiện tăng trưởng nội mô bổ sung với VEGF.14
HA có mặt với số lượng lớn trong ECM của gan phôi, gan bào thai và hốc tế bào gốc trong gan (kênh đào của Hering). Tế bào gốc và tế bào tiền thân gan (nguyên bào gan) đã được nuôi cấy thành công trong hơn 4 tuần mà không có sự biệt hóa khi đóng gói trong hydrogel HA và phát triển với một môi trường được xác định đầy đủ (môi trường của Kubota). Ngoài ra, các tế bào tiền thân gan biểu hiện CD44 ở mức cao.15
Ung thư
Vai trò của HA trong ung thư vẫn đang được làm sáng tỏ. Cho đến nay, mười bốn loại ung thư biểu mô đã được chứng minh là có nồng độ hyaluronan tăng cao trong các tế bào khối u hoặc stroma xung quanh,16,19 Tuy nhiên, liệu đây có phải là mối quan hệ nhân quả hay không là không rõ ràng. Đối với ung thư buồng trứng, mối tương quan giữa sự tích tụ HA và ung thư rất mạnh đến nỗi nó đang được coi là một dấu hiệu tiên lượng.19 MW HA thấp có thể kích thích sự di chuyển của các tế bào khối u (MW HA không thể),19 Gần đây, ức chế tổng hợp HA nội sinh (bằng cách chuyển đổi antisense-HAS, hyaluronan synthase) đã được chứng minh là làm giảm đáng kể PC3M-LN4 (ung thư biểu mô tuyến tiền liệt ở người) growt hin viv owhen tiêm dưới da ở chuột suy giảm miễn dịch. Những khối u tương tự cho thấy mật độ mạch máu thấp hơn 70-80%. Sự phát triển của khối u đã được khôi phục bằng cách tiêm các khối u có trọng lượng phân tử cao ngoại sinh HA16. Ngoài ra, biểu hiện HA cũng đã được chứng minh là ảnh hưởng đến một số con đường truyền tín hiệu (Erb2, Ras, MAPK và PI3 kinase / Akt) thúc đẩy sự phát triển và sống sót của khối u.16
Sự hình thành mạch
HA oligosaccharide thúc đẩy quá trình hình thành mạch, trong khi HA trọng lượng phân tử cao làm chậm nó.16,17,19,20 Bên cạnh CÁC mảnh HA và polyme ảnh hưởng đến sự hình thành mạch, nồng độ hyaluronidase và suy thoái HA tương quan với sự phát triển của khối u và sự hình thành mạch. Do đó, người ta suy ra rằng sự thoái hóa của HA khối u tạo ra HA oligosacarit, do đó kích thích sự hình thành mạch và sự phát triển của khối u. Có một số thông tin mâu thuẫn với lý thuyết này, chỉ ra rằng cần nhiều nghiên cứu hơn để hiểu đầy đủ mối quan hệ phức tạp giữa HA và vascularization.16
Sự suy thoái của hyaluronan
HA được loại bỏ khỏi một sinh vật theo hai tuyến, cả hai đều yêu cầu hyaluronidase10,20:
1. Nội tạng hóa và thoái hóa bởi các tế bào và phá hủy trong lyosome10:
Hyaluronidase, Hyal-1, chịu trách nhiệm cho dị hóa HA nội bào và chức năng chủ yếu trong lyosome.10,20 Đây là enzyme tạo ra các đoạn HA mạch vì nó phân tách chuỗi HA có mọi kích thước thành tetrasacarit, sự thoái hóa năm 20-15 của tetrasacarit do Hyal-1 tạo ra được hoàn thành bởi β-glucuronidase và β-N-acetyl-glucosaminidase trong lyosome. Các sản phẩm thoái hóa cuối cùng là GlcNAc (có thể được tái chế) và GlcA (được dị hóa trong con đường pentose).6
2. Giải phóng từ ECM và thoát nước vào mạch máu, sau đó loại bỏ các hạch bạch huyết, gan và thận10:
Hyaluronidase, Hyal-2, chịu trách nhiệm phá vỡ HA ngoại bào.10,20 Sau khi bị cắt, HA được vận chuyển qua hệ bạch huyết. Một khi đã vào máu, gan sẽ loại bỏ khoảng 80% và thận thêm 10%.10
Enzyme7
Có ba phân loại hyaluronidase tiêu hóa HA:
- Động vật có vú (endo-β-N-acetyl-D-hexosaminidase tạo ra tetra- và hexasacarit)
- leeches/parasite (endo-β-glucuronidase)
- vi khuẩn (hoạt động thông qua quá trình khử β để tạo ra di-, tetra- hoặc hexasacarit; lưu ý: enzyme này giới thiệu một liên kết đôi trong axit uronic ở đầu không khử có thể phát hiện được ở bước sóng 232 nm).
Hyaluronidase hoạt động tốt nhất ở pH axit, được dự kiến cho vai trò của chúng trong sự thoái hóa lyosomal. Quá trình tiêu hóa enzym thường được thực hiện trong dung dịch đệm natri axetat (pH 4,8-6,0) ở 37 °C. Bằng cách thay đổi thời gian tiêu hóa, kết quả nhóm oligosaccharide HA thay đổi - sự tiêu hóa càng dài, độ dài chuỗi càng ngắn.
Có 5 loại hyaluronidase tương đồng được mã hóa trong bộ gen người: Hyal-1 đến 4 và PH-20 (phân tử bám dính tinh trùng 1, hoặc SPAM-1).20
- Hyal-1 được biểu hiện trong hầu hết các mô cũng như được phát hiện trong huyết tương và nước tiểu. Hyal-1 không liên kết màng; tuy nhiên, nó đòi hỏi CD44 đối với hyaluronidase actidit yin vivo. Nó được điều hòa trong ung thư bàng quang và tuyến tiền liệt.20
- Hyal-2 cũng được biểu hiện trong hầu hết các mô; tuy nhiên, nó không có trong não. Nó phá vỡ HA ngoại bào. Nó sở hữu một chuỗi tín hiệu glycosylphosphatidylinositol (GPI), neo nó vào màng. Hyal-2 cũng đòi hỏi CD44 để có thể phân hủy H Ain vivo,20 Nó được cho là một enzyme ngoại bào quan trọng cho việc tái tạo mô và di chuyển tế bào.10
- Hyal-3 được biểu hiện trong não và một số mô khác, nhưng chức năng của nó chưa được xác định. Nó là GPI neo.20
- Hyal-4 đặc trưng cho chất nền chondroitin sulfate và là GPI neo.20
- PH-20 được biểu hiện trong tinh trùng và hoạt động trong quá trình thụ tinh, nơi nó làm suy giảm khối tích trứng làm giàu HA của trứng.10,20
HA cũng có thể bị phân hủy bởi các phương tiện không enzyme. Các điều kiện phổ biến nhất dẫn đến độ dài xích ngắn hơn là:
- Acidic conditions
- Alkaline conditions
- Ứng suất thể chất (Xúc tốc độ cao hoặc Cắt xén tới hạn)
- Phát sóng âm
- Sự phân cắt dựa trên gốc tự do (gốc hydroxyl có thể bắt đầu thoái HÓA HA bằng cách không phân cắt cụ thể liên kết glycosidic)
Hyaluronan Synthesis
HA được tạo ra bởi các enzyme gọi là hyaluronan synthase (HAS). HA được tổng hợp tại màng sinh chất với polymer được mở rộng từ đầu khử, dẫn đến sự đùn của nó từ bề mặt tế bào. Điều này không điển hình đối với glycosaminoglycan.12 CD44 Các tế bào biểu hiện sẽ giữ lại HA tổng hợp dưới dạng lớp phủ ngoại bào.11 HA được sử dụng để sản xuất hydrogel Glycosil ® HA và HyStem ® được tổng hợp bằng cách sử dụng gen Hasa tái tổ hợp từ Streptococcus equisimilis, được biểu hiện trong Bacillus subtilis. Kết quả HA là trong phạm vi 1 MDA.26
Glycosil® HA so với HA chưa được sửa đổi
HA không biến đổi rất khó làm việc với (độ nhớt cao), không tạo thành một hydrogel ổn định (các dung dịch giống gel có thể được thực hiện ở nồng độ cao, đặc biệt là với HA trọng lượng phân tử cao, nhưng không có liên kết hóa học) và HA nhanh chóng làm suy giảm din viv oby hyaluronidase nội sinh.2,9
Glycosil® HA được hình thành bằng cách giới thiệu nhiều gốc thiol cho mỗi polymer HA tại nhóm COOH hoặc OH.12 Các nhóm thiol này có thể phản ứng với nhau để tạo thành liên kết disulfide hoặc chúng có thể được phản ứng cộng hóa trị với PEGDA để tạo ra một hydrogel ổn định trong 4-8 tuần sin vivo,22-2 5but vẫn có thể bị phân hủy bởi hyaluronidase.
Lịch sử của Hyaluronan
1934 - HA lần đầu tiên được phân lập từ sự hài hước thủy tinh của mắt bò và được đặt tên từ hyaloid (= vitreous) và axit uronic
1930-40s - HA được phân lập từ chất lỏng hoạt dịch, da, dây rốn, khối u và lược gà trống
1951 - xác định cấu trúc hóa học HA
1970s - sụn proteoglycans đã được chứng minh là tương tác đặc biệt với HA
1993 - Khám phá và nhân bản hyaluronan synthase từ Nhóm A Streptococcus
1999 - đầu tiên tinh chế hyaluronan synthase hoạt động
hiện nay- sản xuất HA chủ yếu là lên men vi khuẩn
Sản phẩm liên quan
Response not successful: Received status code 500
Tài liệu tham khảo
Để tiếp tục tìm hiểu, vui lòng đăng nhập hoặc tạo tài khoản.
Không có tài khoản?Để mang đến sự thuận tiện cho khách hàng, trang này đã được dịch bằng máy. Chúng tôi đã nỗ lực để đảm bảo việc dịch máy này cho ra bản dịch chính xác. Tuy nhiên, chất lượng dịch máy không được hoàn hảo. Nếu bạn không hài lòng với nội dung dịch bằng máy, vui lòng tham khảo phiên bản tiếng Anh.