هیالورونیک اسید و اثرات آن بر روی پوست

خلاصه این مقاله

اسید هیالورونیک (HA) و پروتئوگلیکان ها (مانند درماتان سولفات (DS) و کندرویتین سولفات (CS)) اجزای اصلی ماتریکس خارج سلولی پوست به همراه کلاژن و الاستین هستند. این اجزا با افزایش سن کاهش می‌یابند که به معنی از دست دادن رطوبت پوست و ایجاد چین و چروک، افتادگی و پیری است. در حال حاضر، تجویز خارجی و داخلی مواد موثری که می تواند به اپیدرم و درم برسد، جایگزین اصلی برای مبارزه با پیری پوست است. هدف از این کار استخراج، شناسایی و ارزیابی پتانسیل یک ماده ماتریس HA برای حمایت از ضد پیری بود. ماتریس HA از شانه خروس جدا و خالص شد و از نظر فیزیکی و شیمیایی و مولکولی مشخص شد. علاوه بر این، پتانسیل بازسازی، ضد پیری و آنتی اکسیدانی و جذب روده ای آن مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که ماتریس HA از 67 درصد HA، با وزن مولکولی متوسط ​​1.3 MDa تشکیل شده است. 12٪ گلیکوزامینوگلیکان سولفاته، از جمله DS و CS. 17٪ پروتئین، از جمله کلاژن (10.4٪)؛ و آب. ارزیابی در شرایط آزمایشگاهی فعالیت بیولوژیکی ماتریکس HA خواص احیا کننده را در فیبروبلاست ها و کراتینوسیت ها و همچنین اثرات مرطوب کنندگی، ضد پیری و آنتی اکسیدانی نشان داد. علاوه بر این، نتایج نشان می‌دهد که ماتریکس HA می‌تواند در روده جذب شود، که حاکی از استفاده بالقوه خوراکی و همچنین موضعی برای مراقبت از پوست، چه به عنوان یک ماده در یک محصول غذایی یا یک محصول آرایشی است.

معرفی اولیه

پوست بزرگترین اندام بدن است که یک ششم وزن کل بدن را با مساحت تقریبی 1.5-2 متر نشان می دهد . نقش اصلی آن ایجاد یک مانع فیزیکی برای محافظت از بافت‌های داخلی در برابر محیط خارجی است و بنابراین دائماً در معرض تهدیدات مکانیکی و شیمیایی، تغییرات دما، عوامل بیماری‌زا، اشعه ماوراء بنفش و کم‌آبی قرار دارد.

پوست از سه لایه به نام های اپیدرم، درم و هیپودرم تشکیل شده است که هر کدام ساختار و ترکیبات متفاوتی دارند (شکل 1). اپیدرم سطحی ترین لایه است که وظیفه آن هم جلوگیری از هدررفت آب از بدن و هم از نفوذ عوامل بیماری زا از محیط است. از نظر ساختاری، اپیدرم از لایه‌های سلولی متراکم، عمدتاً کراتینوسیت‌ها، تشکیل شده است که کراتین، فسفولیپیدها و اسفنگولیپیدها را سنتز می‌کنند و نقش مهمی در عملکرد سد دارند. در مقابل، فیبروبلاست ها فراوان ترین سلول ها در درم هستند. آنها مسئول سنتز و بازسازی یک ماتریکس خارج سلولی پیچیده (ECM) حاوی کلاژن، الاستین و گلیکوزآمینوگلیکان ها (GAGs) هستند. فیبرهای کلاژن حدود 75 درصد از وزن خشک پوست را تشکیل می دهند و استحکام کششی را ایجاد می کنند، در حالی که الاستین شبکه ای با الیاف کلاژن تشکیل می دهد و خاصیت ارتجاعی ایجاد می کند . GAGها که عمدتاً از اسید هیالورونیک (HA)، سولفات درماتان (DS) و کندرویتین سولفات (CS) تشکیل شده‌اند، هر دو نقش ساختاری و سیگنال‌دهنده دارند. از نظر ساختاری، GAG ها به حفظ هیدراتاسیون پوست کمک می کنند و از دیدگاه سیگنالینگ، مهاجرت سلولی، تکثیر و تمایز و همچنین هموستاز ECM را تنظیم می کنند . علاوه بر این، پتانسیل آنها برای تعدیل سیتوکین ها و وضعیت آنتی اکسیدانی در حیوانات شرح داده شده است. در زیر درم، هیپودرم از بافت چربی و همبند تشکیل شده است و عایق گرما و سرما را فراهم می کند.

شکل 1: تغییرات در ساختار و ترکیب پوست به دلیل فرآیند پیری. اختصارات: UV (فرابنفش)؛ ROS (گونه های اکسیژن فعال)؛ MMP (متالوپروتئینازها)؛ HA (اسید هیالورونیک)؛ ECMp (پروتئین های ماتریکس خارج سلولی)؛ کلاژن (کلاژن)؛ GAG ها (گلیکوزآمینوگلیکان ها)

با روند پیری، ساختار و ترکیب پوست در نتیجه تهدیدات محیطی، مانند قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش، آلودگی هوا و دود تنباکو، از جمله عوامل خارجی (عوامل بیرونی)، و همچنین پیری بیولوژیکی (عوامل درونی) تغییر می‌کند. استرس اکسیداتیو همچنین به پیری درونی و بیرونی پوست کمک می کند. گونه های فعال اکسیژن (ROS) که در نتیجه قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش تولید می شوند یا به صورت متابولیکی تولید می شوند، بیان متالوپروتئینازها (MMPs) را افزایش می دهند که پروتئین های ECM (ECMp) را تجزیه می کنند. سطوح MMP در پوست مسن یا آسیب دیده با نور بالا می رود. MMP-1 پروتئاز اولیه مسئول تکه تکه شدن کلاژن نوع I و III است که در پوست انسان غالب است، در حالی که MMP-12 فعال ترین در تخریب الاستین است. در نتیجه افزایش فعالیت MMP ها، فیبرهای کلاژن و الاستین در پوست پیر تخریب شده و از هم گسیخته می شوند. افزایش تخریب همراه با کاهش بیوسنتز منجر به کمبود خالص کلاژن و الاستین می شود. از نظر GAGs، کمبود HA و کل GAGs سولفاته نیز در نتیجه فرآیند پیری ثبت شده است. به نظر می رسد که هر دو عامل درونی و بیرونی سنتازهای HA را کاهش می دهند و در نتیجه سطح HA را کاهش می دهند، به ویژه در اپیدرم. کاهش وزن مولکولی (MW) HA پیشنهاد شده است که توسط ROS انجام شود. به موازات HA، نشان داده شده است که سطح کل GAG های سولفاته در پوست پیر در مقایسه با پوست جوان کاهش می یابد. بنابراین، روند پیری با کاهش ضخامت و کیفیت اپیدرم و پوست همراه است و در نتیجه چین و چروک های ظریف و پوست شل، خشک و کدر ظاهر می شود (شکل 1).

با توجه به روند جدی فزاینده پیری در جامعه امروزی و همچنین بار اجتماعی قابل توجه و سرمایه گذاری تحقیقاتی، تقویت توسعه محصولات ضد پیری از اهمیت اجتماعی و علمی بالایی برخوردار است. موثرترین راه برای مبارزه با علائم مشهود پیری پوست و بهبود ظاهر و کیفیت آن، ارائه مواد موثری است که می تواند به اپیدرم و درم، چه از نظر خارجی و چه داخلی، برسد و مکانیسم های اصلی مرتبط با پیری را مهار کند.

HA یکی از پرکاربردترین بیومولکول‌ها برای درمان پیری پوست است. منابع مختلفی از HA وجود دارد، مانند تخمیر میکروبی (F-HA) و استخراج از پستانداران و حیوانات دریایی (E-HA). هر دو مبدأ به دلیل عملکرد بالا و بهینه سازی فرآیندها برای به دست آوردن آنها استانداردترین هستند، که طی آن خواص ذاتی HA باید حفظ شود. اخیراً، سیستم‌های بدون سلول به‌عنوان منبع جدیدی از HA مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، اما هنوز برخی محدودیت‌های فرآیندی را دارند و هنوز نمی‌توانند برای تولید صنعتی استفاده شوند. فرآیند به دست آوردن HA عمدتاً شامل دو مرحله است: مرحله استخراج و مرحله تصفیه. مرحله استخراج F-HA از محیط کشت سویه های باکتریایی (مانند استرپتوکوک، باسیل و اشریشیا کلی) انجام می شود. سپس محیط کشت اولترافیلتر می شود. با توجه به E-HA، می توان آن را عمدتاً از بافت هایی مانند شانه خروس، بند ناف، زجاجیه و مایع سینوویال از طریق فرآیند خرد کردن مکانیکی و چربی زدایی با اتانول به دست آورد . سپس، روش‌های مختلفی را می‌توان برای ادامه فرآیند استخراج HA انجام داد: روش استخراج با آب داغ یا با محلول آب قلیایی رقیق شده (مثلاً محلول NaOH یا محلول NaCO3) یا از طریق هیدرولیز آنزیمی (با استفاده از آنزیم‌هایی مانند پاپائین). یا آلکالاسا). در نهایت، F-HA و E-HA با رسوب با استفاده از حلال‌های آلی (اسید استیک یا اتانول)، نمک‌های خنثی (NaCl، KCl)، یون‌های فلزی (مس، کلسیم)، نمک‌های آمونیوم چهارتایی با زنجیره بلند (ستیل تری متیل آمونیوم برومید) خالص می‌شوند. ستیل پیریدینیم کلرید) یا از طریق روش کروماتوگرافی ستونی با ستون سلولزی، ستون تبادل آنیون یا ستون ژل. بر اساس منشاء و فرآیند به دست آوردن HA، کارایی و ایمنی آن می تواند بسیار متفاوت باشد. این نشان دهنده نیاز به ارزیابی ایمنی و اثربخشی محصولات مبتنی بر HA در هر دو مطالعات in vitro و in vivo است.