Lidsky a fakticky o kyselině hyaluronové - část I.

Opěvovaná ingredience mládí, které marketing zabezpečil různé přívlastky. V sérii tří článků se ji pro vás pokusím demystifikovat. Pro začátek si dovolím vám ji představit jako biologického pracanta - se všemi jejími schopnostmi a funkcemi.

O kyselině hyaluronové jsem začala číst už před šesti lety, když jsem se rozhodla psát o ní bakalářskou práci ve spolupráci s firmou, která ji vyrábí. I když se za ta léta už mnohé vyjasnilo, ty základní věci platí pořád. Proto jsem si to usnadnila a čerpám z vlastních informací, které se ve mně za ty roky a stovky načtených studií nahromadily. (Pokud vám schází zdroj, všechno najdete v mé bakalářce.)

Co má kyselina hyaluronová společného s kyselinami?

Běžnému člověku bude v názvu kyseliny hyaluronové něco říkat pouze slovo kyselina. Kyselina je pro nechemika automaticky spojená s kyselou chutí nebo i nebezpečím při polití. Chemická struktura kyseliny hyaluronové je ale mnohem podobnější škrobu než kyselinám, které nás napadnou jako první - jako třeba kyselina citronová nebo sírová. Se škrobem má podobný nejen základní stavební kámen - cukr, ale i některé vlastnosti, například schopnost vytvářet gely. 

Zásadní rozdíl mezi ní a škroby je ale ten, že kyselinu hyaluronovou tvoří dva cukry ve fikaně modifikované podobě. Prvním je N-acetyl-glukosamin: glukóza modifikovaná tak, že je na ni navázaná skupina, která obsahuje peptidovou vazbu (typická pro proteiny). Druhým cukrem je taky glukóza, ale upravená na kyselinu glukuronovou. Dle ní název kyseliny hyaluronové vznikl (jeden karboxylový kyslík navíc a taková změna!). Tyto dvě modifikované glukózy se střídají a vytvářejí řetězce, které mohou být kratší nebo dlouhé.

Hyaluronát sodný nebo kyselina hyaluronová?

Jakmile je ve vodném roztoku alespoň s minimem kationtů, stává se z kyseliny hyaluronové sůl - hyaluronát, nejčastěji hyaluronát sodný. V těle se totiž kyselina hyaluronová ve formě kyseliny nikdy nevyskytuje. Mám dojem, že kosmetické značky nazývají hyaluronát kyselinou pouze pro její věhlas. Přesný název sloučeniny, kterou najdete v kosmetice, je hyaluronát sodný. Můžeme jenom hádat, který marketér nevědomky proslavil nepřesný název této sloučeniny. V tomto článku budu používat hlavně název hyaluronát nebo zkráceně HA. Koneckonců je to vlastně jedno, jen se nenechte znejistit různými názvy této látky. Hyaluronát, hyaluronan, kyselina hyaluronová - vše odkazuje na jedno a to samé.

Tisíc a (přitom) jedna kyselina hyaluronová

Kosmetické přípravky s osmi druhy kyseliny hyaluronové aneb naše hyaluronová je lepší než vaše. O čem to celé je?  Jak už jsem výše zmínila, dvojice N-acetyl-glukosamin a kyselina glukuronová tvoří základní jednotku kyseliny hyaluronové. Délka řetězce HA tak může být různá - což je zásadní pro různé procesy v našem těle. 

Literatura pořád nemá jasně definované přesné délky, které by stanovovaly vysoko / středně / nízkomolekulární hyaluronát. To znamená, že někdo nazývá vysokomolekulární to, co je pro jiného střední molekulová délka. Pokud hledáte jejich přesné rozdělení třeba pro identifikaci produktu, který máte doma, tak například Petrey a kol., 2014 (2), kategorizuje formy molekulových délek (MW) kyseliny hyaluronové takto: vysokomolekulová - HMW: >1000 kDa, středně molekulová - MMW: 250-1000 kDa, nízkomolekulová - LMW: 10-250 kDa a oligomerní: <10 kDa.

Už víme, že se hyaluronan může vyskytovat v různých délkách. Taky kosmetické produkty nebo výživové doplňky obsahují různě dlouhou HA. Proč je to ale tak důležité? Vraťme se od doplňků a kosmetiky ještě zpátky k tomu, co se děje v těle.

Hyaluronan ve vodě - protinárazový gel, který drží vodu

Obr.1 (3): V hlubší části pokožky - epidermis se nachází kolagenová a elastinová vlákna, která napínají pokožku. Hyaluronan v jejich okolí zabezpečuje dostatečnou hydrataci tkáně a funguje jako “plnidlo”. Taky pomáhá v syntéze kolagenu (1).

Základní funkce HA je prostá, a přitom nepostradatelná: drží vodu. Nachází se v okolí kolagenových a elastinových vláken v hlubší vrstvě pokožky celého těla. Díky ní je pokožka zevnitř hydratovaná a napnutá. Navíc má povahu pseudoplastického materiálu - je přirozeně rosolovitá, ale pod tlakem je tekutá. To z ní činí výborný lubrikant, odolný vůči mechanickým vibracím a nárazům. Najdeme ji mezi téměř všemi plochami tkání, které po sobě kloužou.

Všechny tyto superschopnosti přisuzujeme vysokomolekulární HA: delší řetězce znamenají viskóznější gel - proto ve formě HMW dobře plní svou mechanickou funkci. Hyaluronan taky nestojí a nečeká na opotřebování, je dynamický, jako všechny procesy v našem těle. Neustále se štěpí a syntetizuje - enzymy hyaluronidázy mu odstřihávají různě dlouhé fragmenty a následně řetězec doplňují novými jednotkami.  Denně tělo degraduje na nízkomolekulární (LMW) přibližně třetinu z celkového množství HA v těle. Mezi odstřiháváním a doplňováním jednotek existuje rovnováha a neustále se dynamicky obnovující homeostáza. (Starší pokožka může mít rovnováhu posunutou na stranu štěpení, a proto je hyaluronanu v pokožce méně, nedrží vodu dostatečně a vznikají vrásky.) Je důležité si zapamatovat, že při této dynamice dochází k tomu, že se kratší - MMW / LMW, ale i oligomerní HA dostávají do buněčného okolí a krevního oběhu, kde plní řadu biologických funkcí. 

Na délce záleží!

Vysokomolekulární HA má v našem těle výhradně pozitivní a zejména mechanické a fyzikální účinky. Když se ale HA štěpí a dostává do krevního oběhu, záleží především na její délce. Různě dlouhé fragmenty HA totiž mohou spustit různé procesy. Na HA reagují receptory CD44 na povrchu mnoha buněk. Když do receptoru - “brány” CD44 zapadne “klíč” HA o správné velikosti, může se například aktivovat imunitní odpověď lymfocytů, ale taky metastáze nádorů (4). 

Dobro a zlo je úhel pohledu

Vznik zánětu v těle je doprovázen rychlejším štěpením kyseliny hyaluronové, tedy vznikem oligo-HA. Naše tělo je naučené, že když má v některých místech vyšší množství krátkých HA, znamená to nějaký problém. Tehdy se zapnou sirény, to místo je dobře prozkoumáno a jsou zahájeny různé činnosti. To, jaký proces čeká za branou receptoru a co klíč HA otevře, se může lišit. Vše závisí na okolnostech, které vědcům stále nejsou úplně jasné. Někdy HA zánět spustí, někdy ho zastaví. HA má ale taky pod palcem změny v dělení a růstu buněk. Nižší délky HA a ty nejkratší - oligomerní - dokonce mohou podporovat růst nádorů nebo zlepšit jejich imunitu. Kdybychom to ale chtěli zevšeobecnit, kratší HA ve vyšší koncentraci signalizuje infekci nebo mechanické poškození. Proto je zahájen zánět / protizánětlivé opatření nebo hojivý proces po zánětu nebo mechanickém poranění.

Vše je o dávce

Je nízkomolekulární kyselina hyaluronová spouštěčem, nebo je její přítomnost ozdravnou reakcí na něco nepříznivého? Vznik zánětu a tedy i jistého množství oligomerní HA je normální reakcí těla na poranění. Přebytek oligo-HA může způsobit dlouhotrvající zánět a zhoršení onemocnění. Je tedy aplikace nízkomolekulární HA zvenčí výhodou, nebo naopak? Tady potřebujeme klinické testy. Potkani, kteří po úrazu dostávali oligo-HA nanočástice se zotavili dřív - uspíšilo se obnovení aorty a zvýšila se syntéza elastinu (5). V modelech hojení ran bylo dokázáno, že podaná oligo-HA zrychlila proces hojení nahromaděním makrofágů, podpořila uzavření rány i tvorbu nových kapilár a cévní sítě (6, 7).

Synergie s dalšími látkami - teprve teď začne opravdová věda

Když už chápeme, jak fungují různé délky jedné a té samé HA, pojďme si rozšířit obzory ještě dál. Na trhu (hlavně) medicínských materiálů jsou dostupné HA s různými modifikacemi. Do její struktury jsou například navázány části proteinů, jednotlivé molekuly mohou být potažené dalšími látkami pro jejich lepší vstřebání nebo jsou z nich třeba vytvořené micely. Máme skvělou ingredienci a teď můžeme experimentovat s kombinacemi.

A co z toho? 

Gratulujeme! Prosekaly jste se přes nut(/d)nou teorii a jste připravené zjistit, co z toho můžete mít. Pokud chcete vědět, co udělá hyaluronan s vaší pletí nebo jestli má efekt přimíchat si ji do snídaně, počkejte si na další články. :-)

Klíčové informace 

• Kyselina hyaluronová je v našem těle hodně dynamická - neustále se štěpí a znovu syntetizuje. Denně tělo degraduje na nízkomolekulární (LMW) přibližně třetinu z jejího celkového množství v těle.
• V těle 70kg člověka se celkově nachází asi 15 g hyaluronátu.
• Hyaluronát je nejčastěji MEZI buňkami. Vytváří 3D strukturu, která funguje jako houba- vodu drží a nepustí. Bez ní je pokožka jako sušená švestka.
• Jeden gram hyaluronátu (kávová lžička) udrží 1 dl vody.
• Najdeme ji v kůži, v očním sklivci, pupeční šňůře, jako lubrikant v kloubní dutině i v chrupavkách, ale taky v plicích, ledvinách, mozku a ve svalech. Vlastně téměř všude.
• Biotechnologicky vyrobená kyselina hyaluronová je 100% totožná s tou naší.
• I když je kyselina hyaluronová “jenom jedna”, v těle se také nachází v různých délkách.

Pokračování:

Nejlepší hyaluronát pro pokožku kyselina hyaluronová – část II.

Zdroje:

1. WIKARSKÁ, M. Ovlivnění molekulové hmotnosti kyseliny hyaluronové změnou fermentačního procesu. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, 2017. 66 s. Vedoucí bakalářské práce doc. RNDr. Vladimír Velebný, CSc.
2. PETREY, Aaron C. a Carol A. DE LA MOTTE, 2014. Hyaluronan, a Crucial Regulator of Inflammation. Frontiers in Immunology. 5, DOI: 10.3389/fimmu.2014.00101. ISSN 1664-3224.
3. https://www.drrachelho.com/wp-content/uploads/2020/04/hyaluronic-acid-in-the-skin.jpg
4. Goodison S, Urquidi V, Tarin D CD44 cell adhesion molecules. Molecular Pathology 1999;52:189-196.
5. A. Sylvester, B., Sivaraman, P. Debab, A. Ramamurthib,  2013, Nanoparticles for localized delivery of hyaluronan oligomers towards regenerative repair of elastic matrix, Acta Biomaterialia. 9, Pages 9292-9302
6. Tolg C, Telmer P, Turley E. Specific sizes of hyaluronan oligosaccharides stimulate fibroblast migration and excisional wound repair. PLoS One. 2014 Feb 13;9(2):e88479. doi: 10.1371/journal.pone.0088479. PMID: 24551108; PMCID: PMC3923781.
7. Gao F, Liu Y, He Y, Yang C, Wang Y, Shi X, Wei G. Hyaluronan oligosaccharides promote excisional wound healing through enhanced angiogenesis. Matrix Biol. 2010 Mar;29(2):107-16. doi: 10.1016/j.matbio.2009.11.002. Epub 2009 Nov 12. PMID: 19913615.