透明质酸(hyaluronic acid,HA).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,天然保湿因子-透明质酸,(hyaluronic acid,HA),06生技,(3),陈远松,人老了，关节往往不好啊！,爱美之心，人皆有之！,先请大家看看这些数字,:,8.48亿美元,15亿美元,10亿美元,2.36亿美元,7.25亿8亿美元,是这么一个行情,:,美国整形美容外科协会统计：2006年透明质酸皮肤填充剂治疗总费用到达了8.48亿美元预计到2021年，皮肤填充剂的全球销售额将到达约15亿美元，其中透明质酸类填充剂将占到整个市场份额的60%70%，销售额到达约10亿美元透明质酸作为一种治疗骨关节炎的药物，其销量正在稳步上升，目前该用途的透明质酸年销售额已达2.36亿美元据业内人士估计，到2021年，这一数字将达7.25亿8亿美元报告之主要内容,透明质酸(HA)为何物结构、特性？,透明质酸(HA)与机体分布、作用？,HA合成酶(has)的研究意义、前景？,HA,的结构:,1934年医学专家Meyer和Palmer首次从牛眼玻璃体中别离出一种高粘性物质透明质酸(HA)也称玻尼酸HA的分子结构：由乙酰氨基葡萄糖和葡萄糖醛酸为结构单元 D-glucuronate+GlcNAc。

二糖重复单位中，D-葡糖醛酸以，糖苷键与N-乙酰葡糖胺相连，二糖单位间以，糖苷键连接HA,的特性：,透明质酸结构虽较简单，但相对分子量一般在几十万到几百万之间约合个二糖单位(Hyaluronic acid polymers)由于直链链轴上单糖之间氢键的作用，透明质酸分子在空间上呈刚性的螺旋柱形，柱的内侧由于存在大量的羟基而产生强亲水性HA,的特性：,It does not contain any sulfate and is not found covalently attached to proteins.It forms non-covalently linked complexes with proteoglycans in the ECM),HA作为糖胺聚糖(GAG)中特殊的一个，与其他GAG有很大区别：它,不被硫酸化、不与蛋白质共价结合，而是以游离形式或非共价复合体形式存在由于分子外表大量的亲水因素，HA能结合大量水(displace a large volume of water)，形成透明的高粘性水合凝胶一个HA分子在水中将占据100010000倍于自身体积的空间因大量的键内氢键及分子外表的大量亲水因素，被结合的水分固定不动，不易流失，因而HA是理想的保水剂。

HA是目前自然界中发现机体保湿性最好的物质，故又称其为“天然保湿因子Naturalmoisturizingfactor，NMF,HA的特性：,当HA处于封闭的间隙如细胞间基质时，将产生膨胀压，加上分子外表的COO因吸收了阳离子，更增加基质的渗透压这也就使得HA所存在的部位、组织具有抗压性、润滑、弹性HA,的分布:,在生物体内,没有哪类成分是单独存在的,HA也当然也不例外的结构特性赋予了它自己分布与作用(,Retention of water,),的相关HA广泛存在于动物,各种组织细胞间质(,the Extracellular Matrix),如皮肤、关节滑液(,synovial fluid,),、软骨(,cartilage,),、眼球玻璃体(,vitreous fluid in the eye),等,而且,HA是唯一不限于动物组织并也产生于细菌中的糖胺聚糖.,HA,的分布:,HA在机体的作用:,Basic Functions of Hyaluronic Acid,Hyaluronic Acid is present in every tissue of the body.It is most concentrated in the synovial fluid which bathes the joints,in the vitreous fluid in the eye,and in the skin.,Retention of water is one of the most important biological functions of hyaluronic acid,second only to providing nutrients and removing waste from cells that do not have a direct blood supply,such as cartilage cells.,With a lower than adequate amount of hyaluronic acid,nutrients cannot be moved into these cells and waste cannot be eliminated from cells.,Hyaluronic Acid is Found in Synovial Joint Fluid,Hyaluronic Acid is Found in Synovial Joint Fluid,Our joints(like the elbows and knees)are surrounded by a membrane called the synovial membrane,which forms a capsule around the ends of the bones.,This membrane secretes a liquid,called thesynovial fluid.Basically,the synovial fluid is found in joint,cavities.It has many functions,including serving as a lubricant,润滑油,shock absorber and a,nutrient carrier.Thefluid protects the,joints and bones.,Hyaluronic Acid is Found in Synovial Joint Fluid,Cartilage is immersed in the synovial fluid and is a fibrous connective tissue.Cartilage is avascular,meaning it contains no blood vessels.,This is why the synovial fluid is,so important.Synovial fluid is,theonly way in which nutrients,can becarried into the cartilage,and waste can be removed.,Hyaluronic Acid is a Key Component of Cartilage,Cartilage is a specialized form of connective tissue.Hyaline玻璃似的 cartilage is the most predominant form of cartilage in the body.,Cartilage is also avascular with no blood vessels.Nutrients are brought by the synovial fluid,which is rich in hyaluronic acid to the cartilage,which is also hyaluronicacid rich.,Medical Treatment with Hyaluronic Acid,Fluid Replacement Therapy,HA viscosupplemention,is a safe and effective,treatment for osteoarthritis,of the knee.Depending on,the severity of the knee,arthritis,these injections,can be 72-75%effective for,six months to a year.,其他用途简介:,HA肝纤维化标志物,HA用于眼科手术,配制眼药水及其他眼部保健产品,化装品重要组成成分,纳米级透明质酸Nano-HA),Nano-HA在临床上有多种新用途，其中最令人感兴趣的是，它可用于治疗晚期肿瘤的一些病症，如减少肿瘤体赖以生存的新血管生成，消炎和防止癌细胞转移等,HA,的合成及其合成酶研究：,生物体内的反响，绝大多数是酶促反响，HA的合成也的酶促反响，也是需要酶的,透明质酸合成酶has是一类存在于质膜上，能够特异性作用于HA合成过程中的酶。

该酶催化两种糖基 D-glucuronate+GlcNAc在质膜内合成HA，并将逐渐增长的HA链运出质膜进入胞外基质，使HA在基质中发挥其黏合与保护细胞的功能HA链合成的整个过程，历经胞内、质膜、胞外3种环境HA在,机体内的合成:,HA在,机体内的合成:,正是由于HA链合成的整个过程，历经了胞内、质膜、胞外3种环境，has催化合成HA的过程受到诸多因素影响Itano等在成纤维细胞培养基中发现，HA的生物合成速度局部地受到细胞密度的调节，即受细胞增殖状况的 调 节当细胞密度较低时，has活性增高，HA生物合成量增多，细胞呈现动态激增；当细胞密度较高时，HA生物合成相应较少，细胞的动态活性降低当然,has催化合成HA也还受一系列激素、生长因子和细胞因子的调节HA,合成酶的研究：,1993年，Deangelis利用转位子突变方法，从a组链球菌中成功克隆得到第一个has，命名为sphas(s.pyogeneshas)，从此揭开了人类研究表达不同来源、不同功能has的序幕1996年，美国4个实验室几乎同时确认了真核生物的has-cdnas，证实人类has基因是多基因家族，其编码3种同工酶：has1、has2和has3。

Toole等利用自然发生突变法、转基因技术和基因敲除技术，对has在人体不同发育阶段的表达进行了研究,发现不同has在合成ha过程中发挥不同作用不同has在合成HA过程中发挥不同作用:,has1在整个生命过程均有表达，虽然由其催化生成的高分子量HA在各种细胞中水平很低,但对维持机体的正常作用却必不可少has2在胚胎发育阶段表达显著，由其催化合成的高分子量HA具有维持组织结构和体液平衡的重要作用,从而在机体组织扩张和生长过程中意义重大has3在胚胎末期和成年人许多组织中有所表达，能够自发作用于细胞周围基质，且能与细胞外表HA受体结合，激发信号级联反响，产生细胞内多种生理效应3种has都能在细胞中独立地催化生成HA，但活性各不相同，这种活性差异最终表现在生理功能上有所不同has3的催化活性大于has2,has2的催化活性又大于has1通过体外实验对不同has合成HA产物大小进行比照，发现：has1和has2催化生成HA链长度相似，而has3催化生成的HA链最短HA,合成酶的研究：,细胞外的大分子HA被has酶解或发生氧化反响降解可以获得小分子HA小分子HA能够刺激细胞激增，启动信号级联反响，同时还参与血管生成和炎症反响。

大分子HA那么有相反的作用：对细胞增殖有抑制作用不同has合成不同长度的HA链这一发现，使不同分子量HA体内、体外合成的调节成为可能Toole等通过敲除小鼠has1或has3基因，发现小鼠仍可以存活；但是敲除has2基因时，小鼠却难以生存这是因为在小鼠的胚胎发育期has2的缺乏将会导致HA合成缺乏，引发严重的发。