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不同相对分子量透明质酸功能及应用的研究

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2024年4月14日发(作者:唐醉山)

CHINESE

J.DIAL.&ARTTF.ORGANS

V01.21NO.4

DEC.2010

不同相对分子量透明质酸功能及应用的研究

黄岳山,潘艺茗,薛静

【摘要】透明质酸是一种大分子粘多糖,其牛物活性和使用效果具有Mr相关性,应根据使用

目的的不同,选择合适的分子量。本文主要综述了,近年来不『川相对分子量透明质酸功能及应用的

研究进展。其中详细介绍r高分子量的HA具有较好的粘弹性、保湿性、抑制炎性反应、润滑、药物

缓释等功能,及在骨关节炎的治疗、术后防粘连、眼科手术黏弹剂和滴眼液等领域的广泛应用。低

分子量HA(LMWHA)和HA寡聚糖(o-HA)有抗肿瘤、促进伤口愈合、促进fIlL管生成、免疫调节等

作用,且通过对HA的降解町获得IMWHA和。一HA。

【关键词】透明质酸;分子量;功能;应用

中图分类号:R

318.08

文献标志码:A

文章编号:1005—0809(2010)04-0022—04

Research

on

theFunctionand

Application

of

Hyaluronic

AcidwithDifferent

Molecular

Weights

HUANG

Yue-shan,PAN

Yi-ming,XUE

Jing

(B/oloCc口f

Science

and

EngineeringCollege,South

China

University

of

Technology,Guangzhou

510006,吼i,叫

【Abstract】Hyaluronic

effect

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kindofmacxomolecular

mueopolysaecharide。whosebiological

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and

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been

widely

applied

inthefields

of

the

treatment

of

osteoarthritis。postoperative

becauseof

its

anti—adhesion,viscoelastic

agentophthalmicsurgery

and

eyedrops,

characteristics

with

good

viscoelasticity。water-holding,suppress

inflammation

response。lubricate,drugs

80

slowreleaseandon;HA

withlowmolecular

weight(LMWHA)and

HA

oligosacc・harides(o-HA)have

thefunctionof

SO

anti-tumor,promoting

wound

healing,angiogenesis,immune

regulation

and

get

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by

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degradation

ofHA

we

Call

LMWHA

ando—HA.

acid;molecular

weight;function;application

【Keywords】hyaluronie

透明质酸(hyaluronic

acid,HA)是一种在所有脊椎

动物器官和血液中均可发现,并在软结缔组织的细胞

外基质(EcM)中广泛分布的酸性粘多糖。透明质酸具

有高度粘弹性、可塑性、超强的持水性、渗透性和良好

选择合适的分子量。如:高分子量的HA(HMWHA),当

Mr>2×106的HA具有较好的粘弹性、保湿性、抑制炎

性反应、润滑等功能,可用于眼科手术黏弹剂和关节

腔内注射治疗;Mr在(1~2)×1()6的HA具有良好的保

湿性、润滑和药物缓释作用,可广泛用于化妆品、滴眼

液、皮肤烧伤愈合及术后防粘连;Mr在(1~8)×104之间

的低分子量HA(LMWHA)和Mr<1

的生物易吸收性111,其在化妆品、医学、食品等领域均

有着广泛的应用。因HA的生物活性和使用效果与其

相对分子量直接相关,所以应根据使用目的的不同,

作者单位:510006广州.华南理T大学生物科学与工程学院

通讯作者:黄岳山,E-mail:yshanhuang@mailJsinghua.edu.cn

104的HA寡聚糖

一22—

万方数据

透析与人T器官2010年12月(第2l卷)笫4期

结合蛋白结合,使纤维母细胞表现出运动活性,向肌

腱损伤处移行,参与愈合。(2)抑制外源性粘连机制。

高浓度、高分子量的透明质酸可以抑制粒细胞的乔噬

和游走,从而抑制炎症反应,减少粘连形成。

1.3用于眼科手术黏弹剂和滴H艮液

在眼玻璃体中含有大量的透明质酸,与胶原纤

维、可溶性蛋白质共同构成玻璃体。胶原形成的网状

结构起同体支架作用,透明质酸的大分子网状结构可

结合大量的水分,形成凝胶充填于其中,两个网状体

系相互平衡,角膜基质中的透明质酸对维持角膜形态

具有重要的作用阻¨】。眼科手术中利用高分子透明质

酸的黏弹性好而流动性弱和分子屏障等特点,一般选

用3×106以上Mr的HA,作为凝胶撑起前房,为手术

提供清晰的视野便于手术的进行,减少对角膜上皮细

胞的破坏。同时,黏弹剂能压迫出血点,发挥分子阻隔

作用,并抑制细胞的移动、增生、分化和吞噬,减少术

后炎症反应,而低分子产品则不能。

滴眼液用HAMr一般在(1.0~1.5)X106,此Mr范

围HA作用主要有【121:(1)药物缓释作用。HA与眼球表

面黏蛋白具有一种特殊的亲和力,其分子中的亲水性

官能团与黏蛋白相互作用,能延缓药物的消除,提高

利用度。(2)物理增黏作用。HA能提高药物在体内的滞

留时间,具有提高药物疗效作用。(3)铺展润湿能力。

HA能有效延长泪膜破裂时间,对眼球起润滑和保护

作用,能缓解眼球干涩,发挥对角膜的保护作用,是治

疗严重干眼症安全、有效的药物。对透明质酸的研究

是以透明质酸钠盐的形式,透明质酸钠具有透明质酸

的一切性质。以上应用主要是用到透明质酸钠高度亲

水性、粘弹性和分子屏障作用等特性。其中,透明质酸

钠溶液的粘弹性与分子屏障作用的大小取决于透明

质酸钠的分子量及浓度,分子量或浓度下降时均可导

致粘弹性及分子屏障作用下降,但分子量的改变比浓

度的变化更为重要[31。

(o—HA),有抗肿瘤、促进创伤愈合、促进骨和血管生

成、免疫调节等作用,具有潜在的医学应用前景引。本

文按HMWHA、LMWHA和。一HA的顺序介绍它们的

功能及应用。

HMW姒功能及应用

骨关节炎是一种以关节软骨的变性、破坏及骨质

1.1用于治疗骨关节炎

增生为特征的慢性关节病,中老年人多发,致残率高13】。

透明质酸是构成关节软骨和滑液的主要成分,对关节

生理功能的发挥起着重要作用【4J。Balazs等吲于20世

纪60年代提出黏性补充疗法的概念,旨在通过向关

节腔内注射大分子量透明质酸溶液,恢复关节组织的

黏弹性。重建透明质酸对关节组织的保护作用,减轻

滑膜炎症和软骨退变。一些动物模型研究结果表明,

透明质酸可阻止软骨发生退行性变,对已发生病变的

关节有促进修复的作用,且高分子量透明质酸的效果

好于低分子量透明质酸。

傅利峰131等研究了HMWHA和LMWHA在用于

治疗兔膝关节炎疗效的差别,将兔随机分成A(给予

HMWHA

Mr

6x106~7x106)、B(给予LMWHA

Mr5x

10s~7xl

05)、C(对照组)3组,术后10周后将兔杀死,

大体观察所见:正常兔膝软骨呈蓝白色,色泽明亮,无

裂纹、软化等。治疗组、对照组均可见不同程度的软骨

损害。组织学观察A组和B组软骨损伤明显轻于C

组(P<0.05),B组又明显轻于A组(P<0.05)。存在上

述差异的原冈除了由于大分子量透明质酸钠具有黏

弹性和分子屏障作用外,关节组织中透明质酸分子量

和浓度还直接影响滑膜衬里B型细胞分泌功能。当p

型细胞的周围环境存在大量正常大分子量透明质酸

时,其合成透明质酸功能为正常,反之则下降。

1.2用于术后防粘连

防粘连就是利用HA的空间阻隔作用,HA

Mr越

大,分子所占空间范围就越大,其物理阻隔作用和润滑

作用就越强。漏德宝161以鸡爪为动物模型,分成4组:A

组(Mr2.5×106)、B组(Mrl.0

LMW姒和。一HA功能及应用

抗肿瘤药最大缺点是特异性差,攻击肿瘤细胞的

106)、C组(MrO.5×106)

2.1抗肿瘤【13】

和D组(生理盐水);每组又根据术后时间不同分为3

周、5周、8周3组(n=6)观察,结果表明:实验组A、B与

对照组D有显著性差异(P<o.01);而实验组c和对照

组D无显著性差异(JP≥0.01),即Mr2.5

Mr

同时,也攻击正常组织,不良反应严重,肿瘤药物靶向

治疗可大大减小抗肿瘤药的不良反应。研究发现。某

些实体肿瘤和转移淋巴细胞表面存在大量透明质酸106的HA和

1.0×106的HA均具有防粘连作用,Mr

0.5×10e的

受体叫D44和RHAMM,透明质酸与其亲和力很

强。透明质酸作为抗肿瘤药物的靶向载体,可将较小

的药物分子黏附在透明质酸的网状结构中或将药物

HA不具有防粘连作用。其作用机理为【7{l:(1)促进内源

性愈合机制。透明质酸可与纤维母细胞上的透明质酸

一23—

万方数据

CHINESE

J.DIAl。&ARTIF.ORGANS

V01.21NO.4DEC.2010

分子接枝到透明质酸类药物载体上,与肿瘤细胞表面

的受体靶向结合,使更多的药物分子进入肿瘤组织,

增加抗肿瘤药在肿瘤和淋巴结中吸收和滞留时间,以

性HA被降解成小分子片断,通过介导钟状受体一4

(,11LR-4

1细胞的作用发挥对树突细胞和巨噬细胞等

免疫活化。

提高药物的疗效,降低毒副作用[14-19]。

Misra等1201对人乳腺癌耐阿霉素细胞(MCF一7/Adr)

的研究发现,肿瘤细胞的耐药机理可能为HA与

CD44受体结合,然后与肿瘤细胞的ErbB2基因作用,

促使磷酸肌醇一3激酶在MCF一7/Adr中表达,磷酸肌

醇一3激酶可以促进Akt蛋白质的活性,同时增强抗

肿瘤细胞凋亡物质的作用,从而导致耐药。含有3~10

双糖单位的。一HA可以使MCF一7细胞的数量明显减

少,可能是由于。一HA作为拮抗剂与CD44受体结合,

从而减弱了磷酸肌醇一3激酶的作用。

2.2促进血管生成

天然大分子透明质酸抑制新血管的生成,而一定

大小的透明质酸降解产物则促进血管内皮细胞增殖、

移动、小管生成。也有研究报道【2I】,O—HA与肿瘤的侵

袭和转移能力密切相关,肿瘤细胞产生的透明质酸酶

Termeer等闭研究发现,相对分子质量为800—

3200的。一HA能够诱导人和鼠的树突状细胞的成熟,

并促进树突状细胞产生白介素、肿瘤坏死因子等细胞

因子;而相对分子质量在8×104—2×los或更高的

HA则无此作用。LMWHA和。一HA具有免疫刺激的

作用,在炎症过程中,内源性HA被降解成LMWHA

和。一HA,它们对树突细胞和巨噬细胞等免疫活性细

胞具有强力活化作用,即它们是通过影响免疫细胞、

细胞因子的活性来发挥其免疫调节作用的嗍。

2.4用于创伤修复

当机体表面发生创伤时,局部HA含量立刻明显

升高,高分子、高浓度HA可抑制细胞的移动、增生、

分化和吞噬,而低分子HA的作用正好相反。HA在创

伤愈合过程中所发挥的作用有:(1)与血纤维蛋白组

成的凝块在伤口愈合过程中发挥构造功能。(2)通过

促进粒细胞的吞噬活性调节炎症反应。(3)局部降解

产生的LMWHA和。一HA促进血管生成。(4)调控胶

原的合成。LMWHA和。一HA能刺激血管生成,伤口中

的HA在酶的作用下,降低成LMWHA和。一HA,进而

促进伤口愈合。

在创伤早期给予大量高分子HA,能促使再生性愈

合的产生,且有抗炎的作用。其作用机制阁:Mr<5×los

的HA能促进巨噬细胞的吞噬作用,激活重要的宿主

免疫反应调节系统,NF—kB/一kB转录调节系统,诱导

多种细胞表达多种炎性因子、促进血管形成,这些作

用是通过巨噬细胞、血管内皮细胞等细胞表面HA受

降解HA多聚体,促进肿瘤细胞侵袭与转移部位的新

生血管形成。然而,o—HA促进血管新生的具体机制仍

不明确。许多研究提示,o—HA可能是通过血管内皮细

胞表面受体或HA结合蛋白激活信号传导通路中的

激酶,触发信号传导,从而发挥其功能122-241。因此,HA

受体可能是该领域机制探讨的焦点,o—HA的生物学

功能可能是通过细胞表面受体实现的,如:CD44和

RHAMM(receptor

for

HA—mediatedmotility严瑚。

杨翠霞等闭通过细胞计数、MTF实验、细胞周期

分布及单层细胞损伤模型修复实验,观察o_HA对血

管内皮细胞增殖及创伤愈合的影响。结果显示,o—HA

明显促进血管内皮细胞生长,并且能够促进内皮细胞

向创伤区迁移;抗CD,J,4抗体不能抑制。一HA介导的

ERK—l/2磷酸化;而抗RHAMM抗体可轻度抑制

。一HA介导的ERK一1/2磷酸化。o—HA具有促进血管

内皮细胞增殖及创伤愈合的作用,其机制可能是通过

血管内皮细胞表面受体RHAMM实现的。

2.3免疫调节作用

大量研究报道【13】,HMWHA和LMWHA对炎症具

有不同的生理作用。HMWHA可以抑制巨噬细胞的吞

噬能力,而LMWHA可促使巨噬细胞表达一些与炎症

有关的因子。有实验表明[21,HA的片断(4糖和6糖)司『

体。高分子HA能抑制巨噬细胞的吞噬作用、血管形

成、急性慢性炎症、调节组织修复细胞代谢活性。

LMWHA和。一HA主要在伤口愈合的炎症阶段和血管

生成阶段发挥作用,可促进炎症因子的表达,从而促

进血管的生成,实现促进伤口愈合的目的。

3结论

透明质酸的功能决定了其应用的范围。而透明质

酸的功能又与其分子量大小密切相关,即不同相对分

子质量的透明质酸具有不同的生物活性和使用效果。

HMWHA具有较好的粘弹性、保湿性、抑制炎性反

诱导具有免疫作用的树突细胞的成熟化,并促进树突

细胞产生白介素和肿瘤坏死因子,而Mr在(o.8.2)×

10s或更高的HA则不具有此作用。炎症反应中内源

应、润滑及药物缓释等功能,其在医学领域有良好的

应用前景。人们根据需要可通过对HA的降解获得

LMWHA和。一HA,它们能抑制炎症的发生,促进血管

一24—

万方数据

透析与人T器官2010年12月(第21卷)第4期

【15】舒晓明,胡凝珠,兰芸,等.低分子量透明质酸增强HAV抗

原诱导的小鼠体液免疫应答的研究【J】.细胞与分子免疫学

杂志,2008,24(2):183—185.

【16】Scheibner

act

asall

生成,促进创伤愈合,抗肿瘤及能较易渗透到真皮

中,且是免疫细胞、细胞因子的激活剂。因此,

LMWHA和o-HA在免疫调节活性生物制剂的开发

方面有较好的应用前景,但LMWHA和。一HA的生物

活性仍有待进一步地研究。

参考文献

【l】张文强.黄岳山。支晓兴.透明质酸在l临床医学中的应用田.

中国组织工程研究与l临床康复,2008。12(23):4515-4518.

【2l杨桂兰,郭学平,栾贻宏.不同相对分子质量透明质酸钠的应

用【J】.食品与药品,2005,7(12):1—3.

【3】傅利峰.不同透明质酸钠治疗兔膝关节炎疗效观察【J】.浙江

医学,2008,30(4):340—341.

[4】Ghosh

ticular

P,Guidolin

D.Potentialmechanismofactionofintra

hyaluronantherapy

inosteoarthritis:are

in

the

al'--

KA。Lutz

MA,Boodoo

S,et

a1.Hyalumnan

fragments

endogenousdangersignal

byengaging

TLR2[J].The

Joumal

ofImmunology,2006,177(2):1272—1281.

【17】Tay

E。Olver

J.Intraorbital

hyaluronie

acidfor

enophthalmos[J].

Ophthalmology,2008,1

15(6):1

101-1101.

【l8】Kutt)r

JK,ChoE。Soo

incorporation

on

Lee

J,et

a1.The

effect

of

hyaluronic

acid

fibrobl船t

spreading

and

proliferation

within

PEC,-diacrylate

based

semi-interpenetrating

networks叨.Bio_

materials,2007,28(33):4928-4938.

【19】“u

LDu

the

G,Chen

J,et

a1.Influenceof

hyalumnidase

addition

of

hyaluronic

Oil

production

acid

by

batchculture

of

Streptococcus

zooepidemicus田Food

923-926.

Chemistry,2008,110㈣

effects

and

molecular

weight

dependent[J1.Seminars

Arthritis

【20】Misra

S,GhamkS,Toole

BP.Regulation

ofMDR1

expression

and

Rheumatism,2002,32(1):10-37.

drug

resistance

by

new

positive

feedback

loopin-volvingyaluro-

of

[5】Balazs

EA。Denlinger

L.Visco

supplementafion:aconceptin

nail,phosphoinositide

Biological

3-Kinase,andErbB2叨.The

Journal

thetreatmentof

osteoarthritis[J].The

Journal

of

Rheumatology

Chemistry,2005,280(201l:203

10-20315.

NL,Lokeshwar

VB.Tumor--derived

Supplement,1993,39:3—9.

f2l】Pham

HT,Block

【6】漏德宝.不同分子量透明质酸钠防止屈肌键粘连作用的比

较【J】.中国现代应用药学杂志,2002,19(4):334—336.

【7】Gaughan

and

EM.Effectsofsodium

hyaluronate

on

hyalumnid&∽:a

diagnostic

urinemarkerfor

high-grade

blad—

der

cancer【J】.CancerResearch,1997,57(4):778-783.

a1.App60(e-src)isrequired

the

hyalumnan

receptor

tendon

heali,lg

Journal

ofVet-

【22】Hall

CL

forcell

LangeLA,Prober

DA。et

adhesionformation

in

horses[J].American

locomotion

regulated

by

erinary

Research,1999,52(5):764.

inflexortendon

RHAMM[J].Oneogene,1996,13(10):2213-2224.

mpmr阴.The

Journal

of

【23】Rac

CM,Deb

TB,DattaK.Hyaluronic

acid

induced

hyaluronic

【8】DavidA.Hyalumnan

Hand

Surgery,1999,14A(5):837.

DD,StokerA,Kane

S,eta1.Biochemical

acid

bindingproteinphosphorylation

and

inositol

triphosphate

effects

of

two

08--

【9】Greenberg

formationin

lymphocytes[J].Biochemistry&Molecular

Biology

different

hyalumnie

acid

products

in

co-culturemodelof

International,1996,40(2):327-337.

teoarthritis[J].OsteoarthfifisCartilage,2006,14(8):814-822.

【10】GuechotJ.EdriefS,LasnierE,etal.Automated

acidin

assayofhyaluronic

[24】Fieber

C,Plug

I乙SleemanJ.et

a1.Characterisation

gene

oftheroutine

encoding

the

intracellular

hyaluronanreceptor

IHABP

senJm[J1.Immuno-analyse

Biologic

Speeialisee2008,23

and肌一

(RHAMM)【J】.Gene,1999,226(1):41-50.

【25】Turley

EA,Noble

PW.Bourguignon

LY.Signaling

hyaluronanreceptors[J].The

Journal

2002。277(7):4589-4592.

[261杨翠霞,何怡青,高锋.低分子量透明质酸寡糖片段介导内

皮细胞增殖的信号通路lJ】.中国生物化学与分子生物学报,

2008,24(3):268-275.

【27】Termeer

C,Sleeman

of

properties"of

Chemistry,

(3):148-152.

【ll】Campo

GM,AvenosoA,CampoS,et

a1.Theantioxidant

Biological

acid

tifibrogenie

effectsof

the

glyeosaminoglyCa/IS

hyaluronic

and

ehondroitin-4-sulphate

in

subchmnic

rat

model

of

ca卜

bantetrachloride—induced

Biological

liver

fthmgenesis【J】.Chemieo-

Interactions,2004,148(3):125-138.

【121李琦,王凤山.玻璃酸作为药物媒介的作用机制fc】.山东省

药学会第8次生化药物学术研讨会论文集,青岛,2004:

87—_91.

JP,Simon

JC.Hyaluronan--magic

glue

for

the

regulation

oftheimmune

response[J]?Trends

inlmmunolo-

gy,2003,24(3):1

12-114.

【13】崔向珍。王凤山,刘爱华。等.低分子量和寡聚透明质酸研究

进展【JJ.食品与药品,2006,8(3):6--9.

[14】Choi

KY,LeeS,ParkK,et

【28】柯春林,曾晓雄.透明质酸生物活性的研究进展【J】.中国医

药生物技术,2009,4(2):148—151.

a1.Preparation

and

characterization

of

hyalumnie

Physics

acid-based

hydmgel

nanoparticles

IJ】.Journal

of

Chemistry

(收稿:2010-08—28)

and

ofSolids,2008,69(5_6):1591—1595.

一25一

万方数据

2024年4月14日发(作者:唐醉山)

CHINESE

J.DIAL.&ARTTF.ORGANS

V01.21NO.4

DEC.2010

不同相对分子量透明质酸功能及应用的研究

黄岳山,潘艺茗,薛静

【摘要】透明质酸是一种大分子粘多糖,其牛物活性和使用效果具有Mr相关性,应根据使用

目的的不同,选择合适的分子量。本文主要综述了,近年来不『川相对分子量透明质酸功能及应用的

研究进展。其中详细介绍r高分子量的HA具有较好的粘弹性、保湿性、抑制炎性反应、润滑、药物

缓释等功能,及在骨关节炎的治疗、术后防粘连、眼科手术黏弹剂和滴眼液等领域的广泛应用。低

分子量HA(LMWHA)和HA寡聚糖(o-HA)有抗肿瘤、促进伤口愈合、促进fIlL管生成、免疫调节等

作用,且通过对HA的降解町获得IMWHA和。一HA。

【关键词】透明质酸;分子量;功能;应用

中图分类号:R

318.08

文献标志码:A

文章编号:1005—0809(2010)04-0022—04

Research

on

theFunctionand

Application

of

Hyaluronic

AcidwithDifferent

Molecular

Weights

HUANG

Yue-shan,PAN

Yi-ming,XUE

Jing

(B/oloCc口f

Science

and

EngineeringCollege,South

China

University

of

Technology,Guangzhou

510006,吼i,叫

【Abstract】Hyaluronic

effect

acidis

kindofmacxomolecular

mueopolysaecharide。whosebiological

we

activity

and

use

ass∞iate

withitsmolecular

weight,SO

should

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according

thedifferent

purposes,select

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reviews

the

progress

molecular

weights

in

recent

thefunctionand

application

of

hyaluronie

acid

years,the

HAwith

hiigh

molecular

weight(HMWHA)has

been

widely

applied

inthefields

of

the

treatment

of

osteoarthritis。postoperative

becauseof

its

anti—adhesion,viscoelastic

agentophthalmicsurgery

and

eyedrops,

characteristics

with

good

viscoelasticity。water-holding,suppress

inflammation

response。lubricate,drugs

80

slowreleaseandon;HA

withlowmolecular

weight(LMWHA)and

HA

oligosacc・harides(o-HA)have

thefunctionof

SO

anti-tumor,promoting

wound

healing,angiogenesis,immune

regulation

and

get

theavailable

on,and

by

the

degradation

ofHA

we

Call

LMWHA

ando—HA.

acid;molecular

weight;function;application

【Keywords】hyaluronie

透明质酸(hyaluronic

acid,HA)是一种在所有脊椎

动物器官和血液中均可发现,并在软结缔组织的细胞

外基质(EcM)中广泛分布的酸性粘多糖。透明质酸具

有高度粘弹性、可塑性、超强的持水性、渗透性和良好

选择合适的分子量。如:高分子量的HA(HMWHA),当

Mr>2×106的HA具有较好的粘弹性、保湿性、抑制炎

性反应、润滑等功能,可用于眼科手术黏弹剂和关节

腔内注射治疗;Mr在(1~2)×1()6的HA具有良好的保

湿性、润滑和药物缓释作用,可广泛用于化妆品、滴眼

液、皮肤烧伤愈合及术后防粘连;Mr在(1~8)×104之间

的低分子量HA(LMWHA)和Mr<1

的生物易吸收性111,其在化妆品、医学、食品等领域均

有着广泛的应用。因HA的生物活性和使用效果与其

相对分子量直接相关,所以应根据使用目的的不同,

作者单位:510006广州.华南理T大学生物科学与工程学院

通讯作者:黄岳山,E-mail:yshanhuang@mailJsinghua.edu.cn

104的HA寡聚糖

一22—

万方数据

透析与人T器官2010年12月(第2l卷)笫4期

结合蛋白结合,使纤维母细胞表现出运动活性,向肌

腱损伤处移行,参与愈合。(2)抑制外源性粘连机制。

高浓度、高分子量的透明质酸可以抑制粒细胞的乔噬

和游走,从而抑制炎症反应,减少粘连形成。

1.3用于眼科手术黏弹剂和滴H艮液

在眼玻璃体中含有大量的透明质酸,与胶原纤

维、可溶性蛋白质共同构成玻璃体。胶原形成的网状

结构起同体支架作用,透明质酸的大分子网状结构可

结合大量的水分,形成凝胶充填于其中,两个网状体

系相互平衡,角膜基质中的透明质酸对维持角膜形态

具有重要的作用阻¨】。眼科手术中利用高分子透明质

酸的黏弹性好而流动性弱和分子屏障等特点,一般选

用3×106以上Mr的HA,作为凝胶撑起前房,为手术

提供清晰的视野便于手术的进行,减少对角膜上皮细

胞的破坏。同时,黏弹剂能压迫出血点,发挥分子阻隔

作用,并抑制细胞的移动、增生、分化和吞噬,减少术

后炎症反应,而低分子产品则不能。

滴眼液用HAMr一般在(1.0~1.5)X106,此Mr范

围HA作用主要有【121:(1)药物缓释作用。HA与眼球表

面黏蛋白具有一种特殊的亲和力,其分子中的亲水性

官能团与黏蛋白相互作用,能延缓药物的消除,提高

利用度。(2)物理增黏作用。HA能提高药物在体内的滞

留时间,具有提高药物疗效作用。(3)铺展润湿能力。

HA能有效延长泪膜破裂时间,对眼球起润滑和保护

作用,能缓解眼球干涩,发挥对角膜的保护作用,是治

疗严重干眼症安全、有效的药物。对透明质酸的研究

是以透明质酸钠盐的形式,透明质酸钠具有透明质酸

的一切性质。以上应用主要是用到透明质酸钠高度亲

水性、粘弹性和分子屏障作用等特性。其中,透明质酸

钠溶液的粘弹性与分子屏障作用的大小取决于透明

质酸钠的分子量及浓度,分子量或浓度下降时均可导

致粘弹性及分子屏障作用下降,但分子量的改变比浓

度的变化更为重要[31。

(o—HA),有抗肿瘤、促进创伤愈合、促进骨和血管生

成、免疫调节等作用,具有潜在的医学应用前景引。本

文按HMWHA、LMWHA和。一HA的顺序介绍它们的

功能及应用。

HMW姒功能及应用

骨关节炎是一种以关节软骨的变性、破坏及骨质

1.1用于治疗骨关节炎

增生为特征的慢性关节病,中老年人多发,致残率高13】。

透明质酸是构成关节软骨和滑液的主要成分,对关节

生理功能的发挥起着重要作用【4J。Balazs等吲于20世

纪60年代提出黏性补充疗法的概念,旨在通过向关

节腔内注射大分子量透明质酸溶液,恢复关节组织的

黏弹性。重建透明质酸对关节组织的保护作用,减轻

滑膜炎症和软骨退变。一些动物模型研究结果表明,

透明质酸可阻止软骨发生退行性变,对已发生病变的

关节有促进修复的作用,且高分子量透明质酸的效果

好于低分子量透明质酸。

傅利峰131等研究了HMWHA和LMWHA在用于

治疗兔膝关节炎疗效的差别,将兔随机分成A(给予

HMWHA

Mr

6x106~7x106)、B(给予LMWHA

Mr5x

10s~7xl

05)、C(对照组)3组,术后10周后将兔杀死,

大体观察所见:正常兔膝软骨呈蓝白色,色泽明亮,无

裂纹、软化等。治疗组、对照组均可见不同程度的软骨

损害。组织学观察A组和B组软骨损伤明显轻于C

组(P<0.05),B组又明显轻于A组(P<0.05)。存在上

述差异的原冈除了由于大分子量透明质酸钠具有黏

弹性和分子屏障作用外,关节组织中透明质酸分子量

和浓度还直接影响滑膜衬里B型细胞分泌功能。当p

型细胞的周围环境存在大量正常大分子量透明质酸

时,其合成透明质酸功能为正常,反之则下降。

1.2用于术后防粘连

防粘连就是利用HA的空间阻隔作用,HA

Mr越

大,分子所占空间范围就越大,其物理阻隔作用和润滑

作用就越强。漏德宝161以鸡爪为动物模型,分成4组:A

组(Mr2.5×106)、B组(Mrl.0

LMW姒和。一HA功能及应用

抗肿瘤药最大缺点是特异性差,攻击肿瘤细胞的

106)、C组(MrO.5×106)

2.1抗肿瘤【13】

和D组(生理盐水);每组又根据术后时间不同分为3

周、5周、8周3组(n=6)观察,结果表明:实验组A、B与

对照组D有显著性差异(P<o.01);而实验组c和对照

组D无显著性差异(JP≥0.01),即Mr2.5

Mr

同时,也攻击正常组织,不良反应严重,肿瘤药物靶向

治疗可大大减小抗肿瘤药的不良反应。研究发现。某

些实体肿瘤和转移淋巴细胞表面存在大量透明质酸106的HA和

1.0×106的HA均具有防粘连作用,Mr

0.5×10e的

受体叫D44和RHAMM,透明质酸与其亲和力很

强。透明质酸作为抗肿瘤药物的靶向载体,可将较小

的药物分子黏附在透明质酸的网状结构中或将药物

HA不具有防粘连作用。其作用机理为【7{l:(1)促进内源

性愈合机制。透明质酸可与纤维母细胞上的透明质酸

一23—

万方数据

CHINESE

J.DIAl。&ARTIF.ORGANS

V01.21NO.4DEC.2010

分子接枝到透明质酸类药物载体上,与肿瘤细胞表面

的受体靶向结合,使更多的药物分子进入肿瘤组织,

增加抗肿瘤药在肿瘤和淋巴结中吸收和滞留时间,以

性HA被降解成小分子片断,通过介导钟状受体一4

(,11LR-4

1细胞的作用发挥对树突细胞和巨噬细胞等

免疫活化。

提高药物的疗效,降低毒副作用[14-19]。

Misra等1201对人乳腺癌耐阿霉素细胞(MCF一7/Adr)

的研究发现,肿瘤细胞的耐药机理可能为HA与

CD44受体结合,然后与肿瘤细胞的ErbB2基因作用,

促使磷酸肌醇一3激酶在MCF一7/Adr中表达,磷酸肌

醇一3激酶可以促进Akt蛋白质的活性,同时增强抗

肿瘤细胞凋亡物质的作用,从而导致耐药。含有3~10

双糖单位的。一HA可以使MCF一7细胞的数量明显减

少,可能是由于。一HA作为拮抗剂与CD44受体结合,

从而减弱了磷酸肌醇一3激酶的作用。

2.2促进血管生成

天然大分子透明质酸抑制新血管的生成,而一定

大小的透明质酸降解产物则促进血管内皮细胞增殖、

移动、小管生成。也有研究报道【2I】,O—HA与肿瘤的侵

袭和转移能力密切相关,肿瘤细胞产生的透明质酸酶

Termeer等闭研究发现,相对分子质量为800—

3200的。一HA能够诱导人和鼠的树突状细胞的成熟,

并促进树突状细胞产生白介素、肿瘤坏死因子等细胞

因子;而相对分子质量在8×104—2×los或更高的

HA则无此作用。LMWHA和。一HA具有免疫刺激的

作用,在炎症过程中,内源性HA被降解成LMWHA

和。一HA,它们对树突细胞和巨噬细胞等免疫活性细

胞具有强力活化作用,即它们是通过影响免疫细胞、

细胞因子的活性来发挥其免疫调节作用的嗍。

2.4用于创伤修复

当机体表面发生创伤时,局部HA含量立刻明显

升高,高分子、高浓度HA可抑制细胞的移动、增生、

分化和吞噬,而低分子HA的作用正好相反。HA在创

伤愈合过程中所发挥的作用有:(1)与血纤维蛋白组

成的凝块在伤口愈合过程中发挥构造功能。(2)通过

促进粒细胞的吞噬活性调节炎症反应。(3)局部降解

产生的LMWHA和。一HA促进血管生成。(4)调控胶

原的合成。LMWHA和。一HA能刺激血管生成,伤口中

的HA在酶的作用下,降低成LMWHA和。一HA,进而

促进伤口愈合。

在创伤早期给予大量高分子HA,能促使再生性愈

合的产生,且有抗炎的作用。其作用机制阁:Mr<5×los

的HA能促进巨噬细胞的吞噬作用,激活重要的宿主

免疫反应调节系统,NF—kB/一kB转录调节系统,诱导

多种细胞表达多种炎性因子、促进血管形成,这些作

用是通过巨噬细胞、血管内皮细胞等细胞表面HA受

降解HA多聚体,促进肿瘤细胞侵袭与转移部位的新

生血管形成。然而,o—HA促进血管新生的具体机制仍

不明确。许多研究提示,o—HA可能是通过血管内皮细

胞表面受体或HA结合蛋白激活信号传导通路中的

激酶,触发信号传导,从而发挥其功能122-241。因此,HA

受体可能是该领域机制探讨的焦点,o—HA的生物学

功能可能是通过细胞表面受体实现的,如:CD44和

RHAMM(receptor

for

HA—mediatedmotility严瑚。

杨翠霞等闭通过细胞计数、MTF实验、细胞周期

分布及单层细胞损伤模型修复实验,观察o_HA对血

管内皮细胞增殖及创伤愈合的影响。结果显示,o—HA

明显促进血管内皮细胞生长,并且能够促进内皮细胞

向创伤区迁移;抗CD,J,4抗体不能抑制。一HA介导的

ERK—l/2磷酸化;而抗RHAMM抗体可轻度抑制

。一HA介导的ERK一1/2磷酸化。o—HA具有促进血管

内皮细胞增殖及创伤愈合的作用,其机制可能是通过

血管内皮细胞表面受体RHAMM实现的。

2.3免疫调节作用

大量研究报道【13】,HMWHA和LMWHA对炎症具

有不同的生理作用。HMWHA可以抑制巨噬细胞的吞

噬能力,而LMWHA可促使巨噬细胞表达一些与炎症

有关的因子。有实验表明[21,HA的片断(4糖和6糖)司『

体。高分子HA能抑制巨噬细胞的吞噬作用、血管形

成、急性慢性炎症、调节组织修复细胞代谢活性。

LMWHA和。一HA主要在伤口愈合的炎症阶段和血管

生成阶段发挥作用,可促进炎症因子的表达,从而促

进血管的生成,实现促进伤口愈合的目的。

3结论

透明质酸的功能决定了其应用的范围。而透明质

酸的功能又与其分子量大小密切相关,即不同相对分

子质量的透明质酸具有不同的生物活性和使用效果。

HMWHA具有较好的粘弹性、保湿性、抑制炎性反

诱导具有免疫作用的树突细胞的成熟化,并促进树突

细胞产生白介素和肿瘤坏死因子,而Mr在(o.8.2)×

10s或更高的HA则不具有此作用。炎症反应中内源

应、润滑及药物缓释等功能,其在医学领域有良好的

应用前景。人们根据需要可通过对HA的降解获得

LMWHA和。一HA,它们能抑制炎症的发生,促进血管

一24—

万方数据

透析与人T器官2010年12月(第21卷)第4期

【15】舒晓明,胡凝珠,兰芸,等.低分子量透明质酸增强HAV抗

原诱导的小鼠体液免疫应答的研究【J】.细胞与分子免疫学

杂志,2008,24(2):183—185.

【16】Scheibner

act

asall

生成,促进创伤愈合,抗肿瘤及能较易渗透到真皮

中,且是免疫细胞、细胞因子的激活剂。因此,

LMWHA和o-HA在免疫调节活性生物制剂的开发

方面有较好的应用前景,但LMWHA和。一HA的生物

活性仍有待进一步地研究。

参考文献

【l】张文强.黄岳山。支晓兴.透明质酸在l临床医学中的应用田.

中国组织工程研究与l临床康复,2008。12(23):4515-4518.

【2l杨桂兰,郭学平,栾贻宏.不同相对分子质量透明质酸钠的应

用【J】.食品与药品,2005,7(12):1—3.

【3】傅利峰.不同透明质酸钠治疗兔膝关节炎疗效观察【J】.浙江

医学,2008,30(4):340—341.

[4】Ghosh

ticular

P,Guidolin

D.Potentialmechanismofactionofintra

hyaluronantherapy

inosteoarthritis:are

in

the

al'--

KA。Lutz

MA,Boodoo

S,et

a1.Hyalumnan

fragments

endogenousdangersignal

byengaging

TLR2[J].The

Joumal

ofImmunology,2006,177(2):1272—1281.

【17】Tay

E。Olver

J.Intraorbital

hyaluronie

acidfor

enophthalmos[J].

Ophthalmology,2008,1

15(6):1

101-1101.

【l8】Kutt)r

JK,ChoE。Soo

incorporation

on

Lee

J,et

a1.The

effect

of

hyaluronic

acid

fibrobl船t

spreading

and

proliferation

within

PEC,-diacrylate

based

semi-interpenetrating

networks叨.Bio_

materials,2007,28(33):4928-4938.

【19】“u

LDu

the

G,Chen

J,et

a1.Influenceof

hyalumnidase

addition

of

hyaluronic

Oil

production

acid

by

batchculture

of

Streptococcus

zooepidemicus田Food

923-926.

Chemistry,2008,110㈣

effects

and

molecular

weight

dependent[J1.Seminars

Arthritis

【20】Misra

S,GhamkS,Toole

BP.Regulation

ofMDR1

expression

and

Rheumatism,2002,32(1):10-37.

drug

resistance

by

new

positive

feedback

loopin-volvingyaluro-

of

[5】Balazs

EA。Denlinger

L.Visco

supplementafion:aconceptin

nail,phosphoinositide

Biological

3-Kinase,andErbB2叨.The

Journal

thetreatmentof

osteoarthritis[J].The

Journal

of

Rheumatology

Chemistry,2005,280(201l:203

10-20315.

NL,Lokeshwar

VB.Tumor--derived

Supplement,1993,39:3—9.

f2l】Pham

HT,Block

【6】漏德宝.不同分子量透明质酸钠防止屈肌键粘连作用的比

较【J】.中国现代应用药学杂志,2002,19(4):334—336.

【7】Gaughan

and

EM.Effectsofsodium

hyaluronate

on

hyalumnid&∽:a

diagnostic

urinemarkerfor

high-grade

blad—

der

cancer【J】.CancerResearch,1997,57(4):778-783.

a1.App60(e-src)isrequired

the

hyalumnan

receptor

tendon

heali,lg

Journal

ofVet-

【22】Hall

CL

forcell

LangeLA,Prober

DA。et

adhesionformation

in

horses[J].American

locomotion

regulated

by

erinary

Research,1999,52(5):764.

inflexortendon

RHAMM[J].Oneogene,1996,13(10):2213-2224.

mpmr阴.The

Journal

of

【23】Rac

CM,Deb

TB,DattaK.Hyaluronic

acid

induced

hyaluronic

【8】DavidA.Hyalumnan

Hand

Surgery,1999,14A(5):837.

DD,StokerA,Kane

S,eta1.Biochemical

acid

bindingproteinphosphorylation

and

inositol

triphosphate

effects

of

two

08--

【9】Greenberg

formationin

lymphocytes[J].Biochemistry&Molecular

Biology

different

hyalumnie

acid

products

in

co-culturemodelof

International,1996,40(2):327-337.

teoarthritis[J].OsteoarthfifisCartilage,2006,14(8):814-822.

【10】GuechotJ.EdriefS,LasnierE,etal.Automated

acidin

assayofhyaluronic

[24】Fieber

C,Plug

I乙SleemanJ.et

a1.Characterisation

gene

oftheroutine

encoding

the

intracellular

hyaluronanreceptor

IHABP

senJm[J1.Immuno-analyse

Biologic

Speeialisee2008,23

and肌一

(RHAMM)【J】.Gene,1999,226(1):41-50.

【25】Turley

EA,Noble

PW.Bourguignon

LY.Signaling

hyaluronanreceptors[J].The

Journal

2002。277(7):4589-4592.

[261杨翠霞,何怡青,高锋.低分子量透明质酸寡糖片段介导内

皮细胞增殖的信号通路lJ】.中国生物化学与分子生物学报,

2008,24(3):268-275.

【27】Termeer

C,Sleeman

of

properties"of

Chemistry,

(3):148-152.

【ll】Campo

GM,AvenosoA,CampoS,et

a1.Theantioxidant

Biological

acid

tifibrogenie

effectsof

the

glyeosaminoglyCa/IS

hyaluronic

and

ehondroitin-4-sulphate

in

subchmnic

rat

model

of

ca卜

bantetrachloride—induced

Biological

liver

fthmgenesis【J】.Chemieo-

Interactions,2004,148(3):125-138.

【121李琦,王凤山.玻璃酸作为药物媒介的作用机制fc】.山东省

药学会第8次生化药物学术研讨会论文集,青岛,2004:

87—_91.

JP,Simon

JC.Hyaluronan--magic

glue

for

the

regulation

oftheimmune

response[J]?Trends

inlmmunolo-

gy,2003,24(3):1

12-114.

【13】崔向珍。王凤山,刘爱华。等.低分子量和寡聚透明质酸研究

进展【JJ.食品与药品,2006,8(3):6--9.

[14】Choi

KY,LeeS,ParkK,et

【28】柯春林,曾晓雄.透明质酸生物活性的研究进展【J】.中国医

药生物技术,2009,4(2):148—151.

a1.Preparation

and

characterization

of

hyalumnie

Physics

acid-based

hydmgel

nanoparticles

IJ】.Journal

of

Chemistry

(收稿:2010-08—28)

and

ofSolids,2008,69(5_6):1591—1595.

一25一

万方数据

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