透明质酸
一、化学结构与理化性质
透明质酸(hyaluronic acid, HA),又名玻璃酸,是一种酸性黏多糖。1934年美国Meyer等首先从牛眼玻璃体中分离出该物质[1]。HA是由(1-3)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡糖-(1→4)-O-β-D-萄萄糖醛酸双糖重复单位所组成的直链多聚糖。依据组织来源不同,分子量为1×105 ~1×1O7,分子式为(C14H20NNaO11)n。CAS 号为 9004-61-9。
透明质酸的化学结构
天然的HA对强酸、强碱、热、自由基及透明质酸酶敏感,容易发生降解[2]。商品化HA一般为钠盐形式,即透明质酸钠(SH),为白色纤维状或粉末状固体,有较强的吸湿性,溶于水,不溶于醇、酮等有机溶剂。它的水溶液带负电,高浓度时有很高的黏弹性和渗透压。HA很容易因为酸、碱或加热处理而分解;在铁、铜等金属离子和抗坏血酸或半胱氨酸等还原剂共存下,经氧自由基、X射线、γ射线、紫外线和超声波作用而降解;它还可以被透明质酸酶和硫酸软骨素酶分解。高分子量的HA在酶、酸、加热等条件下,可低分子化,此外HA水溶液有着良好的黏弹性和流变形。
二、主要来源与生产制备方法
主要来源 HA广泛分布于脊椎动物的各种组织细胞间质中,在鸡冠、玻璃体、脐带、皮肤和关节滑液中 含量较高。
生产制备方法 其常见的生产制备方法有:动物组织提取法、酶聚人工合成法、微生物发酵法。
(1)动物组织提取法:从动物组织中提取HA常用的原料有鸡冠、脐带和猪皮等,主要工艺过程包括脱水、磨碎、浸泡、提取、除杂、沉淀和分离。
(2)酶聚人工合成法[3]:首先使用多糖类聚合物合成透明质酸氧氮杂环戊烯衍生物,然后添加透明质酸分 解酶制造出衍生物和酶的复合体,接着在90℃反应液中清除其中的酶合成透明质酸,然后再对其进行沉淀、分离即可得到透明质酸精品。
(3)微生物发酵法:透明质酸生产菌株的选育;透明质酸发酵条件的优化;透明质酸的提取。
透明质酸纳生产以葡萄糖、酵母粉、蛋白胨等为培养基,由马链球菌兽疫亚种经发酵生产而成。
三、生理功能及作用
促进骨折愈合 Kang等[7]用关节镜微骨折技术治疗兔关节软骨损伤时应用HA凝胶。组织学分析结果表明,再生软骨的厚度明显大于无HA凝胶组,且更接近透明软骨,表明HA对骨折愈合有显著的促进作用。
抗氧化作用 透明质酸碲(TeHA)和透明质酸硒(SeHA)是一种水溶性的强抗氧化剂,并且克服了谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)的缺点,解决了其他具有GPX活性物质抗氧化活性低的问题。HA铋盐(BiHA)具有抗幽门螺杆菌活性,对胃溃疡的进展有抑制作用。
促进细胞修复 Lee等[10]研究了局部应用0.2%HA 凝胶治疗复发性口腔溃疡的效果和安全性。结果显示局部应用0.2%HA凝胶对复发性口腔溃疡有一定疗效,且未发现副作用。
其他 HA还可减轻放疗的副作用[11],对卒中康复有促进作用[12]等。
四、安全性研究
人群资料 临床有报道使用HA后致荨麻疹的病例。代谢情况HA由间质细胞合成,经淋巴循环进入血液,半衰期为2~5min,被特异性的透明质酸酶水解,主要在肝中代谢。肝内储脂细胞是肝合成HA的主要部位。肝内皮细胞是清除血液中HA的主要场所。
急性毒性 体重18~22g的小鼠20只,雌雄各10只,以最大给样量(剂量为15000mg/kg)进行灌胃,给样品后连续观察14天大鼠,该受试物对小鼠急性经口毒性试验结果为15000mg/kg,试验期间动物生长良好,未见体重受到影响和中毒症状。
遗传毒性 选体重为25~32g的昆明种雄性小鼠50只,随机分成5组,每组10只。受试组分别设5000mg/kg、2 500mg/kg 和 1 250mg/kg 共 3 个剂量,以玉米胚芽油为阴性对照,40mg/kg剂量的环磷酰胺(CP) 作阳性对照。每天灌胃1次,连续5天。末次给样后第30天处死动物,取副睾的精子涂片进行精子畸形率计算。未见该样品对小鼠精子产生畸变作用。
亚慢性毒性 按体重将大鼠随机分为4个组,即3个试验组和阴性对照组,每组24只,雌雄各半,根据该受试物人体推荐用量设1333mg/kg、1 000mg/kg和667mg/kg共3个剂量组(分别相当于人体推荐剂量的 400、300和200倍),分别将受试物配成133.3mg/ml、l00.0mg/ml和66.7mg/ml 浓度溶液,按 l.0ml/l00g的体积给相应剂量组动物灌胃,阴性对照组灌给等体积的玉米胚芽油,每天灌胃1次,连续灌胃90天。各剂量组动物进食、活动均正常,生长发育良好,无中毒症状及死亡。试验期间,受试物各剂量组体重、增重量、进食量及食物利用率与对照组比较,差异均无显著性(P>0.05),表明该受试物对大鼠的体重增长和食物利用率无明显影响。各剂量组的血常规和各项生化检测指标与阴性对照组比较,差异均无显著性。表明受试物对大鼠的血常规和血清生化检测指标无明显影响。受试物对大鼠的肝、肾、脾、睾丸等脏器的脏器/体重比值与阴性对照组比较,差异均无显著性(P>0.05),表明受试物对大鼠的脏器/体重比值无影响作用。大体解剖检查未发现各脏器异常,病理组织学检查,肝、肾、胃肠、脾、睾丸和卵巢等未见有病理学改变,表明该受试物对大鼠的脏器无损害作用。
慢性毒性与致癌性 未查见相关文献资料。
生殖与发育毒性 未査见相关文献资料。
其他 未査见相关文献资料。
五、常见使用方法与调查/推荐摄入量
常见使用方法
食品 将透明质酸作为食品添加剂加入果冻、饼干等普通食品中。
保健食品 国内外已有越来越多的透明质酸美容保健食品上市。透明质酸美容食品在日本最先开发和流 行。欧洲、中国台湾都有产品上市,国内此类产品生产企业不多,已上市的口服美容胶原HA、胶囊中都含有透明质酸。
其他 HA的润滑与缓冲作用可用于骨关节炎、肩周炎、类风湿关节炎的治疗。透明质酸制剂在注射美容 方面也有一定进展。HA具有保湿、营养、润肤等作用,国际上公认其为高档化妆品的天然保湿剂因子(NMF)。
调查/推荐摄入量
调查摄入量 未查见相关文献资料。
推荐摄入量 未查见相关文献资料。
六、国际组织和各国政府评价、批准、认可情况
中国 2008年12号公告批准来源于马链球菌兽疫亚种(streptococus equisubsp epidemicus)的透明质酸钠 (sodium hyaluronate,CAS 9067-32-7)为新资源食品,用于保健食品原料,使用量<200mg/d。
美国 FDA在2007年批准透明质酸钠皮肤填充剂,现已广泛应用于整形美容行业。FDA在2004年批 准透明质酸酶注射剂,使其广泛应用与眼科手术等其他临床治疗。未査见GRAS。
欧盟 未查见相关文献资料。
澳/新 未查见相关文献资料。
七、注意事项和禁忌
不适宜人群 孕期和哺乳期妇女以及18岁以下青少年儿童不宜使用。
禁忌 患有局部皮肤炎症或感染的人、在服用抗凝血药期间的人禁忌。HA不可与阿司匹林、抗消炎止痛 药、银杏、大蒜、维生素A、脂肪酸或深海鱼油一起使用。
与药物相互作用 未查见相关文献资料。
其他 偶尔出现荨麻疹、皮症瘙痒感、水肿、发红、热感、局部重压感,有时出现疼痛、肿胀。