ГИАЛУРОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

Гиалуроновые кислоты — группа кислых гликозаминогликанов (мукополисахаридов), молекулы которых построены из остатков D-глюкуроновой к-ты и N-ацетил-D-глюкозамина; важнейший компонент основного вещества соединительной ткани, стекловидного тела и синовиальных жидкостей. Аминосахар в молекуле Гиалуроновых кислот соединен с D-глюкуроновой к-той бета-(1-4)-связью, а к-та с аминосахаром — бета-(1—3)-связью. Т. о., формируется полимер Гиалуроновых кислот.

Мол. вес (масса) Гиалуроновы[ кислот колеблется от 0,086*10⁶ до 10*10⁶, что зависит от происхождения препарата, способа выделения и метода определения величины мол. веса.

Гиалуроновые кислоты являются высокомолекулярными полиэлектролитами, растворимы в воде и нерастворимы в органических растворителях. Г. к. оптически активны, [a]_D в воде для Г. к. колеблется от —47° до —78°. В потоке Г. к. могут обнаруживаться явления двойного лучепреломления.

В р-ре Г. к. обладают исключительно высоким удельным гидродинамическим объемом — одна молекула Г. к. удерживает 200—500 молекул воды. В водных р-рах Г. к. сильно выражено межмолекулярное взаимодействие, что проявляется в высокой величине характеристической вязкости (в пределах 2,5—5,5 стокса) и четко выраженной зависимости величины вязкости р-ра Г. к. от концентрации самого полимера и ионной силы р-ра. Г. к. в водных р-рах могут образовывать из молекулярных цепей систему замкнутой трехмерной сетки. Такая пространственная структура оказывает сопротивление прохождению через нее отдельных макромолекул уже при концентрации Г. к. 0,10^-3—1•10^-3 г/мл. Т. о., хотя Г. к. и не образуют гелей, но во многих отношениях ведут себя как гель и являются в отношении других макромолекул молекулярными ситами (см.).

Гиалуроновые кислоты образуют соли с неорганическими и органическими основаниями и метахроматические комплексы с толуидиновым синим и другими красителями, а также соединяются с различными белками, в результате чего получаются сложные солеобразные комплексы, характеризующиеся чрезвычайно высокой вязкостью. У некоторых Г. к. установлено наличие небольшого количества (1—2%) ковалентно связанного низкомолекулярного белка. Из синовиальной жидкости выделен естественный комплекс Г. к. с белком с мол. весом ок. 10⁶. В кислой среде Г. к. с белками образуют так наз. муциновые сгустки.

Биологическое значение Гиалуроновых кислот заключается прежде всего в том, что они являются одним из важнейших компонентов основного вещества соединительной ткани, где выполняют роль цементирующего агента, «склеивая» отдельные тканевые элементы и клетки. Г. к. влияют на проницаемость тканей. Барьерные функции основного межклеточного вещества в значительной мере определяются содержанием в нем Г. к. и их физ.-хим. состоянием. Г. к. вследствие высокой гидрофильности связывают интерстициальную воду в межклеточных пространствах, в результате чего противодействие тканей сжатию резко повышается. Наличие Г. к. в синовиальной жидкости обусловливает ее высокую структурную вязкость, что дает суставам возможность выдерживать большую нагрузку при малых скоростях движения. Стекловидное тело глаза, состоящее в основном из Г. к., обеспечивает постоянную величину внутреннего давления (тургора) глаза. Проникновение сперматозоида внутрь яйцеклетки становится возможным только после гидролитического расщепления Г. к., соединяющих фолликулярные клетки вокруг яйцеклетки.

Гиалуроновые кислоты имеют прямое отношение к транспорту и распределению воды в тканях животного организма. Поскольку Г. к. являются полиэлектролитами, они вместе с другими кислыми гликозаминогликанами участвуют в ионном обмене.

Биосинтез Г. к. исследован недостаточно. Изучение биосинтеза Г. к. гемолитическим стрептококком группы А с применением глюкозы-1-¹⁴С и глюкозы-6-¹⁴С показало, что остатки N-ацетилглюкозамина и D-глюкуроновой к-ты, входящие в молекулу Г. к., образуются из глюкозы без предварительного разрыва углеродной цепочки исходной молекулы.

Источником аминогруппы (NH₂-группы) глюкозамина является глутамин. В отношении механизма полимеризации молекулы Г. к. единой точки зрения нет. Согласно мнению одних исследователей, дисахарид, образовавшийся при непосредственном участии уридинтрифосфата, удлиняется последовательным присоединением к нему моносахаридов. По другим представлениям, сначала образуется дисахаридуридиннуклеотид, из к-рого затем образуется полимер.

Обмен Гиалуроновы[ кислот в животном организме происходит с относительно высокой скоростью («полупериод жизни» Г. к. составляет ок. 2 сут.).

Для получения препаратов Г. к. чаще всего используют пупочные канатики и стекловидное тело глаза.

Специфических методов для аналитического определения Г. к. не существует, В р-рах, не содержащих других мукополисахаридов, они могут быть определены по содержанию глюкозамина, по количеству нерастворимого белкового комплекса, образующегося в кислой среде после добавления белка. В последнем случае количественные измерения проводятся нефелометрически или в образовавшемся комплексе количественно определяется белок. В энзимол. исследованиях убыль Г. к. можно определить также по понижению относительной вязкости р-ра, по уменьшению способности образовывать муциновый сгусток, а также путем количественного измерения продуктов гидролиза.

Гистохим, выявление Г. к. основано на гидролизе Г. к. тестикулярной или пневмококковой гиалуронидазой (см.) с учетом их субстратной специфичности. Считается, что обработка тканевых срезов указанными ферментами в различных комбинациях и окрашивание их метахроматическими красителями (напр., толуидиновым синим) достаточны для того, чтобы определить наличие в тканях Г.к. или других кислых мукополисахаридов. Однако присутствие в некоторых тканях хондроитина, подвергающегося действию гиалуронидазы животного и бактериального происхождения, лишает этот метод специфичности. Кроме того, Г. к. при низких концентрациях не обнаруживают явления метахромазии. Наконец, решающую роль играет чистота ферментных препаратов. Наличие в них примесей протеолитических ферментов может полностью исказить результаты. В некоторых случаях Г. к. вместе с другими кислыми мукополисахаридами могут быть выявлены по способности связывать трехвалентное железо, которое затем определяется в виде берлинской лазури.

При ряде патологических состояний происходит нарушение обмена Г. к. Важная роль принадлежит Г. к. в процессе мукоидного набухания — ранней стадии дезорганизации соединительной ткани при коллагеновых болезнях (см.). Накопление Г. к. и других мукополисахаридов в участках поражения влечет за собой повышение гидратации ткани, усиливает сосудистую и тканевую проницаемость. При ревматоидном артрите в синовиальной жидкости содержание Г. к. повышается. То же самое отмечается в подкожных ревматических узелках, в плевральной жидкости при мезотелиоме плевры и в плазме крови у больных ретикулосаркомой.

Обмен Г. к. регулируется гормонами щитовидной и половых желез, адренокортикотропным гормоном, кортизоном и др.

Гиалуроновые кислоты находит достаточно широкое применение как лекарственное средство и применяется как биогенный препарат (см. Стекловидное тело).

См. также Полисахариды.

Библиография: Бычков С. М. Новые данные о гликозаминогликанах (мукополисахаридах), Усп. совр, биол., т. 65, в. 3, с. 323, 1968, библиогр.; Бычко в С. М. и Колесникова М. Ф. Изучение высокоочищенных препаратов гиалуроновой кислоты, Биохимия, т. 34, в. 1, с. 204, 1969, библиогр.; Brimacombe J. S. а. Webber J.M. Mucopolysaccharides, p. 43, Amsterdam a. о. 1964; Laurent Т. С. Structure of hyaluronic acid, в кн.: Chem, a. molec, biol, of the intercellular matrix, ed. by E. A. Balazs, v. 2, p. 703, L.—N. Y., 1970; Preston B. N., Davies M. a. Ogston A. G. The composition and physicochemical properties of hyaluronic acids prepared from ox synovial fluid and from a case of mesothelioma, Biochem. J., v. 96, p. 449, 1965.

С. М. Бычков.