低分子ヒアルロン酸パウダーの利点は何ですか?

ヒアルロン酸 is a large molecule mucopolysaccharide commonly found でのspines のvertebrates とのcapsules のsome bacteria. Due にits high viscoelasticity とplasticity, superb water retentiにとpermeability, and good biocompatibility, ヒアルロン酸is widely usエドでmedicine, pharmaceuticals, cosmetics, food and other fields. Industrial production のhyaluronic 酸is mainly carried out によってtwo methods: extraction from animal tissue and microbial fermentation. の extraction のhyaluronic 酸from tissue is limited by the shortage のraw material sources and the complicated extraction process. Fermentation has now become the maでmethod のindustrial production of hyaluronic 酸[1]. In recent years, it has been found that the biological activity and 効果hyaluronic acid are directly related にits relative molecular 体重(Mr), and hyaluronic acids with different molecular weights can even exhibit diametrically opposed biological activities.

High 分子量hyaluronic acid (Mr>2×106) has good elasticity and moisturizing properties, and has functions such as inhibiting inflammatory reactions and lubrication. It is often used in ophthalmic surgery viscoelastic agents and intra-articular injections ためtreatment. ヒアルロンacid with a Mr in the range of (1-2)×106 has good moisturizing properties, lubrication and sustained-release drug effects. It can be used in cosmetics, eye drops, skin burn healing and postoperative adhesion prevention; Mr ≤ 1 × 104 低molecular weight hyaluronic acid (including oligosaccharide hyaluronic acid and o-hyaluronic acid), which has anti-tumor, 傷healing, bone and angiogenesis, and 免疫規制effects, has broad prospects for pharmaceutical applications [2-3] and has attracted widespread attention from researchers at home and abroad, becoming a hotspot in hyaluronic acid research.

1低分子ヒアルロン酸粉末の生理機能

ヒアルロン酸オリゴ糖を含む低分子ヒアルロン酸は、独自の優れた浸透性、優れた生体適合性、吸収性を有しています。主に以下のような生体内の重要な機能を示す。

1.1血管新生促進効果

高分子ヒアルロン酸が新卵巣形成を阻害するのとは対照的に、小分子ヒアルロン酸は大動脈と毛細血管の血管内皮細胞の増殖と移動を刺激し、新しい血管の形成を促進します。血管新生は正常な組織の成長と傷の修復に不可欠なプロセスです。そのため、低分子ヒアルロン酸は、老化や放射線治療による血管の減少に対抗することができます。現在のところ、低分子ヒアルロン酸が血管新生を促進するメカニズムはよく分かっていません。研究によると、血管内皮細胞の表面にある受容体やヒアルロン酸結合タンパク質によるシグナル伝達経路のキナーゼの活性化によって、シグナル伝達が引き金となり、何らかの役割を果たすことが示唆されている[3-5]。

1.2創傷治癒の促進

体の表面に外傷が発生すると、局所のヒアルロン酸含有量は直ちに大幅に増加します。高分子量で高濃度のヒアルロン酸は、細胞の移動、増殖、分化、食作用を阻害します。低分子ヒアルロン酸は、真皮に浸透し、酸素フリーラジカルを除去し、酸素フリーラジカルによる損傷から肉芽組織を保護し、炎症因子の発現を促進します。それによって血管新生を促進し、創傷治癒を促進するという目的を達成します[6-7]。

1.3 Immunomodulatory効果

A large number of studies have reported that high-molecular-weight hyaluronic acid and low-molecular-weightヒアルロン酸 powder have different physiological responses to inflammation. High-molecular-weight hyaluronic acid can 抑制the phagocytic 能力of macrophages, while low-molecular-weight hyaluronic acid can promote the 表情of some molecules related to inflammation by macrophages. Knoflach [8] and other studies have shown that low-molecular-weight hyaluronic acid and cyclosporine, when used in combination, can reduce the 拒否reaction of the body after organ transplantation. It is inferred that it may be that low molecular weight hyaluronic acid binds to the CD44 receptor on the セルsurface, preventing leukocytes and T 細胞from entering the transplanted organ, thereby reducing the rejection reaction of the body. Ter meer et アル[9] found that o-hyaluronic acid with a relative molecular mass of 800-3200 can induce the maturation of human and mouse dendritic 細胞and promote the production of cytokines such as interleukin and 腫瘍necrosis factor by dendritic cells [10]. Therefore, the immunomodulatory effect of low molecular weight hyaluronic acid may be exerted through the potent activation of immune cells and stimulation of cytokine activity.

1.4骨形成の促進

pilloniら[11]は、mrが3×104の低分子ヒアルロン酸がin vitroで間葉系細胞の遊走と分化を促進し、それによって骨形成を促進することを発見した。低分子ヒアルロン酸は、in vitroで培養された骨芽細胞の増殖を促進し、培地中の骨芽細胞の数と個々のコロニーの表面積を増加させることが特許で報告されています。したがって、ヒアルロン酸の関節内注入は、関節腔を潤滑するだけでなく、ヒアルロン酸が時間の経過とともに低分子ヒアルロン酸に分解されるため、細胞の成長を促進します。

1.5ヒアルロン酸と腫瘍

近年、ヒアルロン酸と腫瘍の相関に関する多くの研究が行われ、腫瘍の発生が体内のヒアルロン酸バランスの大きな変化に関係している可能性があることが明らかになりました。これらの大きな変化には、ヒアルロン酸の量の変化だけでなく、ヒアルロン酸の分子量の違いも含まれます。内因性低分子ヒアルロン酸は高悪性腫瘍と正の相関があり、外因性低分子ヒアルロン酸は抗腫瘍活性があるという証拠が増えている。

1.5.1ヒアルロン酸と腫瘍の発生

ヒアルロン酸は細胞外マトリックスの重要な成分の一つです。生理学的条件下では、ヒアルロン酸は組織マトリックスの構造的完全性、細胞内の水とタンパク質の動的なバランス、内皮細胞の増殖、細胞認識、細胞運動を維持する上で重要な役割を果たしています。腫瘍が開発を開始すると、ボディ's既存の高分子ヒアルロン酸は、新しい血管の形成を阻害することによって、腫瘍の成長と転移を阻害することができます。しかし、腫瘍細胞やcancer-associated細胞分泌高分子ヒアルロン酸tumor-associatedが、オリジナル前後より、評価構造を破り、腫瘍腫瘍細胞を認め水分チャネルを提供する容易に腫瘍細胞の栄养の流れを腫瘍細胞成長促進転移です同时に、腫瘍細胞急行hyaluronidase (Hyase)高分子を分解し、ヒアルロン酸→小さな分子ヒアルロン酸に炎症反応の釈放要因活性化対策、ステープル表面のCD44受容体による血管内皮細胞とヒアルロンacid-mediated移動の受容体(Rヒアルロン酸MM)、私は細胞外signal-regulatedキナーゼに拡散を刺激し、血管内皮細胞の遊走および微小管形成は、腫瘍の新卵巣形成を促進し、それによって特定の腫瘍の発生および発生につながる[12-14]。

1.5.2低分子ヒアルロン酸と腫瘍の診断

多くのがん患者さんの腫瘍組織や体液中に含まれる高分子ヒアルロン酸の濃度は、健常者よりも著しく高くなっています。腫瘍細胞と腫瘍関連間質細胞はヒアルロン酸を高度に発現し、ヒアーゼ活性も上昇する。腫瘍の悪性度が高まると、腫瘍組織におけるヒアルロン酸とヒアーゼの発現が増加し、ヒアルロン酸の分解速度が正常組織よりも高くなり、その結果、低分子ヒアルロン酸のレベルが上昇する。そのため、ヒアルロン酸、ヒアーゼ、低分子ヒアルロン酸は、悪性腫瘍患者の組織や体液に高度に発現しており、悪性腫瘍の診断やモニタリングに重要な役割を果たしています。分子量の大きいヒアルロン酸は体内で分解しやすく、ヒアーゼの滞留時間が短く検出が難しいことから、低分子ヒアルロン酸は腫瘍検出の重要なマーカーと考えられています。高レベルの低分子ヒアルロン酸は、しばしば悪性度が高く、予後不良であることを示している。同時に、低分子ヒアルロン酸レベルは、腫瘍の病期および悪性度と正の相関を示している。したがって、体組織および体液中のヒアルロン酸レベルは、腫瘍の早期転移、再発および臨床病期分類のための重要な基準指標として使用することができる[14]。関連する検出試薬の開発は、応用の可能性が高い。

1.5.3ヒアルロン酸の抗腫瘍効果

内因性低分子ヒアルロン酸は腫瘍の悪性度と正の相関がありますが、外因性低分子ヒアルロン酸には抗腫瘍効果があります[2-3,14]。gヒアルロン酸takら[15]は、外因性低分子ヒアルロン酸がin vitroでマウスta3 /st乳がん細胞、ラットc6神経膠腫細胞、ヒトhct腫瘍細胞、ヒトlx1肺がん細胞の増殖を阻害し、その阻害率は50 ~ 100%であることを発見した。さらなる研究により、外因性低分子ヒアルロン酸は、ホスホリパーゼ3-キナーゼの活性とセリン/スレオニンプロテインキナーゼのリン酸化を阻害することによって、様々な種類の腫瘍細胞の増殖を阻害することが分かっている。この機構はcd44受容体への競合的結合に関係している可能性がある。同時に、外因性低分子ヒアルロン酸は、樹状細胞を活性化することにより、がん細胞に対する免疫殺滅効果を高め、がん細胞の増殖と増殖を阻害します[2,16]。

1.5.4標的癌治療のためのヒアルロン酸および薬物キャリア

抗腫瘍薬の最大の欠点は、特異性が低いことです。腫瘍細胞を攻撃する一方で、正常な組織も攻撃し、深刻な副作用を引き起こします。腫瘍薬による標的治療は、抗腫瘍薬の副作用を大幅に減少させることができます。いくつかの固形腫瘍や転移リンパ球は、その表面に多数のヒアルロン酸cd44受容体とrヒアルロン酸mmを持っており、ヒアルロン酸に対する強い親和性を持っているため、ヒアルロン酸は抗腫瘍薬の標的キャリアとして使用することができる。小さめの麻薬分子評価構造を堅持ヒアルロン酸薬を接合分子をヒアルロン酸たり麻薬キャリアと対象にできるステープル腫瘍細胞の表面に受容体麻薬腫瘍組織に入る分子増設許容の薬antitumorダウンタイムが増加吸収および保持腫瘍やリンパ節に見られる—減らしたおかげ効き目が向上したと毒性副作用[、下郡は6]~。

2低分子ヒアルロン酸の調製方法

Due to the important physiological activity and special physiological の機能low molecular weight hyaluronic acid低分子ヒアルロン酸パウダーの調製は、国内外で熱い研究課題となっている。現在、低分子ヒアルロン酸は主に物理的、化学的、酵素的分解法によって、高分子ヒアルロン酸を低分子ヒアルロン酸に分解しています[6,17]。近年、多くの研究者が、発酵条件を制御し、菌株を改良することによって、低分子ヒアルロン酸を直接発酵・生産しようと試みています。

2.1物理的劣化方法

酸素になどによる物理的要因と暖房用装置、機械爪用装置、紫外線、超音波検査γ-ray放射線の劣化を招く致密化や高圧均质化ヒアルロン酸配合。物理的な分解方法には、明確な原理、分解プロセス中に試薬を追加する必要がないこと、後処理が簡単であること、得られた低分子ヒアルロン酸のmr分布が狭いこと、そして優れた熱安定性という利点があります。

2.2化学分解法

ヒアルロン酸の化学的分解方法には、主にアルカリ加水分解、酸加水分解、酸化分解があります。通常、アルカリ加水分解には水酸化ナトリウムが、酸加水分解には濃塩酸が、酸化分解には次亜塩素酸ナトリウム(naclo)と過酸化水素(h2o2)が使用されます。生成物の分子量は、phまたは酸化剤の量および反応時間を変更することによって制御できます。化学分解は安価で大量生産が容易であるが、製品には化学試薬の残留物が含まれている可能性がある。さらに、化学的分解、特に酸化的分解は、ヒアルロン酸モノマー中のアルデヒドやヒドロキシ基を変化させることがあります。したがって、化学的方法によって生成される低分子ヒアルロン酸の生物学的活性は大きく異なる可能性があります。

2.3生化学劣化

生体高分子の酵素的加水分解は、その高い特異性、穏やかな反応条件、副生成物の欠如のため、しばしば高分子分解に好まれる。ヒアルロン酸を特異的に分解する酵素は、ヒアルロニダーゼとコンドロイチン硫酸リアーゼである。しかし、ヒアルロニダーゼやコンドロイチン硫酸リアーゼの供給源は非常に限られており、また高価であるため、その利用は非常に制限されている。ヒアルロニダーゼは、分離と精製が困難であるため、長い間無視され、研究上の重要性が低いと考えられてきた。近年、低分子ヒアルロン酸の重要性が発見され、ヒアルロニダーゼが薬剤透過性、麻酔補助剤、術後の腫れ軽減剤として臨床開発されたことにより、ヒアルロニダーゼのあらゆる側面に関する研究が人々を惹きつけている' s[18]注目を集めている。酵素加水分解は、特異性が高く、反応条件が穏やかで、多糖類の構造が変化しないため、低分子ヒアルロン酸を調製するための理想的な方法です。分解時間を制御することで、異なる分子量のヒアルロン酸を得ることができます。

2.4低分子ヒアルロン酸粉末発酵

2.4.1ヒアルロン酸シンテターゼ遺伝子改変

The synthesis of hyaluronic acid細胞では、複数の酵素の参加が必要です。その中で、ヒアルロン酸合成酵素(ヒアルロン酸合成酵素、ヒアルロン酸s)は、ヒアルロン酸の合成経路における重要な酵素です[1]。pummillら[19]は、異なるヒアルロン酸sのアミノ酸配列の違いと、合成されたヒアルロン酸の相対分子量との関係を分析した。ヒアルロン酸の相対分子量は、ヒアルロン酸合成酵素の一次構造に関係していると結論付けた。

その後、weigelら[20]はpummill&を確認した#streptococ地域は依然激しい攻撃suisヒアルロン酸合成酵素(se-hya)の4つのcys残基にポイント変異を導入することによる推定。se-hyaのcys262とcys281がalaに変異したとき、ヒアルロン酸分子量は野生型のわずか62%であった[21]。さらに、se-ha sのlys48残基(gluまたはpheに変異)を修飾すると、ヒアルロン酸の分子量を減らすことができる。se-ha s中のlys48とglu327を同時に変異させた場合、得られるヒアルロン酸の最低分子量は0.6 mdaであり、これは野生型のわずか17%である[22]。以上の研究結果は、ha s遺伝子株を形質転換することで、小分子ヒアルロン酸を産生する株が得られ、発酵によって安定した小分子ヒアルロン酸が得られることを示している。

2.4.2中間発酵製品の制御ヒアルロン酸分子量

pummillら[19]は、ヒアルロン酸合成酵素の触媒活性の相対的な強さと基質への結合能力が、ヒアルロン酸分子量を調節することを最初に確認した。

ヒアルロン酸合成酵素によって合成されるヒアルロン酸の分子量は、前駆体のオリゴ糖鎖の濃度、基質の濃度、および合成過程におけるヒアルロン酸合成酵素の濃度に対する2つの比率に影響される。shengらは[23]streptococcus zooepidemicus hyaluronic acid synthase遺伝子とugd遺伝子を2つの異なる誘導性プロモーターのコントロール下に置き、それをlactococcus lactisに導入した。生合成ヒアルロン酸の分子量は、基質濃度とヒアルロン酸s濃度の比に影響され、この比は生合成ヒアルロン酸の分子量と正の相関があることが確認されました。同時に、ウリジン二リン酸グルクロン酸合成に関連する遺伝子の過剰発現もヒアルロン酸の分子量を減少させる可能性があります。そのため、発酵中の中間発酵生成物を制御することで、ヒアルロン酸の分子量を制御することができます。

2.4.3発酵培養条件はヒアルロン酸分子量に影響を与える

発酵培養条件は、ヒアルロン酸の収量と分子量に影響する重要な要因です。適切な発酵条件は、細菌の成長を促進するだけでなく、基質を利用する微生物の能力を向上させ、代謝を生成物の合成に直結します。armstrongら[24]は、温度が37°cより高いか低いと、ヒアルロン酸の収率と分子量が低下することを発見した。ヒアルロン酸の分子量は培地中の酸素含有量と密接に関係しています。酸素含有量が多いほど、高分子ヒアルロン酸の合成が促進され、無酸素状態では、低分子ヒアルロン酸の合成が促進されます。グルコースサプリメントを用いて培養したヒアルロン酸の相対分子量は、同じ条件下でのバッチ培養よりも有意に低い[25]。

3結論

Hyaluronic acid has many excellent biological activities. In particular, low molecular weight hyaluronic acid can inhibit the occurrence of inflammation, promote angiogenesis, easily penetrate into the dermis, 規制skin metabolism, promote blood circulation, promote wound healing, and has anti-腫瘍activity. It is also an activator of immune cells and cytokines. It has broad application prospects in medical research fields. At the same time, low molecular weight hyaluronic acid is is easily absorbed by the skin and orally, and has advantages over larger molecular hyaluronic acid in the development of biological agents. Therefore, research on the preparation of low-molecular hyaluronic acid, especially the use of genetic engineering and metabolic engineering methods to construct engineered strains for the production of low-molecular-weight hyaluronic acid, and the establishment of effective methods for regulating the fermentation of low-molecular-weight hyaluronic acid products, not only has important theoretical significance, but is also a market demand.

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