1、CHINESE J. DIAL. lowmolecular weight HA(LMWHA)and HAoligosaccharides (o- HA)have the function ofanti- tumor, promoting wound healing, promoting angiogenesis, immune regulation and so on, and by the degradation ofHAcan get the available LMWHAand o- HA.【Key words】 hyaluronic acid； molecular weight； fu
2、nction； application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 、渗透性和良好的生物易吸收性1，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，选择合适的分子量 。如：高分子量的 HA(HMWHA)，当 Mr 大于 2106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
3、(12)106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 (18)104之间的低分子量 HA ( LMWHA )和 Mr1104的 HA10- -透 析与人工器官 2011 年 6 月（第 22 卷）第 2 期寡聚糖 ( 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2。现按 HMWHA、LMWHA 和 o- HA的顺序介绍它们的功能及应用 。1 HMWHA 功能及应用1.1 用于治疗骨关节炎骨关节炎是一种以关节软骨的变性 、破坏及骨质增生为特征的慢性关节病，中老年
4、人多发，致残率高3。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4。Balazs 等5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 。傅利峰等3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 HMWHAMr 67106） 、B（给予LMWHA Mr 57105
5、） 、C（对照组）三组，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 （ P0.05）， B 组又明显轻于 A 组（ P0.05） 。存在上述差异的原因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 型细胞分泌功能，当 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
6、范围就越大，其物理阻隔作用和润滑作用就越强 。漏德宝6以鸡爪为动物模型，分成四组， A 组（ Mr 2.5106） 、B 组（ Mr 1.0106） 、C组（ Mr 0.5106）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 周三组（ n=6）观察，结果表明，实验组 A、B与对照组 D有显著性差异（ P0.01），而实验组 C 和对照组 D无显著性差异（ P0.01），即Mr 2.5106的 HA 和 Mr 1.0106的 HA 均具有防粘连作用， Mr 0.5106的 HA 不具有防粘连作用 。其作用机理为7-8： (1)促进内源性愈合机制 。透明质酸可与纤维母细
7、胞上的透明质酸结合蛋白结合，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吞噬和游走，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眼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固体支架作用，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9-11。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 3106以上 Mr 的 HA，作为
8、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 HA Mr一般在 (1.01.5)106，此 Mr 范围 HA 作用主要有12：(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
9、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变化更重要3。2 LMWHA 和 o-HA 功能及应用2.1 抗肿瘤13抗肿瘤药最大缺点是特异性差，攻击肿瘤细胞的同时，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
10、透明质酸受体 CD44 和 RHAMM，透明质酸与其亲和力很11- -CHINESE J. DIAL. &ARTIF. ORGANS Vol.22 NO.2 JUN. 2011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，以提高药物的疗效，降低毒副作用14-19。Misra 等20对人乳腺癌耐阿霉素细胞（ MCF- 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 Er
11、bB2 基因作用，促使磷酸肌醇 - 3 激酶在 MCF- 7/Adr 中表达，磷酸肌醇 - 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 310 双糖单位的 o- HA可以使 MCF- 7 细胞的数量明显减少，可能是由于o- HA 作为拮抗剂与 CD44 受体结合，从而减弱了磷酸肌醇 - 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21， 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降解 HA 多聚体，促进肿
12、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22-24。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(receptorfor HA- mediatedmotility)25。杨翠霞等26通过细胞计数 、MTT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
13、管内皮细胞生长，并且能够促进内皮细胞向创伤区迁移；抗 CD44抗体不能抑制 o- HA 介导的 ERK- 1/2 磷酸化；而抗RHAMM抗体可轻度抑制 o- HA 介导的 ERK- 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2， HA的片断 (4 糖和 6 糖 )可诱导具有免疫作用的树突细胞的成熟化，并促进树突细
14、胞产生白介素和肿瘤坏死因子，而 Mr 在 (0.82)105或更高的 HA 则不具有此作用 。炎症反应中内源性 HA 被降解成小分子片断，通过介导钟状受体-4 (TLR- 4 ) 细胞的作用发挥对树突细胞和巨噬细胞等免疫活化 。Termeer 等27研究发现，相对分子质量为 800 3200 的 o- 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 81042105或更高的HA则无此作用 LMWHA 和 o- 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o- HA，它们对树突细胞和巨噬细胞等免疫活性
15、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28。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 o- HA 促进血管生成；（ 4） 调控胶原的合成 。LMWHA和 o- HA能刺激血管生成，伤口中的 HA在酶的作用下，降低成 LMWHA 和 o-
16、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2：Mr5105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/- 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 o- 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
17、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 、抑制炎性反应 、12- -透 析与人工器官 2011 年 6 月（第 22 卷）第 2 期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 的降解可获得LMWHA和 o- HA，它们能抑制炎症的发生，促进血管生成，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应用前景，但 LMWHA 和 o- HA 的生物活
18、性仍待进一步研究 。参考文献1 张文强 ,黄岳山 ,支晓兴 .透明质酸在临床医学中的应用 J.中国组织工程研究与临床康复 ,2008,12(23):4515- 4518.2 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 P,Guidolin D.Potential mechanism of action of intra articular hyaluronan therapyin osteoarthri
19、tis:are the effects molec-ular weight dependentJ.Seminars in Arthritis and Rheumatism,2002,32(1):10- 37.5 Balazs EA,Denlinger L.Visco supplementation:a newconceptinthe treatment of osteoarthritisJ.Journal of Rheumatology Sup-plement,1993,39:3- 9.6 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(
20、4):334- 336.7 Gaughan EM. Effects of sodium hyaluronate on tendon healingand adhesion formation in horsesJ. Amerrican Journal of Vet-erinaryResearch,1999,52(5):764.8 David Amiel:Hyaluronan in flexor tendon repairJ. The JournalofHand Surgery,1999,14A(5):837.9 GreenbergDD,Stoker A,Kane S,et al. Bioche
21、mical effects oftwodifferent hyaluronic acid products in a co- culture model of os-teoarthritisJ. Osteoarthritis Cartilage, 2006,14(8):814- 822.10 GuechotJ,EdriefS,LasnierE,etal.Automatedassayofhyaluron-icacidinserumJ.Immuno- analyseBiologieSpecialisee,2008,23(3):148- 152.11 Campo GM,Avenoso A,Campo
22、 S,et al. The antioxidant and an-tifibrogenic effects of the glycosaminoglycans hyaluronic aG80G81G82and chondroitin- 4- sulphate in a subchronic rat model of car-G83G84G85 G86G87G88G89G8AG8BG8CG8DG8EG8FG90G91G92G93 G94G95G96G97G98G99G9A G9BG9CG9DG9EG9F GA0GA1GA2GA3GA4GA5GA6GA7GA8GA9GAAGABGACGADGAEG
23、AF Chemico- Bio-GB0GB1GB2GB3GB4GB5GB6 Internactions,2004,148(3):125- 138.12 李琦 ,王凤山 .玻璃酸作为药物媒介的作用机制 C.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- 91.13 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 J.食品与药品 ,2006,8(3):6- 9.14 Choi KY,Lee S,Park K,et al. Preparation and characterization ofhyaluronic acid- based hydrog
24、el nanoparticlesJ.Journal ofPhysics and ChemistryofSolids,2008,69(5- 6):1591- 1595.15 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 KA, Lutz MA,Boodoo S,et al. Hyaluronan fragmentsact as an endogenous danger signal by engaging TLR2 J. TheJournal ofImm
25、unology,2006,177(2):1272- 1281.17 Tay E,Olver J. Intraorbital hyaluronic acid for enophthalmosJ.Ophthalmology,2008,115(6):1101- 1101.18 Kutty JK,Cho E,Soo Lee J,et al. The effect of hyaluronic acidincorporation on fibroblast spreading and proliferation withinPEG- diacrylate based semi- interpenetrat
26、ing networksJ. Bio-GB7GB8GB9GBAGBBGBCGBDGBEGBFGC0 GC1GC2GC3GC4GC5GC6GC7GC8GC9GCAGCBGCCGCDGCEGCFGD0GD1 GD2GD3GD4GD5GD619 Liu L,Du G,Chen J,et al. Influence ofhyaluronidase addition onthe production of hyaluronic acid by batch culture of Strepto-GD7GD8GD9GDAGDBGDC GDDGDEGDFGE0GE1GE2demicusJ.FoodChemis
27、try,2008,110(4):923- 926.20 Misra S,Ghatak S,Toole BP.Regulation ofMDR1 expression anddrug resistance by a positive feedback loop in- volving yaluro-nan, phosphoinositide 3- Kinase,and ErbB2 J. The Journal ofBiological Chemistry,2005,280(20):20310- 20315.21 Pham HT,Block NL,LokeshwarVB.Tumor- derive
28、dhyaluroni-dase: a diagnostic urine marker for high- grade bladder cancerJ. Cancer Research,1997,57(4):778- 783.22 Hall CL, Lange LA, Prober DA,et al. App60 (c- src) isrequiredfor cell locomotion regulated by the hyaluronan receptorRHAMMJ.Oncogene, 1996,13(10):2213- 2224.23 Rao CM, Deb TB, Datta K.
29、Hyaluronic acid induced hyaluronicacid binding protein phosphorylation and inositol triphosphateformation in lymphocytesJ. Biochemistry & Molecular BiologyInternational, 1996,40(2):327- 337.24 Fieber C, PlugR, Sleeman J,et al. Characterisation ofthe murinegene encoding the intracellular hyaluronan r
30、eceptor IHABP(RHAMM)J. Gene, 1999,226(1):41- 50.25 TurleyEA, Noble PW. Bourguignon LY. Signalingproperties ofhyaluronan receptorsJ. The Journal of Biological Chemistry,2002,277(7): 4589- 4592.26 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 J.中国生物化学与分子生物学报 ,2008,24(3):268- 275.27 Termeer C, Sleeman JP, Simon JC. Hyaluronan- - magic glue forthe regulation of the immune responseJ? Trends Immunol,2003, 24(3):112- 114.28 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.（收稿： 2011- 03- 16）13- -
