透明质酸应用及机理PPT课件

.,1,透明质酸应用研究,武汉大学药学院李勇,.,2,主要内容,透明质酸概况透明质酸在眼科中的应用透明质酸在美容化妆品中的应用透明质酸对骨关节炎的治疗作用透明质酸在防手术粘连中的应用透明质酸在肿瘤中的应用透明质酸的其他用途,.,3,透明质酸定义,透明质酸（Hyaluronicacid）是具有特殊功能的一种独特的线性大分子粘多糖.是由葡萄糖醛D-glucuronic-acid(GlcA)和N-乙酰氨基葡萄糖N-acetyl-D-glucosamine(GlcNAc)的双糖单位反复交替连接而成,分子式为(C14H21NO11)透明质酸是人体内一种固有的成分,它广泛存在于胎盘,羊水,晶状体,关节软骨,皮肤真皮层等组织；器官中它分布在细胞质,细胞间质中，,.,4,透明质酸分子结构,.,5,ECM的结构与性质,ECM(extracellularmatrix)是细胞外大分子构成的网络。包括：胶原、非胶原糖蛋白、氨基聚糖与蛋白聚糖、弹性蛋白等。ECM在结缔组织中含量较高。ECM的成分及组装形式由所产生的细胞决定，并与组织的功能相适应。如：角膜、肌腱。ECM影响细胞的存活、死亡、增殖和分化。,.,6,MACROMOLECULARORGANIZATIONOFECM,.,7,氨基聚糖及蛋白聚糖,1氨基聚糖（glycosaminoglycan，GAG）GAG是重复二糖单位构成的无分枝长链多糖。二糖单位通常由氨基已糖和糖醛酸组成。可分为六种：透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰肝素、肝素、硫酸角质素。透明质酸(HA)是唯一不硫酸化的GAG，含多达10万个糖基。可结合大量水分子，赋予组织一定的抗压性。,.,8,氨基聚糖的分子特性及分布,.,9,蛋白聚糖proteoglycan,是氨基聚糖（除HA）与核心蛋白质的共价结合物。核心蛋白质的Ser残基在高尔基体中装配上GAG链。首先合成由四糖组成的连接桥（Xyl-Gal-Gal-GlcUA）连接到Ser残基上，然后再延长糖链。除HA及肝素外，其他GAG均不游离存在。HA以非共价键连接许多蛋白聚糖单体巨分子。,.,10,AProteoglycanComplex.,GalactoseN-Acetyl-D-glucosamine,D-glucuronicacidN-Acetyl-D-galactosamine,.,11,透明质酸的理化性质,透明质酸为白色无定形或纤维状物质,无臭,有强吸湿性,易溶于水,溶于醇、酮、乙醚等有机溶剂。水溶液呈酸性,带负电,。在高浓度(1%)时,分子间以网状形式存在,有很高的粘弹性和渗透压,.,12,透明质酸水溶液,.,13,透明质酸的发展历程,1.1943年美国人Meyer以及Palmer首先从牛眼玻璃体中分离出该物质。2.19世纪80年代，透明质酸的来源稀小，当时以美国为首的发达国家主要从肉禽加工厂的下脚料鸡冠中提取药用级透明质酸，因产量低故产品售价昂贵，当时每公斤注射液透明质酸原料药售价曾高达1万美元左右。年销售额仅为数百万美元,.,14,透明质酸的发展历程,1990年丹麦Novozytne公司首创利用微生物发酵法生产透明质酸获得成功。随后，化妆品专家发现：透明质酸是一种优异的化妆品原料，它能保持皮肤.肌肉的弹性以及防止上皮细胞因紫外线幅射引起的提前衰老。透明质酸开始应用于化妆品中。20世纪初丹麦生物工程公司Hyalose,开发上市了一种新颖的“纳米级透明质酸”（Nano-HA）。分子量仅为1020个糖分子单位，可用于治疗晚期肿瘤的一些症状，如减少肿瘤体赖以生存的新血管生成，消炎和防止癌细胞转移等。,.,15,制备技术,目前常用的制备技术有两种：一是利用天然原料即从动物组织中提取，主要原料是人的脐带、鸡冠和牛眼玻璃体等。用丙酮或乙醇将原料脱脂、脱水、风干后，用蒸馏水浸泡、过滤，然后以氯化钠水溶液和氯仿溶液处理，之后加入胰蛋白酶保温后得到混合液，最后用离子交换剂进行处理、纯化得到精制的透明质酸。该法提取率极低，仅为1左右。,.,16,制备技术,二是生物发酵法。以葡萄糖作为碳源，以酵母萃取物和蛋白胨作为氮源。在培养基中发酵48小时，发酵结束后，过滤除去菌丝体和杂质，然后用醇沉淀法等简单操作即得到高纯度的产物。发酵法的关键在于菌种的选择，目前多选用链球菌属类菌种等。生物发酵法具有产品不受原料资源限制，生产成本低，工艺简单（无需复杂纯化工艺）等特点，是今后主要的研究开发方向。,.,17,透明质酸市场分析,透明质酸适用于配制眼药水及其他眼部保健产品，这类产品最主要的用途是防治“干眼症”和“电脑眼”，这也是一个非常巨大的市场。其次，透明质酸作为一种治疗骨关节炎的药物，其销量正在稳步上升，目前该用途的透明质酸年销售额已达5亿美元。预计到2008年，这一数字将达20亿美元.我国国内企业用发酵法生产透明质酸始于上世纪80年代末至90年代初，山东福瑞达公司已成为国内首屈一指的使用发酵法生产透明质酸的厂商。,.,18,眼科应用机理,透明质酸钠的流变学性质:羟基的解离使溶液中的HA分子处于负离子的相互排斥状态,构象松散,低浓度时HA分子可占据整个溶液空间;高浓度时HA分子可相互缠绕形成网状结构,赋予HA溶液特殊的流变学性质透明质酸有良好的生物相容性,保湿性.,.,19,HA在滴眼液中的应用,HA为非牛顿流体,且具有良好的生物相容性,正常情况下,HA形成一层膜覆盖于角膜上皮表面,角膜上皮具有与HA特异性结合位点,长时间存留于眼表,药物可长久有效地吸收,从而增加药物的生物利用度。临床上以HA为药物媒介上市的眼药水有很多,如阿昔洛韦滴眼液,硝酸毛果芸香碱滴眼液,托吡卡胺滴眼液,马来酸噻吗洛尔滴眼液等。,.,20,HA在干眼治疗中的应用,促进眼角膜上皮愈合的作用具有优良的保水性,增加角膜的保湿性抑制眼表泪膜的破裂的作用Hamano等用泪膜稳定性作为参数,探讨HA的浓度效应关系,结果显示,HA溶液的浓度至少达到0.1%时,才能显著延长泪膜破裂时间和有效缓解眼干燥症状。,.,21,在眼科手术中的应用,HA作为眼科粘弹性保护剂在1979年应用于临床,并成为多种眼内手术的重要工具,随着研究的不断深入,其在临床上的应用已扩展到白内障囊外摘除术、人工晶状体取除术、玻璃体视网膜手术、眼内异物摘除术等手术中,HA作用机制为保护角膜上皮,降低炎症反应,止血,清除自由基,维持眼前房适宜的深度和形状,协助散瞳,有利于手术视野清晰.,.,22,HA的保水作用,HA在水溶液中,其分子高度伸展并相互缠绕连接形成连续的网状结构,而水分子则在此网络内通过极性键和氢键与HA分子相互结合,使得HA就像“分子海绵”一样,能吸收和保持其自身质量上千倍的水分。涂布于皮肤表面后,则能形成一层水化膜,对角质层保持保湿作用,防止皮肤干燥.其理论保水值高达500ml/g以上,在结缔组织中的实际保水值约为80ml/g。其保水性能与其浓度和相对分子质量(Mr)呈正相关,而对水的通透性则与其浓度和Mr呈负相关,.,23,HA抗皱抗衰老作用,HA与硫酸化粘多糖和胶原蛋白、弹性蛋白等纤维状蛋白质共同组成含大量水分的胞外胶状基质,使皮肤柔韧,富有弹性,光滑细嫩。随着年龄的增长,皮肤中HA的含量降低,细胞间以HA为主组成的胶状基质所填充的空间减小,导致细胞排列紧密,皮肤粗糙,失去弹性,形成皱纹。HA能限制自由基和脂质过氧化的酶类靠近细胞膜,减少了细胞膜表面自由基,防止了细胞结构的破坏,从而产生防止皮肤皱纹形成和抗皮肤衰老功能,.,24,HA的注射防皱的优势,.,25,透明质酸在化妆品中的应用,保湿作用营养的作用皮肤损伤的修复和预防作用润滑性和成膜性,增稠性,.,26,骨关节炎之影响,骨关节炎(OA)是一种常见的退行性关节软骨疾病,老年人发病率较高,尤其是女性。据我国初步调查,OA患者占全国总人口的3%,已成为仅次于缺血性心脏病导致工作能力丧失的第二大疾病。,.,27,骨关节炎之病理变化,软骨磨损骨疣(刺)增生滑膜炎关节腔狹窄,.,28,HA对骨关节炎的治疗机制,OA病变过程中存在一恶性循环:滑液黏弹性降低屏障和保护作用降低软骨进一步破坏释放的酶和炎症因子进一步使滑液黏弹性降低HA溶液由于具有大分子网状结构,可同时具有凝胶的弹性和溶液的黏性这一双重特性,称之为黏弹性,在关节内这一物理学功能发挥着重要作用。,.,29,HA对骨关节炎的治疗机制,润滑和缓冲应力作用填充剂和屏障作用可稳定细胞膜,屏蔽膜感受器,钝化其对刺激的敏感性,.,30,HA对骨关节炎的治疗效果,以往对膝关节OA的治疗多采用甾体激素关节腔注射,口服非甾类消炎药,但疗效不能持久且副作用明显。自应用SH关节腔注射疗法以来,发现该疗法可极大地缓解疼痛,改善关节功能,使疗效持续时间长,且无不良反应,特别是对、期膝关节OA治疗效果更佳,总有效率达90%以上,是目前治疗早、中期膝关节OA最有效的方法之一。,.,31,透明质酸用于防手术粘连,在临床医学上,不管手术的技巧如何，手术后粘连经常会发生。粘连的形成是手术后一种自然而正常的结果，是在经过切开，烧灼，缝合或其他伤口形成后，组织试图自行修补所导致的。当受伤组织表面融合欲形成疤痕组织时，所产生的发炎反应会刺激粘液的形成。严重者，粘连可能会导致手术后并发症。根据临床研究，肠胃道手术高达93%的病人會有粘连的问題，且粘液也常常造成小肠阻塞。在妇科手术后，55100%女性會发生粘连，且其中1520%的粘连会造成不孕。而在重大腹部手术后，也发现超过90的病人會发生粘连现象。,.,32,术后肠粘连原因,术后肠粘连仍是目前尚未攻克的课题之一,对肠管的机械性或化学性刺激,包括手术操作,局部缺血,腹腔内血液.溢出液.脓液,异物刺激,肠管长时间暴露及干燥刺激等均可造成浆膜损伤而引发炎症反应.局部缺血后造成毛细血管新生而产生腹膜浆膜面粘连.,.,33,透明质酸在肠粘连的应用优势,国内许多文章均认为透明质酸钠具有较高分子纤维网络结构涂布于组织表面,可起空间阻隔作用.在硬膜修复期形成一暂时屏障,能够抑制液体溢出,血小板沉积,为预防肠黏连的理想用品.将透明质酸钠用于切口处或吻合口处也未见有不良反应.但发现将透明质酸钠广泛涂在小肠壁上,却在术后内出现梗阻及高热症状.说明药物还是对肠壁组织有一定的化学损害.动物实验也证明透明质酸钠可造成肠壁炎症反应,甚至细胞坏死,.,34,透明质酸在肠粘连应用注意,因此提醒临床医师,透明质酸钠可少量用于吻合口或肠壁切口下可起到隔膜及保护创面,预防粘连作用.注意避免药物过多对肠壁细胞发生的化学损害,切勿在肠壁广泛多量使用.,.,35,透明质酸肿瘤中应用机理,在癌症化疗中，癌细胞会增加一些蛋白质的生成，这些蛋白质能将进入细胞内的药物运输出来，导致药物失效，这种抗药性是目前癌症治疗的主要