Quel est l’avantage de la poudre d’acide hyaluronique de faible poids moléculaire?

Acide hyaluronique is a large molecule mucopolysaccharide commonly found dansLe conseil des ministresspines De lavertebrates Et en plusLe conseil des ministrescapsules De lasome bacteria. Due À propos deits high viscoelasticity Et en plusplasticity, superb water retentiSur leEt en pluspermeability, and good biocompatibility, hyaluroniqueacideis widely usEd eddansmedicine, pharmaceuticals, cosmetics, food and other fields. Industrial production De lahyaluronic acideis mainly carried out Par:two methods: extraction from animal tissue and microbial fermentation. Le conseil des ministres extraction De lahyaluronic acidefrom tissue is limited by the shortage De laraw material sources and the complicated extraction process. Fermentation has now become the madansmethod De laindustrial production of hyaluronic acide[1]. In recent years, it has been found that the biological activity and Effet dehyaluronic acid are directly related À propos deits relative molecular Poids poids(Mr), and hyaluronic acids with different molecular weights can even exhibit diametrically opposed biological activities.

High Poids moléculairehyaluronic 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 pourtreatment. hyaluroniqueacid 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 faiblemolecular weight hyaluronic acid (including oligosaccharide hyaluronic acid and o-hyaluronic acid), which has anti-tumor, blessurehealing, bone and angiogenesis, and immunitaireréglementationeffects, 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 fonctions physiologiques de basse poudre d’acide hyaluronique de poids moléculaire

L’acide hyaluronique de faible poids moléculaire, y compris les oligosacchapromenadesd’acide hyaluronique, présente les caractéristiques d’une bonne perméabilité unique, d’une excellente biocompatibilité et d’une absorption facile. Il présente principalement les fonctions biologiques importantes suivantes dans le corps humain.

1.1 effet favorisant l’angiogenèse

Contrairement à l’effet inhibiteur de l’acide hyaluronique macromoléculaire sur la néovascularisation, le petit acide hyaluronique moléculaire peut stimuler la prolifération et la migration des cellules endothéliales vasculaires dans l’aorte et les capillaires, favorisant la Formation des formateursde nouveaux vaisseaux sanguins. L’angiogenèse est un processus indispensable à la croissance normale des tissus et à la réparation des plaies. Par conséquent, le petit acide hyaluronique moléculaire peut contrer la réduction des vaisseaux sanguins causée par le vieillissement et la radiothérapie. À l’heure actuelle, le mécanisme par lequel le petit acide hyaluronique moléculaire favorise l’angiogenèse n’est pas encore très clair. La recherche suggère que ce pourrait être par l’activation de kinases dans la voie de transduction du signal par des récepteurs à la surface des cellules endothéliales vasculaires ou des protéines de liaison à l’acide hyaluronique, déclenchant la transduction du signal pour jouer un rôle [3-5].

1.2 favoriser la guérison des plaies

Lorsque le traumatisme survient à la surface du corps, la teneur locale en acide hyaluronique augmente immédiatement et de manière significative. Un poids moléculaire élevé et des concentrations élevées d’acide hyaluronique peuvent inhiber le mouvement cellulaire, la prolifération, la différenciation et la phagocytose. L’acide hyaluronique de faible poids moléculaire a l’effet inverse, pouvant pénétrer dans le derme, éliminer les radicaux libres d’oxygène, protéger le tissu de granulation contre les dommages par les radicaux libres d’oxygène, et favoriser l’Expression:des facteurs inflammatoires, favorisant ainsi l’angiogenèse pour atteindre le but de promouvoir la cicatrisation des plaies [6-7].

1.3 effet immunomodulateur

A large number of studies have reported that high-molecular-weight hyaluronic acid and Acide hyaluronique de faible poids moléculaire powder have different physiological responses to inflammation. High-molecular-weight hyaluronic acid can inhiberthe phagocytic capacitéof macrophages, while low-molecular-weight hyaluronic acid can promote the expression 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 rejetreaction 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 cellulesurface, preventing leukocytes and T cellulesfrom entering the transplanted organ, thereby reducing the rejection reaction of the body. Ter meer et Al., et al.[9] found that o-hyaluronic acid with a relative molecular mass of 800-3200 can induce the maturation of human and mouse dendritic cellulesand promote the production of cytokines such as interleukin and tumeurnecrosis 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 favoriser la formation osseuse

Pilloni et al. [11] ont constaté que l’acide hyaluronique de faible poids moléculaire avec un Mr de 3 × 104 peut favoriser la migration et la différenciation des cellules mésenchymateux in vitro, favorisant ainsi la formation osseuse. Il a été signalé dans des brevets que l’acide hyaluronique de faible poids moléculaire peut stimuler la prolifération des ostéoblastes cultivés in vitro, augmentant ainsi le nombre de colonies d’ostéoblastes dans le milieu de culture et la surface des colonies individuelles. Par conséquent, l’injection intra-articulaire d’acide hyaluronique lubrifie non seulement la cavité articulaire, mais favorise également la croissance cellulaire car l’acide hyaluronique se dégrade en acide hyaluronique de faible poids moléculaire au fil du temps.

1.5 acide hyaluronique et tumeurs

Ces dernières années, un grand nombre d’études sur la corrélation entre l’acide hyaluronique et les tumeurs ont montré que le développement de tumeurs peut être lié à des changements importants dans l’équilibre de l’acide hyaluronique dans le corps. Ces changements importants comprennent non seulement des changements dans la quantité d’acide hyaluronique, mais surtout, des différences dans le poids moléculaire de l’acide hyaluronique. Il est de plus en plus prouvé que l’acide hyaluronique endogène de faible poids moléculaire est positivement corrélé avec une tumeur maligne élevée, tandis que l’acide hyaluronique exogène de faible poids moléculaire a une activité anti-tumorale.

1.5.1 l’acide hyaluronique et le développement des tumeurs

L’acide hyaluronique est l’un des composants importants de la matrice extracellulaire. Dans des conditions physiologiques, l’acide hyaluronique dans le corps humain joue un rôle important dans le maintien de l’intégrité structurelle de la matrice tissulaire, l’équilibre dynamique de l’eau intracellulaire et des protéines, la prolifération des cellules endothéliales, la reconnaissance cellulaire et le mouvement cellulaire. Quand une tumeur commence à se développer, le corps et#L’acide hyaluronique macromoléculaire existant peut inhiber la croissance tumorale et les métastases en inhibant la formation de nouveaux vaisseaux sanguins. Cependant, les cellules tumorales ou les cellules stromiques associées au cancer sécrètent de l’acide hyaluronique macromoléculaire associé aux tumeurs, qui décomposent la structure réticulaire d’origine autour de la tumeur, fournissant un canal hautement hydraté pour les cellules tumorales et facilitant le flux de nutriments vers les cellules tumorales, favorisant ainsi la croissance des cellules tumorales et les métastases. En même temps, les cellules tumorales expriment l’hyaluronidase (Hyase), qui décomposent l’acide hyaluronique macromoléculaire en petit acide hyaluronique moléculaire, stimulant la libération de facteurs de réponse inflammatoire, en se liant au récepteur CD44 à la surface des cellules endothéliales vasculaires et aux récepteurs mobiles médiés par l’acide hyaluronique (R acide hyaluronique MM), il active la kinase régulée par les signaux extracellulaires, stimule la prolifération, La migration et la formation de microtubules des cellules endothéliales vasculaires, favorise la néovascularisation des tumeurs, et conduit ainsi à l’apparition et au développement de certaines tumeurs [12-14].

1.5.2 acide hyaluronique de faible poids moléculaire et diagnostic de tumeur

Les niveaux d’acide hyaluronique de poids moléculaire élevé dans le tissu tumoral et les fluides corporels de nombreux patients atteints de cancer sont significativement plus élevés que ceux des personnes normales. Les cellules tumorales et les cellules stromales associées aux tumeurs expriment fortement l’acide hyaluronique, et l’activité Hyase est également élevée. Comme la malignité de la tumeur augmente, l’expression de l’acide hyaluronique et de l’hyase dans le tissu tumoral augmente, et le taux de décomposition de l’acide hyaluronique est plus élevé que celui du tissu normal, entraînant une augmentation du niveau de faible poids moléculaire acide hyaluronique. Par conséquent, l’acide hyaluronique, l’hyase et l’acide hyaluronique de faible poids moléculaire sont fortement exprimés dans les tissus et les fluides corporels des patients tumeurs malignes, et jouent un rôle important dans le diagnostic et la surveillance des tumeurs malignes. Étant donné que l’acide hyaluronique de grand poids moléculaire est facilement dégradé dans le corps, et que l’hyase a un temps de séjour court et n’est pas facilement détecté, l’acide hyaluronique de faible poids moléculaire est considéré comme un marqueur important pour la détection de tumeur. Des niveaux élevés d’acide hyaluronique de faible poids moléculaire indiquent souvent un degré élevé de malignité et un mauvais pronostic. Dans le même temps, des niveaux d’acide hyaluronique de faible poids moléculaire sont positivement corrélé avec le stade et le grade de la tumeur. Par conséquent, les concentrations d’acide hyaluronique dans les tissus et les liquides organiques peuvent être utilisées comme un indicateur de référence important pour les métastases précoces, les récidives et le stade clinique des tumeurs [14]. Le développement de réactifs de détection connexes a de bonnes perspectives d’application.

1.5.3 effet anti-tumoral de l’acide hyaluronique

L’acide hyaluronique endogène de faible poids moléculaire est positivement corrélé avec la malignité des tumeurs, mais l’acide hyaluronique exogène de faible poids moléculaire a un effet anti-tumoral [2-3, 14]. G acide hyaluronique tak et al. [15] ont constaté que l’acide hyaluronique exogène de faible poids moléculaire peut inhiber la croissance de cellules cancéreuses du sein TA3/st de souris, de gliomes C6 de rat, de cellules tumorales HCT humaines et de cellules cancéreuses du poumon LX1 humaines in vitro, avec un taux d’inhibition de 50 à 100%. D’autres études ont révélé que l’acide hyaluronique exogène de faible poids moléculaire inhibe la croissance de différents types de cellules tumorales en inhibant l’activité de la phospholipase 3-kinase et la phosphorylationdes protéines kinases serine/threonine. Le mécanisme peut être lié à la liaison concurrentielle au récepteur CD44. En même temps, l’acide hyaluronique exogène de faible poids moléculaire augmente l’effet de destruction immunitaire sur les cellules cancéreuses en activant les cellules dendritiques, et inhibe la croissance et la prolifération des cellules cancéreuses [2,16].

1.5.4 acide hyaluronique et vecteurs de médicaments pour le traitement ciblé du cancer

Le plus grand inconvénient des médicaments antitumoraux est leur faible spécificité. Tout en attaquant les cellules tumorales, ils attaquent également les tissus normaux, provoquant de graves réactions indésirables. Un traitement ciblé avec des médicaments antitumoraux peut considérablement réduire les réactions indésirables des médicaments antitumoraux. Étant donné que certaines tumeurs solides et lymphocytes métastatiques ont un grand nombre de récepteurs de l’acide hyaluronique CD44 et de l’acide hyaluronique R MM sur leurs surfaces, et qu’ils ont une forte affinité pour l’acide hyaluronique, l’acide hyaluronique peut être utilisé comme porteur ciblé pour les médicaments anti-tumoraux. L’invention concerne l’adhésion de molécules pharmaceutiques plus petites à la structure réticular de l’acide hyaluronique ou la greffe de molécules pharmaceutiques sur des vecteurs de médicaments d’acide hyaluronique, qui peuvent cirer la liaison avec des récepteurs à la surface des cellules tumorales, permettant à plus de molécules pharmaceutiques d’entrer dans le tissu tumoral, augmentant l’absorption et le temps de rétention des médicaments antitumoraux dans les tumeurs et les ganglions lymphatiques, améliorant ainsi l’efficacité du médicament et réduisant ses effets secondaires toxiques [2-3, 6].

2 méthode de préparation d’acide hyaluronique de faible poids moléculaire

Due to the important physiological activity and special physiological Fonctions delow molecular weight hyaluronic acid, la préparation de la poudre d’acide hyaluronique de faible poids moléculaire est devenue un sujet de recherche chaud ici et ailleurs. À l’heure actuelle, l’acide hyaluronique de faible poids moléculaire est principalement préparé par des méthodes de dégradation physique, chimique et enzymatique pour dégrader l’acide hyaluronique macromoléculaire en acide hyaluronique de faible poids moléculaire [6, 17]. Ces dernières années, de nombreux chercheurs ont également tenté de fermenter directement et de produire de l’acide hyaluronique de faible poids moléculaire en contrôlant les conditions de fermentation et en améliorant les souches.

2.1 méthode de dégradation physique

Des facteurs physiques tels que le chauffage, le cisaillement mécanique, les rayons ultraviolets, les ultrasons, les rayons gamma et l’homogénéisation à haute pression peuvent tous entraîner la dégradation de l’acide hyaluronique. Les méthodes de dégradation physique présentent les avantages d’un principe clair, aucun besoin d’ajouter des réactifs pendant le processus de dégradation, un post-traitement simplifié, une gamme étroite de distributions Mr de l’acide hyaluronique de faible poids moléculaire qui en résulte, et une bonne stabilité thermique.

2.2 méthode de dégradation chimique

Les méthodes de dégradation chimique de l’acide hyaluronique comprennent principalement l’hydrolyse alcaline, l’hydrolyse acide et la dégradation oxydative. L’hydroxyde de Sodium est habituellement utilisé pour l’hydrolyse alcaline, l’acide chlorhydrique concentré pour l’hydrolyse acide, et l’hypochlorite de Sodium (NaClO) et le peroxyde d’hydrogène (H2O2) sont des oxydants couramment utilisés pour la dégradation oxydative. Le poids moléculaire du produit peut être contrôlé en modifiant le pH ou la quantité d’oxydant et le temps de réaction. La dégradation chimique est moins coûteuse et facile à produire en série, mais le produit peut contenir des résidus de réactifs chimiques. En outre, la dégradation chimique, en particulier la dégradation oxydative, peut modifier le groupe aldéhyde acide ou hydroxyle dans l’acide hyaluronique monomère. Par conséquent, l’activité biologique de l’acide hyaluronique de faible poids moléculaire produit par des méthodes chimiques peut varier considérablement.

2.3 dégradation biochimique

L’hydrolyse enzymatique des macromolécules biologiques est souvent préférée pour la dégradation macromoléculaire en raison de sa grande spécificité, des conditions de réaction légères et du manque de sous-produits. Les enzymes qui dégradent spécifiquement l’acide hyaluronique sont l’hyaluronidase et le sulfate de chondroïtine lyase. Cependant, les sources d’hyaluronidase et de chondroïtine sulfate lyase sont très limitées et coûteuses, ce qui restreint considérablement leur application. L’hyaluronidase a été longtemps ignorée dans le passé en raison de la difficulté de l’isolement et de la purification et a été considérée comme ayant peu d’importance pour la recherche. Ces dernières années, avec la découverte de l’importance de l’acide hyaluronique à petite molécule et le développement clinique de l’hyaluronidase en tant que perméabilizateur de médicament, adjuvant anesthésique et réducteur de gonflement postopératoire, la recherche sur tous les aspects de l’hyaluronidase a attiré des gens et#39; S attention [18]. L’hydrolyse enzymatique est une méthode idéale pour la préparation d’acide hyaluronique de faible poids moléculaire car il est très spécifique, les conditions de réaction sont légères et la structure du polysaccharide reste inchangée. En contrôlant le temps de dégradation, on peut obtenir de l’acide hyaluronique avec différents poids moléculaires.

2.4 fermentation en poudre d’acide hyaluronique de faible poids moléculaire

2.4.1 modification génétique de la synthétase de l’acide hyaluronique

The synthesis of hyaluronic acidDans les cellules nécessite la participation de multiples enzymes, parmi lesquelles l’acide hyaluronique synthétase (acide hyaluronique synthétase, acide hyaluronique S) est une enzyme clé dans la voie de synthèse de l’acide hyaluronique [1]. Pummill et al. [19] ont analysé la relation entre les différences dans les séquences d’acides aminés de l’acide hyaluronique S provenant de différentes sources et le poids moléculaire relatif de l’acide hyaluronique synthétisé. A conclu que le poids moléculaire relatif de l’acide hyaluronique est lié à la structure primaire de l’acide hyaluronique synthase.

Par la suite, Weigel et al. [20] ont confirmé Pummill' S inférence en introduisant des mutations pointues dans les quatre résidus de Cys dans streptocoquesuis hyaluronanSynthase:(se-Hya). Il a été constaté que lorsque Cys262 et Cys281 de se-Hya ont muté en Ala, le poids moléculaire de l’hyaluronann’était que de 62% du type sauvage [21]. De plus, la modification du résidu Lys48 de se-hyaluronan S (muté en Glu ou Phe) peut réduire le poids moléculaire de l’acide hyaluronique. Lorsque le Lys48 et le Glu327 dans le se-hyaluronan S sont mutés simultanément, le poids moléculaire le plus bas de l’acide hyaluronique obtenu est de 0,6 MDa, ce qui n’est que 17% du type sauvage [22]. Les résultats de recherche ci-dessus montrent que la transformation du gène de la souche hyaluronan S peut obtenir une souche qui produit de l’acide hyaluronique de faible poids moléculaire, et l’acide hyaluronique stable de faible poids moléculaire peut être obtenu par fermentation.

2.4.2 contrôle des produits intermédiaires de fermentation acide hyaluronique poids moléculaire

Pummill et al. [19] ont d’abord confirmé que la force relative de l’activité catalytique de l’hyaluronan synthase et sa capacité à lier les substrats peuvent réguler le poids moléculaire de l’acide hyaluronique.

Le poids moléculaire de l’acide hyaluronique synthétisé par l’acide hyaluronique synthase est affecté par la concentration de la chaîne oligosaccharide précurseur, la concentration du substrat et le rapport des deux à la concentration d’acide hyaluronique synthase pendant le processus de synthèse. Sheng et al. [23] ont placé le gène de synthase de l’acide hyaluronique de StreptococLe cas du Royaume-Unizooepidemicus et le gène UGD sous le contrôle de deux promoteurs inductibles différents, et l’ont introduit dans lactocoquelactis. On a vérifié que le poids moléculaire de l’acide hyaluronique biosynthétisé est influencé par le rapport entre la concentration du substrat et la concentration de l’acide hyaluronique S, et que ce rapport est positivement corrélé avec le poids moléculaire de l’acide hyaluronique biosynthétisé. Dans le même temps, la surexpression de gènes liés à la synthèse de l’acide glucuronique uridine diphosphate peut également réduire le poids moléculaire de l’acide hyaluronique. Par conséquent, le poids moléculaire de l’acide hyaluronique peut être contrôlé en contrôlant les produits de fermentation intermédiaire pendant le processus de fermentation.

2.4.3 les conditions de culture de Fermentation influent sur le poids moléculaire de l’acide hyaluronique

Les conditions de culture de Fermentation sont un facteur clé affectant le rendement et le poids moléculaire de l’acide hyaluronique. Des conditions de fermentation appropriées favorisent non seulement la croissance des bactéries, mais améliorent également la capacité des microorganismes à utiliser le substrat, et dirigent le métabolisme vers la synthèse des produits. Armstrong et al. [24] ont constaté que le rendement et le poids moléculaire de l’acide hyaluronique diminuaient lorsque la température était supérieure ou inférieure à 37 °C. Le poids moléculaire de l’acide hyaluronique est étroitement lié à la teneur en oxygène du milieu de culture. Une teneur élevée en oxygène est plus propice à la synthèse d’acide hyaluronique de poids moléculaire élevé, tandis que les conditions anoxiques sont propices à la formation d’acide hyaluronique de faible poids moléculaire. Le poids moléculaire relatif de l’acide hyaluronique cultivé avec un supplément de glucose est significativement inférieur à celui de la culture en lots dans les mêmes conditions [25].

3 Conclusion

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, réglementerskin metabolism, promote blood circulation, promote wound healing, and has anti-tumeuractivity. 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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