Więcej niż nawilżanie...

Kwas hialuronowy – nazwę tej substancji odmieniano w ostatnich latach przez wszystkie przypadki. Czym tak naprawdę jest i czy nawilżanie to jego jedyna funkcja? Sprawdzamy naukowe doniesienia.

Wewnętrzne i zewnętrzne starzenie się skóry łączy podobieństwo mechanizmów molekularnych. Na przykład reaktywne formy tlenu (ROS) odgrywają główną rolę w obu procesach. Cząstki te wywołują nadekspresję metaloproteinaz macierzy MMP-1, MMP-3 i MMP-9 oraz hamują wytwarzanie prokolagenu-1. Dlatego podwyższony poziom zdegradowanego kolagenu i zmniejszona jego synteza są zaburzeniami występującymi zarówno w skórze starzejącej się wewnętrznie, jak i przy fotostarzeniu.

Starzenie się skóry wiąże się z utratą nawilżenia. Kluczową cząsteczką zaangażowaną w zatrzymywanie wilgoci jest kwas hialuronowy (HA), czyli glikozaminoglikan (GAG) o wyjątkowej zdolności do wiązania i zatrzymywania cząsteczek wody, dominujący składnik macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM). 

Właściwości fizyko­chemiczne

Kwas hialuronowy jako polisacharyd z grupy glikozaminoglikanów zbudowany jest z powtarzających się naprzemiennie merów kwasu D-glukuronowego i N-acetylo-D-glukozaminy, połączonych wiązaniami glikozydowymi. Pomimo prostoty składu ma różnorodne właściwości fizykochemiczne. Jego polimery występują w ogromnej liczbie konfiguracji i kształtów, w zależności od rozmiaru, stężenia soli i powiązanych z nimi kationów. Może wiązać dużą ilość wody, nadając roztworom wysoką lepkość, nawet przy niskim stężeniu. 

U ludzi kwas hialuronowy występuje najobficiej w skórze, gdzie znajduje się ponad 50% całkowitej jego zawartości w organizmie. Poza tym jest obecny w ciele szklistym oka, w pępowinie, mazi stawowej, ale też we wszystkich tkankach i płynach ustrojowych (np. w szkielecie, zastawkach serca, w płucach, aorcie czy ciałach jamistych i gąbczastych prącia). Wytwarzany jest głównie przez komórki mezenchymalne, ale także przez inne ich rodzaje. Jak działa? 

• Przede wszystkim nawilża, 
• jest smarem dla stawów, 
• ma zdolność do wypełniania przestrzenni i struktur, przez które migrują komórki,
• jego synteza zwiększa się po urazie i w trakcie procesu gojenia się,
• reguluje kilka aspektów naprawy tkanek, w tym aktywuje komórki zapalne, które wzmacniają odpowiedź immunologiczną, 
• stymuluje reakcję fibroblastów i komórek nabłonka na uszkodzenie,
• stanowi rusztowanie (strukturę) dla tworzenia się naczyń krwionośnych i migracji fibroblastów, które mogą być zaangażowane w rozwój chorób nowotworowych. 

Co ciekawe, stwierdzono korelację pomiędzy poziomem HA na powierzchni komórek nowotworowych a ich agresywnością. 

Wielkość cząsteczek zdaje się mieć kluczowe znaczenie dla ich funkcji. Te o dużym rozmiarze (przekraczającym 1000 kDa) są obecne w nienaruszonych tkankach i mają m.in. właściwości immunosupresyjne i antyangiogenne (hamują nowotworzenie się naczyń), te mniejsze pośredniczą w przekazywaniu sygnałów i są silnymi induktorami stanu zapalnego i angiogenezy. 

Biosynteza i degradacja

Kwas hialuronowy jest wytwarzany przez specyficzne cząstki – HAS (tzw. syntazy HA), enzymy błonowe, syntetyzujące go na wewnętrznej powierzchni błony plazmatycznej, a następnie transportujące jego cząstki, przez struktury przypominające pory, do przestrzeni pozakomórkowej. 
U ssaków istnieją trzy rodzaje enzymów HAS – 1, 2 i 3, które wykazują odrębne właściwości enzymatyczne i syntetyzują różnej długości łańcuchy.

Kwas hialuronowy podlega dynamicznym przemianom. Jego okres półtrwania we krwi wynosi 3–5 minut, w skórze mniej niż dzień, a w chrząstce 1 do 3 tygodni. Ulega degradacji do fragmentów różnych rozmiarów na skutek działania hialuronidazy (HYAL), która hydrolizuje wiązania pomiędzy resztami i N-acetylo-D-glukozaminy i kwasu D-glukuronowego. 
Kwas hialuronowy może być także degradowany nieenzymatycznie poprzez działanie wolnych rodników. Proces ten wymaga obecności tlenu cząsteczkowego. Zatem środki, które opóźniają katalizowaną przez wolne rodniki degradację (np. kwas askorbinowy), mogą być przydatne w utrzymaniu integralności skórnego HA i jego właściwości nawilżających.

Poziom nawilżenia

Ilość kwasu hialuronowego w skórze właściwej jest wyższa niż w naskórku, podczas gdy w warstwie brodawkowatej jest go znacznie więcej niż w siateczkowatej. 

Kwas w skórze właściwej:

• wpływa na system limfatyczny i naczyniowy,
• reguluje równowagę wodną, ciśnienie osmotyczne i przepływ jonów, 
• działa jak sito, odsiewając określone cząsteczki, 
• wzmacnia receptory na powierzchni komórek, 
• stabilizuje struktury skóry poprzez oddziaływanie elektrostatyczne. 

Podwyższony poziom HA występuje podczas naprawy tkanek, a jego zwiększona obecność umożliwia regenerację bez blizn. Niestety, egzogenny (podawany zewnętrznie) składnik jest usuwany ze skóry właściwej i ulega szybkiej degradacji.

Nawilżenie skóry w znaczącym stopniu zależy od wody związanej z kwasem w skórze właściwej i w żywych warstwach naskórka, podczas gdy utrzymanie nawodnienia zależy od warstwy ziarnistej. Nadmierne uszkodzenie tej warstwy u pacjentów z oparzeniami może powodować poważne problemy kliniczne z powodu odwodnienia.

Widoczne odwodnienie

Najbardziej znaczącą zmianą obserwowaną w starzejącej się skórze jest wyraźny zanik naskórkowego kwasu hialuronowego, podczas gdy jest on nadal obecny w skórze właściwej. Przyczyny tego zjawiska nie są do końca poznane. Na syntezę epidermalnego HA ma wpływ leżąca poniżej skóra właściwa, którą kontrolują inne czynniki. Odnotowano również postępujące zmniejszanie się wielkości polimerów HA w wyniku starzenia. W ten sposób naskórek traci główną cząsteczkę odpowiedzialną za wiązanie i zatrzymywanie wody, co powoduje utratę odpowiedniego poziomu nawodnienia. 

W skórze właściwej główną zmianą związaną z wiekiem jest rosnące zapotrzebowanie na kwas przy jednoczesnym spadku jego produkcji. Wiąże się to z postępującym sieciowaniem kolagenu i stałą utratą zdolności wytwarzania tego białka. Wszystkie powyższe zjawiska przyczyniają się do widocznego odwodnienia, atrofii i utraty elastyczności, które charakteryzują starzejącą się skórę.

Przedwczesne starzenie się skóry jest rezultatem powtarzającej się i nadmiernej ekspozycji na promieniowanie UV. Przeciętnie aż 80% jego oznak spowodowane jest niekorzystnym działaniem słońca. Uszkodzenia posłoneczne wywołują najpierw łagodną formę procesu gojenia się i podnoszą poziom HA w skórze. Zaledwie 5 minut ekspozycji na UV (badania na skórze myszy) spowodowało nasilone odkładanie HA, co wskazuje, że uszkodzenie następuje niezwykle szybko. Początkowe zaczerwienienie może być spowodowane łagodną reakcją obrzękową, indukowaną przez wzmożone odkładanie kwasu hialuronowego i uwalnianie histaminy. 

Powtarzana i intensywna ekspozycja na słońce symuluje typową reakcję gojenia z odkładaniem się kolagenu typu I zamiast zwykłej mieszaniny kolagenu typu I i III, która nadaje skórze sprężystość i elastyczność.

W skórze fotostarzenie objawia się nieprawidłową zawartością i dystrybucją GAG-ów w porównaniu z tymi, które tworzą się w bliznach lub powstają podczas gojenia się ran. Niedawno odkryto także zmiany biochemiczne, które mogą pomóc odróżniać fotostarzenie od naturalnego starzenia. Stosując narażone na działanie światła i zabezpieczone przed nim próbki tkanki skóry ludzkiej (uzyskane od tego samego pacjenta), wykazano znaczny wzrost ekspresji HA o mniejszej masie cząsteczkowej w naświetlonej skórze. 

Zwiększone wytwarzanie zdegradowanego kwasu było związane z wyraźnym spadkiem ekspresji HAS-1 i zwiększoną ekspresją hialuronidazy (HYAL-1, -2 i -3). Co więcej, ekspresja receptorów kwasu hialuronowego (CD44 i RHAMM) była znacząco obniżona w przypadku skóry eksponowanej na słońce. Odkrycia te wskazują, że pod wpływem promieni UV następują zmiany w produkcji kwasu hialuronowego. Światło słoneczne powoduje też zmiany w strukturze HA, a proces wewnętrznego starzenia się zmniejsza jego zawartość w skórze i nasila procesy degradacyjne.

Opracowanie: Agnieszka Wróblewska 

Materiał jest tłumaczeniem artykułu autorstwa Eleni Papakonstantinou, Michaela Rotha i George Karakiulakisa, opublikowanego w Dermato-Endocrinology (2012)