李璇：什么是透明质酸？它的结构及作用是怎样的？丨科普篇

        透明质酸（hyaluronic acid,HA）是由N-乙酰葡萄糖胺和葡萄糖醛酸通过β-1，4和β -1，3糖苷键反复交替连接而成的一种直链酸性黏多糖。分子中的两种单糖即β-D-葡萄糖醛酸（glucuronic acid）和N-乙酰氨基-D-葡萄糖胺（N-acetyl glucosamine）按1：1的摩尔比组成，其分子量在数百万级。

        在生理条件下，透明质酸分子中糖醛酸的羧基充分解离，当与钠离子结合后，形成的整合物为透明质酸钠（sodium hyaluronate,SHA）,这也是医用产品的常规形式。关于该物质的命名，全国科学技术名词审定委员会公布的《生物化学名词》中将其称为“透明质酸”，因此许多教科书和文献资料大多采用“透明质酸钠”。我国药品监督管理局在该产品监管中，依据其用途而分别将其归类在药品和医疗器械双向管理。当然，在医学美容领域也有俗称“透明质酸”。

透明质酸的发展史

        20世纪50年代，对透明质酸的结构测定做了大量的工作，发现透明质酸钠的一级结构为一条没有分支的长链状曲线。这一长链是由200-12000个双糖单位通过β-1，4糖苷键结合在一起，而双糖单位是由N-乙酰葡萄糖胺和葡萄糖醛酸通过β-1，3糖苷键结合而成。

        70年代后，人们又发现了透明质酸钠分子的二级螺旋结构和三级网状结构。透明质酸钠稀溶液的光散射研究表明，其在水溶液中呈单螺旋态，分子因溶液PH值及离子种类的不同而以数种对称体存在，如二折体（分子链每1扭含2个双糖单位）、三折体或四折体等。在对透明质酸钠二级结构的研究过程中发现，透明质酸钠分子间相互作用形成双螺旋结构，当浓度增大到一定程度时则形成网状结构。Scott在旋转阴影电子显微镜下观察到透明质酸钠分子相互聚集，构成不规则的蜂巢状结构，从而儿推断并用计算机模拟了透明质酸钠三级结构。

        研究还发现，随着透明质酸钠分子量的不同，网状结构也有所不同。低分子透明质酸钠的稀溶液仅仅形成碎片状的网状结构，而高分子透明质酸钠则形成整体的网状结构。低分子透明质酸钠的加入会大大改变高分子透明质酸钠的流变学性质，出现所谓的聚集-断裂效应（aggregation-breaking effect）。

透明质酸的结构及作用

        透明质酸钠主要存在于人体的肾、肝、脾、关节腔、玻璃体、脐带等器官和房水、血浆等体液中。透明质酸钠在各组织或器官中的溶度或含量相对比较稳定，若某一组织或器官中透明质酸钠的含量或溶度出现极为明显的变化，则说明该组织或器官存在某种病变。

        透明质酸是由葡萄糖醛酸和N-乙酰葡萄胺双糖单位反复交替连接而成的一种均聚物。为透明质酸的钠盐形式，它的分子式为（C14H2ONO11Na）n，分子量为401.3道尔顿。透明质酸钠分子的物理性质与其三级结构有着直接关系，在低溶度的透明质酸钠水溶液中，透明质酸钠分子形成一个充分自然卷曲的“线团”。随着透明质酸钠溶度的提高，分子与分子间发生重叠，也就促进了透明质酸钠分子与分子间非供价键之间内作用的产生。其物理性质包括：光谱学性质、粘弹性、假塑性、水合作用、依数性、润滑作用、稳定结构的作用、扩散。

        因透明质酸属于多糖，所以其具有糖的一些化学反应。糖的反应主要由羟基的酰化、醚化及成苷反应，功能基的氧化、还原及卤化反应，酯化与成盐反应等。

        透明质酸钠作为普遍存在于结缔组织中的大分子糖胺聚糖，是构成细胞外基质（extracellular matrix,ECM）和细胞基质（intercellular matrix,ICM）的主要成分；并且能与细胞膜上的特异性受体或透明质酸钠合成酶结合，构成细胞周分子笼敞（pericellular molecularcage,PMC）。由于透明质酸钠具有调节细胞功能、灭活自由基等生理活性，故在形态发生、血管生成、伤口愈合、疼痛控制和炎症反应中具有重要的作用。