玻璃酸潜在的医学应用

-.z玻璃酸潜在的医学应用郭学平凌沛学*天民胡红杰自1934年Meyer发现并命名玻璃酸〔hyaluronicacidorhyaluronan，HA〕以来，人们对HA在医学领域的根底研究和应用研究有了很大的开展。早期的研究主要局限在HA的物理性质方面，主要是其黏弹性等流变学性质，认为HA在体内根本上是一种生理惰性物质。20世纪70年代，Balazs利用HA溶液的黏弹性，开发出了眼科手术用黏弹性辅助剂“Healon〞，开创了HA医学应用之先河。之后骨科用HA注射剂〔关节腔填充润滑液〕、HA滴眼液和HA术后防黏连制剂相继出现。这些制剂均是利用了HA的物理性质。随着对HA研究的深入，发现HA是人和所有脊椎动物体内广泛存在的物质，具有多种重要的生理作用，包括与细胞外表的受体〔CD44〕结合，组成胞外基质〔e*tracellularmatri*，ECM〕，参与胚胎形成、细胞迁移、细胞增殖、创伤修复，肿瘤形成等。在*些疾病存在时，体内HA的合成增加，体液内的HA浓度显著提高，检测血液和尿液内的HA浓度，成为病理学和诊断学的研究内容。2000年9月玻璃酸国际学术会议Hyaluronan2000在英国召开，来自世界各地的代表交流了在HA各领域的研究工作，从化学构造、理化性质到检测方法，从胚胎期到成年期，从生理作用到药理作用，从病理学到诊断学，从细胞生物学到分子生物学，从交联衍生物到靶向载体，从高分子到寡聚糖，HA的研究日趋广泛深入。本文主要将HA在医学应用方面的新动向介绍如下。1抗肿瘤靶向载体作用抗肿瘤常用的肿瘤化疗药物如甲氨蝶呤〔MT*〕、氟尿嘧啶〔FU〕、环磷酰胺〔Cyclo〕等，最大缺点是特异性差，不但攻击肿瘤，而且也攻击正常组织，副作用很严重，所服用的药物中只有很少局部作用于肿瘤细胞。最新的研究发现[1]，*些肿瘤细胞外表存在大量HA受体-CD44和RHAMM。化疗药与HA以物理包埋形式或化学键结合，HA作为靶向载体，与肿瘤细胞外表的受体结合，使更多的药物分子进入肿瘤组织。Brown等将治疗剂量的[3H]MT*〔15mg/kg〕或[3H]FU〔30mg/kg〕分别与HA〔12．5mg/kg〕混合制成溶液，注射到乳腺癌小鼠模型中，进入肿瘤组织的药物量是未加HA的2．5倍，而进入胃肠道的量减少2～3倍。HA/药品组小鼠与未处理和对照组〔药品，未加HA〕相比，体重增加，转移率减少，肿瘤凋亡率达50%，未见毒性增加。Filion等[2]发现HA抑制前列腺癌细胞、膀胱癌细胞、乳腺癌细胞、黑素瘤细胞和纤维肉瘤细胞的增殖。这种抑制作用与肿瘤细胞外表的HA受体水平无关。HA在分子量〔5．0～7．5〕×105，浓度小于0．008mg/ml时，可增强多种抗癌药物的作用。肿瘤细胞对化疗药的敏感性降低是肿瘤化疗的主要问题之一。Falzon等[3]的体外实验证明HA可显著增强乳腺癌细胞对阿霉素的敏感性，乳腺癌细胞培养液中100nmol/LHA的存在可使阿霉素的细胞毒性提高100倍。其作用机理可能是：1〕CD44受体介导的药物与HA的协同导入〔细胞〕；2〕HA改变癌细胞膜电位，降低电荷排斥作用，使药物进入细胞的量增加；3〕双向亲合性〔亲油亲水性〕的HA分子在细胞膜上制造一个“孔〞，增加了癌细胞中的药物浓度。Ghatak等[4]研究发现HA寡聚糖在体外可抑制小鼠TA3/st乳腺癌细胞。大鼠C6神经胶质瘤细胞，人HCT克隆瘤细胞和人L*1肺癌细胞的生长，抑制率为50%～100%。2促进创伤愈合作用Fagerholm等[5]用视力校正激光器和碱液对兔角膜造成角膜创伤模型，研究角膜遭到创伤时，内源性HA的分泌及基质形成与创伤修复的关系。结果说明，创伤可刺激胞外基质在创伤部位的分泌，HA是基质的重要成分，其保水作用使基质成为含水的空间，使角膜细胞在其中生长，创伤得以修复、愈合。Podskochy等[6]研究发现，家兔眼角膜经单次或屡次紫外线〔310nm〕照射〔0．5J/cm2〕造成角膜损伤后，整个基质层都有较强的HA染色，并在受照射细胞的凋亡、脱落和新细胞的再生，即角膜损伤的自身修复过程中，一直有HA的存在，说明紫外线照射可刺激角膜细胞分泌HA。屡次照射对HA的分泌量有累积作用。当角膜损伤的自身修复完成，角膜构造恢复正常后，角膜中的HA几乎全部消失。该结果提示HA在角膜损伤的修复过程是不可缺少的。Chung[7]分别用碱液和正庚醇造成兔角膜化学烧伤，然后用1%HA溶液治疗，一日4次，共3周。结果说明，与对照组〔生理缓冲液，PBS〕相比，1%HA溶液点滴于创伤处，可促进修复愈合进程。Yung等[8]的研究说明，腹膜间皮的机械损伤的组织修复过程中伴随HA合成的增加。将损伤组织的细胞与〔外源性〕HA共培养时，细胞的迁移速率随HA的浓度〔0~3．5g/ml〕增加而提高，HA被玻璃酸酶降解后就失去这种作用。以上结果提示，HA在组织损伤修复中起关键作用。HA制剂可促进烧伤皮肤的愈合。其作用机理有一下几点：HA是愈合过程中新生组织细胞的基质的主要成分之一，为细胞的生长繁殖提供良好的环境构架；促进细胞迁移；刺激血管生成。**省生物药物研究院正在开发这一制剂，在烧伤动物模型上进展的药效学实验结果说明，该制剂可明显缩短烧伤愈合时间，有希望成为一种新型的烧伤治疗药物。3促血管生成作用Slevin等[9]发现HA寡聚糖可刺激血管内皮细胞的增殖和迁移，从而促进新血管的生成。血管生成是正常组织的生长和创伤修复中不可缺少的过程，许多疾病影响这一过程，如中风、糖尿病导致的视网膜病、肿瘤形成。与此相反，高分子量HA具有抗血管生成作用。West等[10]的研究结果也说明，玻璃酸酶导致的HA降解〔成寡聚糖〕，可促进组织内新血管的生成，而降解之前的HA则具有抑制作用。肿瘤的转移和血管生成与HA的降解和玻璃酸酶水平的提高密切相关。因此玻璃酸酶可能是肿瘤转移和血管生成的开关。4在透析中的应用在标准的透析液中参加适量HA，可提高透析效率，减少蛋白质和细胞流失[11]。对大鼠进展的急性腹膜透析实验说明，在透析液中参加高分子量HA〔10mg/dl〕，透析效率提高24%，而透过腹膜进入透析液的蛋白质减少30%，透析液中的细胞计数下降49%。透析液中，25%的HA被腹腔吸收。在4周的腹膜透析实验中，HA透析液组大鼠的炎症反响明显低于对照组。5组织培养在生理状态下，以HA为主要成分组成的ECM为组织细胞的生存和繁殖提供了一个良好的环境。许多研究者用HA及其衍生物制成的生物材料为构架，种上动物或患者自体细胞进展皮片[12]、软骨、骨髓基质细胞[13]、脂肪组织[14]的培养，以进展自体组织移植。6促透皮吸收作用HA可促进双氯芬酸和布洛芬等药物透皮吸收，使得这些药物外用时，提高其在局部皮肤中的浓度、增加疗效。肝素和硫酸软骨素也有这种作用，但作用机理不明[15]。7抗氧化作用活性氧〔reativeo*ygenspecies，ROS〕在炎症反响引起的组织损伤中起重要作用，HA具有消除氧自由基的作用，从而保护组织细胞不受其损害。Brun等[16]在体外培养人软骨细胞时发现，低分子HA[相对分子质量(5～7)×105]可抵抗次黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶产生的氧自由基对软骨细胞的氧化作用，并促进软骨细胞的增殖。因此HA关节填充剂在关节炎的治疗中不但起到物理润滑作用，而且具有重要的生理生化保护作用。8诊断检测血清HA水平可用于肝病的诊断。Ueno等[17]的研究说明肝病患者的血清HA水平增高，对肝病的诊断具有重要意义。调查发现90%的肝硬化患者血清HA在130ng/ml以上。另外，血清HA水平反映肝病患者承受干扰素治疗纤维化的改善情况。9紫外线防护作用Gerlach等[18]在体外培养皮肤角质化细胞，实验研究HA和HA片段对紫外线照射的防护作用。结果说明，紫外线照射后，经过HA或HA片段预培养的细胞数显著多于未经处理的对照组，经检测培养中紫外线照射产生的活性氧减少。这与以前报道的HA的消除或俘获氧自由基作用一致。提示HA可保护皮肤角质化细胞免受紫外线照射造成的损害。参考文献所有参考文献均出自：Hyaluronan2000国际学术会议论文集，2000年9月，英国：Wre*ham．BrownTJ,HatherellEM,FalzonJ,etal．Hyaluronanasadrugdeliveryvehicleinbreastcancer．p40FilionMC,MenardS,FilionB,etal．Anti-canceractivityofhyaluronan．p43FalzonJ,SnellingH,Fo*R,etal．Useofhyaluronanasachemosensitiserinthetreatmentofhumanbreastcancerinvitro．p170GhatakS,WardJ,HuangL,etal．HyaluronanoligosaccharidesandsolubleCD44inhibitanchorage-independentgrowthoftumorcells．p172FagerholmP,GanL,WeberB．Hyalurononincornealwoundhealing．p45PodskochyA,FagerholmP,Cellularresponseandreactivehyaluronanproductioninrabbitcorneasaftere*posuretosingleandrepeateddosesofUVR．p148ChungJH．EffectofNa-hyaluronanoncornealwoundhealing．p46YungS,ThomasGJ,DavesM．Mechanicalinjuryofhumanperitonealmesothelialcells(HPMC)isacpaniedbyanincreaseinhyaluronansynthesis．p120SlevinM,GaffneyJ,KumarS．Signaltransductionpathwaysinhyaluronaninducedproliferationofendothelialcells．p149WestDC,ChenHJ．Ishyaluronandegradationanangiogenic/metastaticswitch?p41BreborowiczA,MoberlyJ,PawlaczykK,etal．Effectofhyaluronan(HA)usedassupplementtoPeritonealdialysissolution．p50CaravaggiC．HAbaseddermalandepidermalgraftsfordianeticfootulcers．p80．FacchiniA,PiacentiniA,FioriniM,etal．Anovelhyaluronanbiomaterialasscaffoldforchondrocytesandbonemarrowstromalcells．p81．VonHeimburgD,PalluaN．Hyaluronanscaffoldsforadiposetissuereconstruction．p83BrownMB,MarriotlC,ForbesB,etal．Theuseofhyaluronanintopicaldrugdelivery．p72BrunP,BerleseL,CortivoR,etal．Antio*idanteffectofhyaluronanonculturedhumanchondrocytes．p122UenoT,HashimotoO,TamakiS,