Hyaluronsäure (in der Kosmetik)

Hyaluronsäure (nach neuerer Nomenklatur: Hyaluronan, Abkürzung HA) ist ein Glykosaminoglykan, das einen sehr wichtigen Bestandteil des Bindegewebes darstellt und auch eine Rolle bei der Zellproliferation, Zellwanderung und Tumorentstehung spielt.

Funktionen
Hyaluronsäure erfüllt im Körper viele Funktionen, wobei die zahlreichen verschiedenen und interessanten chemisch-physikalischen Eigenschaften dieser Verbindung ausgenutzt werden. Mechanische Funktionen Wasserspeicherung Die Hyaluronsäure besitzt die Fähigkeit, relativ zu ihrer Masse sehr große Mengen an Wasser zu binden (bis zu sechs Liter Wasser pro Gramm). So besteht der Glaskörper des Auges zu 98% aus Wasser, das an den nur 2% Hyaluronsäure gebunden ist. Druckbeständigkeit Wasser ist nur sehr wenig komprimierbar und gibt diese Eigenschaft auch hyaluronsäurehaltiges Gewebe weiter, in dem wie oben erwähnt sehr viel Wasser gebunden werden kann. Dies gilt allgemein für große Teile des Bindegewebes, spezielle Bedeutung hat diese Tatsache während der Embryonalentwicklung, wenn feste Strukturen noch nicht entwickelt sind. Ein weiteres bekanntes Beispiel ist der Nucleus pulposus, der Gallertkern der Bandscheiben, der so große Teile des Körpergewichts tragen kann.

Schmiermittel
Die Hyaluronsäure ist Hauptbestandteil der Synovia (Gelenkflüssigkeit) und wirkt als Schmiermittel bei allen Gelenkbewegungen. Sie zeichnet sich hier zusätzlich durch thixotrope Eigenschaften aus: Ihre Viskosität verändert sich mit einwirkenden mechanischen Kräften, genauer nimmt die Viskosität ab, je stärker die Scherkräfte werden. Zudem ist sie zwar flüssig, aber durch ihre hochmolekulare Gestalt viskos genug, das sie nicht wie Wasser aus dem Gelenk herausgepresst wird. Zudem "haftet" sie durch chemische Wechselwirkungen und die äußere Form besonders gut am Knorpel des Gelenks. Wirken nun im Anfang einer Bewegung, zum Beispiel im Kniegelenk bei Absprung oder beim Stehen, starke Druckkräfte auf ein Gelenk, knäulen sich die Moleküle zu Kugeln zusammen und hängen wie in einem Kugellager an der Knorpeloberfläche. Wenn aber eine schnelle Scherbewegung nötig ist, so zum Beispiel beim Lauf, wird die Zähigkeit der Hyaluronsäure wegen ihrer Thixotropie herabgesetzt und die Reibung verringert.

Freihalten von Wegen
Für wanderende Zellen hält die Hyaluronsäure die "Verkehrswege" frei. Durch Erweiterung der Zellzwischenräume (Abstände zwischen den Zellen) wird die Migration (Wanderung) der Zellen unterstützt. Biochemische Funktion Während sich die bisher genannten Funktionen auf frei vorliegende Hyaluronsäure beziehen, ist sie auch an der Bildung weiterer, noch größerer Riesenmoleküle beteiligt, den Proteoglykanen. Insbesondere verknüpft sie bestimmte Proteoglykane (Aggrecan im hyalinen Knorpel) zu riesigen Proteoglykan-Aggregaten. Interaktion mit Rezeptoren Eine Reihe von Zelloberflächenrezeptoren interagieren mit Hyaluronsäure und lösen bestimmte Reaktionen der Zelle aus, vor allem die Proliferation und die Wanderung. In der Embryonalentwicklung sind diese Stimulationen notwendig, bei Kontakt mit Tumorzellen können sie allerdings auch entsprechend für den Organismus nachteilige Auswirkungen haben.

Chemischer Aufbau
Die Hyaluronsäure ist eine makromolekulare Kette aus Disacchariden, die wiederum aus je zwei Glukosederivaten bestehen: D-Glucuronsäure und N-Acetyl-D-glucosamin. Beide unterscheiden von der ?-D-Glucose nur durch eine Substitution am 6. bzw. am 2. Kohlenstoff. Im Disaccharid wird die Glucuronsäure glykosidisch ?(1->3) an das N-Acetylglucosamin geknüpft, das wiederum mit der nächsten Glucuronsäure in der polymeren Kette ?(1->4) verbunden ist. Im Bild ist links die D-Glucuronsäure und rechts das N-Acetylglucosamin dargestellt. Eine Kette besteht typischerweise aus 250-50000 Disaccharideinheiten. In neutraler wässriger Lösung bilden sich Wasserstoffbrückenbindungen hauptsächlich mit den Carboxyl- und den N-Acetylgruppen.

Biosynthese
Im Gegensatz zu allen anderen Glykosaminoglykanen wird die Hyaluronsäure nicht im ER oder Golgi-Apparat zusammengesetzt, sondern von integralen Membranproteinen. Von diesen HA-Synthasen besitzen Wirbeltiere drei Typen, HAS1, HAS2 und HAS3. Diese Enzyme hängen von der Innenseite der Zelle her immer neue Monosaccharidbausteine an die Kette an, die so immer länger wird und nach außen durch die Membran aus der Zelle herauswächst. Von "http://de.wikipedia.org/wiki/Hyalurons%C3%A4ure"


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