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【背景及概述】[1]
透明質酸，又叫玻尿酸，是一種天然存在于生物體內的糖胺聚糖，透明質酸是細胞基質和多種組織的重要組成成分，具有多種重要的生理學功能，例如：調節細胞增殖、遷移和分化；天然的保濕作用；潤滑關節保護軟骨；調節蛋白質合成； 調節炎癥反應；調節免疫功能；促進傷口愈合等。透明質酸獨特的黏彈性、 生物相容性和可降解性使其在生物醫學領域有廣泛的應用，包括作為眼科手術助劑、 外科手術后防粘連劑、 皮膚創傷愈合再生助劑、 藥物載體、 組織工程支架等。
透明質酸是白色無定型固體，無味，有很強的吸濕性，溶于水，但不溶于有機溶劑。透明質酸分子結構中親水基團均處于糖環的平行位，而疏水的氫原子則在軸向上形成憎水區，由于分子鏈單糖間氫鍵的作用，使透明質酸分子鏈在空間上形成剛性的柱型螺旋結構。在水溶液中，透明質酸分子鏈呈膨脹的無規線團結構。這些透明質酸鏈在較低的濃度下也會彼此發生纏結，形成連續的三維網絡結構，具有獨特的流變學特性。水分子通過氫鍵被固定在透明質酸分子形成的網絡中，不易流失。研究表明，透明質酸能夠吸附約為其本身重量1000倍的水分，是目前自然界中發現的保水性最好的天然物質。1%的溶液即可形成凝膠，但在壓力作用下其容易流動，并可通過注射針狹窄的通道，屬于假塑性材料。透明質酸溶液非凡的流變性能使其成為理想的潤滑劑，能夠分離大多數組織的表面，使其沿著彼此滑動。
【化學結構】[1]
透明質酸是糖胺聚糖（也稱為粘多糖）家族中的一員。與其他糖胺聚糖相同，透明質酸也是由氨基己糖和己糖醛酸構成的雙糖單元重復連接而成的一種高分子量的線性多糖，不過它是唯一一種非硫酸化的糖胺聚糖，也是唯一一種不與核蛋白共價鏈接形成蛋白聚糖的糖胺聚糖。與大多數的糖胺聚糖不同，透明質酸是在細胞膜上通過膜蛋白合成的，而非通過細胞高爾基體合成。天然透明質酸的 雙糖單元由D-葡萄糖醛酸和N-乙酰-D-葡萄糖胺構成，D-葡萄糖醛酸和N-乙酰-D-葡萄糖胺之間通過β-1，3糖苷鍵相連，而雙糖單元通過β-1，4糖苷鍵連接，即［（1→3）-β-D-GlcNAc-（1→4）-β-D-GlcUA-］（見圖1），分子量可達107Da。兩種糖均采取β構象，其羥基、羧基、乙酰氨基、羥甲基都處在ｅ鍵位上，使透明質酸在能量上非常穩定。
【藥理作用】[1]
透明質酸是細胞外基質的重要組成成分。在過去，透明質酸被認為只是一個簡單的空間填充物質，后來人們才逐漸認識到其重要性。由于透明質酸的高度吸水性，其在人體中的首要作用是結構支持和保濕作用，其為細胞和其它細胞外基質成分（ 包括膠原蛋白和彈性蛋白） 提供了潤滑和減震的作用，同時調節組織的水平衡，為細胞的遷移和增值提供便利的環境。透明質酸骨架上還有大量的帶負電的羧基基團，起到離子交換的作用，能夠調節細胞周圍陽離子濃度。除此之外，透明質酸還作為信號傳導分子，通過與細胞外基質及細胞膜上的多種蛋白受體結合來參與細胞信號傳導、調控細胞的各種活動，包括細胞的增值、 遷移、 分化、貼附等，從而起到調節機體生理學功能的作用，如透明質酸通過與CD44受體的結合能夠促使白細胞在炎癥部位的聚集，從而促進機體的免疫抗炎作用。透明質酸的這種信號調控作用與其分子量有關，不同分子量的透明質酸觸發不同的信號通路。高分子量的透明質酸表現出抗血管生成、抑制瘢痕生成和抗炎作用，而低分子量的透明質酸（＜100kDa）則相反，表現出促炎癥、 免疫刺激性、 促進瘢痕形成和促血管生成的作用。這一差異的成因目前尚無定論，
其中一種假說認為高分子量的透明質酸具有聚集細胞膜上的受體蛋白的作用，而低分子量的透明質酸不具該作用，從而引起受體活性的差異造成不同的生理學功能。透明質酸是一種智能的保濕因子，可根據周圍環境的相對濕度調節自身的吸水量，調節細胞及組織的水平衡。在皮膚中，這些高保濕的透明質酸與膠原蛋白、 彈性蛋白等形成含有大量水分的胞外膠質基質，賦予皮膚韌性和彈性。同時，透明質酸也具有清除自由基的作用，前面提到自由基能夠氧化降解透明質酸，而透明質酸正是利用了這一降解反應通過自身的快速代謝來清除體內的自由基。
透明質酸同時也是關節滑液的主要成分，其高黏彈性對保護關節起到至關重要的作用。在行走等低撞擊頻率下呈黏性液體，可減少組織間的摩擦；在跑步等高撞擊頻率下呈彈性液體，可緩沖應力的沖撞；在負重時呈凝膠狀彈性體，起到緩沖墊的作用，減輕關節承受的壓力。透明質酸在促進組織創傷愈合的過程中也發揮著作用，是該過程中的一個公認的主要化合物，其在免疫應答的激活和調節、促進血管生成以及細胞增殖和遷移上有著重要的作用。在炎癥期，高分子量的透明質酸增加，吸水膨脹產生多孔支架適于細胞遷移，抑制中性粒細胞的遷移，減輕炎癥反應。在增值期，透明質酸寡糖促進血管生成，促進成纖維細胞遷移至創傷組織,構建新的細胞外基質。在重建期，透明質酸調控瘢痕的形成。
【主要參考資料】
[1]張堃, 簡軍, 張政樸. 透明質酸的結構、性能、改性和應用研究進展[J]. 高分子通報, 2015(9):217-226.