透明质酸酶-美容界的催化剂是这样的？

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透明质酸(Hyaluronic acid, HA)是一种大分子粘多糖，由D-葡糖醛酸和N-乙酰葡糖胺组成二糖单位，通过β-1,4糖苷键重复链接组成。HA在自然界分布广泛，存在于动物胞外基质、器官组织和某些细菌的荚膜中。高分子量HA(>2*10^6Da)常用于骨关节注射剂和各种眼科、整容手术中。中低分子量HA(1~2*10^6Da)在化妆品、滴眼液和皮肤烧伤愈合以及手术后防粘连等方面应用广泛。低分子量HA(1~8*10^4Da)可以被肠道吸收，具有保健和养颜美容的功效。

透明质酸酶(Hyaluronidase, HAase)是催化降解透明质酸的酶的统称。HAase首次发现于1929年，在哺乳动物睾丸及其他组织提取物中发现一种促进疫苗、染料、毒素等扩散的“扩散因子”。

HAase广泛存在于噬菌体、细菌、蛇毒、昆虫、鱼类、哺乳动物中。它主要通过作用于HA糖链中的β-1,4糖苷键和β-1,3糖苷键，将HA降解为低相对分子质量的HA或寡糖，从而降低HA的粘滞性和润滑作用。目前在临床上HAase广泛用作药物渗透剂，促进药物吸收，促进手术及床上后局部水肿和血肿消散

1.透明质酸酶的分类

不同来源的HAase具有不同的结构特点和生物特性。根据氨基酸序列同源性可将HAase分为两类，真核来源HAase和原核来源HAase。

根据催化机理的不同HAase分为三类：

第一类是透明质酸氨基葡糖苷酶(EC3.2.1.35)，为哺乳动物来源，随机性内切β-1,4糖苷键降解HA，主要反应终产物为四糖。这类糖苷酶同时具有水解、转糖苷酶活性，且可以将HA、CH和CS降解为更为小分子量的物质或硫酸皮肤素。

人类基因组包含6种透明质酸酶，相似性在33-42%之间，其中HYAL-1、HYAL-2、HYAL-3三种基因位于3p21.3染色体，另外3中基因HYAL-4 、HYAL-P1、PH-20/SPAM1位于7q31.3。

关于人类HAase研究主要是Hyal-1和PH-20。

Hyal-1是57kD的酸性糖蛋白，能催化降解各种分子量的HA-产生以四糖、己糖为主的产物。Hyal-2分布于溶酶体中或通过糖基磷脂酰肌醇锚定在细胞上，调节胞内及胞外透明质酸的代谢，最适pH为4。Hyal-2有特定的底物特异性，可将HA分解成20kD大小(50-60个双糖单位)的片段。哺乳动物体内的Hyal-1和Hyal-2分工明确，首先由细胞表面的Hyal-2将HA降解至20kD的片段，随后由Hyal-1催化糖片段为四糖。Hyal-2作为功能性受体与多种病毒如绵阳进行性肺炎病毒、山羊地方性鼻内肿瘤病毒的膜蛋白结合，介导病毒进入人体。

PH-20又称SPAM1(Sperm adhesion molecular 1）蛋白是锚定于膜的多功能蛋白，存在于睾丸、附睾、雌性生殖道、胸、肠及恶性肿瘤中。由人类PH-20的cDNA序列推导出PH-20一级结构包含509个氨基酸残基，包含3个特征：无潜在胞浆区；C端疏水段较短；含有合适的蛋白酶切位点(Ser490与Ala491之间)。中性条件下，PH-20发挥作用取决于第142和172位氨基酸残基之间的肽段；酸性条件下活性可能与第277和297位之间的肽段有关。研究表明，这一现象可能是PH-20的酸碱催化剂部位和亲核部位，二硫键和糖基化所维持的二、三级结构对发挥活性十分重要。

透明质酸酶的结构示意图

受精过程中，PH20可发挥的作用如下：1.降解卵细胞周围的机制；2.与透明带结合；3.通过Ca2+信号介导的顶体胞吐作用。

第二类HAase为透明质酸氨基葡糖醛酸酶(EC3.2.1.36)，主要在水蛭毒液以及十二指肠中发现。这种HAase主要作用于β-1,3糖苷键，所产生的产物为具有还原糖末端的葡萄糖醛酸，主要为四糖和多聚己糖。HAase降解血管周围基质中的透明质酸使毒素易于进入血管，是毒液从手上部位进入人体循环的关键。从等电点看，动物毒液中的透明质酸酶均为碱性蛋白，约33-110KD。目前从蜘蛛毒液中分别提取到33、44、45和65kD的透明质酸酶。

第三类HAase为透明质酸裂解酶(EC4.2.2.1)，来源于细菌、病原体以及噬菌体等微生物中。这类酶主要通过β消除反应作用于HA，主要产生不饱和双糖。

重组透明质酸酶的表达纯化及其酶学性质研究

2.透明质酸酶的应用

辅助药物

HAase对抗生素、局部麻醉药物、胰岛素、吗啡、补液和大分子营养物等药物的注射和吸收具有促进作用，对于手术及创伤后局部水肿或血肿消散具有良好的改善作用。在眼科手术中，透明质酸酶作为局部麻醉药物的辅助用药，可增加组织的通透性，使药物易于扩散，从而增强麻醉效果。

正常情况下，HAase和透明质酸合成酶(HAS)共同调节HA的含量，HAase能暂时降细胞外基质的黏连，增强膜的通透性，使细胞间物质容易流通和扩散，进而使注入的局部渗透液或漏出液易于扩散吸收，同时也能改变一些药物和生理活性物质在人体内的分布状态，对一些传染病的传播也有促进作用。HAase能够导致被有毒动物咬伤的伤口部位的结缔组织分解，有助于毒素的吸收和扩散，并且增加组织和坏死程度。

肿瘤方面

研究表明，小分子量的HA是多数细胞病变的一种信号，大量出现在癌症的恶化中。HAase在肿瘤(如膀胱癌、前列腺癌、肺癌等)的生物标记方面应用广泛，以用来测试肿瘤以及预测肿瘤的复发。恶性肿瘤细胞与HA和HAase量存在着密切的联系。肿瘤细胞具有分泌HA和HAase的能力，且随着肿瘤细胞的恶化和侵袭性的增强，HA和HAase的含量不断提高。

HAase广泛用于眼科(玻璃体摘除术)、整形科、内科等临床手术中。HAase是目前较好的改善由HA注射过量或引发副作用的方法。绵羊透明质酸酶被批准用于治疗玻璃体出血。

临床诊断

PH-20是受精作用有关的HAase。PH-20存在于精子的顶体中，受精时，HAase辅助精子渗透入堆积层，还可以提高体外受精研究中精子在受精前获能，有助于精子顺利进入卵子。研究表明，可通过检测精子中透明质酸酶的含量预测男性不育，提高临床对男性不育的诊断水平。

透明质酸注射并发症治疗

透明质酸酶作为水解透明质酸的特异性药物，在整形美容外壳方面的应用主要是透明质酸注射术后并发症的治疗。透明质酸在临床上可用于皱纹和凹陷的美容注射以及面部萎缩的修正、凹陷性瘢痕、老年性手足皮下脂肪萎缩、耳鼻唇的丰满注射等。它是一种理想的软组织填充剂。透明质酸应用不当会造成皮下硬结或肤色异常、言行肉芽肿、血管栓塞导致的组织坏死等。

治疗透明质酸注射过量及注射层不当

透明质酸矫正过度会导致注射部位肿块，透明质酸浅表积蓄。治疗方案包括等待透明质酸分解、抽吸、切开引流等。据文献报道，超过90%的患者注射部位肿块在使用透明质酸酶后1周内消散。

治疗血运障碍

组织坏死是透明质酸填充注射的严重并发症。目前发生坏死的主要原因是血管的直接栓塞或血管被填充剂压迫，造成局部组织缺血，甚至坏死。最易发生在眉间和鼻尖、鼻翼。研究表明，对坏死部位的快速诊断及使用高剂量的透明质酸酶(至少200U)非常重要。Glaich建议，注射后1小时坏死部位没有改善可将透明质酸酶在0.9%生理盐水中稀释帮助扩散或混合1%利多卡因帮助血管舒张，根据药物的半衰期和栓塞缓解情况再次注射。

治疗眼动脉栓塞

眼动脉栓塞后短时间内患者可出现眼眶周围及眼部剧烈疼痛，眼压增高、视物模糊、视野缺损、眶周皮肤坏死等。目前治疗手段除常规治疗、高压氧、降低眼压，同时进行透明质酸酶注射，但一般疗效有限。