‘BIOLOGIA DELLA BELLEZZA’
Acido Jaluronico: uso bio-logico
o
bio-illogico?
Prof. Umberto Vitiello
Villa Mondragone
9 maggio 2015
Bellezza
“Qualità di ciò che appare o è ritenuto bello
ai sensi e all'anima.”
Enc. Treccani
prof. umberto vitiello
prof. umberto vitiello
Pelle bella

Pelle giovane che esprime:
Turgore, elasticita’ e brillantezza
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?/!
prof. umberto vitiello
RAGIONAMENTO
A) CONOSCENZA
B) PENSIERO LOGICO
C) AZIONE TERAPEUTICA VALIDA
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ricerca
prof. umberto vitiello
INVECCHIAMENTO CUTANEO
TERAPIA

RALLENTARE IL PROCESSO DI I. G.

RALLENTARE IL PROCESSO DI I. C.

CORREGGERE I DANNI
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Modificazioni nell’ I.C.
CHIMICHE
METABOLICHE
FUNZIONALI
STRUTTURALI
Diminuzione dell’ac.
Jaluronico a.p.m.
 Diminuzione del
condroitinsolfato
 Diminuzione del
collagene
 Disorganizzazione
dell’elastina






Perdita di tono e di
elasticità
Aumento della
sensibilità
Formazione di rughe
Fragilità cutanea
Alterazioni del colorito
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Modificazioni biologiche e funzionali del derma
nell’invecchiamento
Matrice extracellulare
Alterazioni della sostanza fondamentale
colloidale
Fibroblasti
Ridotta attività metabolica
Fibre collagene ed elastiche
Riduzione/disorganizzazione
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STRATEGIE TERAPEUTICHE
AUMENTARE
LE DIFESE
CORREGGERE
LE FUNZIONI
ALTERATE
DIMINUIRE
I FATTORI
DI RISCHIO
CORREGGERE
I DANNI
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I.C. TERAPIA
SCAVENGERS
ENDO FARMACI
ESOFARMACI
STILE
DI VITA
SOSTANZE
AD AZIONE
FARMACOLOGICA
FILLER
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La molecola chiave

ACIDO JALURONICO
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Acido Jaluronico

Cross-linked, raggomitolato, reticolato
(filler)

Libero (bio-rivitalizzante)
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Filler
Dispositivo medico per la regione
cervico-facciale
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definizione

I fillers o riempitivi sono costituiti da materiali di
origine diversa che vengono iniettati con aghi
sottilissimi nel derma superficiale, profondo o
nell’ipoderma per ridurre rughe e solchi del viso,
per aumentare il volume dei tessuti molli
(labbra, zigomi, cicatrici depresse, ecc) o per
meglio delineare i contorni del viso.
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definizione

Subiscono una più o meno lenta
metabolizzazione, simile a quella che si
verifica per i nostri stessi tessuti
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Direttiva

Dal 15.06.1998 tutti i dispositivi medici
impiantabili devono avere il marchio CE
(Art. R. 665 CSP) che indica la conformità
alle nuove direttive europee e permette la
libera circolazione di questi dispositivi in
tutta la CEE.
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Dispositivo di Classe III

dispositivi ad alto rischio, quali gran parte
dei dispositivi impiantabili, quelli
contenenti farmaci o derivati animali ed
alcuni dispositivi che interagiscono sulle
funzioni di organi vitali ( ed è il caso dei
filler Riassorbibili)
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Direttive
Sono classificati come dispositivi di tipo
chirurgico (all.IX D. Lgs. 46/97):

Dispositivi che penetrano attraverso la
superficie del corpo sia nel contesto di un
intervento chirurgico (bisturi) sia al di fuori
di tale contesto (ago di siringa).
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Sicurezza
il marchio è obbligatorio e garantisce una
sicurezza sanitaria del prodotto,
 Non garantisce: l’efficacia
 Non garantisce la tolleranza in situ a breve
e lungo termine,
 Studi, necessari per ottenere
autorizzazione,spesso inconsistenti e di
scarso valore scientifico.

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Tipi

fillers riassorbibili costituiti da sostanze
biocompatibili soggette a graduale
riassorbimento e che vanno ripetuti a distanza di
tempo perché ne venga mantenuto l'effetto;
Come ad esempio ac. Jaluronico e collagene
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tipi


Fillers cosiddetti “semi-permanenti”, il cui impianto nei
tessuti ha una durata più prolungata come il
poliacrilammide
Fillers di tipo permanente che hanno la peculiarità di non
venire riassorbiti dall'organismo come i metacrilati, il
polisilossano in gel
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Requisiti di sicurezza
 biocompatibilità,








sterilità,
stabilità,
non immunogenicità;
apirogeni,
non carcinogenici,
scientificamente documentati,
facili da iniettare,
non traumatizzanti
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USA numero 1 al mondo
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N. 1 in Europa

Piu’ di 2.000.000 fiale all’anno
Fonte
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Evoluzione
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LAVIV

AZFICEL-T culture di fibroblasti autologhi
approved by the FDA in 2011 for aesthetic use and was
recently approved for the improvement of the
appearance of moderate-to-severe “smile line” wrinkles
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CLASSIFICAZIONE sec. GLOGAU
TIPO I :età 20-30 anni, danno iniziale/lieve con
modesta iperpigmentazione (assenza di rughe)
 TIPO II:età 30-40 anni, danno moderato con
iniziale fotoaging (rughe presenti al movimento)
 TIPO III:età 50 anni, danno avanzato con
discromie ed ipercheratosi (rughe presenti a
riposo)
 TIPO IV:Età 60 anni ed oltre, danno severo
(rughe diffuse).

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Riempitivo (filler)
Reticolato (cross-linked)
 Peso molecolare
 Concentrazione mg/ml
 Dispersione monofasica/bifasica
 Purezza

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Reticolazione

Cross-linking ed esterificazione, infatti,
evitano infiltrazioni di acqua, riducendo la
sua solubilita. In sostanza, questi legami
del polimero, in misura variabile, portano
a molecole con differente grado di
solubilità e scarsa interattivita’ con
l’ambiente circostante.
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BDDE
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durata
Fattori negativi che abbreviano la durata:
 Lo "stress",
 l'attività fisica,
 l'abitudine al fumo
 l'esposizione frequente alle radiazioni
ultraviolette.
 Decubiti notturni del viso
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ancora
Qualita’ dei materiali
 Tecnica d’impanto
 Area trattata (motilita’ e vascolarizzazione)
 Terapie con corticosteroidi e fans

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in piu’

Il peso molecolare ed il cross-linkaggio
insieme, influenzano l’attivita’ di diverse
Jaluronidasi (1 e 3) degradando il filler
in catene piu’ leggere in tempi variabili da
qualche ora a qualche settimana
Rao V, Chi S, Woodward .J Drugs Dermatol. 2014 Sep
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Tecniche di Base

Tecnica lineare retrograda

Tecnica con iniezioni seriale o a microponfi
o a corona di rosario
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Tecniche Avanzate
A ventaglio
 A reticolo
 Lineare anterograda
 Perpendicolare
 A felce
 Con cannula

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Risultati estetici ottimali
12/05/2015
Prof. Umberto Vitiello
42
12/05/2015
Prof. Umberto Vitiello
43
12/05/2015
Prof. Umberto Vitiello
44
Stravaganti
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eccessivi
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infezioni
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infiammazione
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necrosi
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Bio-rivitalizzante
Acido Ialuronico e’ un
GlucosAminoGlicano non solfatato
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I GAG
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GAG

I glucosaminoglicani (GAG) sono polisaccaridi costituiti
dal ripetersi di unità disaccaridiche che possono formare
catene molecolari di diversa lunghezza.

Vengono di norma classificati a secondo della presenza o
meno di gruppi solfato in: GAG solforati (GAGs) e GAG
asolforati (GAG).

I GAG nel derma e a livello cartilagineo svolgono funzioni
essenziali.
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ACIDO JALURONICO










Prodotto da cellule mesenchimali
Nell'uomo, HA è più abbondante nella pelle, pari al 50% del totale
corpo di HA,
il vitreo dell'occhio,
il cordone ombelicale,
il liquido sinoviale
i tessuti scheletrici,
le valvole cardiache e l’aorta
il polmone,
la prostata,
la tunica albuginea, i corpi cavernosi e il corpo spongioso del pene.
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ACIDO IALURONICO chimica


Somiglianza con gli altri GAGs:
Polisaccaride non ramificato, composto dalla
ripetizione regolare di un’unità disaccaridica
(glucoronato –N-acetilglucosamina)
Differenze dagli altri GAGs
Ha catene molto piu’ lunghe
Tutte le subunità disaccaridiche sono identiche
NON è solfatato
NON subisce epimerizzazione durante la sintesi
NON è legato covalentemente ad un asse proteico
NON è sintetizzato nell’apparato di Golgi
ACIDO JALURONICO
Sebbene costituito da una singola catena
polisaccaridica come altri
glicosaminoglicani, il suo peso molecolare
di solito raggiunge
MILIONI DI DALTON
(nel liquido sinoviale sano ca. 7 milioni di D,
pari ad un’estensione di 15 millimicron)
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Acido Jaluronico
Semplicità strutturale
non limitante verso i ruoli biologici, ma
supportata e superata da numerose
specifiche attivita’
prof. umberto vitiello
HA attivita’

Studi recenti hanno descritto il
coinvolgimento dell’ HA rispetto al suo
ruolo: nell'angiogenesi, verso le specie
reattive dell'ossigeno, nei condrociti, nel
cancro, nel danno polmonare, nella
regolazione immunitaria e nella pelle.
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Hialuronan
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II Struttura
Gli atomi di H sono in posizione assiale=faccia apolare
I gruppi oh – coh sono inposizione equatoriale=faccia
idrofila
Struttura a nastro torta data da legami idrogeno lungo la
catena
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Acido ialuronico chimica


La repulsione tra cariche negative e la formazione di legami
idrogeno fra residui adiacenti di zuccheri dà origine ad una struttura
avvolta espansa e polidispersa ad elevato peso molecolare.
Tuttavia, ad elevate concentrazioni le catene si possono
aggrovigliare e formare strutture lasse a doppia o tripla elica
formando una rete continua che intrappola molecole di acqua
.

La capacità dello ialuronato di formare una rete continua anche a
basse concentrazioni è dipendente dall’alto peso molecolare del
polisaccaride.
Acido ialuronico chimica
Lo ialuronato ha parti sia cariche che idrofobiche, per la presenza dei gruppi
carbossilici dell’acido glucuronico e di un cluster di atomi di idrogeno su una
faccia del disaccaride che contribuiscono alla forza idrofobica.
- In soluzione diluita il dominio occupato da ogni molecola di ialuronato si
espande a causa della repulsione reciproca fra i gruppi carbossilici, e perciò
occupa un grande volume, con l’acqua che resta intrappolata all’interno della
struttura.
In soluzioni più concentrate, le molecole di ialuronato si aggrovigliano,
formando una rete continua ma porosa. Questa rete esercita la cosidetta
“pressione di turgore” a causa dell’aumentata repulsione fra elettroni
all’interno delle molecole.

Toole BP. Hyaluronan: from extracellular glue to pericellular cue. Nat Rev
Cancer. 4: 528-539, 2004.
Ha ed acqua

I gruppi carbossilici del HYA sono completamente ionizzati al
pH extracellulare. La sua attività osmotica non è ideale ed e’
sproporzionata in relazione al suo peso molecolare Per questa ed altre
ragioni, è capace di profondi effetti sulla distribuzione e i movimenti
dell’acqua e svolge un ruolo importante nella omeostasi dell’acqua.
Studi recenti hanno dimostrato che l'idrogeno secondario
forma legami lungo l'asse del polisaccaride.
Questi creano una torsione nella catena, impartiscono rigidità,
e generano patch idrofobici che permettono l’associazione con altre catene
di HA. Nonostante la loro carica negativa , le catene estendono la loro non
specifica interazione con le membrane cellulari e altri lipidi strutturali .
La rigidità dei polimeri HYA promuove una configurazione casuale-torta
(random-coil) estesa e le loro lunghe catene assicurano che occupino
enormi spazi.
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Dimero
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Peso molecolare

1 dimero=400 Dalton

1 milione di Dalton=25.000 dimeri
prof. umberto vitiello
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SOL
Nel derma lo stato di sol è mantenuto dalla carica
negativa presente sulla superficie delle macromolecole di
GAG che lo costituiscono. Questa carica elettrica
negativa deriva dalla dissociazione di queste
macromolecole nell’ambiente leggermente alcalino che
caratterizza il derma (pH: 7,4). Detto valore di pH è
mantenuto costante dal sistema tampone dei
bicarbonato.
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GEL
Il metabolismo cellulare porta alla produzione di
CO2. Questa, in soluzione acquosa, forma acido
carbonico che dissociandosi libera ioni idrogeno
che acidificano la soluzione. Gli ioni idrogeno,
positivi, neutralizzano le cariche elettriche
negative dei GAG e determinano gelificazione del
derma con riduzione degli scambi metabolici.
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ACIDO JALURONICO
La viscosità ed elasticità sono positivamente correlati, in
modo complesso, per peso molecolare e per
concentrazioni.
Questo punto che deve essere considerato negli
usi medici di varie preparazioni di HA.
prof. umberto vitiello
Storia

K.Meyer, J.Palmer
1934

Endre Balazs
1942

Uso oftalmologico
1950
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Hialuronano

Nomenclatura internazionale 1986
Balzs et all.
Ac. Jaluronico
pH acido
Jaluronano
Jaluronato sodico
pH basico
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sintesi

La sintesi cellulare di HA è un processo
unico e altamente controllato
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CHIMICA DELLA GLUCOSAMINA SOLFATO

La
glucosamina
è
un
aminozucchero
naturalmente presente nell’organismo sotto
forma di glucosamina fosfato (glucosamina-6-P).
La biosintesi della glucosamina fosfato viene
realizzata dai fibroblasti e dai condrociti a partire
dal glucosio
 Influnza la KM (costante di Michaelis-Menten)


Effects of glucosamine and nucleotide association on fibroblast:
extracellular matrix gene expression.Avantaggiato A et. Coll. 2014
Glucosio
Fibroblasta
Condrocita
Glucosamina fosfato
KT. Dikers, 2012
Sintesi e Catabolismo di HA
Prof. umberto vitiello
Struttura chimica di HA (A) e illustrazione schematica di HA
biosintesi (B) e biodegradazione (C). (A): HA è un polisaccaride
lineare con ripetizioni disaccaridiche di acido D-glucuronico e Nacetil-D-glucosamina.
 (B): HA è sintetizzato da proteine transmembrana HAS1, 2 e 3 e
viene estruso nello spazio extracellulare come polimerizzazione
procede.
 (C): HA è interiorizzato legandosi ai recettori HA e Hyal2 all'interno
di caveolae. Hyal2 unirà HA in frammenti intermedi che vengono
trasportati nei lisosomi. Hyal1 lisosomiale unirà HA in tetrameri che
sono finalmente spaccati in monomeri HA da esoglicosidasi.
(A, B): Riprodotto su autorizzazione [125], Copyright 2008, The Japanese Biochemical

Society (C): Riprodotto con il permesso, Copyright 2013, Glycoforum
Acta Biomaterialia 10 (2014) 1558–1570
prof. umberto vitiello
Meccanismo proposto per
l’internalizzazione di HA
prof. umberto vitiello
Sintesi intracellulare
IHABP=intracellular hyaluronic acid binding protein
Probabile ruolo nell’infiammazione? Funzione per ora sconosciuta
Intracellular hyaluronan: a new frontier for inflammation?
Vincent C Hascall, et coll 2004
prof. umberto vitiello
Sintesi intracellulare


Sintesi di HA e potenziali origini HA intracellulare. (a) HA viene sintetizzata
prevalentemente in corrispondenza della faccia interna della membrana plasmatica
dalle sintasi HA e può essere direttamente estruso tramite un sintasi-dipendente
attraverso i canali o pori sulla faccia extracellulare della cellula. Sulla parete cellulare
HA può interagire con i recettori o specifiche proteine leganti e internalizzato per
endocitosi e scelto per la degradazione o alternative funzioni di sintesi all'interno
della cellula. La sintesi
(b) HA può anche avvenire tramite sintasi HA localizzati
all'interno delle claveolae di membrane , vescicole intracellulari o le membrane
nucleari.
(c) Ha può essere estruso direttamente sulla faccia extracellulare della cellula o in siti
intracellulari. Sintasi (d) HA possono sintetizzare e rilasciare piccole quantità di brevi
Chito-oligosaccaridi in certe condizioni, come ad esempio la limitazione UDP-GlcA
.
substrato o per legame di proteine regolatrici
.
Janet Y Lee* and Andrew P Spicer† Current Opinion in Cell Biology 2000,
12:581–586
prof. umberto vitiello
Acido ialuronico fonti biologiche
L’HA è diffuso nel corpo umano e in tutti i vertebrati,
Nella ECM e’ maggiormente concentrato.
Un essere umano adulto del peso di circa 70 Kg, ha 15 g di
HA; di questi, più della metà (56%) è contenuta nella
pelle.
Nella cresta del gallo si trova un’elevata quantità di HA
in alcune specie batteriche e in alcuni tipi di streptococchi
è totalmente assente in funghi, piante e insetti.
Proprietà dei GAG
Per la loro elettronegatività i GAG fissano i cationi per cui:

contribuiscono alla buona viscosità del tessuto connettivo (alla
base del turgor dermico) e della cartilagine articolare;

regolano il microcircolo comportandosi come una sorta di resina
scambiatrice di ioni;

stabiliscono rapporti con le proteine fibrose (elettropositive)
determinando la formazione di proteoglicani (PG), complessi
macromolecolari ad alto P.M.;

contrastano le cariche positive degli enzimi litici (elastasi,proteasi,
ialuronidasi, glicuronidasi);

hanno la capacità di solvatarsi con l’acqua.
HA

La sintesi di una catena media di HA, che
contiene dieci migliaia di disaccaridi ,
rappresenta un notevole
dispendio energetico per la cellula
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Perche tanta energia?
Per formare una singola catena con
pm.200kD, ci vogliono
 cinquantamila moli di ATP, circa 7Kcal
per 50.000 cioe 350000 kcal
 20.000 Coenzimi NAD,
 10.000 gruppi acetilCoA
in aggiunta ai componenti monosaccaridici
prof. umberto vitiello
prof. umberto vitiello
Acido ialuronico sintesi

Fattori che regolano la biosintesi dell’HA sono l’EGF,
PDGF, TGFβ, IGF-1, e citochine come IL-1 in grado di
attivarne la sintesi.
3 HASintasi

La
scoperta di tre tipi di Has ha permesso
una migliore comprensione della biosintesi ialuronico.
HAs-1 è codificata dal gene legato has1 su
19q13.3 cromosoma umano ed è responsabile
la sintesi di alto peso molecolare di acido ialuronico.
Il HAS2 gene è localizzato sul cromosoma 8q24.12,
HA-2 è responsabile della formazione di HA in risposta
agli urti, l'infiammazione e la riparazione dei tessuti;
HAS3,localizzato sul cromosoma 16q22.1, produce
molecole di masse fino a 100 kDa
12/05/2015
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87
Sintasi

Le sintasi HA (HASS) , sono glicosiltransferasi della
membrana plasmatica integrale che si propongono di
polimerizzare, coordinare e traslocare l’ HA fuori dalla
cellula nella matrice extracellulare
3 Sintasi HA, codificati da tre distinti ma correlati
geni sono stati identificati in vertebrati. Ognuna di
queste sintasi è capace di guidare la sintesi ex novo
di HA in cellule di mammifero dove viene trasferita
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Differenze tra HAS

Le HAS sono simili al 70%, ma perché la natura usa tre diversi
isoenzimi per la sintesi di HA una così semplice ripetizione di unità?
HAS1 ha un valore (Km) di costante Michaelis-Menten
significativamente più alta , la concentrazione del substrato in cui la
velocità di reazione è la metà del suo massimo, sia per UDP-GlcA e
UDP-GlcNAc rispetto con HAS2 e HAS3, suggerendo che HAS1 ha una
velocità più lenta di sintesi di HA rispetto alle altre sintasi.

Rilla K, Oikari S, Jokela TA, Hyttinen JMT, Karna R, Tammi RH, et al.
Hyaluronan synthase 1 (HAS1) requires higher cellular UDP-GlcNAc
concentration than HAS2 and HAS3. J Biol Chem 2013;288:5973–83.
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HAS
molecole di HA di diversa grandezza hanno diversa
funzione (Sugahara et al., 2003).
E’ possibile affermare che:
 il polimero ad alto peso molecolare, sopra i 1000kDa, lo
si trova in condizioni fisiologiche nella matrice
extracellulare (Laurent et al., 1992).
 residui con peso molecolare minore sono associati a
condizioni patologiche e soprattutto al cancro
(Lokeshwar et al., 1997).
HA sintesi
Polimeri a matrice di grandi dimensioni di HA sono
spazio-riempitivi, anti-angiogenici, e immunosoppressivi,
mentre
 polimeri di dimensioni intermedie che comprendono 2550 disaccaridi sono infiammatori, immunostimolanti, e
molto angiogenici.
 I piu piccoli oligosaccaridi sono antiapoptotici e inducono
le proteine da shock termico ( ciclo uterino ).


Xu H, Ito T, Tawada A, Maeda H, Yamanokuchi H, Isahara K, Yoshida K, Uchiyama Y, Asari A.
Effect of hyaluronan oligosaccharides on the expression of heat shock protein 72. J Biol Chem
2002; 277:17308–17314.
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Sintesi
Pertanto, non è sorprendente che
 la sintesi di HA è finemente regolata nella
maggior parte delle cellule?
 HA è sintetizzato in corrispondenza della faccia
interna della membrana plasmatica come
polimero lineare libero, contrariamente agli altri
glicosaminoglicani, che sono sintetizzati da
enzimi Golgi residenti e covalentemente legati al
core proteico?
prof. umberto vitiello
SINTESI
prof. umberto vitiello
Acido ialuronico catabolismo

L’acido ialuronico ha un turnover molto rapido la sua
emivita è di 3-5 minuti nel sangue, di 24 ore nella pelle e
di 1-3 settimane nella cartilagine.
Catabolismo
Due vie di degradazione:

enzimatica per opera delle ialuronidasi (HYAL) che
scindono l’HA in frammenti di varie dimensioni,
nell’uomo sono state identificate 6 tipi di ialuronidasi
HYAL-1-2-3-4, PH-20 e HYALP1.
 non enzimatica catalizzata dai radicali liberi in presenza
di O2 e di agenti riducenti come l’acido ascorbico, tioli,
ferro e rame.
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Acido ialuronico catabolismo
L’Ha viene rimosso dai tessuti attraverso la circolazione
linfatica e successivamente catabolizzato nei linfonodi e
nelle cellule endoteliali epatiche.
Le cellule endoteliali epatiche sono dotate di uno
specifico recettore che guida l’endocitosi dell’HA:
l’affinità di questo recettore per il polisaccaride è
direttamente proporzionale alla lunghezza delle catene e
alla frazione di acido ialuronico.
Una minima parte di HA circolante viene metabolizzato
nei reni e nella milza.
Acido ialuronico catabolismo
In seguito all’endocitosi l’HA viene trasportato nei
lisosomi che contengono ialuronidasi, β-glucuronidasi e
β N-acetil glucosaminidasi, i prodotti dell’azione di questi
enzimi vengono rilasciati nel citosol:
- l’acido glucuronico prende la sua regolare via di
degradazione
- l’N acetil glucosamina viene fosforilata e deaminata a
fruttosio 6 fosfato che entra nella glicolisi.
Ialuronidasi

Se si trova all'interno della ECM, può
essere in una forma inattiva o soppressa,
forse legato a un inibitore. Tale situazione
sarebbe parallelo il rapporto tra le
metalloproteasi (MMP) e la
inibitori tissutali delle MMPs, (TIMPs) che
esercitano il controllo squisito su MMP
attività.
prof. umberto vitiello
Acido ialuronico e recettori
Le IALADERINE sono proteine capaci di legare
l’HA sono ampiamentedistribuite nella matrice
extracellulare, sulla superficie cellulare, nel
citoplasma e nel nucleo.
Quelle che legano l’HA alla superficie cellulare
costituiscono i recettori dell’acido ialuronico:
-
-
CD44 glicoproteina transmembrana presente in
diverse isoforme prodotte da un unico gene per
variazione delle sequenze esoniche virtualmente
presente in tutte le cellule regola l’adesione, la
migrazione, l’attivazione e l’homing dei linfociti.
RHAMM recettore di membrana che lega l’HA
controllando la crescita e la migrazione cellulare
attraverso una complessa rete di segnali di trasduzione
e interazione con il citoscheletro.
prof. umberto vitiello
Ialaderine
Ha e’ un componente essenziale dell’ECM,
interagisce direttamente con le cellule
tramite i recettori:
 RHAMM =Rec. for HA mediated motility
 CD44=glicot+proteine di membrana
 ICAM=Molecole di adesione inter-cellulari
 LYVE=lymphatic vessel endothelial
 ?????

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CD44
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prof. umberto vitiello

Ipotetica Modello di Fisiopatologia del danno Cutaneo e fotoinvecchiamento
indotta da irragiamento di raggi ultravioletti
L'esposizione ai raggi ultravioletti (UV) a livelli che non provocano
scottature rilevabile induce l'espressione di metalloproteinasi della matrice
(MMPs) nei cheratinociti (KC) negli strati esterni della pelle, così come
fibroblasti (FB) nel tessuto connettivo; questi metalloproteinasi
degradano il collagene nella matrice extracellulare del derma. L'entità della
distruzione della matrice è limitata dall'induzione simultanea
di inibitore tissutale delle metalloproteinasi-1 matrice (TIMP-1), che inibisce
parzialmente l'attività delle metalloproteinasi della matrice. La degradazione
del collagene è seguita da sintesi e riparazione, che, come per tutti i tipi di
guarigione delle ferite, è imperfetto e lascia la pelle sottile,
clinicamente rilevabili deficit nell'organizzazione o nella composizione della
matrice extracellulare, o entrambi. Danni della Matrice, seguito da
riparazione imperfetta, si verifica con ogni conseguente esposizione al sole,
provocando l'accumulo di matrice alterata (cicatrice solare) e,
eventualmente,photoaging osservabile (rughe).
prof. umberto vitiello

Invecchiamento cutaneo estrinseco o 'fotoinvecchiamento', al contrario di invecchiamento
cutaneo intrinseco, è il risultato di esposizione a fattori esterni, l'irradiazione ultravioletta
principalmente.
Glicosaminoglicani (GAG) e acido ialuronico in particolare (HA) sono importanti
componenti della matrice extracellulare cutanea coinvolti nella riparazione dei tessuti.
Tuttavia, il loro coinvolgimento nel processo di invecchiamento cutaneo estrinseco rimane elusiva.
In questo studio, abbiamo studiato l'espressione di HA e suoi enzimi che metabolizzano in
fotoesposte e photoprotected campioni di tessuto della pelle umana, ottenuta dalla
stesso paziente. GAG totale sono stati isolati, caratterizzato utilizzando specifici GAG-degradanti
enzimi e separati mediante elettroforesi su acetato di cellulosa e membrane
gel di poliacrilammide. Quantificazione di HA in GAG totale è stata effettuata utilizzando ELISA.
Espressione genica di sintasi acido ialuronico (HA), ialuronidasi (Hyal) e HA
recettori CD44 ed il recettore per la motilità HA-mediata (RHAMM) è stata valutata
RT-PCR. Abbiamo rilevato un aumento significativo l'espressione di HA, di minori
massa molecolare, in pelle fotoesposte rispetto con la pelle photoprotected. Questo
aumento è stato associato ad una significativa diminuzione della espressione di HAS1 e
un aumento nell'espressione di HYAL1-3. Inoltre, l'espressione di HA
recettori CD44 e RHAMM era significativamente inibiti in fotoesposte come
rispetto con la pelle photoprotected. Questi risultati indicano che la pelle estrinseca
invecchiamento è caratterizzato da dell'omeostasi distinto di HA. La spiegazione del
ruolo di HA dell'omeostasi nell'invecchiamento cutaneo estrinseco potrebbe offrire un approccio
supplementare nella gestione di invecchiamento
cutaneo.
prof. umberto vitiello
Glicoproteine della ECM
prof. umberto vitiello
ECM ed MMPs
prof. umberto vitiello

Un diagramma schematico di alcune delle proteine che compongono il ECM
e il potenziale di scissione di MMP. L'ECM è composta sia di laminina che di
reti di collagene. All'interno della rete ECM molti laminine e collagene sono
presenti come proteine legate a formare:nidogenina, perlecano (con eparan
solfato) e fibronectina (non mostrato). Recettori di superficie delle cellule,
come integrine e distroglicano interagiscono con le proteine della rete
membrana basale. Sfaldamento di molecole bioattive ECM rilascia
frammenti che sono stati indicati come matricryptins o matrichine . Inoltre,
fattori di crescita, quali TGFβ latente, sono incorporati
con in ECM, e proteolisi di proteine leganti che mantengono i fattori di
crescita in uno stato latente è una delle principali vie di attivazione. Inoltre,
alcuni dei recettori di superficie cellulare, come ad esempio distroglicano ,
sono obiettivi per proteolisi. La scissione di questi tipi di molecole rompe il
contatto tra cellula ed ECM
JD. Mott and Z.Werb
prof. umberto vitiello
MMPs
prof. umberto vitiello
prof. umberto vitiello
Sintesi batterica
CURIOSITA’: solo circa sei specie di batteri hanno
acquisito la capacità di biosintetizzare HA
Acido ialuronico funzioni

Lo ialuronato é un polisaccaride sia extracellulare che associato
alla superficie cellulare, e viene tradizionalmente considerato
come una sostanza biologica che partecipa alla lubrificazione delle
articolazioni e al mantenimento dei tessuto connettivo lasso.
Nonostante questi siano ruoli fisiologici comuni l’acido ialuronico negli
organismi adulti, funziona anche come un segnale microambientale
che
co-regola il comportamento cellulare durante lo sviluppo embrionale, i
processi di guarigione delle ferite, l’infiammazione e lo sviluppo dei
tumori.
Ricerche recenti hanno messo in evidenza un ruolo chiave per le
interazioni tra ialuronato e le cellule tumorali in diversi aspetti della
loro crescita indicando la possibilità di nuove strategie terapeutiche.
Acido ialuronico funzioni
E’ presente in quantità superiori durante lo
sviluppo embrionale, la fase di guarigione
delle ferite ed in alcuni tessuti specializzati
quali la cartilagine, l’umor vitreo dell’occhio, il
cordone ombelicale e il fluido sinoviale.
Nei tessuti è presente come:
 Rivestimento alla superficie cellulare.
 Come parte di grandi aggregati con i
proteoglicani.
 Come polisaccaride libero nel fluido sinoviale
e nell’umor vitreo.
Acido ialuronico funzioni

Quando una pressione esterna viene applicata ad una rete di ialuronato,
questa
si contrae, ma quando la pressione esterna non sussiste più la rete di
ialuronato può riprendere la sua forma originaria, dovuta alla pressione interna
o può acquisire una nuova forma se sono state applicate nuove restrizioni
o confini per controbilanciare questa pressione. Questa proprietà fornisce
resilienza e malleabilità a molti tessuti.
Inoltre, le aree ricche di ialuronato all’interno dei tessuti di sviluppo esercitano
pressioni interne che possono provocare la separazione di strutture fisiche e
creare la strada per la migrazione cellulare.
Queste proprietà possono facilitare i cambiamenti di forma cellulare che sono
richiesti per la divisione cellulare e il movimento, fornendo una zona altamente
idratata attorno alla cellula che la separa dalle cellule adiacenti.
HA funzioni
. Partecipa alla struttura della matrice di cartilagine e altri tessuti.
. Le proprietà reologiche garantiscono lubrificazione alla cartilgine ed
altri tessuti
. Concorre nel mantenimento del bilancio idrico dei tessuti e
dell’omeostasi dello spazio extracellulare.
. Grazie alle interazioni steriche con altre macromolecole regola la
distribuzione e il trasporto delle proteine plasmatiche nei tessuti.
. Legato ai propri recettori permette migrazione, proliferazione e
riconoscimento cellulare
. L’HA aumenta la risposta immune umorale e stimola la sintesi di IL-1
Acido ialuronico nella pelle
Nell’epidermide e nel derma c’è una diversa espressione dei geni di
HAS1 e HAS2, questo porta alla sintesi di diverse isoforme
enzimatiche che rispondo al diverso ruolo che l’HA gioca nel derma e
nell’epidermide.
L’mRNA di HAS2 e HAS3 è stimolato dal fattore di crescita dei
cheratinociti , da IL-1β e dal TNFα
Nei fibroblasti dermici predomina l’ isoforma HAS2 il cui mRNA può
essere completamente inibito dai glucorticoidi questo spiega la base
molecolare dell’atrofia conseguente all’uso locale prolungato di
glucorticoidi.
Il TGF-β1 regola l’espressione delle sintasi dell’HA e induce una
stimolazione della migrazione dei fibroblasti mediata dalla proteina
RHAMM
HA nella pelle

Acido ialuronico è presente in concentrazioni molto
elevate nello spazio extracellulare stretto tra i
cheratinociti dell'epidermide stratificate e ha un tempi di
turnover di meno di 1 giorno. il rapido metabolismo
suggerisce che HA è un riempitivo dello spazio coinvolto
nella migrazione e verso l'alto e nel cambiamento di
forma dei cheratinociti differenzianti, che fornisce spazio
extracellulare per lo scambio di metaboliti nutrizionali e
regolamentari per le cellule spinosi superiori, e che
agisce come ligando segnalazione per migliorare
cheratinociti motilità e la sopravvivenza.
prof. umberto vitiello
Omeostasi dell’HA nell’invecchiamento
cutaneo
Invecchiamento cutaneo intrinseco:
- progressiva riduzione della lunghezza delle catene di HA
- downregulation di HAS-1
- maggiore avidità di legame dell’HA ai tessuti
Invecchiamento cutaneo estrinseco:
- downregulation di HAS-1
- Aumento dell’espressione di HYAL 1-2-3
- downregulation dei recettori CD44 e RHAMM
HA e ROS
Nell’epidermide l’acido ialuronico ha un ruolo protettivo
funzionando da scavenger delle specie reattive
all’ossigeno generate dall’esposizione ai raggi UV.
Il suo rapido turnover aiuta inoltre a rimuovere
dall’epidermide composti nocivi.
Le cellule appartenenti al sistema immunitario (cellule di
Langherans e linfociti) si muovono dentro e fuori
l’epidermide L’HA crea lo spazio extracellulare che facilita
il passaggio di queste cellule e mette a disposizione siti di
legame a bassa affinità dei recettori CD44.

HA as diagnostic marker
L’ HA è facilmente dosabile nel sangue per cui è utilizzato in clinica
medica come marker diagnostico per varie patologie:






malattie epatiche ( un’applicazione recente: l’aumento dei livelli di
HA è indice precoce di rigetto nel trapianto epatico)
Artrite reumatoide, psoriasi e sclerodermia ( i livelli di HA sono
caratteristicamente più alti al mattino)
Setticemia
Alcune neoplasie ( tumore di Wilson, mesotelioma)
Sarcoidosi, sindrome da distress respiratorio nell’adulto ( aumento
dell’HA nel liquido di lavaggio bronchiale)
Progeria: alti livelli di HAY nelle urine
Utilizzo in farmacologia
In farmacologia i gruppi carbossilati di HA sono utilizzati
per produrre idrogel cross-linked in grado di intrappolare
e poi liberare molecole bioattive.
L’HA viene anche usato
- per preparare microcapsule che migliorano la
somministrazione di alcuni farmaci e la loro
biocompatibilità
- in microsfere di HA dedicate al trasporto di plasmidi di
DNA e anticorpi monoclonali nel trasferimento genico e
verso specifici siti bersaglio.
Applicazioni biomediche
Le aree di applicazione clinica dell’HA e dei suoi derivati
sono state classificate da Balazs nel 2004
 visco-chirurgiche: per proteggere i tessuti delicati durante le
manipolazioni chirurgiche, come nella chirurgia oftalmica
 visco-aumento: per riempire e potenziare spazi tessutali,
come nella pelle e nei tessuti vocali e della faringe
 visco-separazione: per separare la superficie del tessuto
connettivo traumatizzata da interventi chirurgici o lesioni, al
fine di prevenire aderenze e formazione di cicatrici eccessive
 visco-supplementazione: per sostituire o integrare fluidi dei
tessuti, come la sostituzione di liquido sinoviale
 visco-protezione: per proteggere superfici tessutali sane,
ferite o danneggiate dalla disidratazione o dagli agenti
ambientali nocivi, e promuoverne la guarigione
In Medicina Estetica

La logica alla base dell'utilizzo di HA per il ringiovanimento cutaneo
non deriva solo della sua perdita con l'invecchiamento, in quanto le
proporzioni di HA nella pelle normale sembra che non cambino dal
feto alla vecchiaia. L’HA viene quindi utilizzato allo scopo di
aumentarne forzatamente il contenuto nei tessuti. Infatti dopo
l'iniezione la molecola e in eccesso rispetto ai livelli naturali e,
essendo biodegradabile, viene “cancellata” da sistemi locali
omeostatici, ma grazie alle sue proprieta reologiche,
prof. umberto vitiello
In medicina estetica

l'HA mantiene acqua (e quindi volume)
fino alla fine di questo processo.
Clinicamente l'aumento sembra procedere
fino a quando la concentrazione di HA
scende sotto un livello critico in cui
diminuisce rapidamente
prof. umberto vitiello
Uso bio-logico
Ac. Jaluronico ad alto peso molecolare
 Ac. Jaluronico ad alta concentrazione
 Utilizzo di Glucosammino glucano
 Utilizzo di Bicarbonato
 Utilizzo di NAC
 Utilizzo di amminoacidi ramificati
 Utilizzo di antiossidanti non entimatici

prof. umberto vitiello
Di conseguenza
Filler per gli inestetismi
 Terapia cellulare ottimizzata

prof. umberto vitiello
prof. umberto vitiello

Grazie per l’attenzione
12/05/2015
Prof. Umberto Vitiello
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