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大解密──玻尿酸生理作用

大解密──玻尿酸生理作用
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隨著研究的進展,我們對於玻尿酸的認知已不侷限在於保濕這塊領域,甚至有研究發現玻尿酸參與發炎反應的調節,能進一步發揮抗發炎的作用。本週微笑想與大家分享玻尿酸的生理作用與分子量大小的關係。

探討玻尿酸的生理作用與分子量大小的關係前,我們先來複習一下玻尿酸的結構及吸收度狀況…

玻尿酸的結構

玻尿酸又稱透明質酸(Hyaluronic acid)是一種大分子粘多醣(Biopolysaccharide),在結構上,D-葡萄糖醛酸(D-glucuronic acid)及D-N-乙醯葡萄糖胺(D-N-acetylglucosamine),以β-(1-3)鍵結構成之dimer,再以β-(1-4)鍵結成的直鏈聚合物。平均分子量介於5千到2千萬道耳吞(Dalton)。

玻尿酸的三維立體結構,使它可以攜帶大量的水分。1公克的玻尿酸可以吸收500~1000c.c.的水分,相當於500~1000倍吸水能力,而膠原蛋白分子只能攜帶30倍的水分。在身體裡,玻尿酸會與眾多的蛋白聚醣結合成非常巨大的分子,我們把蛋白聚醣想像成會吸水的海綿,而玻尿酸則是一條線,把很多小海綿串起來,這就是玻尿酸為什麼會有極佳保濕作用的原因。

口服玻尿酸的吸收度

動物試驗發現,口服分子量100萬道耳吞的玻尿酸,大約有90%會被吸收且被身體利用,而被吸收進入體內的玻尿酸約有80%經由肝臟分解、吸收作為能量來源,僅有10%停留於體內利用。但由於人體無法消化水解玻尿酸結構,所以玻尿酸的吸收率與分子量有莫大的關係。 

傳統玻尿酸由於分子量過大,很難被人體小腸吸收,研究顯示,玻尿酸分子量若大於10萬幾乎難以被小腸吸收【1】,但有趣的是,腸道中的益生菌Lactobacillus and Befidobacterirn,卻能將較大的玻尿酸分解成2-6個片段,以利於小腸吸收而運送至關節至其它組織【2】。目前研究發現,分子量小於10萬道耳吞可以經由腸道旁細胞被動擴散路徑而從小腸被吸收而分子量較大的玻尿酸則藉由腸道細菌分解再經由盲腸/結腸/直腸吸收至全身及皮膚

玻尿酸的生理功能

除了大家既定印象中,玻尿酸具有保濕能力,能吸附500-1000倍的水份外,其在身體各處發揮眾多角色的作用:

(1)細胞外基質的重要成分 。
(2)細胞分裂的重要物質:與纖維母細胞的 HA 受容體 CD44 及 RHAMM 結合,刺激纖維母細胞的活性產生更多的結構蛋白組織及透明質酸。
(3)抗發炎:降低抗發炎物質產生和抑制基質金屬蛋白 (MMP) 活性、抑制巨噬細胞遷移。 MMP 活化與皮膚老化、關節炎、腫瘤轉移等都有關係。
(4)保護軟骨:減少與疼痛相關的神經衝動與神經敏感性。
(5)維持液體結締組織的彈性與粘度:如關節滑膜、眼睛玻璃體液體和眼睛前房等。
(6)傷口癒合與再生。
(7)免疫刺激:刺激巨噬細胞等。

分子量大小不同,功能不同

有別於既有認知,以往我們總認為小分子玻尿酸應該是由小腸吸收後,運送至皮膚、關節、身體部位,達到保濕及減輕關節疼痛感。但日本研究發現,分子量90萬的 Hyabest® (J)玻尿酸,還能作用在小腸的Toll-like receptor-4(TLR-4),進可增加IL-10(一種抗發激素),增加 SOCS3基因表現(suppressor of cytokine signaling 3),而達到關節抗發炎的作用【3】。廠商研究結果發現,不同分子量大小的玻尿酸,在人體中作用的生理機轉有所不同:

Hyabest(J)          分子量90萬道耳吞–>通過TLR4 路徑來抑制發炎反應與免疫疾病
Hyabest(S) LF-P  分子量30萬道耳吞–>刺激纖維母細胞增生、合成玻尿酸及膠原蛋白
Hyabest(A)         分子量2000道耳吞–>直接補充玻尿酸

依各分子量之差異,玻尿酸原料具有各種不同之用途:

分子量<50萬 道耳吞–>保健食品
50-100萬道耳吞     –>化妝品、保養品
80-100萬道耳吞     –>眼用滴劑
50-150萬道耳吞     –>關節注射液
>150萬道耳吞–>美容醫學、眼球黏彈劑、抗粘黏墊片

玻尿酸來源,有差別

目前玻尿酸主要來源分雞冠萃取及微生物發酵製成, 目前雞冠萃取的玻尿酸分子的確較小(吸收度較高),但組織萃取法無法控制分子量大小,但隨著科技進步目前微生物發酵玻尿酸已達可以精準控制分子量大小。另一方面微生物發酵玻尿酸純度較高(87-99%),而雞冠萃取純度較低(50-70%)。從依據衛生福利部公告訂定「食品原料『雞冠萃取物(含透明質酸鈉)及『流行鏈球菌發酵物(含透明質酸鈉)之使用限制(衛授食字第1061300712號),符合規範的雞冠萃取物透明質酸鈉含量為80%以下,而流行鏈球菌發酵之透明質酸鈉含量為87%以上,可以看出,市售合法微生物發酵玻尿酸純度高於雞冠萃取。

參考文獻

  1. LowMolecular-Weight Hyaluronan Permeates through Human Intestinal Caco-2 Cell Monolayers via the Paracellular Pathway. Biosci Biotechnol Biochem. 2008;72:1111–4.
  2. Digestion and fermentation of hyaluronic acid. Journal for the integrated study of dietary habits. 2002; 13(2):107–11 (in Japanese).
  3. Oral administration of high molecular weight hyaluronan (900 kDa) controls immune system via Toll-like receptor  4 in the intestinal epithelium. J Biol Chem. 2010;285:24751–8.
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