經(jīng)口給予透明質(zhì)酸的生理功能及其作用機(jī)制研究進(jìn)展

王 釗，徐 康，王 方，郭彥南

（1.清華大學(xué)藥學(xué)院，北京 100084；2.首都醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，北京 100069；3.北京協(xié)和醫(yī)院臨床營養(yǎng)科，北京 100006）

透明質(zhì)酸（hyaluronic acid，HA）（圖1），俗稱玻尿酸，最早由美國哥倫比亞大學(xué)教授Meyer和Plamer從牛眼玻璃體中分離得到[1]。自然界中，HA廣泛存在于動(dòng)物的各種組織中，如關(guān)節(jié)腔、血管、心臟、眼、腦及皮膚等，其由D-葡萄糖醛酸（D-glucuronic acid，GlcA）和N-乙酰葡萄糖胺（N-acetylglucosamine，GlcNAc）通過β-1,3糖苷鍵相連組成雙糖單元結(jié)構(gòu)，然后又通過β-1,4-糖苷鍵連接形成線性非硫酸化的糖胺聚糖。一個(gè)完整的HA分子中重復(fù)雙糖單元的數(shù)量可以達(dá)到10 000或更多，分子質(zhì)量約為400萬 Da（每個(gè)雙糖分子質(zhì)量約為400 Da）[2]。HA廣泛分布于細(xì)胞外間質(zhì)（extracellular matrix，ECM），并以高濃度存在于結(jié)締組織中，如皮膚、滑液和玻璃體液[3]。HA是關(guān)節(jié)滑液的主要成分，起到潤滑、減震、滋養(yǎng)關(guān)節(jié)的作用。其在人體膝關(guān)節(jié)中的質(zhì)量濃度約為2～3 mg/mL，年輕人略高于老年人[4-5]。HA也是眼睛玻璃體的主要成分，但質(zhì)量濃度較低，約為200 μg/mL[6]；其次，HA在肺、腎、腦和肌肉中也有一定量的分布，但在肝臟組織中很少，在血清中的含量最低[3]。

圖1 HA的分子結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 1 Molecular structure of HA

體內(nèi)的HA由HA合成酶（hyaluronan synthase，HAS）合成，其家族共有3個(gè)成員，分別為HAS1、HAS2和HAS3，主要合成分子質(zhì)量為100～2 000 kDa的HA。HA可以被HA酶切割降解；人類有6個(gè)HA酶基因，它們編碼具有不同特性和細(xì)胞位置的HA酶[7]。HA在體內(nèi)是動(dòng)態(tài)分子，其合成和降解的過程均受到嚴(yán)格的調(diào)控。哺乳動(dòng)物每天降解并重新合成的HA約占其總量的三分之一（質(zhì)量約為5 g），以保證HA保持發(fā)揮其最佳生理效應(yīng)[3]。HA的代謝半衰期在不同組織間、根據(jù)其發(fā)揮的不同作用而有較大變化，在皮膚中的代謝半衰期只有1.5 d，而在軟骨組織中則可維持2～3 周[8]。此外利用一些工程細(xì)菌（如鏈球菌屬）也可在體外通過發(fā)酵技術(shù)生物合成外源性HA，其與動(dòng)物體內(nèi)合成的內(nèi)源性HA非常一致[9-11]。

HA具有超強(qiáng)的保水能力，能夠與自身質(zhì)量1 000 倍的水結(jié)合。皮膚、結(jié)締組織、關(guān)節(jié)滑膜液、眼睛玻璃體中含有較高濃度的HA，發(fā)揮細(xì)胞維持、保水、營養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)戎匾砉δ?。此外，HA及其鹽還在潤滑、溶質(zhì)運(yùn)輸、細(xì)胞遷移、中性粒細(xì)胞黏附、細(xì)胞相互作用、細(xì)胞分裂、骨吸收、傷口愈合等方面扮演重要的角色[12]。HA作為一種醫(yī)療輔助劑，在眼科、骨科、皮膚、整形、內(nèi)鏡、燒傷等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而，與其他國家相比，我國HA產(chǎn)品的研發(fā)和臨床使用范圍尚為有限。在海外市場中，食品級(jí)HA原料已廣泛用于各種食飲料及保健品等。2021年1月7日，國家衛(wèi)生健康委員會(huì)（以下簡稱衛(wèi)健委）發(fā)文，批準(zhǔn)透明質(zhì)酸鈉（即玻尿酸）為“新食品原料”，可應(yīng)用于普通食品添加[13]。原衛(wèi)生部副部長張鳳樓在2021年“推動(dòng)新食品原料應(yīng)用，發(fā)展食物營養(yǎng)健康產(chǎn)業(yè)——功能性食品發(fā)展趨勢(shì)圓桌論壇”上表示，“新食品原料”不僅豐富了食品內(nèi)容，滿足不同健康需求，也將促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，意義重大[14]。與皮下注射相比，口服HA具有無需專業(yè)人員操作、患者無需忍受痛楚、使用依從性高等諸多優(yōu)勢(shì)。本文綜述目前已發(fā)表的經(jīng)口給予HA相關(guān)代表性研究成果，主要關(guān)注HA在體內(nèi)的吸收、分布和代謝途徑，以及HA對(duì)于不同組織、器官的作用功效，并結(jié)合藥理、毒理研究為口服HA產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)提高大眾對(duì)于口服HA的正確認(rèn)知。

1 經(jīng)口給予HA的吸收與代謝

根據(jù)分子質(zhì)量的不同，HA可以分為高分子質(zhì)量HA（high molecular weight HA，HMW-HA，≥1 000 kDa）、中等分子質(zhì)量HA（medium molecular weight HA，MMW-HA，250～1000 kDa）、低分子質(zhì)量HA（low molecular weight HA，LMW-HA，10～250 kDa）以及寡聚HA（oligo HA，OHA，＜10 kDa）。有研究表明，雞梳狀細(xì)胞來源的MMW-HA（900 kDa）經(jīng)口給予后80%能夠被機(jī)體吸收，而后部分HA運(yùn)轉(zhuǎn)至皮膚、關(guān)節(jié)等部位[15]。在放射性標(biāo)記的HMW-HA經(jīng)口給藥實(shí)驗(yàn)中，大約90%的HA可以在機(jī)體內(nèi)檢測(cè)到，主要集中在糞便[16-17]。使用Caco-2細(xì)胞（人克隆結(jié)腸腺癌細(xì)胞，結(jié)構(gòu)和功能類似于分化的小腸上皮細(xì)胞）進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，分子質(zhì)量大于等于100 kDa的HA難以被細(xì)胞直接吸收，分子質(zhì)量不超過70 kDa的HA則可以滲透進(jìn)入腸上皮細(xì)胞，更低分子質(zhì)量的HA（≤5 kDa）還可以通過被動(dòng)擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)[18]。另外，HA經(jīng)口給予的吸收效果與相對(duì)分子質(zhì)量有相關(guān)性，推測(cè)一種或多種蛋白質(zhì)（HA受體）介導(dǎo)了HA的吸收，且蛋白質(zhì)與HA的親和力具有相對(duì)分子質(zhì)量相關(guān)性[19-20]。以上結(jié)果提示，根據(jù)其分子質(zhì)量不同，HA經(jīng)口給予后的吸收部位、吸收方式和進(jìn)入血液循環(huán)的途徑都有所不同，而HA的介導(dǎo)轉(zhuǎn)運(yùn)有待更多的研究闡明。

經(jīng)口給予HA后，其在體內(nèi)的滯留時(shí)間分別為：胃部2 h、小腸4 h、盲腸24 h（圖2）[15-16]。人造胃液和人造小腸液的體外實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示，HA不會(huì)被人造胃液或人造小腸液中的酶降解，反而能夠在盲腸內(nèi)容物中被降解為寡糖，且以二糖為主。HA在大腸中被分解后，在盲腸、結(jié)腸和直腸區(qū)域均會(huì)被吸收，未吸收部分則由糞便排出體外。HA被吸收后進(jìn)入血液循環(huán)，而后轉(zhuǎn)運(yùn)至其他組織和器官[17]。同位素示蹤法給藥實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，小鼠經(jīng)口給予HA后，HA能夠迅速經(jīng)血液分布至各組織中，13個(gè)受檢組織（包括眼球、腦、皮膚、睪丸、骨骼肌、脂肪、肝臟、脾臟、腎臟、肺、心臟、小腸、胃）均有不同程度的放射性分布。其中，在0～4 h內(nèi)，脾臟的代謝速率快于肝臟，睪丸和皮膚的代謝速率較慢；在0～12 h內(nèi)，38.7%的放射性經(jīng)糞便排出、18.6%的放射性經(jīng)尿液排出[21]。HMW-HA可以通過內(nèi)吞或胞飲進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，即細(xì)胞膜脂質(zhì)層或網(wǎng)格蛋白包被高分子HA后通過內(nèi)陷過程完成內(nèi)吞。HA可在內(nèi)吞小體中被HA酶1降解為HA寡糖；HA寡糖會(huì)被β-D-GlcA酶和β-N-乙酰-D-己糖胺酶通過協(xié)同活性降解為GlcA和GlcNAc結(jié)構(gòu)單元或者HA寡糖通過胞吐被排出細(xì)胞外，胞吐的HA片段具有多種生物學(xué)功能[22]。上述結(jié)果提示HMW-HA需要經(jīng)過胞飲/內(nèi)吞進(jìn)入胞內(nèi)被降解，其降解片段再經(jīng)胞吐作用被排至胞外發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)。

圖2 經(jīng)口給予HA的吸收途徑Fig. 2 Absorption pathways of oral HA

腸道微生物中含有的HA酶將HA降解為不飽和2～6元糖，不飽和HA可以被結(jié)腸細(xì)胞吸收，通過血液循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)至關(guān)節(jié)、皮膚等多個(gè)部位。人的腸道中具有能夠有效降解HA的擬桿菌屬HJ-15（Bacteroides stercorisHJ-15）、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、產(chǎn)氣莢膜梭菌（Clostridium perfringens）[23-25]。另外，乳桿菌（Lactobacillus）和雙歧桿菌（Bifidobacterium）也能夠在HA吸收過程中發(fā)揮重要的作用[26]?；贖A在腸道中能被降解的特性，針對(duì)不同分子質(zhì)量的HA設(shè)計(jì)出更加有效、靶向病灶部位轉(zhuǎn)移并發(fā)揮功能的口服制劑，是口服HA在未來制劑中的一個(gè)不可忽略的方向。

2 經(jīng)口給予HA對(duì)皮膚健康的影響

皮膚作為人體最大的器官，是保護(hù)機(jī)體免受外界有害物質(zhì)入侵和水分流失的第一道屏障。隨著年齡的增長和紫外線的長期輻射，加之吸煙、空氣污染物等外界不良刺激，皮膚的屏障功能逐漸受損，外在表現(xiàn)為皮膚變薄、干燥、彈性缺失、細(xì)紋形成等皮膚衰老或炎癥表征，實(shí)則為年齡相關(guān)的細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)減少以及角質(zhì)層中游離氨基酸和特定鹽等自然保濕因子減少所造成[27-29]。皮膚中HA的含量是皮膚含水量的決定性因素之一。HA含量的減少會(huì)降低皮膚張力，增加皮膚干燥[30]。

皮膚中的HA由表皮角質(zhì)細(xì)胞和真皮成纖維細(xì)胞中的HAS合成，其中真皮中的HA含量高于表皮[31-32]。在真皮中，HA通過其高保水性和黏性調(diào)節(jié)水平衡和維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)[33]。外用HA能夠增強(qiáng)皮膚天然防御功能，加速傷口愈合；改善皮膚生理特性，提高皮膚緊致程度，緩解皮膚炎癥和皺紋生成；刺激真皮層成纖維細(xì)胞，進(jìn)而促進(jìn)膠原蛋白合成。近年來，作為面部抗衰除皺的一種方法，局部HA填料在醫(yī)療美容手術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用，HA注射到真皮層可以長期改善面部皺紋并增強(qiáng)面部軟組織，與膠原蛋白相比副作用更小、耐受性更好[34]。

連續(xù)經(jīng)口攝入HA 30 d后，小鼠皮膚中游離HA含量顯著升高，推測(cè)外源性HA經(jīng)口給予后可能進(jìn)入到皮膚HA的游離庫中作為儲(chǔ)備[35]。一項(xiàng)隨機(jī)、雙盲、安慰劑對(duì)照的臨床研究發(fā)現(xiàn)，口服攝入HA可以增加皮膚水分，改善皮膚干燥；通過檢測(cè)受試者血清丙二醛（malondialdehyde，MDA）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽過氧化酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）的含量變化，發(fā)現(xiàn)口服HA還具有抗氧化功效[36]。一方面，HA可以被機(jī)體吸收并運(yùn)轉(zhuǎn)至皮膚部位，同時(shí)，攝入的HA還有助于增加自身HA的合成，促進(jìn)皮膚成纖維細(xì)胞增殖。此外，有研究認(rèn)為口服HA的保濕效果并不依賴于HA的來源和分子質(zhì)量[37]。口服HA可以提高紫外照射后皮膚中水分含量以及減緩皺紋生成和皮膚老化速率[38-39]。來自日本東京東穗大學(xué)醫(yī)學(xué)中心皮膚科的一項(xiàng)研究結(jié)果顯示，持續(xù)12 周、每天口服120 mg的高分子質(zhì)量（300 kDa）或低分子質(zhì)量（2 kDa）HA均可以顯著提升受試者的皮膚光澤程度和柔韌性、淡化魚尾紋[40]。

HA經(jīng)口給予可以被腸道內(nèi)的細(xì)菌降解為極低分子質(zhì)量的HA寡糖（1～2 kDa），而后通過血液循環(huán)或淋巴循環(huán)遷移至皮膚[17]。HA寡糖具有重要的生理學(xué)意義，包括改善紫外照射后皮膚功能的恢復(fù)、磷酸化CD44進(jìn)而誘導(dǎo)表皮分化[41]等。HA與存在于角質(zhì)形成細(xì)胞表面的受體CD44相結(jié)合，通過一系列信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)發(fā)揮其功能[42]。此外，HA寡糖能夠同時(shí)作為刺激因子和原料增加皮膚成纖維細(xì)胞中HMW-HA的合成[43]。HMW-HA通過促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖以填充細(xì)胞間隙、增加皮膚細(xì)胞內(nèi)HA總量來共同抑制皮膚的水分流失；HMW-HA還可以減少紫外線誘導(dǎo)的表皮細(xì)胞凋亡，進(jìn)而防止表皮厚度增加[44]。與HMW-HA相比，LMW-HA具有更強(qiáng)的清除自由基和抗氧化活性，因此口服LMW-HA能夠顯著減少紫外照射對(duì)皮膚的氧化應(yīng)激[44]。在特定情況下，HA可以與氧自由基發(fā)生反應(yīng)，通過HA的降解來清除過量的自由基[45]。綜上所述，LMW-HA和HMW-HA均可轉(zhuǎn)移至皮膚，促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖和HA再合成，最終實(shí)現(xiàn)改善皮膚狀態(tài)、減緩皮膚衰老的功效。

HA對(duì)皮膚保持水分、維持彈性、塑形美容以及保持其防御功能等的效應(yīng)已經(jīng)得到廣泛的驗(yàn)證和認(rèn)可。目前的給藥途徑主要是經(jīng)皮吸收和皮下/局部注射等，而口服HA無疑更加經(jīng)濟(jì)、方便，依從性更好，如何根據(jù)其不同的分子質(zhì)量、不同的作用效應(yīng)、不同的吸收模式以及不同的使用目的等設(shè)計(jì)出更有效、更安全、更便利的口服HA制劑，針對(duì)不同人群的不同訴求進(jìn)行精準(zhǔn)治療或干預(yù)，將是未來口服HA惠及更多人群的策略之一。

3 經(jīng)口給予HA對(duì)關(guān)節(jié)的影響

骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）是一種與衰老相關(guān)的退行性疾病，隨著人們平均預(yù)期壽命的延長，近年來該病發(fā)病率呈上升趨勢(shì)。流行病學(xué)統(tǒng)計(jì)顯示，世界范圍內(nèi)65 歲及以上人口中50%患有OA。其中，膝關(guān)節(jié)炎是OA的主要類型。HA作為關(guān)節(jié)滑膜液的主要成分，內(nèi)源性HA濃度和分子質(zhì)量的降低是導(dǎo)致滑膜液黏彈性下降和炎癥發(fā)生的重要原因，因此在臨床中HA通常被用于治療膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎[46]。經(jīng)口給予HA能夠有效預(yù)防并治療小鼠骨關(guān)節(jié)炎，減輕關(guān)節(jié)紅腫癥狀，改善血清指標(biāo)，包括腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor，TNF-α）、白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-1、MDA和SOD水平等[47-49]，且將硫酸氨基葡萄糖作為口服HA佐劑后增效明顯[50]。相關(guān)研究顯示，口服HA能夠有效減輕膝關(guān)節(jié)炎的疼痛[46]；2008—2015年進(jìn)行的隨機(jī)、雙盲、安慰劑對(duì)照實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，口服HA可用于治療滑膜炎相關(guān)癥狀，緩解膝關(guān)節(jié)疼痛、滑膜積液和炎癥，提高膝關(guān)節(jié)力量等[46]。連續(xù)8 周口服HA后，關(guān)節(jié)疼痛患者的疼痛感、僵硬感都有明顯緩解[51]。膝關(guān)節(jié)OA患者服用富含HA的雞冠提取物后，疼痛明顯減輕[52]，并且其還能夠抑制球員的軟骨降解并促進(jìn)骨重塑[53]；分子質(zhì)量為900 kDa的HA能夠有效治療膝蓋骨關(guān)節(jié)炎[54]；膝關(guān)節(jié)疼痛患者連續(xù)3個(gè)月口服含雞冠提取物的酸奶后，肌肉功能改善、滑膜積液減少以及疼痛減輕[55]；而口服HMW-HA（2 500～2800 kDa）也能夠減緩慢性關(guān)節(jié)疼痛[56]。與注射用HA相比，口服HA對(duì)于患者的依從性更高、副作用更小，且經(jīng)濟(jì)、方便，具有更廣闊的應(yīng)用前景和開發(fā)潛力。

關(guān)于HA緩解關(guān)節(jié)疼痛的原因，目前主要有以下幾種可能的機(jī)制。一方面，HA通過直接調(diào)節(jié)免疫，抑制炎癥反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)節(jié)疼痛的改善。此類觀點(diǎn)認(rèn)為，HMW-HA與CD44的結(jié)合使其具有抗炎作用，可能通過抑制IL-2介導(dǎo)的II類膠原mRNA表達(dá)下調(diào)起到在關(guān)節(jié)中的消炎和鎮(zhèn)痛作用[56-57]。然而HA可作用于多種靶點(diǎn)，具體的相互作用機(jī)制，不同研究者提出了不同的推測(cè)。Asari等在研究HA經(jīng)口給予后對(duì)小鼠腸道免疫調(diào)節(jié)的影響時(shí)指出，HA可通過與TLR-4蛋白結(jié)合調(diào)節(jié)信號(hào)通路抑制因子3（suppressor of cytokine signaling-3，SOCS3），這一因子亦有助于關(guān)節(jié)炎的改善[58]。Oe、Asari等認(rèn)為，HA通過TLR-4蛋白的調(diào)節(jié)通路在關(guān)節(jié)炎改善中同樣起到作用[46,58]。Tashiro等則認(rèn)為這種調(diào)節(jié)機(jī)制下，HA可能保留在腸道發(fā)揮相關(guān)作用而不必吸收至關(guān)節(jié)[59]。

HA也可能通過分解產(chǎn)生活性因子對(duì)關(guān)節(jié)疼痛起到抑制作用。葡萄糖胺是一種可以減輕膝骨關(guān)節(jié)炎癥狀并可以抑制疾病進(jìn)展的膳食補(bǔ)充劑。在體內(nèi)，通過一系列溶酶體酶的作用，葡萄糖胺在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為N-乙?；劝滨０贰A在體內(nèi)分解產(chǎn)生GlcNAc，該產(chǎn)物進(jìn)一步轉(zhuǎn)化可得到N-乙?；劝滨０?，因此，口服HA可能以與葡萄糖胺類似的機(jī)制改善關(guān)節(jié)疼痛[59]。HA尤其是HMW-HA對(duì)OA特別是膝關(guān)節(jié)炎的治療效果已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可，而如何能夠提高口服HMW-HA的生物學(xué)利用度是未來該治療領(lǐng)域需要攻克的難題之一。

4 經(jīng)口給予HA對(duì)于腸道健康的影響

菌群與腸道功能之間的反饋調(diào)節(jié)是維持腸道穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵。由環(huán)境、遺傳、感染、免疫等綜合因素而引起的一種腸道黏膜免疫系統(tǒng)異常反應(yīng)稱為炎癥性腸病（inflammatory bowel disease，IBD），主要表現(xiàn)為腸道黏液層的損害、伴隨著腸道屏障功能的缺失和嚴(yán)重的腸道菌群失調(diào)?；贖A的納米顆粒藥物以其安全性高、副作用小、效果良好的優(yōu)勢(shì)正在逐漸替代IBD的傳統(tǒng)治療藥物。HA-膽紅素納米藥物（hyaluronic acidbilirubin nanomedicine，HABN）能夠靶向調(diào)節(jié)結(jié)腸炎模型小鼠的腸道屏障功能、菌群穩(wěn)態(tài)以及免疫反應(yīng)[60]。一方面，HA本身具有免疫調(diào)節(jié)特性，能夠激活巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（regulatory T cell，Treg細(xì)胞）并減少中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞數(shù)量，誘導(dǎo)抗菌肽表達(dá)，發(fā)揮抗炎、修復(fù)腸道屏障功能的作用；另一方面，以HA為親水載體，使得疏水性的抗氧化藥物（例如膽紅素）得以通過口服、吸收進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用。研究結(jié)果顯示，HABN有效抑制了由于葡聚糖硫酸鈉所致的結(jié)腸組織損傷和免疫細(xì)胞浸潤，同時(shí)，腸道組織中緊密連接蛋白（Claudins、Occludin、ZO-1）表達(dá)水平升高、促炎因子和凋亡因子的表達(dá)水平降低等。16S rRNA測(cè)序結(jié)果顯示，HABN能夠顯著提高腸道菌群多樣性并改善菌群失調(diào)，增加Akkermansia muciniphila、ClostridiumXIVα、Lactobacillus等益生菌豐度。其中，A. muciniphila促進(jìn)腸道內(nèi)黏液生成和緊密連接蛋白表達(dá)，ClostridiumXIVα的代謝產(chǎn)物丁酸可以激活固有層中的Treg細(xì)胞，乳酸菌發(fā)揮良好的抗炎活性[60]。另有研究報(bào)道，HA經(jīng)口給予后能夠提高小鼠對(duì)腸道李斯特氏菌（Listeria monocytogenes）、檸檬酸桿菌（Citrobacter rodentium）、腸致病性大腸桿菌（enteropathogenicEscherichia coli）感染的控制能力，即HA經(jīng)口給予后能顯著降低小鼠體內(nèi)的有害細(xì)菌的載量[61]。

隨著飲食方式的改變，我國居民胃食管反流癥的發(fā)生率逐年提高，患者的胃酸和膽汁從胃部反流至食管，引起食管炎癥和胃灼熱。HA作為一種高分子質(zhì)量的糖胺聚糖，能夠組裝成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和分子框架作為過濾器，防止高分子質(zhì)量物質(zhì)的擴(kuò)散[62]。基于HA和硫酸軟骨素的生物黏合劑作為機(jī)械屏障覆蓋食管黏膜，改善胃酸和胃蛋白酶造成的食管黏膜損傷、減弱黏膜滲透性，對(duì)于胃食管反流癥具有良好的改善效果[63]。同時(shí)，HA參與潰瘍愈合的關(guān)鍵過程，包括調(diào)控上皮細(xì)胞分化、促進(jìn)上皮形成和黏膜水化等。對(duì)于患者來說，該藥物起效迅速、顯著減緩胃部燒灼感（燒心）和反酸的發(fā)生，50%的患者在用藥期間癥狀完全消失，另外，HA建立起的黏膜層屏障，還可以用于治療復(fù)發(fā)性口腔潰瘍[63]。提示在黏膜潰瘍創(chuàng)面愈合的治療上，HA是一個(gè)非常有潛力的候選藥物。

HA在增強(qiáng)腸道的先天性防御方面發(fā)揮著重要的作用，在受損組織中，大分子HA被分解為具有誘導(dǎo)炎癥基因表達(dá)能力的HA片段，HA片段通過Toll樣受體（Toll-like receptor，TLR）作為內(nèi)源性“危險(xiǎn)信號(hào)”或“損傷相關(guān)的分子”被機(jī)體識(shí)別，并誘導(dǎo)產(chǎn)生局部先天防御反應(yīng)[64-66]。一種小于750 kDa的HA片段通過TLR4依賴的信號(hào)通路保護(hù)結(jié)腸炎小鼠模型免受菌群紊亂介導(dǎo)的腸道上皮細(xì)胞損傷[67]。LMW-HA還可以提高抗菌肽蛋白表達(dá)水平，其對(duì)于包括沙門氏菌（Salmonella）在內(nèi)的多種人類病原體具有直接的抗菌活性，進(jìn)而維持上皮細(xì)胞屏障完整，增強(qiáng)胃腸道、泌尿生殖系統(tǒng)、肺上皮、陰道等的上皮防御功能[68-69]。分子質(zhì)量為35 kDa的HA（HA35）在小鼠模型中被多次證明能夠通過維持腸道屏障功能進(jìn)而預(yù)防腸道細(xì)菌感染和減少腸道炎癥；在幼犬模型上，其同樣展現(xiàn)出良好地降低腸道通透性、抑制細(xì)菌移位定植、減少促炎因子釋放的功效[70]。值得注意的是，在所有特定分子質(zhì)量大小的HA中，HA35是緊密連接蛋白和抗菌肽表達(dá)最有效的誘導(dǎo)劑。另外，HA35作為一種抑菌劑可以抑制克雷伯氏菌（Klebsiella）、沙門氏菌（Salmonella）的感染，從而降低菌血癥和系統(tǒng)炎癥水平。另有研究提出，HA對(duì)于結(jié)腸炎的另一個(gè)保護(hù)機(jī)制是影響緊密連接蛋白的表達(dá)和定位。腸道發(fā)生炎癥時(shí)，緊密連接蛋白在細(xì)胞膜上的分布顯著減少；而經(jīng)口給予HA35治療組的結(jié)腸炎小鼠、幼犬以及患者的結(jié)腸上皮細(xì)胞的緊密連接蛋白表達(dá)顯著高于非治療組[70-72]，提示HA35能夠顯著提高病灶部位緊密連接蛋白的表達(dá)或者募集，抑制炎癥的發(fā)生發(fā)展。

HA通過與腸道受體（TLR4、TLR2）結(jié)合，促進(jìn)抗炎細(xì)胞因子IL-10和細(xì)胞因子SOCS3的表達(dá)，從而發(fā)揮抗炎作用[58]。在酒精誘發(fā)的肝損傷模型中，HA35經(jīng)口給予可以恢復(fù)Toll相互作用蛋白（Tollip）的水平，其與IL-1受體相關(guān)激酶1形成復(fù)合物，進(jìn)而抑制炎癥相關(guān)蛋白轉(zhuǎn)錄因子核因子κB的活化，降低TNF-α的表達(dá)；Tollip還可以通過與受體的直接相互作用減少TLR4、TLR2介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)[73]。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示了HA抵御腸道炎癥的多途徑、多靶點(diǎn)、多效應(yīng)的廣譜作用特征。

5 經(jīng)口給予HA對(duì)于眼部的影響

干眼病（dry eye disease，DED）是一種常見的慢性眼表疾病，特征為淚膜穩(wěn)態(tài)的紊亂，主要表現(xiàn)為淚膜不穩(wěn)定、高滲、炎癥以及神經(jīng)感覺異常，最終導(dǎo)致眼部不適和視力障礙[74-75]。DED的基礎(chǔ)治療主要依靠滴加潤滑性滴眼劑或增黏劑等。HA作為一種大分子黏多糖，廣泛分布于結(jié)締組織、上皮組織和神經(jīng)組織[76-77]，已被添加進(jìn)淚液補(bǔ)充劑用于治療DED，作為一種局部藥劑起到增強(qiáng)潤滑的作用，同時(shí)還能夠促進(jìn)角膜上皮傷口的愈合[78-79]。

有研究通過單獨(dú)使用0.15% HA眼用懸浮液的局部潤滑劑（對(duì)照組），以及HA局部順滑劑結(jié)合每天240 mg的HA口服（390 kDa）的方式（實(shí)驗(yàn)組），比較了兩種方案對(duì)DED的治療效果。采用檢測(cè)眼表疾病指數(shù)（ocular surface disease index，OSDI）進(jìn)行評(píng)分，用淚膜破裂時(shí)間（tear break up time，TBUT）和角膜熒光素染色（corneal fluorescein staining，CFS）斑點(diǎn)數(shù)來評(píng)估口服HA對(duì)于治療DED的效果。結(jié)果顯示，口服和局部HA聯(lián)合用藥治療DED的效果顯著優(yōu)于單獨(dú)HA局部用藥[80]，提示口服HA具有協(xié)同治療DED的潛在優(yōu)勢(shì)。

機(jī)制研究表明，在治療DED的研究中，研究者根據(jù)眼表CD4+T細(xì)胞的存在以及局部施用環(huán)孢菌素（一種T細(xì)胞活性抑制劑）對(duì)眼表炎癥的改善結(jié)果，提出了適應(yīng)性免疫機(jī)制在DED中的作用[81]。并且越來越多的證據(jù)支持CD4+T細(xì)胞和DED致病性的關(guān)系[82-83]。而正如前面也提到的，經(jīng)口給予MRLlpr/lpr（系統(tǒng)性紅斑狼瘡）自身免疫性疾病小鼠HMW-HA，可以調(diào)節(jié)Th-1型自身免疫疾病和炎癥[58]。

此外，HA經(jīng)口給予也能夠促進(jìn)角膜上皮傷口愈合。HA及其降解產(chǎn)物能夠激活特定的細(xì)胞內(nèi)反應(yīng)，包括上皮細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡和新血管形成等[84]?，F(xiàn)在普遍認(rèn)為HA激活細(xì)胞內(nèi)反應(yīng)相關(guān)的關(guān)鍵因素之一是CD44蛋白受體。HA是CD44的配體，CD44是多功能細(xì)胞表面黏附受體，在整個(gè)身體組織中廣泛表達(dá)[85-86]，并在人類的眼角膜也有表達(dá)[87]。相關(guān)的體外實(shí)驗(yàn)表明， HA可以促進(jìn)角膜上皮傷口愈合和角膜上皮細(xì)胞的遷移，這些影響與細(xì)胞CD44有關(guān)[88-89]。

有意思的是，最早HA是從牛眼玻璃體中分離得到的，而直到目前為止，外源性的HA尤其是經(jīng)口給予HA對(duì)人類眼睛玻璃體某些病變的影響和改善作用的相關(guān)研究報(bào)道甚少。未來，口服HA能否用于眼部相關(guān)疾病的預(yù)防和治療仍亟待探究。

6 經(jīng)口給予HA的安全性研究

對(duì)于口服HA安全性的探究始源較早。雞冠，一種含有高濃度HA的食物，早已在法國、德國、中國等被消費(fèi)者青睞，早期甚至將其視為皇家菜肴，“吃雞冠可以變美”的說法也是得益于HA的功效。在日本，HA從1992年起被批準(zhǔn)可以作為膳食補(bǔ)充劑，用以改善皮膚健康和緩解關(guān)節(jié)疼痛。在韓國、美國、加拿大、意大利、比利時(shí)等國家，HA也被認(rèn)可作為食品添加劑和健康功能食品使用[46]。2021年1月，國家衛(wèi)健委批準(zhǔn)將HA的使用范圍從保健品擴(kuò)大至普通食品，從“外用”至“內(nèi)服”的跨越歸功于科學(xué)家們的多年探索和安全性驗(yàn)證。小鼠、大鼠、家兔、幼犬、人體等多個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷难芯拷Y(jié)果顯示，HA具有較高的安全性，不具有免疫原性，也并非過敏原，無生殖、發(fā)育和遺傳毒性，對(duì)癌癥轉(zhuǎn)移無影響等[12]。

在一項(xiàng)雙盲的人體實(shí)驗(yàn)中，連續(xù)12個(gè)月、每天口服200 mg HA以及連續(xù)8 周、每天口服240 mg HA均未顯示出任何副作用[59,90]；單劑量毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，HA經(jīng)口給予的最大半數(shù)致死量（median lethal doses，LD50）對(duì)于小鼠、大鼠、家兔來說分別為2 400、800、1 000 mg/kg，遠(yuǎn)超日常攝入推薦劑量[91]。重復(fù)劑量毒性研究結(jié)果顯示，1 330 mg/kg連續(xù)經(jīng)口給予90 d并未對(duì)家兔產(chǎn)生毒性作用[92]。同時(shí)，670 mg/kg的口服劑量也不會(huì)對(duì)大鼠造成生殖和發(fā)育毒性[93]。如表1所示，多個(gè)研究均證明口服HA具有較高的安全性。

表1 HA經(jīng)口給予的安全性實(shí)驗(yàn)[46]Table 1 Safety test of oral HA[46]

7 結(jié) 語

HA作為一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的重復(fù)二糖（D-GlcA和GlcNAc）單元線性鏈狀糖胺聚糖，廣泛存在于機(jī)體細(xì)胞表面與細(xì)胞間基質(zhì)中，具有多種生理功能，參與機(jī)體的多個(gè)生物學(xué)過程。HA經(jīng)口給予后在體內(nèi)被腸道菌群或酶降解為大小不同的片段，并被運(yùn)送至不同部位分別發(fā)揮功能（圖3）。隨著年齡的增長，體內(nèi)HA水平逐漸降低，口服HA有望對(duì)機(jī)體的HA進(jìn)行補(bǔ)充，進(jìn)而調(diào)節(jié)機(jī)體相關(guān)功能，促進(jìn)和維持機(jī)體健康。目前，體內(nèi)、體外實(shí)驗(yàn)以及患者雙盲實(shí)驗(yàn)初步證明，口服HA在維持皮膚健康、修復(fù)關(guān)節(jié)損傷、調(diào)節(jié)腸道免疫、緩解干眼等方面扮演著重要的角色；同時(shí)，其安全性較高，不具有免疫原性、非過敏原，無生殖、發(fā)育和遺傳毒性，對(duì)癌癥轉(zhuǎn)移無影響等。

圖3 經(jīng)口給予HA的主要功能及其作用機(jī)制Fig. 3 Function and mechanisms of oral HA

關(guān)于HA對(duì)于組織穩(wěn)態(tài)維持和損傷修復(fù)的生物學(xué)功能及其具體機(jī)制仍有較多未知。總體來看，人體內(nèi)HA的水平隨年齡增加而下降，因此，長期口服HA是否能夠延緩衰老或改善衰老相關(guān)疾病，其是否參與了經(jīng)典的衰老信號(hào)通路的調(diào)控，也是值得關(guān)注的研究方向。已有研究顯示，HA主要通過免疫調(diào)節(jié)參與炎癥反應(yīng)，然而，其對(duì)于2型糖尿病、脂肪肝等疾病發(fā)展過程中的炎癥積累是否具有減緩作用等仍尚待探究。另一方面，針對(duì)不同分子質(zhì)量HA分子的生物學(xué)功能和吸收轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制的研究將會(huì)有效提高HA口服制劑的作用效率，同時(shí)，能夠提高其精準(zhǔn)靶向作用，增強(qiáng)其靶向應(yīng)用價(jià)值。作為天然來源的藥食兼用黏多糖分子，除了其已經(jīng)廣為人知的醫(yī)藥保健作用之外，HA作為一種不可多得的生物材料也具有潛在的巨大應(yīng)用前景，值得重視研究和挖掘開發(fā)。