L'acido ialuronico è un polisaccaride naturale a struttura lineare composto da residui di acido D-glucuronico ed N-Acetil-D-glucosamina alternati tra loro. Non è legato ad unità proteiche ed appartiene alla classe dei glicosaminoglicani (mucopolisaccaridi acidi). E' una sostanza endogena presente diffusamente nell'organismo umano a livello della matrice extracellulare dei tessuti connettivi, nel fluido sinoviale, nelle cartilagini, nell'umore acqueo e vitreo dell'occhio.
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L’acido ialuronico è una delle molecole più igroscopiche presenti in natura. Questa è forse la singola caratteristica primaria che contribuisce a molte delle sue caratteristiche biologiche.
La viscoelasticità dell’acido ialuronico è particolarmente rilevante per i suoi effetti “ammortizzanti” e lubrificanti come componente dell’umor vitreo dell’occhio e del liquido sinoviale. Questa caratteristica reologica è sfruttata nella produzione di soluzioni viscoelastiche per la chirurgia oculare [6,7].
Data l’elevata igroscopicità, le soluzioni di acido ialuronico sono estremamente osmotiche, proprietà particolarmente accentuata dalla presenza di albumina serica, come spesso accade nella maggior parte dei fluidi tissutali. Questa caratteristica, nel tessuto cutaneo, ha una importanza fondamentale nella regolazione dell’idratazione tissutale, soprattutto nei periodi di cambiamento come possono essere lo sviluppo embrionale o durante i processi infiammatori secondari ad un danno tissutale, momenti in cui i livelli di acido ialuronico sono elevati. La creazione di aree in cui l’idratazione è aumentata risulta in un indebolimento dell’ancoraggio delle cellule alla matrice extracellulare, permettendo un distacco temporaneo che facilita i processi di migrazione e divisione cellulare [8].
La natura estremamente viscosa dell’acido ialuronico, che è particolarmente presente nella zona pericellulare della matrice contribuisce a ritardare la penetrazione di virus e batteri [9,10].
In condizioni fisiologiche l’acido ialuronico è completamente ionizzato, e può influenzare i flussi ionici, fondamentali nella comunicazione tra cellule attraverso i canali ionici di membrana. L’acido ialuronico può servire anche da scavenger di radicali liberi e da antiossidante.
Nell’ambito del processo infiammatorio, l’acido ialuronico ha un effetto modulante, dovuto all’azione sui radicali liberi [11-13], ad un’azione antiossidante [14] e alla esclusione di enzimi litici dall’immediato ambiente cellulare e dagli altri componenti della matrice extracellulare [5,11].
Caratteristiche biologiche
Queste caratteristiche fisico-chimiche dell’acido ialuronico possono essere ulteriormente modificate dal legame specifico a determinate cellule o a determinati componenti della matrice extracellulare.
Recettori specifici dell’acido ialuronico
L’acido ialuronico si lega attraverso tre classi principali di recettori di superficie: CD44, RHAMM e ICAM-1.
CD44 è ampiamente distribuito nell’organismo ed è considerato il principale recettore di superficie per l’acido ialuronico [15,16]. L’interazione tra acido ialuronico e CD44 è stata implicata in una varietà di eventi fisiologici, che comprendono: adesione cellula-cellula, adesione cellula-substrato, migrazione, proliferazione ed attivazione cellulare, uptake e degradazione dell’acido ialuronico. Studi recenti di Kaya et al. [17] suggeriscono che le due principali funzioni del CD44 nella cute siano la regolazione della proliferazione dei cheratinociti in risposta agli stimoli extracellulari e il mantenimento della omeostasi locale dell’acido ialuronico.
L’espressione di RHAMM (che significa Receptor for HyaluronAn Mediated Motility – recettore per la mobilità mediata dall’acido ialuronico) sulla superficie cellulare è associata al movimento delle cellule ed è stato identificato in un ampia varietà di cellule migranti (e.g. fibroblasti) [18-22].
ICAM-1 (IntraCellular Adhesion Molecule 1 – molecola di adesione intracellulare) era originariamente considerato un recettore metabolico per l’acido ialuronico [23]. In effetti si tratta di una molecola di adesione abbondantemente distribuita su cellule endoteliali, macrofagi ed altri tipi cellulari. Il legame dell’acido ialuronico ad ICAM-1 può influenzare il suo legame con altri recettori (come LFA-1/Mac-1) che, mediando l’interazione tra cellule endoteliali e leucociti, possono contribuire al controllo della risposta infiammatoria mediata da ICAM-1 [24-26].
Il legame ai componenti della matrice extracellulare: funzioni biologiche e strutturali
L’acido ialuronico è anche una parte integrale della matrice extracellulare: in particolare esso costituisce la spina dorsale della organizzazione dei proteoglicani [27,28]. Esso forma anche associazioni con collagene, fibrina, ed altre molecole della matrice extracellulare. La risposta iniziale ad un danno tissutale prevede la formazione di una matrice temporanea estremamente ricca in acido ialuronico e fibrina, che supporta la migrazione di fibroblasti e cellule endoteliali nell’area della lesione [29-31].
Sia che l’acido ialuronico sia legato a cellule o a componenti della matrice extracellulare, la sua natura idrofilica crea un ambiente favorevole alla migrazione delle cellule, mentre le sue proprietà di scavenger dei radicali liberi e di inibizione alla libera circolazione delle proteine nel microambiente pericellulare, hanno un’azione protettiva rispetto ai danni ossidativi o da enzimi proteolitici. Queste sono forse tra le proprietà fisiche più importanti per l’effetto dell’acido ialuronico sui processi di ripristino tessutale [27, 28].
Ruolo dell’acido ialuronico nella riparazione tissutale
Molti dei processi biologici mediati dall’acido ialuronico sono fondamentali nella riparazione tissutale e nella guarigione delle ferite.
I tessuti in rigenerazione sono ricchi in acido ialuronico. L’acido ialuronico contribuisce ad una grande varietà di funzioni cellulari essenziali per la riparazione dei tessuti: la risposta all’infiammazione, la migrazione cellulare, la proliferazione cellulare e l’organizzazione della matrice extracellulare. Inoltre, l’acido ialuronico gioca un ruolo importante nei processi angiogenetici.