Kyselina hyaluronová – význam a možnosti využití v otorinolaryngologii

Overview

Kyselina hyaluronová (KH) je lineární, přirozeně se vyskytující polysacharid o vysoké molekulové hmotnosti. Je součástí řady bio logických procesů, zejména regulačních, protizánětlivých, imunosupresivních nebo antiproliferativních. Významně váže vodu a podílí se na udržování viskoelasticity tkání, na supramolekulárním prostorovém uspořádání proteoglykanů v extracelulární matrix a na regulaci osmotického tlaku, což významně ovliňuje homogenitu tkáně a její homeostatickou integritu. Díky těmto vlastnostem lze neimunogenní KH použít v mnoha klinických aplikacích. V otorinolaryngologii jsou možnosti jejího využití široké zejména v otologii, laryngologii, rinologii nebo při léčbě zánětlivý stavů a keloidních jizev. Ně kte ré potenciální oblasti využití jsou stále ve stadiu experimentu (genová terapie).

Klíčová slova:

léčba – kyselina hyaluronová – otorinolaryngologie

Úvod

Kyselina hyaluronová (KH) je lineární, přirozeně se vyskytující polysacharid o vysoké molekulové hmotnosti. Je uložena v extracelulárním prostoru pojivových tkání, synoviální tekutiny, embryonálního mezenchymu, kůže, respiračního epitelu a dalších orgánů a tkání lidského těla. Je tvořena opakujícími se disacharidovými jednotkami obsahujícími kyselinu D glukuronovou a N-acetylglukosamin. V organizmu se vyskytuje nejčastěji v podobě solné soli jako hyaluronan sodný. Na 70 kg váhy lidského těla připadá zhruba 15 g hyaluronanu, z toho 50 % je obsaženo v kůži. Sumární vzorec je (C14H21NO11) n. Poločas rozpadu KH se podle charakteru tkáně pohybuje mezi 5 min (krev) až 3 týdny (chrupavka). Schopnost její přirozené obnovy v organizmu klesá se stárnutím. KH je tvořena pomocí membránového enzymu hyaluron syntázy. Rozlišujeme tři druhy enzymů – HAS-1, HAS-2 a HAS-3, přičemž dominantní je produkce HAS-2 v kůži. Denně lidské tělo vytvoří zhruba 3–5 g KH. Je součástí řady bio logických procesů, zejména regulačních, protizánětlivých, imunosupresivních nebo antiproliferativních. Bylo zjištěno, že KH tvoří významný vektor při přenosu nitrobuněčných signálů cestou mnoha receptorů. Nejvýznamnějším z nich je receptor CD44 – buněčný povrchový glykoprotein podílející se na různých buněčných funkcích včetně adheze k hyaluronanu a kolagenu. KH se rovněž se podílí na regulaci buněčného chování během embryonálního vývoje. Významně váže vodu a podílí se na udržování viskoelasticity tkání, na supramolekulárním prostorovém uspořádání proteoglykanů v extracelulární matrix a na regulaci osmotického tlaku, což významně ovliňuje homogenitu tkáně a její homeostatickou integritu. Díky těmto vlastnostem lze neimunogenní KH použít v mnoha klinických aplikacích. Kromě otorinolaryngologie se jedná například o doplňování kloubních tekutin při osteoartróze, usnadnění hojení a regenerace chirurgických ran, oftalmologické indikace, farmakologii a kosmetiku [1]. Příznivě zde působí podpora mukociliární clearance, podpora buněčných membrán a protizánětlivý účinek.

 

Historické souvislosti a výroba kyseliny hyaluronové

Kyselina hyaluronová byla poprvé popsána německým farmaceutem Karlem Meyerem a jeho asistentem Johnem Pahl merem v roce 1934, a to v kravském očním sklivci. Název je odvozen složením řeckého „hyalos“ – sklovitý a uronové kyseliny. Syntéza in vitro byla poprvé uskutečněna v roce 1964. První klinické použití je datováno na přelom 70. a 80. let, kdy byl vyvinut komerční preparát Healon. Bylo to umožněno postupem vyvinutým Endre Balaszem, při kterém se neimunogenní, purifikovaná vysokomolekulární KH extrahovala z pupečníků a kouhoutích hřebenů. Nárůstem poptávky po KH bylo nutné rozšířit možnosti výroby. Další cestou byla fermentační technika a mikrobiální produkce pomocí Streptococcus zooepidermnicus popsaná Shiseidem v roce 1980. Nevýhodou této techniky je však kontaminace preparátu bakteriálními endotoxiny. Z tohoto důvodu byl vyvinut nový postup výroby rekombinantní HK pomcí grampozitivních i gramnegativních bakterií Bacillus sp., Lactococ cus lactis, Agrobacterium sp. a Escherichia coli. Problémem stále zůstává výroba HK s konstantní délkou disacharidového řetězce a deklarovanou molekulovou váhou. Klinické vlastnosti KH závisí právě na těchto atributech. Molekulová hmotnost KH je podle různých zdrojů vysoce variabilní a může se pohybovat zhruba mezi 10⁴ a 10⁷ Da. Vysoká molekulová hmotnost zlepšuje viskoelasticitu tělních tekutin, zlepšuje hojení a má analgetické vlastnosti. Nižší molekulová hmotnost proniká hlouběji tkáněmi včetně kůže, uvolňuje protizánětlivé mediátory, má angiogenní účinky a inhibuje nádorový růst. Pro zvýraznění elastického účinku se v poslední době vyrábí i modifikovaná, tzv. crossed- -linked KH. Vysoké mulekulové hmotnosti je zde dosaženo přeměnou původně lineární struktury na síťovanou. Od roku 2000 postupně dochází k náhradě dříve používaného kolagenu v indikacích plastické a kosmetické chirurgie KH. V roce 2013 je hyaluronan referován Americkou asociací plastické chirurgie (ASAPS) jako nějčastěji používaný preparát (85 %) při vyhlazování vrásek. Náklady na výrobu jsou však vysoké. Celosvětový trh je odhadován na více než 1 miliardu dolarů ročně s hlavním podílem plastické estetické chirurgie.

 

Otologie

Sekretorická otitida

V 80. letech byla prokázána přítomnost KH ve středoušním sekretu u pacientů se sekretorickou otitidou [2]. Vzhledem k téměř ubikvitárnímu výskytu KH v organizmu se nejednalo o překvapivé zjištění, ale koncentrace byla vyšší než v krevním séru – pohybovala se mezi 3 a 42 μg/g a výsledky naznačují, že ve středoušním sekretu je obsah pocházející z pojivové tkáně. Intranazální aplikace KH podle ně kte rých studií může zlepšit průběh sekretorické otitidy [3]. Dětským pacientům se sekretorickou otitidou (n = 140) byl aplikován hypertonický solný roztok s obsahem KH. U kontrolní skupiny 144 pacientů byl použit pouze solný roztok samostatně. Průběh sekretorické otitidy byl hodnocen z několika úhlů pohledu (audiometrie, tympanometrie, otoskopie a počet recidiv) a výsledky potvrdily příznivější průběh u skupiny s výplachy obsahujícíni KH. Další studie [4] sledovala audiometrické, tympanometrické a otoskopické nálezy po 3 měsících u dvou skupin, kdy v každé bylo zařazeno 58 dětských pacientů se sekretorickou otitidou. První skupině byl aplikován intranazálně solný roztok s KH, druhé pouze solný roztok. Opět byl lepší průběh zaznamenán v první skupině. Prospektivní studie z našeho pracoviště [5, 6] sledovala průběh sekretorické otitidy u pacientů s rozštěpem patra, u kterých byl odebrán středoušní sekret v novorozeneckém období v rámci časné labio plastiky. Byla stanovena hladina KH v sekretu. Pacienti byli rozděleni do 3 skupin podle závažnosti průběhu onemocnění (tympanometrické nálezy, nutnost tympanostomie). Výsledky se statistickou významností naznačily, že vyšší obsah kyseliny hyaluronové ve středoušním sekretu je spojen s příznivějším průběhem sekretorické otitidy (graf 1). Příznivý vliv KH na klinický průběh sekretorické otitidy je připisován imunomodulačním, homeostatickým a hydratačním účinkům a schopnosti podporovat mukociliární clearance [7].

 

Kochleární implantace

S rozvojem techniky kochleární implantace a studia jejího vlivu na pozdější benefit pro pacienta bylo zřejmé, že vlastní zavedení elektrody může významným způsobem poškodit kochleární struktury a zničit zbytkový sluch. V roce 1993 byl Lenhardtem navrhnut soubor opatření „soft surgery“ [8], který měl tato poškození maximálně omezit. Jedním z bodů je peroperační aplikace KH. Působí zde jako lubrikant při zavádění elektrody, kdy zajišťuje ochranu ganglion spirale cochleae před mechanickým traumatem. Pokud je aplikována před protětím memrány na povrch okrouhlého okénka nebo na oblast kochleostomie, působí jako ochrana perilymfy před intrakochleárním vniknutím krve nebo kostního prachu. Dalším benefitem je optické zvětšení prostoru okrouhlého okénka lupovým efektem silné kapky. Podle studií na zvířatech je KH pro vnitřní prostředí ucha netoxická [9]. Četné studie na zvířatech i lidech prokazují příznivý vliv lokální aplikace KH na zachování zbytků sluchu po kochleární implantaci a redukci jizevnatých změn kochley, kdy se pravděpodobně uplatňují její cytostatické vlastnosti [10]. Zásady soft surgery byly aplikovány na Klinice ušní, nosní a krční 2. LF UK a FN v Motole již od počátku implantačního programu u dětí v roce 1993 [11].

Stapedotomie

Častou komplikací stapedotomie je percepční nedoslýchavost, hluchota a vertigo. Až u 75 % pacientů se objevuje pooperačně patologický nystagmus [12, 13]. V roce 2002 byl v rámci studie aplikován gel s obsahem KH v množství 0,2 ml na oblast okrouhlého okénka před vlastním výkonem [13]. Došlo k výrazné redukci pooperačního nystagmu a vertiga. Podobně jako u kochleární implantace zde KH působí jako ochranná bariéra proti vniknutí krve nebo úniku perilymfy. Na druhou stranu, díky svým refrakterním vlastnostem, může větší vrstva gelu zkreslit operační pole, což někteří operatéři řeší označením operovaného místa laserem před vlastní aplikací [13].

 

Perforace bubínku, myringoplastika

Od 80. let jsou zaznamenány pokusy využít KH v léčbě pefrofarcí bubínku. Na zvířatech byly testovány postupy u akutních perforacích, v lidských studiích potom převážně u perforací chronických. KH byla podána lokálně v různých koncentracích (1–4 %), s různou molekulovou hmotností a v intervalech od jednorázového podání po opakovanou několikaměsíční aplikaci [14, 15]. Studie na krysách prokázaly lepší účinek vyšších koncentrací KH při opakovaném podání. KH byla podávána nejprve samostatně, kdy však byl limitující krátký poločas rozpadu. Proto se přistoupilo k aplikacím v lyofilizované formě společně s karboxymetylcelulózou nebo v esterifikované formě na destičce s mikroperforacemi. Přínosem se zdá být použití KH, pokud je součástí spongostanové tamonády. Nosičem může být běžně používaný spongostan nebo jeho alternativy. Technika HAFGM (hyaluronic acid gat graft myringoplasty) kombinuje aplikaci esterifikované KH na destičce s mikroperforacemi a tukové plombáže. Výkon lze provádět i u dětí v ambulantním režimu a úspěšnost se pohybovala okolo 87 % [15–17]. Lepší hojení je přisuzováno podpoře tvorby keratinových formací, které slouží jako vodič pro migraci epitelu. Zároveň dochází působením KH k prevenci dehydratace a stabilizaci membrán. KH obsažená v tamponádě degraduje mezi 4. a 12. týdnem, což je dostatečná doba pro zhojení. K vylučování dochází rovněž cestou Eustachovy trubice. Nebylo zaznamenáno ototoxické působení [8].

 

Paréza lícního nervu, synkineze obličeje

Studie na králících prokázala příznivý vliv aplikace chitosanu s hyaluronátem na prevenci iatrogenního poranění lícního nervu po provedené parotidektomii [18]. Došlo k menšímu jizvení, redukci ztluštění perineuria, lepší myelinizaci a zlepšení elektrofyziologických vlastností nervu. Klinicky byl popsán příznivý vliv aplikace hyaluronových výplní v léčbě synkinezí a asymetrií obličeje v rámci Bellovy parézy lícního nervu [19].

 

Transportní prostředek pro genovou terapii cestou kochley

Genová terapie senzorieurální nedoslýchavosti prostřednictvím virových vektorů se zdá být příslibem do budoucna. Studie na morčatech prokázala lepší permeabilitu okrouhlého okénka pro geny inkorporované v adenovirech, pokud byla jako vehikulum použita KH [20, 21]. Ně kte ré práce popisují lokální aplikaci KH jako přípravu před vlastní aplikací virů s inkorporovanými geny. Dochází k lepší permeabilitě membrány okrouhlého okénka i Reissnerovy membrány a k průniku mezi endo- a perilymfou a k delšímu působení léčiva díky viskózním vlastnostem KH.

 

Percepční nedoslýchavost, Ménièrova choroba

Intratympanická aplikace léčiv v léčbě akutní idiopatické senzorineurální nedoslýchavosti a Ménièrovy choroby byla dostatečně popsána [22–25]. Limity jsou opět nedostatečná permeabilita membrány okrouhlého okénka a krátká doba působení vzhledem k rychlému vyloučení léčiva ze středouší. Podle ně kte rých studií může KH pomoci prodloužit dobu působení léčiva a zvýšit jeho endolymfatickou koncentraci. U 18 pacientů, kteří byli refrakterní k léčbě kortikoidy a vazoaktivními látkami, byl podán dexametazon s kyselinou hyaluronovou ve dvoudenních intervalech s maximem 7 dávek [24]. Zlepšení sluchového prahu a tinitu bylo pozorováno v 77,8 % případů.

 

Recidivující otitidy

Bylo prokázáno, že výplachy nosní dutiny solným roztokem s obsahem kyseliny hyaluronové mají příznivý vliv na redukci počtu epizod recidivujících otitid. V kontrolní skupině byl použit pouze solný roztok [26]. Došlo k redukci adenoidní tkáně, zlepšení vzdušnosti středního ucha, redukci edematózních změn nosní sliznice a snížení hlenotvorby. Studie na zvířatech rovněž potvrdily protektivní efekt KH na středoušní sliznici [27].

 

Chronická otitida s cholesteatomem

Byl studován možný vliv přítomnosti KH na růst cholesteatomu. Studie z roku 1991 prokázala vysokou koncentraci thymidinu v cholesteatomové matrix, pokud byla zároveň zajištěna vysoká hladina KH [28]. Na druhou stranu animální studie z roku 1995 vyvrátila vliv koncentrace KH na růst cholestatomu [29]. V současné době jsou ně kte rými autory užívány bio filmy na podkladě polymerů KH k usnadnění reepitalizace mastoideální dutiny po otochirurgických výkonech. Popsána je redukce pooperační bolesti, omezení výtoku a tvorby polypů a granulací [30].

 

Rinologie, laryngologie a záněty horních cest dýchacích

Rinosinusitida a záněty horních cest dýchacích

Studium lokálního působení KH a jejího vlivu na léčbu akutních, recidivujících a chronických rinosinusitid (včetně cystické fibrózy) a zánětů horních cest dýchacích bylo předmětem několika klinických studií na dětských i dospělých pacientech [31–33]. Aplikace probíhala formou aerosolu v kombinaci se solným roztokem případně s topickým kortikosteroidem. U kontrolních skupin se aplikoval pouze solný roztok nebo kortikosteroid bez přísady KH. Mezi posuzovanými parametry bylo sledování ciliární motility, velikosti AV, počtu neutrofilů, eozinofilů, mastocytů a bakterií na nosní sliznici v mikroskopickém obraze a sledování klinického obrazu ve smyslu nosní obturace a sekrece. Většina prací prokázala příznivý vliv působení KH u všech zmíněných parametrů kromě počtu eozinofilů a mastocytů, jejichž počet ovlivněn nebyl [34]. Zlepšení ciliární motility a obranyschopnosti sliznic vůči působení bakterií je napříč studiemi považováno za nejvíce prokazatelný výsledek.

 

FESS

Vliv lokální aplikace KH na pooperační průběh po FESS výkonech byl rovněž studován ně kte rými autory [35, 36]. Hodnocení pooperačního průběhu s ohledem na kvalitu života bylo u jednotlivých skupin pacientů realizováno prostřednictvím dotazníků (SF-36 – Italian Short Form-36) případně cestou VAS hodnocení (SNOT-22 – 22-item Sino-Nasal Outcome Test). Studie jsou ve shodě stran příznivého účinku intranazálně aplikované KH na kvalitu života pacientů po FESS výkonech.

Augmentace hlasových vazů u jednostranné obrny

Použití komerčních preparátů obsahujících kyselinu hyaluronovou může být podle ně kte rých autorů aternativou v léčbě jednostranné parézy hlasivek [37, 38]. Aplikace je prováděna obvykle transcervikální cestou přes krikothyroideální membránu v ambulantním režimu bez nutnosti celkové ane stezie. Správné místo aplikace do podslizničního vaziva hlasového vazu je kontrolováno flexibilním endoskopem. Někteří autoři současně provádějí laryngeální elektromyografii [37]. Efekt výkonu byl posuzován srovnáním výsledků standardizovaných hodnoticích technik před a po aplikaci (GRBAS – grade, roughness, breathiness, asthenia, strain, VHI – Voice Handicap Index). Časná aplikace KH může předejít nutnosti invazivnějších výkonů, jako je medializační thyroplastika. Doba účinku se podle jednotlivých studií liší. U ně kte rých pacientů byl pozorován efekt dlouhodobý v řádu několika let.

 

Tracheální trauma, resekce trachey

Resekční výkony na průdušnici jsou zatíženy rizikem fibrotizace a následné restenózy nebo zánětlivé komplikace. Cílem studie na psech bylo zjistit, zda může pooperační aplikace KH snížit toto riziko [39]. U zvířat byly resekovány tři prstence průdušnice, provedena sutura end-to-end a v týdenních intervalech po dobu jednoho měsíce byly intratekálně do oblasti anastomózy aplikovány přípravky různého složení. Skupina I byla kontrolní, ve skupině II byla aplikována samotná KH, ve skupině III kolagen-polyvinylpyrrolidon (kolagen-PVP), ve skupině IV KH + kolagen-PVP a ve skupině V mitomycin C. Oblast anastomózy byla hodnocena za čtyři týdny po výkonu klinicky, endoskopicky, makroskopicky a mikroskopicky, imunohistochemicky a bio chemicky. Bylo prokázáno, že preparáty obsahující KH a kolagen-PVP se statistickou významností zlepšily hojení po resekčním výkonu průdušnice. Došlo k redukci neovaskularizace, podpoře vylučování proteoglykanu dekorinu a regulaci exprese MMP1 (matrix metalloproteinase 1) a kolagenu. Experimentálně na zvířatech byl rovněž studován materiál tvořený alogenními králičími chondrocyty spolu s fibrinem a kyselinou hyaluronovou na nosiči z poly (lactic-co-glycolic) kyseliny [39]. Materiál byl posouzen jako vhodná alternativou k autologním štěpům.

 

Ostatní

Indikace kosmetické

Široké uplatnění má KH v plastické chirurgii a estetické dermatologii. Komerční preparáty lze podat injekčně intradermálně a subdermálně, a to jako výplně při neinvazivním faceliftu, vyhlazení vrásek nebo modelaci obličejových struktur. Lokálně ve formě gelů je KH podávána při odstraňování projevů stárnutí kůže, kdy se uplatňují její hydratační a kolagen modulační vlastnosti. Koncentrace KH je pro udržení vlhkosti a vitality kůže zásadní [40]. Snahou při výrobě preparátů s KH je prodloužit její poločas rozpadu, který se pohybuje za normálních okolností pouze v řádu minut až hodin. I přes modifikace polysacharidových řetězců dosahuje maximální doba, po kterou jsou přípravky s KH funkční, zhruba jednoho roku.

 

Léčba keloidních jizev

Tvorba keloidů je komplikací hojení ran, kdy dochází k deregulaci buněčné signalizace a excesivním proliferačním tkáňovým změnám. KH může v léčbě keloidů sloužit jako vehikulum pro aplikaci různých léčiv, nejčastěji kortikosteroidů. V kazuistice [41] je popsán případ úspěšné léčby recidivujícího keloidu po otoplastice, kdy předcházela neúspěšná injekční aplikace samotného kortikosteroidu a opakované excize. Po 20 letech trvání keloidu byla podána směs kortizonu a KH ve čtyřech dávkách a došlo z významné redukci a změknutí keloidní tkáně. Ve zvířecím experimentu byl studován vliv KH na prevenci keloidních jizev u popálenin [42]. Na popálené plochy byl podán gel obsahující KH a oxandrolon. Bylo prokázáno, že došlo k významné redukci zánětlivé reakce, nižší vaskularizaci a produkci fibrinu oproti kontrolní skupině.

 

Závěr

Možnosti léčebného uplatnění kyseliny hyaluronové nejen v otorinolaryngologii jsou široké. Ně kte ré postupy jsou již zavedené a osvědčené, jiné jsou teprve ve stadiu experimentu před klinickými zkouškami. S kyselinou hyaluronovou a jejími deriváty lze laboratorně pracovat tak, aby se její vlastnosti částečně přizpůsobily místu a účelu aplikace. To, že se jedná o přirozeně se vyskytující polysacharid s téměř nulovými nežádoucími účinky, je výhoda. Za nevýhody lze považovat krátký poločas rozpadu a vysoké výrobní náklady.

 

Prohlášení o střetu zájmu

Autor práce prohlašuje, že v souvislosti s tématem, vznikem a publikací tohoto článku není ve střetu zájmů a vznik ani publikace článku ne byly podpořeny žádnou farmaceutickou firmou. Toto prohlášení se týká i všech spoluautorů.

 

Grantová podpora

Podpořeno projektem (Ministerstva zdravotnictví) koncepčního rozvoje výzkumné organizace 00064203.

 

Přijato k recenzi: 20. 2. 2023
Přijato k tisku: 12. 4. 2023

MUDr. Michal Jurovčík
Klinika ušní, nosní a krční
2. LF UK a FN v Motole
V Úvalu 84
156 03 Praha 5
michal.jurovcik@fnmotol.cz