Hyaluronsäure

Hyaluronsäure (nach neuerer Nomenklatur: Hyaluronan, Abkürzung HA) ist ein Glykosaminoglykan, das einen wichtigen Bestandteil des Bindegewebes darstellt und auch eine Rolle bei der Zellproliferation, Zellmigration und Tumorentstehung spielt. Es wird neben der Medizin als Nahrungsergänzungsmittel und Anti-Aging-Produkt (z.B. Anti-Falten-Creme) stark beworben.

Funktionen im Körper

Hyaluronsäure ist ein Bestandteil der extrazellulären Matrix (EZM) von Wirbeltieren. Es liegt in vielerlei Geweben als langkettiges, lineares Polysaccharid vor und erfüllt viele Funktionen, wobei die zahlreichen verschiedenen chemisch-physikalischen Eigenschaften dieser Verbindung eine Rolle spielen. Nicht selten erreichen die einzelnen Ketten eine molare Masse von mehreren Millionen atomaren Masseneinheiten.

Mechanische Funktionen

• Wasserspeicherung

Die Hyaluronsäure besitzt die Fähigkeit, relativ zu ihrer Masse sehr große Mengen an Wasser zu binden (bis zu sechs Liter Wasser pro Gramm). Der Glaskörper des Auges z.B. besteht zu 98% aus Wasser, das an nur 2% Hyaluronsäure gebunden ist.

• Druckbeständigkeit

Wasser ist nicht komprimierbar und gibt diese Eigenschaft auch an hyaluronsäurehaltiges Gewebe weiter, in dem sehr viel Wasser gebunden werden kann. Dies gilt allgemein für große Teile des Bindegewebes. Eine besondere Bedeutung hat diese Tatsache während der Embryonalentwicklung, wenn feste Strukturen noch nicht entwickelt sind. Ein weiteres bekanntes Beispiel ist der Nucleus pulposus, der Gallertkern der Bandscheiben, der so große Teile des Körpergewichts tragen kann.

• Schmiermittel

Die Hyaluronsäure ist Hauptbestandteil der Synovia (Gelenkflüssigkeit) und wirkt als Schmiermittel bei allen Gelenkbewegungen. Sie zeichnet sich hier zusätzlich durch strukturviskose Eigenschaften aus: Ihre Viskosität nimmt ab, je stärker die Scherkräfte werden. Zudem ist sie zwar flüssig, aber durch ihre hochmolekulare Gestalt viskos genug, dass sie nicht wie Wasser aus dem Gelenk herausgepresst wird. Zudem "haftet" sie durch chemische Wechselwirkungen und die äußere Form besonders gut am Knorpel des Gelenks.

Wirken nun im Anfang einer Bewegung, zum Beispiel im Kniegelenk bei Absprung oder beim Stehen, starke Druckkräfte auf ein Gelenk, knäulen sich die Moleküle zu Kugeln zusammen und hängen wie in einem Kugellager an der Knorpeloberfläche. Wenn aber eine schnelle Scherbewegung nötig ist, so zum Beispiel beim Lauf, wird die Zähigkeit der Hyaluronsäure wegen ihrer Strukturviskosität herabgesetzt und die Reibung verringert.

• Freihalten von Wegen

Für wandernde Zellen hält die Hyaluronsäure die „Verkehrswege“ frei. Durch Erweiterung der Zellzwischenräume (Abstände zwischen den Zellen) wird die Migration (Wanderung) der Zellen unterstützt.

Biochemische Funktion

Hyaluronsäure ist auch an der Bildung weiterer, noch größerer Riesenmoleküle beteiligt, den Proteoglykanen. Insbesondere verknüpft sie bestimmte Proteoglykane (Aggrecan im hyalinen Knorpel) zu riesigen Proteoglykan-Aggregaten.

Interaktion mit Rezeptoren

Eine Reihe von Zelloberflächenrezeptoren interagieren mit Hyaluronsäure und lösen bestimmte Reaktionen der Zelle aus, vor allem die Zellteilung und die Wanderung. In der Embryonalentwicklung sind diese Stimulationen notwendig, bei Kontakt mit Tumorzellen können sie allerdings auch entsprechend nachteilige Auswirkungen für den Organismus haben.

Chemischer Aufbau

Die Hyaluronsäure ist eine makromolekulare Kette aus Disacchariden, die wiederum aus je zwei Glucosederivaten bestehen: D-Glucuronsäure und N-Acetyl-D-glucosamin. Beide unterscheiden sich von der β-D-Glucose nur durch eine Substitution am 6. beziehungsweise am 2. Kohlenstoffatom. Eine Kette besteht typischerweise aus 250 bis 50.000 Disaccharideinheiten.

Einsatz in der Humanmedizin

Medizinisch verwendet wird das Natrium-Salz der Hyaluronsäure (Natriumhyaluronat). Hyaluronsäure wird aus tierischem Ausgangsmaterial (z. B. Hahnenkamm) oder biotechnologisch aus Streptokokken-Kulturen gewonnen. Bei aus Hahnenkämmen gewonnenen Hyaluronsäureprodukten kann es zu allergischen Reaktionen kommen, wenn eine Allergie gegen Vogelproteine besteht. Hyaluronsäurepräparate werden in arthrosegeschädigte Gelenke gespritzt, um das Gelenk zu schmieren und als „Stoßdämpfer“ zu wirken (sogenannte Viscosupplementation). Dabei kommt es zu einer Schmerzlinderung und zur Verbesserung der Beweglichkeit. Die schmerzstillende Wirkung und der Effekt auf Funktionsstörungen setzen zwar langsamer ein als zum Beispiel beim Einsatz von Glucocorticoiden, aber der Behandlungserfolg hält deutlich länger an. Offenbar stimuliert die Behandlung die Synoviozyten (Fibroblasten der Gelenkinnenhaut) zu einer verstärkten Produktion körpereigener Hyaluronsäure. Eine Regeneration des geschädigten Knorpels findet allerdings nicht statt.

Die Halbwertszeit von Hyaluronsäure-Produkten ist abhängig von der molaren Masse und liegt zwischen 17 und 60 Stunden. Derzeit verfügbare Hyaluronsäuren unterscheiden sich in der Anzahl der notwendigen Injektionen (je nach Produkt 1,3 oder 5 Injektionen). Ein direkter Zusammenhang zwischen der Anzahl der Injektionen und der Wirksamkeit besteht dabei nicht. Sie wirken vergleichbar wie die Einnahme von nichtsteroidalen Antirheumatika (NSAR) oder Cortison-Injektionen, jedoch war die Wirksamkeit in verschiedenen Studien unterschiedlich, oft war die Nutzen-Schaden-Bilanz negativ. Ein therapeutischer Nutzen von Hyaluronsäure bei Arthrose ist nach dem Stand der Metaanalyse 2003/04 nicht belegt.

Die gesetzlichen Krankenkassen übernehmen die Behandlungskosten in der Regel nicht.

Einige Nasensprays gegen Schnupfen enthalten Hyaluronsäure, um der Austrocknung der Nasenschleimhäute vorzubeugen.

Auch in Augentropfen zur Behandlung des „trockenen Auges“ findet die Hyaluronsäure Verwendung. Die viskoelastische Eigenschaft der Hyaluronsäure sorgt für einen stabilen und langanhaltenden Tränenfilm ohne Beeinträchtigung des Sehens. Daher wird Hyaluron auch in Reinigungs- und Pflegelösungen für Kontaktlinsen verwendet. In der Augenchirurgie werden viskoelastische Natriumhyaluronat-Lösungen zur Auffüllung des Glaskörpers sowie zur Stabilisierung der Vorderkammer und dem Schutz der hochsensiblen Endothelzellschicht der Hornhaut während einer Operation an den vorderen Augenabschnitten, vor allem der Operation des Katarakt (Grauer Star), verwendet.

Seit einigen Jahren sind Produkte auf dem Markt, die Patientinnen mit Belastungsharninkontinenz eine Behandlung mit stabilisierter Hyaluronsäure ermöglichen. Hier werden vier Hyaluronsäure-Depots um die Harnröhre injiziert. Männliche Inkontinenz-Patienten (z.B. nach radikaler Prostatektomie) können auch behandelt werden.

Für Kinder mit vesikorenalem Reflux (VUR) sind schon seit längerem Präparate auf Basis stabilisierter Hyaluronsäure auf dem Markt, die eine gute Alternative zur medikamentösen Langzeittherapie abgeben. Die Ergebnisse hier sind vielversprechend.

Einsatz in der kosmetischen Medizin

Hyaluronsäurepräparate werden auch zur Faltenunterspritzung, zum Modellieren der Lippen (Vergrößerung, „aufspritzen“), zur Hautauffrischung oder auch zum Aufbau von Gesichtskonturen verwendet. Je nach Stabilisierung der Hyaluronsäure bleibt der so gewonnene Effekt 6–12 Monate erhalten.

Bei einem anderen Verfahren werden die HA-Moleküle mit UV-Licht aufgebrochen, in die Haut einmassiert und anschließend mit einem Infrarot-Kaltlicht-Flächenlaser behandelt, wodurch die einmassierten Hyaluronsäurebruchstücke in der Haut angeblich wieder zu Makromolekülen reagieren sollen und die Wirkung auf mehrere Wochen verlängert werden soll. Einen medizinischen und chemischen Nachweis für dieses Verfahren gibt es bisher nicht. Die Wirkung des Laserlichts auf die Hyaluronsäure ist nicht belegt. Bedenklicher ist ein ähnliches Verfahren mit enzymatisch gespaltenem HA-Molekül, da hier Stabilisatoren und Konservierungsmittel beigefügt sind. Bei Produkten auf Basis nicht-animalischer (aus Bakterien) gewonnener Hyaluronsäure sind keine Tests vorab notwendig, da diese keine tierischen Eiweiße enthält und daher allergische Reaktionen ausgeschlossen sind. Bei Produkten auf Basis von aus Hahnenkämmen gewonnener Hyaluronsäure können jedoch allergische Reaktionen auftreten.

Vermarktung als Nahrungsergänzungsmittel

Hyaluronan wird auch als Nahrungsergänzungsmittel oder ergänzend bilanzierte Diät zur Vorbeugung oder Linderung von Gelenkbeschwerden angeboten. Das im Lebensmittelbereich verwendete HA wird vor allem durch enzymatische Hydrolyse aus Hühnerbrustbeinen oder Hähnenkämmen gewonnen. Einen Knorpelaufbau im Sinne einer Regeneration, wie teilweise durch Werbung beschrieben, können diese Präparate allerdings nicht leisten.

Der Großteil der in Deutschland angebotenen hyaluronsäurehaltigen Supplemente wird für die Gelenkfunktion vermarktet; diese sind Multipräparate mit anderen Nährstoffen, die oft wissenschaftlich besser dokumentiert sind. Es werden geringe Mengen von 50 bis 250 mg täglich über die Präparate zugeführt. Bei der Verdauung von HA wird diese in ihre Bestandteile D-Glucuronsäure und N-Acetyl-D-glucosamin gespalten und muss im Körper erst wieder zu HA synthetisiert werden. Eine Wirksamkeit oral aufgenommener HA ist wissenschaftlich nicht nachgewiesen und unplausibel. Randomisierte und doppelblinde klinische Studien dazu existieren nicht. Die oft berichtete schmerzstillende Wirkung könnte hier eher von einer ausgeprägten Placebowirkung herrühren.

HA wird daneben auch als oral einzunehmendes Mittel zur Faltenreduktion angepriesen. Es handelt sich hierbei meist um Kapseln, die neben HA auch noch andere Nahrungsergänzungsmittel enthalten, wie z.B. Granatapfelextrakt. Die Werbung für diese Produkte verheißt ein „optisch jugendliches Hautbild“. Eine derartige Wirkung ist allerdings nicht nachgewiesen. Im Gegensatz dazu ist der Preis recht hoch, 80 Hyaluronsäure-Kapseln (Inhalt: 50 mg Hyaluronsäure/Kapsel) werden beispielsweise für 29,77 € angeboten.

Einsatz in kosmetischen Produkten

Hyaluronan findet daneben Anwendung in zahlreichen Anti-Falten-Cremes. Eine Wirkung gegen Falten ist jedoch nicht belegt und auch nicht plausibel, da die HA durch Auftragen auf die Hautoberfläche nicht in diese eindringen und Unebenheiten auffüllen kann. HA-haltige Hautcreme wird z.T. sogar mit Botulinustoxin angeboten. Mittlerweile existieren Untersuchungen und Berichte, in denen auch Cremes bewertet wurden, die mit Hyaluronsäure und auch Q10 werben. Auch wenn einige der Cremes anhand von Unterkategorien teilweise gute Noten erhielten, so wurden doch alle abschließend mit „mangelhaft“ bewertet, da sie das Versprechen, Falten zu mindern, nicht einhielten und damit die völlige Wirkungslosigkeit bezüglich der Werbeaussagen dokumentiert wurde. Viele der getätigten Werbeaussagen gelten damit als nicht haltbar, führen Verbraucher in die Irre und sind vermehrt Gegenstand von Auseinandersetzungen zwischen Herstellern und den entsprechenden Verbraucherschutzorganisationen.

Weblinks

• Medizinische und ökonomische Betrachtung: Bringt die intraartikuläre Hyaluronsäure etwas?
• http://www.arznei-telegramm.de/html/1993_05/9305045_01.html
• http://www.aerztezeitung.at/archiv/oeaez-1516-15082005/hyaluronsaeure-wirkung.html
• http://www.unabhaengige-patientenberatung.de/fileadmin/upd/bugs/dokumente/patienteninformationen/UPD_Patienteninfo_Hyaluronsaeure_100222.pdf
• http://deposit.d-nb.de/cgi-bin/dokserv?idn=965757277&dok_var=d1&dok_ext=pdf&filename=965757277.pdf
• Das BfR zu Glucosamin, einem Baustein von Hyaluronsäure
• http://www.focus.de/gesundheit/ratgeber/gelenkschmerzen/news/kniearthrose-wirkungsarme-gelenkschmiere_aid_337195.html
• Science-Based Medicine vom 26. Juli 2017: Increase In Supplement Poisonings