Денатурация коллагена: Температура денатурация коллагена и желатин

как увеличить его выработку и что способствует синтезу коллагена в организме?

Треть всего белка в человеческом организме — это коллаген[1]. На греческом языке слово «коллаген» означает «рождающий клей», и, хотя изначально речь шла о физико-химических свойствах фибриллярного белка, название оказалось пророческим: без него наш организм действительно начинает «расклеиваться». Поэтому для стимуляции выработки коллагена на оптимальном уровне приходится принимать дополнительные меры.

Что такое коллаген и почему он так важен для организма?

Коллаген — основа всех соединительных тканей. Соединительная ткань — это структуры, которые как каркас «собирают» наш организм в единое целое.

Белковая основа костей, хрящей, суставных сумок, связок — коллаген. Он же содержится в синовиальной (внутрисуставной) жидкости, обеспечивающий плавное скольжение суставных хрящей между собой, входит в состав костей и поддерживает их упругость. Коллаген делает прочной сосудистую стенку, сохраняя ее тонус (главная причина варикозного расширения вен — нарушение структуры коллагена). Данный белок содержится и в фасциях (тонких пленках, покрывающих мышечные пучки), за счет чего они могут свободно скользить, сокращаясь и удлиняясь. И, конечно же, коллаген поддерживает плотность и упругость нашей кожи, защищая ее от появления морщин. До 75% состава кожи занимает именно этот белок.

Почему выработка коллагена с возрастом снижается и чем это грозит

В человеческом теле процессы синтеза новых белков и распада старых всегда происходят параллельно друг другу. Структура белков может повреждаться под действием ультрафиолета (этот процесс известен как фотостарение), активных форм кислорода (перекисное окисление), чрезмерно высокого содержания сахара в крови (гликация), токсинов бактерий и вирусов, тяжелых металлов и других веществ, с которыми так или иначе взаимодействует организм. Обычно в этом нет ничего катастрофического: просто организм «разбирает» поврежденные молекулы белков до основных кирпичиков — аминокислот, а на их месте синтезирует новые белковые молекулы. То же самое происходит и с коллагеном. В молодости естественные процессы разрушения (деградации) старого коллагена и синтеза нового сбалансированы. Но с возрастом баланс сдвигается в пользу разрушения. Особенно у женщин.

Дело в том, что большинство метаболических процессов в женском организме регулируется половыми гормонами — эстрогенами. Обмен коллагена не исключение. Эстрогены, с одной стороны, активируют выработку коллагена специальными клетками — фибробластами, с другой — тормозят процесс деградации собственного коллагена, защищая его от перекисного окисления.

Снижение уровня эстрогенов в женском организме начинается уже после 35 лет. Именно тогда и появляются первые «звоночки», оповещающие о недостатке коллагена: снижается упругость кожи, сама кожа становится суше, возникают первые морщины. После 40 лет снижение уровня женских половых гормонов становится ощутимым, и совсем быстро он начинает падать в пременопаузе и в первые годы после менопаузы.

Параллельно снижается и синтез коллагена. Вслед за кожей становятся сухими и ломкими волосы, начинают хуже расти и истончаются ногти. Далее появляются проблемы с суставами (остеохондрозы, артрозы), мышцы теряют эластичность. Становятся хрупкими и кости — для них важен не только кальций и витамин D, но и коллаген, составляющий эластичный каркас костной ткани, в ячейки которого откладываются соединения кальция, придающие костям прочность.

Как можно стимулировать синтез белка

Что нужно для выработки коллагена? Прежде всего — «строительные материалы». Организм не может создать белок из ничего: для синтеза молекулы коллагена ему необходимы аминокислоты, особенно глицин, пролин, лизин. Если первые два вещества организм может синтезировать сам, то лизин — это незаменимая аминокислота. Она не вырабатывается в человеческом теле и должна поступать извне с продуктами, богатыми белком. Особенно много лизина в твердых сырах, индейке, горбуше, креветках.

Но аминокислоты — еще не все. Нужны минералы: сера, медь, железо. А регулируют процесс выработки коллагена витамины: С, D, А, Е. Все это, разумеется, тоже должно поступать в организм с пищей.

Итак, первое условие нормальной выработки коллагена в организме человека — правильное и полноценное питание, включающее в себя белок (лучше животный), витамины и минералы. Чем разнообразнее питание, тем оно более полноценно. Женщинам в зрелом возрасте также рекомендуется включать в рацион природные источники фитоэстрогенов — продукты на основе сои, семена льна, кунжута. Они поддержат нормальный гормональный баланс, от которого напрямую зависит регуляция синтеза коллагена.

Второе необходимое условие — правильный образ жизни, подразумевающий адекватную нагрузку. Как говорилось выше, коллаген — это не только кожа, но и кости, суставы, мышцы. И чтобы их структура регулярно обновлялась, опорно-двигательный аппарат должен получать оптимальную для него нагрузку. Особенно важны в этом отношении силовые упражнения — они не только укрепляют мышечный каркас, но и замедляют развитие остеопороза. Женщинам, которые чураются тяжелоатлетических упражнений с гантелями и штангой, подойдет, например, кроссфит, силовая йога или пол-дэнс.

К правильному образу жизни можно отнести и особый уход за кожей. Стимулируют выработку коллагена в ней кремы и сыворотки с витамином С или ретинолом (витамином А) в различных формах. Те, кто не пренебрегает походами к косметологу, могут воспользоваться ретиноловыми пилингами, мезотерапией и биоревитализацией. Из аппаратных методов подойдут лазерные и ультразвуковые воздействия, RF-лифтинг. Смысл всех этих способов аппаратного воздействия состоит в том, что после дозированного повреждения, нанесенного коже, она начинает интенсивно восстанавливаться, активируя выработку собственного коллагена.

Чтобы поддержать организм, часто принимают биологически активные добавки, содержащие витаминно-минеральные комплексы и фитоэстрогены. Проблема в том, что современной активной женщине, совмещающей карьеру и семью, обычно не до кулинарных изысков: разнообразие и польза уступают практичности. Поэтому семейное меню чаще всего сводится к привычному набору из пяти–десяти блюд, не требующих особенного времени и сил для приготовления, а то и вовсе к полуфабрикатам. В таких условиях говорить о полноценном наборе в пище витаминов и минералов, необходимых для синтеза коллагена, не приходится.

К тому же даже при идеальном питании могут обнаружиться подводные камни. Например, фитоэстрогены льна полноценно усваиваются только из размолотых зерен: если просто посыпать ими салат, как чаще всего и рекомендуется делать, большинство семян попадут в желудок неповрежденными и благополучно покинут организм, не «поделившись» с ним фитоэстрогенами, то есть естественным путем в непереваренном виде. Но едва ли многие готовы регулярно делать домашнюю выпечку с добавлением льняной муки.

Еще интереснее ситуация с фиотэстрогенами сои. Для того чтобы природные соединения изофлавонов сои приобрели эстрогеноподобные свойства, они должны подвергнуться обработке ферментами, вырабатываемыми кишечной микрофлорой. У жителей Азии, для которых соевые продукты — часть нормального рациона (ежедневно употребляется 18–63 мг соевых изофлавонов[2]), соответствующая микрофлора развита в достаточной степени, чтобы употребление природных фитоэстрогенов давало положительный эффект. Европейцы же получают с пищей менее 2 мг изофлавонов (!) — разумеется, необходимой для их адекватного усвоения микрофлоры у жителей Европы попросту нет. Поэтому женщинам, не употреблявшим всю жизнь блюда традиционной азиатской кухни, для поддержки синтеза коллагена лучше использовать не растения с фитоэстрогенными свойствами, а биологически активные добавки со стандартизированным содержанием очищенных изофлавонов в легкоусвояемой организмом форме.

Итак, коллаген — один из главных белков организма, он необходим для здоровья и красоты. Поддержать его естественную выработку даже в зрелые годы можно с помощью правильного питания, включающего все необходимые макро- и микронутриенты, ведения здорового образа жизни и приема витаминно-минеральных комплексов, содержащих фитоэстрогены.

Коллаген — виды и свойства коллагена

Коллаген (collagen) – это фибриллярный белок, является базовым компонентом соединительных тканей организма (находится в костях, сухожилиях, дерме, хрящах и других тканях). Это наиболее распространенный протеин млекопитающих. Коллаген составляет около 25-35 % полипептидов во всем организме. Его обнаружили в организме многоклеточных животных, при этом он отсутствует у простейших, вирусов, бактерий, грибов и растений. Этот белок обеспечивает упругость и эластичность тканей. Благодаря своим свойствам, коллаген является компонентом множества косметических средств, используется в пищевой промышленности и медицине.

Структура и свойства

Молекула коллагена – это закрученная в правую сторону спираль, состоящая из 3-х альфа-цепей. Данное образование также именуется тропоколлагеном. Виток спирали альфа-цепи состоит из 3-х аминокислотных остатков. Коллаген имеет молекулярную массу приблизительно 300 кДа, толщину 1,5 нанометров и протяженность 300 нанометров. Изначальная структура коллагена характеризуется большим содержанием глицина, малым содержанием аминокислот, содержащих серу, и отсутствием триптофана. Этот белок относится к немногим белкам с животным происхождением, которые имеют остаток нестандартных аминокислот (приблизительно 21 % остатка составляют 5-гидроксилизин, 4-гидроксипролин, а также 3- гидроксипролин). Каждая альфа-цепь образуется триадами аминокислот. В этих триадах глицин является всегда третьей аминокислотой, лизин или пролин – второй, любая иная аминокислота кроме вышеуказанных трех – третьей.Полукристаллическая коллагеновая фибрилла является структурной единицей коллагена. Пучки фибрилл образуют коллагеновые волокна.

Существует несколько форм коллагена, основная их структура является схожей. Волокна коллагена возникают в связи с агрегацией микрофибрилл, имеют зеленый или голубой цвет при разнообразных треххромных окрасках, и розовый после окраски гематоксилином. В случае импрегнации серебром коллагеновые волокна приобретают буро-желтую окраску.

Макромолекула коллагена денатурируется приблизительно при температуре фибриллогенеза. В связи с данным свойством, она очень чувствительна к мутации. После денатурации коллагена возникает желатин.

Виды коллагена

На данный момент существует описание двадцати восьми типов коллагена, кодируемых при помощи более чем сорока генов. Данные типы имеют отличия по степени их модификации (интенсивности гликозилирования или гидроксилирования), а также по последовательности аминокислот. Для всех видов коллагенов общим является наличие одного или больше доменов белка, которые содержат тройную спираль, а также их присутствие во внеклеточных структурах ткани. Более девяноста процентов всех коллагенов высших организмов составляют коллагены IV, III, II и I типов.

Существуют следующие разновидности коллагена и их типы:

1. фибриллярные коллагены – типы I, ІІ, ІІ, V, ХІ, XXIV, XXVII;
2. (FACIT) фибрилл-ассоциированные коллагены – типы ІХ, ХІІ, XIV, XVI, ХІХ, ХХ, ХХІ, XXII;
3. коллагены, которые формируют филаменты-бусины — тип VI;
4. коллаген, который формирует якорные фибриллы — тип VII;
5. сетеобразующий коллаген – типы IV, VIII, Х;
6. трансмембранный коллаген – типы ХІІІ, XVII, ХХІІІ, XXV/CLAC-P;
7. иные коллагены – типы XV, XVIII, XXVIII.

Коллаген типа I – это тримерный белок, который собирается без разрывов в тройную спираль, самостоятельно собирается в фибриллы и имеет самую высокую механическую прочностью. Иные типы коллагенов имеют отличия в единственном или же нескольких аспектах. Так, некоторые коллагены не обязательно образуют фибриллы или имеют разрывы в спирали.

Медицинские аспекты

Коллаген вместе с другим белком, эластином, образуют своеобразную «основу» кожного покрова, которая придает ему упругость и эластичность, а также предотвращает обвисание кожи. С возрастом выработка как эластина, так и коллагена прекращается, после чего кожа начинает стареть.
Нарушение выработки коллагена в организме образует основу таких наследственных болезней, как остеоартроз (разболтанность суставов, постоянные вывихи), несовершенный остеогенез (врожденная ломкость костей или рахит), синдром Элерса Данлоса (около четырнадцати типов проявлений), болезнь Марфана (удлиненность конечностей, сердечно-сосудистые патологии и патологии зрения). Характерными особенностями данных заболеваний являются пороки клапанов сердца, повреждения хрящей, костной системы и связочного аппарата. С нарушениями выработки коллагена типа VI ассоциируется атопический дерматит, миопатии Ульриха и Бэтлема, дефицит коллагена типа XIX является фактором развития карцином и меланом и т.п.

Заболевания, которые вызываются дефектами биосинтеза коллагена (в т.ч. так именуемые коллагенозы) могут возникнуть в связи с множеством причин. Это могут быть мутации гена, который кодирует последовательность аминокислот в ферментах, вырабатывающих коллаген, что причиняет к модификацию формы молекулы коллагена. Также заболевания могут причиняться «неправильной работой» или нехваткой ферментов, необходимых для биосинтеза коллагена, дефицитом меди, аскорбиновой кислоты и витаминов B6. При приобретенных заболеваниях, например, при цинге, восстановление нормального баланса ферментов может повлечь за собой полное излечение.

С точки зрения употребления в пищу, коллаген не содержит в себе незаменимых аминокислот в полном объеме, поэтому является низкокачественным белком. Самые качественные источники аминокислот – т.н. «свободные аминокислоты», почти готовые к усвоению.

Использование в косметологии

Во множество косметических средств включают коллаген, в связи со следующими его свойствами:

• пролонгирует действие масел, экстрактов и т.п. в составе некоторых косметических композиций;
• образовывает слой на поверхности кожного покрова, который удерживает влагу и имеет разглаживающие свойства;
• придает волосам блеск и создает на их поверхности защитный слой.

Стимуляция выработки коллагена в организме достигается при помощи введения косметических препаратов на базе гиалуроновой кислоты, влияния аппаратного массажа, а также благодаря процедурам лазерного воздействия и контурной пластики.

Польза и вред коллагена для организма