Функции коллагена – Коллаген — Википедия

Коллаген — Википедия

Коллаге́н — фибриллярный белок, составляющий основу соединительной ткани организма (сухожилие, кость, хрящ, дерма и т. п.) и обеспечивающий её прочность и эластичность. Коллаген обнаружен у животных; отсутствует у растений, бактерий, вирусов, простейших и грибов^[1]. Коллаген — основной компонент соединительной ткани и самый распространённый белок у млекопитающих^[2], составляющий от 25 % до 45% белков во всём теле.

Учёные десятилетиями не могли понять молекулярное строение коллагена. Первое доказательство того, что коллаген имеет постоянное строение на молекулярном уровне, было представлено в середине 1930-х годов. С того времени много выдающихся учёных, включая Нобелевских лауреатов, таких как Фрэнсис Крик, Лайнус Полинг, Александр Рич, Ада Йонат, Хелен Берман, Вилеайнур Рамачандран, работали над строением мономера коллагена.

Несколько противоречащих друг другу моделей (несмотря на известное строение каждой отдельной пептидной цепи) дали дорогу для создания троично-спиральной модели, объяснившей четвертичное строение молекулы коллагена.

Продуктом денатурации коллагена является желатин. Температура денатурации макромолекулы коллагена близка к температуре фибриллогенеза. Это свойство молекулы коллагена делает её максимально чувствительной к мутационным заменам.

Фибриллогенез — образование коллагеновых волокон в соединительной ткани путём сборки или объединения в пучки фибрилл — тонких белковых нитевидных структур внутри клетки и тканей человеческого организма. Фибриллогенез имеет важное значение в процессе приживления имплантанта и создания на его основе прочной, правильно функционирующей жевательной системы. Чем прочнее созданные в процессе фибриллогенеза коллагеновые волокна, тем прочнее соединительная ткань.

Молекула коллагена представляет собой левозакрученную спираль из трёх α-цепей. Такое образование известно под названием тропоколлаген^[3]. Один виток спирали α-цепи содержит три аминокислотных остатка. Молекулярная масса коллагена около 300 кДа, длина 300 нм, толщина 1,5 нм.

Для первичной структуры белка характерно высокое содержание глицина, низкое содержание серосодержащих аминокислот и отсутствие триптофана. Коллаген относится к тем немногим белкам животного происхождения, которые содержат остатки нестандартных аминокислот: около 21 % от общего числа остатков приходится на 3-гидроксипролин, 4-гидроксипролин и 5-гидроксилизин^[4]. Каждая из α-цепей состоит из триад аминокислот. В триадах третья аминокислота всегда глицин, вторая — пролин или лизин, первая — любая другая аминокислота, кроме трёх перечисленных^[3].

Коллаген существует в нескольких формах. Основа строения всех видов коллагена является схожей. Коллагеновые волокна образуются путём агрегации микрофибрилл, имеют розовый цвет при окраске гематоксилином и эозином и голубой или зелёный при различных трёххромных окрасках, при импрегнации серебром окрашиваются в буро-жёлтый цвет.

Тропоколлагены (структурные единицы коллагена) спонтанно объединяются, прикрепляясь друг к другу смещёнными на определённое расстояние концами, образуя в межклеточном веществе более крупные структуры. В фибриллярных коллагенах молекулы смещены относительно друг друга примерно на 67 нм (единица, которая обозначается буквой «D» и меняется в зависимости от состояния гидратации вещества). В целом каждый D-период содержит четыре целых и часть пятой молекулы коллагена. Величина 300 нм, поделённая на 67 нм (300:67), не даёт целого числа, и длина молекулы коллагена разделена на непостоянные по величине отрезки D. Следовательно, в разрезе каждого повтора D-периода микрофибриллы есть часть, состоящая из пяти молекул, называемая «перекрытие», и часть, состоящая из четырёх молекул — «разрыв». Тропоколлагены к тому же скомпонованы в шестиугольную или псевдошестиугольную (в поперечном разрезе) конструкцию, в каждой области «перекрытия» и «разрыва».

Внутри тропоколлагенов существует ковалентная связь между цепями, а также некоторое непостоянное количество данных связей между самими тропоколагеновыми спиралями, образующими хорошо организованные структуры (например, фибриллы). Более толстые пучки фибрилл формируются с помощью белков нескольких других классов, включая другие типы коллагенов, гликопротеины, протеогликаны, использующихся для формирования различных типов тканей из разных комбинаций одних и тех же основных белков. Нерастворимость коллагена была препятствием к изучению мономера коллагена, до того момента как было обнаружено, что возможно извлечь тропоколлаген молодого животного, поскольку он ещё не образовал сильных связей с другими субъединицами фибриллы. Тем не менее, усовершенствование микроскопов и рентгеновских аппаратов облегчили исследования, появлялось всё больше подробных изображений структуры молекулы коллагена. Эти поздние открытия очень важны для лучшего понимания того, как структура коллагена влияет на связи между клетками и межклеточным веществом, как ткани меняются во время роста и регенерации, как они меняются во время эмбрионального развития и при патологии.

Коллагеновая фибрилла — это полукристаллическая структурная единица коллагена. Коллагеновые волокна — это пучки фибрилл.

Пищевая промышленность[править | править код]

С точки зрения питания, коллаген и желатин являются белками низкого качества, так как они не содержат всех незаменимых аминокислот, необходимых человеку — это неполноценные белки. Производители основанных на коллагене пищевых добавок утверждают, что их продукты могут улучшить качество кожи и ногтей, а также здоровье суставов^{[источник не указан 3448 дней]}.

Относительно дешёвые, часто предлагаемые сегодня на рынке под видом источника свободных аминокислот гидролизаты коллагена не всегда способны удовлетворить потребности человека в свободных аминокислотах, так как эти продукты не содержат готовые к усвоению аминокислоты, а являются лишь частично «переваренными» экстрактами суставных тканей млекопитающих, птиц или обитателей моря. Например, гидролизаты коллагена почти полностью лишены аминокислоты L-глютамина, не отличающейся стойкостью к термическому воздействию и долгому хранению сырья, большая часть глютамина разрушается уже на первых этапах хранения и переработки сырья, имеющийся небольшой остаток практически полностью распадается во время термической экстракции хрящевой ткани.

Наиболее качественными источниками аминокислот являются препараты, содержащие так называемые «свободные аминокислоты». Так как именно свободные аминокислоты являются практически готовыми к усвоению, организму не нужно тратить пищеварительные ферменты, время и энергию на их переваривание. Они способны в кратчайшие сроки поступить в кровь и, будучи доставленными ею к местам, нуждающимся в дополнительном синтезе коллагена, тут же включаются в его формирование^{[источник не указан 3184 дня]}.

Косметические средства[править | править код]

Коллаген входит в состав косметических средств для:

1. Образования воздухопроницаемого, влагоудерживающего слоя на поверхности кожи, обладающего пластифицирующими (разглаживающими) свойствами, со свойствами влажного компресса;
2. Продления действия экстрактов, масел и др. в составе косметических композиций;
3. Придания блеска волосам, создания коллагенового (защитного) слоя на поверхности волос.

Научные исследования[править | править код]

В 2005 году учёным удалось выделить коллаген из сохранившихся мягких тканей тираннозавра^{[5][нет в источнике]} и использовать его химический состав как ещё одно доказательство родства динозавров с современными птицами^[6].

Научные исследования в медицине[править | править код]

Синтез коллагена — сложный ферментативный многостадийный процесс, который должен быть обеспечен достаточным количеством витаминов и минеральных элементов. Синтез протекает в фибробласте и ряд стадий вне фибробласта. Важный момент в синтезе — реакции гидроксилирования, которые открывают путь дальнейшим модификациям, необходимым для созревания коллагена. Катализируют реакции гидроксилирования специфические ферменты. Так, образование 4-оксипролина катализирует пролингидроксилаза, в активном центре которой находится железо. Фермент активен в том случае, если железо находится в двухвалентной форме, что обеспечивается аскорбиновой кислотой (витамин C). Дефицит аскорбиновой кислоты нарушает процесс гидроксилирования, что влияет на дальнейшие стадии синтеза коллагена: гликозилирование, отщепление N- и С-концевых пептидов и др. В результате синтезируется аномальный коллаген, более рыхлый. Эти изменения лежат в основе развития цинги. Коллаген и эластин формируют своеобразную «основу» кожи, которая предотвращает её обвисание, обеспечивает её эластичность и упругость. Эластин как белок прекращает выработку ферментов в человеческом организме в 14 лет, а коллаген — в 21—25, после чего кожные покровы не восстанавливаются и кожа стареет. Также важнейшим компонентом соединительной ткани является кератин — семейство фибриллярных белков, обладающих механической прочностью, которая среди материалов биологического происхождения уступает лишь хитину. В основном из кератинов состоят роговые производные эпидермиса кожи — такие структуры, как волосы, ногти, рога, перья и др.

Фотография[править | править код]

Белок является основой для фотографической желатины, которая вместе с микрокристаллами галогенидов серебра образует фотографическую эмульсию. При получении фотографической желатины коллаген денатурируют кислотой или щёлочью. Фотографическая эмульсия, нанесённая тонким слоем на целлулоидную плёнку, стекло или бумагу, а затем высушенная, — это и есть светочувствительный слой фотоматериала (например, фотоплёнки).

В настоящее время описано 28 типов коллагена, которые кодируются более чем 40 генами. Они отличаются друг от друга по аминокислотной последовательности, а также по степени модификации — интенсивности гидроксилирования или гликозилирования. Общим для всех коллагенов является существование 1 или более доменов, содержащих тройную спираль и присутствие их во внеклеточном матриксе. Более 90 % всего коллагена высших организмов приходится на коллагены I, II,III и IV типов.

Разновидности коллагена	Типы
Фибриллярные коллагены	I, II, III, V, XI, XXIV, XXVII
Фибрилл-ассоциированные коллагены (FACIT)	IX, XII, XIV, XVI, XIX, XX, XXI, XXII
Коллагены, формирующие филаменты- бусины (beaded filament forming)	VI
Сетеобразующие коллагены	IV, VIII, X
Коллаген, формирующий якорные фибриллы	VII
Трансмембранные коллагены	XIII, XVII, XXIII, XXV/CLAC-P
Другие коллагены	XXVIII, XV, XVIII

Кроме коллагеновых белков существует множество других белков, содержащих в своей структуре домен с тройной коллагеновой спиралью^[7][8]

. И, тем не менее, их не причисляют к коллагенам, а только к «коллагеноподобным». К большой группе коллагеноподобных белков относятся подкомпонент C1q-комплемента, C1q-подобный фактор, адипонектин, колектины и фиколины, концевая структура ацетилхолинестаразы, три макрофаговых рецептора, эктодисплазин и EMILIN. Эти белки, так же как и коллагены, играют структурную и регуляторную роль.

Коллаген первого типа, самый архетипичный, является тримерным белком, собирающимся в тройные спирали без разрывов, самособирающимся в фибриллы и обладающим наибольшей механической прочностью. Между тем, все остальные коллагены отличаются от него в одном или нескольких аспектах. Некоторые коллагены имеют разрывы в тройной спирали и не обязательно собираются в фибриллы.

Тип коллагена	Гены	Молекулы	Органы	Ассоциированные болезни
I	COL1A1 COL1A2	α1(I)2α2(I), α1(I)3	Повсеместно в мягких и твёрдых тканях, в коже, костях, роговице глаза, в склере, в стенке артерий и др.	Синдром Элерса-Данлоса, остеогенез, ревматизм, синдром Марфана, дисплазии
II	COL2A1	α1(II)3 + см тип XI	Гиалиновые и фиброзные хрящи, стекловидное тело, роговица	Коллагенопатия II и XI типа, синдром Стиклера, ахондрогенез
III	COL3A1	α1(III)3	Дерма кожи плода, стенки крупных кровеносных сосудов, ретикулярные волокна органов кроветворения	Синдром Элерса-Данлоса, фибромышечная дисплазия, аневризма аорты
IV	COL4A1 COL4A2 COL4A3 COL4A4 COL4A5 COL4A6	α1(IV)2α2(IV), другие непонятно	Базальные мембраны, капсула хрусталика	Синдром Альпорта, синдроме Гудпасчера
V	COL5A1 COL5A2 COL5A3	α1(V)2α2(V), α1(V)α2(V)α3(V) + см тип XI	Мягкие ткани, плацента, сосуды, хорион	Синдром Элерса-Данлоса
VI	COL6A1 COL6A2 COL6A3 COL6A4 COL6A5 COL6A6	α1(VI)α2(VI)α3(VI)	Микрофибриллы в мягких тканях и хрящах	Миопатия Ульриха, миопатия Бэтлема, атопический дерматит
VII	COL7A1	α1(VII)3	Якорные фибриллы в связке кожи и эпидермиса	Буллезный эпидермолиз
VIII	COL8A1 COL8A2	α1(VIII)α2(VIII)	Роговица, эндотелий	Дистрофия роговицы
IX	COL9A1 COL9A2 COL9A3	α1(IX)α2(IX)α3(IX)	Хрящи, стекловидное тело	Синдром Стиклера, остеоартрит, эпифизарная дисплазия
X	COL10A1	α1(X)3	Гипертрофическая зона области роста	Метафизарная дисплазия Шмида
XI	COL11A1 COL11A2	α1(XI)α2(XI)α1(II), α1(XI)α2(V)α1(II)	Хрящи, стекловидное тело	Коллагенопатия II и XI типов, остеопороз
XII	COL12A1	α1(XII)3	Мягкие ткани	Повреждения сухожилий
XIII	COL13A1	α1(XIII)3	Поверхность клеток, эпителиальные клетки
XIV	COL14A1	α1(IV)3	Мягкие ткани
XV	COL15A1	α1(XV)3	Эндотелиальные клетки	Карцинома
XVI	COL16A1	α1(XVI)3	Повсеместно
XVII	COL17A1	α1(XVII)3	Поверхность эпидермальных клеток	Буллезный эпидермиолиз, пузырчатка
XVIII	COL18A1	α1(XVIII)3	Эндотелиальные клетки
XIX	COL19A1	α1(XIX)3	Повсеместно	Меланома, карцинома
XX	COL20A1	α1(XX)3	Выделен из куриного эмбриона
XXI	COL21A1	α1(XXI)3	Кровеносные сосуды
XXII	COL22A1	α1(XXII)3	Только в местах мышечно-сухожильных соединений
XXIII	COL23A1	α1(XXIII)3	Опухолевые клетки
XXIV	COL24A1	α1(XXIV)3	Формирующиеся кости	Остеохондроз
XXV	COL25A1	α1(XXV)3	Атеросклеротические бляшки	Болезнь Альцгеймера
XXVI	COL26A1=EMID2	α1(XXVI)3	Половые органы
XXVII	COL27A1	α1(XXVII)3	Мягкие ткани
XXVIII	COL28A1	α1(XXVIII)3	Нервная система

Нарушения синтеза коллагена в организме лежат в основе таких наследственных заболеваний, как дерматоспораксис у животных, латиризм (характерна разболтанность суставов, привычные вывихи), синдром Элерса-Данлоса (до 14 типов проявлений), несовершенный остеогенез (болезнь «стеклянного человека», врождённый рахит, врождённая ломкость костей), болезнь Марфана, муковисцидоз.

Характерным проявлением этих заболеваний является повреждение связочного аппарата, хрящей, костной системы, наличие пороков сердечных клапанов.

Болезни, вызванные дефектами при биосинтезе коллагена, в том числе так называемые коллагенозы, возникают из-за множества причин. Это может быть из-за мутации в гене, кодирующем аминокислотную последовательность ферментов, продуцирующих коллаген, приводящей к изменению формы коллагеновой молекулы, или ошибки в посттранстляционной модификации коллагена. Также болезни могут быть вызваны недостатком или «неправильной работой» ферментов, вовлечённых в биосинтез коллагена — дефицит ферментов гидроксилирования (пролин-, лизингидроксилазы), гликозилтрансфераз, N-проколлагеновой и С-проколлагеновой пептидаз, лизилоксидаз с последующим нарушением поперечных сшивок, дефицит меди, витаминов B6, B13 (оротовая кислота), C. При приобретённых болезнях, таких как цинга, восстановление баланса ферментов до нормального может привести к полному излечению.

Практически любая генная мутация ведёт к утрате или изменению функций коллагена, что, в свою очередь, отражается на свойствах тканей и органов. Генные мутации в коллагеновом домене могут привести к изменению формы тройной спирали путём вставки/выпадения аминокислоты из полипептидной цепочки или замены Gly на другое основание. Мутации в неколлагеновых доменах могут привести к неправильной пространственной сборке α-цепей в надмолекулярные структуры (фибриллы или сети), что также ведёт к утрате функций. Мутантные α-цепи способны образовывать трёхспиральный комплекс с нормальными α-цепями. В большинстве случаев, такие комплексы нестабильны и быстро разрушаются, однако, такая молекула может и нормально выполнять свою роль, если не затронуты функционально важные области. Большинство болезней, вызванных мутациями в «коллагеновых» генах, являются доминантными.

1. ↑ Fibrillar collagen: the key to vertebrate evolution? A tale of molecular incest. Boot-Handford RP, Tuckwell DS. Bioessays. 2003 Feb;25(2):142-51.
2. ↑ Di Lullo, Gloria A.; Sweeney, Shawn M.; Körkkö, Jarmo; Ala-Kokko, Leena; San Antonio, James D. Mapping the Ligand-binding Sites and Disease-associated Mutations on the Most Abundant Protein in the Human, Type I Collagen (англ.) // Journal of Biological Chemistry|J. Biol. Chem. : journal. — 2002. — Vol. 277, no. 6. — P. 4223—4231. — DOI:10.1074/jbc.M110709200. — PMID 11704682.
3. ↑ ^{1 2} Тропоколлаген (Tropocollagen) в словаре dic.academic.ru
4. ↑ XuMuK.ru — КОЛЛАГЕН — Химическая энциклопедия
5. ↑ Би-би-си | Наука и техника | Найдены мягкие ткани тираннозавра? — 25 марта 2005 г.
6. ↑ Элементы — новости науки: Коллаген из костей динозавров — это уже реальность. — 20.04.07
7. ↑ Franzke CW, Bruckner P, Bruckner-Tuderman L. Collagenous transmembrane proteins: recent insights into biology and pathology. J Biol Chem. 2005 Feb 11;280(6):4005-8.
8. ↑ Hoppe HJ, Reid KB. Collectins—soluble proteins containing collagenous regions and lectin domains—and their roles in innate immunity. Protein Sci. 1994 Aug;3(8):1143-58

ru.wikipedia.org

Принцип работы коллагена в организме человека

Для чего нужен коллаген и какие функции он выполняет. Влияние коллагена на качество кожи, её омоложение и питание — основная функция коллагена

Для чего нужен коллаген? Коллаген — многофункциональный белок. Он выполняет массу функций в организме, среди которых выделяют следующие:

Молодость и эластичность кожи

Влияние коллагена на качество кожи, её омоложение и питание — основная функция коллагена. Она же сделала коллаген таким популярным в производстве косметики. Любая женщина хочет выглядеть молодой и здоровой, а достаток коллагена позволяет отодвинуть возрастные изменения на значительный срок без особых усилий.

В 2014-м году было проведено исследование. Фокус группу женщин от 35 до 55 лет разделили на 3 подкатегории:

• 1-ая группа получала плацебо (пустышки)
• 2-ая группа получала гидролизованный коллаген

В итоге те кто принимал коллаген, достигли улучшения эластичности кожи. Увеличилось качество кожного покрова и у женщин в возрасте. Это произошло за счет глубокого увлажнения тканей и нормализации водного баланса. Также отмечалось сокращение морщин у испытуемых спустя 2 месяца приёма добавок с коллагеном.

Лечение целлюлита

С проблемой целлюлита сталкиваются практически все женщины (более 90% от общего числа). Целлюлит видим в том случае, когда подкожный жир начинает давить на сетчатую структуру соединительных тканей, проявляясь на теле нелицеприятными комками и впадинками. Регулярный приём коллагена в виде добавок позволит сгладить или даже скрыть проявления целлюлита в проблемных местах. Однако не стоит надеяться на серьёзные результаты, так как коллаген рассчитан на другие цели.

Здоровье суставов

Коллаген является основным компонентов соединительных тканей суставов, а его концентрация в клеточном пространстве отвечает за их здоровье и силу. В интернете есть масса видео, где спортсмены приседают со штангой в 2-3 раза превосходящей их собственный вес. Так вот, это не только результат их тренированности, но и показатель здоровья костей и мышц, за которые и отвечает коллаген.

Более того, достаток коллагена в суставах снижает риск заболеваний и темпы возрастных ухудшений в их работе.

Коллаген широко применяется в медицине для восстановления хрящевых волокон. Он препятствует образованию и развитию остеохондроза, ускоряя обновление тканей.

Сжигание жира

Будучи белком по своей природе, коллаген составляет основу мышечной ткани и способствует её росту.

Каким образом коллаген помогает сжигать жир? Дело в том, что белок ускоряет метаболизм и увеличивает мышечную массу. Тогда как на «обслуживание» 1 г белка организм затрачивает аж 15 калорий (для сравнения, на 1 г жира организм тратит всего 4 калории). Более того, глицин в составе коллагена нужен для синтеза креатина — вещества, участвующего в энергетическом обмене в мышечной ткани. Это дает мышцам запас сил и выносливости для тренировок.

Улучшение пищеварения

Наличие коллагена в ткани, которая обволакивает кишечник, служит барьером для проникновения молекул не до конца переваренной пищи и токсинов в кровеносные сосуды. В этом случае сводятся на нет аллергические реакции, раздражения и риск возникновения непереносимости отдельных продуктов питания.

Влияние коллагена на желудочно-кишечный тракт

• снимает раздражение со слизистой
• участвует в гидролизе белков (расщеплении до аминокислот)
• защита и восстановление клеток стенок кишечника
• поддежка барьерной функции кишечника и профилактика заболеваний

econet.ru

— простые белки — Биохимия

Структура простых белков представлена только полипептидной цепью (альбумин, инсулин). Однако необходимо понимать, что многие простые белки (например, альбумин) не существуют в «чистом» виде, они всегда связаны с какими-либо небелковыми веществами. Их относят к простым белкам только по той причине, что связи с небелковой группой слабые и при выделении in vitro они оказываются свободным от других молекул — простым белком.

Альбумины 

Альбумины – это группа схожих белков плазмы крови с молекулярной массой 69 кДа, содержат много глутаминовой кислоты и поэтому имеют кислые свойства и высокий отрицательный заряд при физиологических рН. Легко адсорбируют полярные и неполярные молекулы, являются белком-транспортером в крови для многих веществ, в первую очередь для билирубина и длинноцепочечных жирных кислот.

В природе альбумины входят в состав не только плазмы крови (сывороточные альбумины), но и яичного белка (овальбумин), молока (лактальбумин), являются запасными белками семян высших растений.

Глобулины

Группа разнообразных белков плазмы крови с молекулярной массой до 100 кДа, слабокислые или нейтральные. Они слабо гидратированы, по сравнению с альбуминами меньше устойчивы в растворе и легче осаждаются, что используется в клинической диагностике в «осадочных» пробах (тимоловая, Вельтмана). Несмотря на то, что их обычно относят к простым, многие глобулины содержат углеводные или иные небелковые компоненты.

При электрофорезе глобулины сыворотки крови разделяются, как минимум, на 4 фракции – α₁-глобулины, α₂-глобулины, β-глобулины и γ-глобулины.

Картина электрофореграммы (вверху) белков сыворотки крови
и полученной на ее основе протеинограммы (внизу) 

Так как глобулины включают в себя разнообразные белки, то их функции разнообразны: 

Часть α-глобулинов обладает антипротеазной активностью, что защищает белки крови и межклеточного матрикса от преждевременного разрушения, например, α₁-антитрипсин, α₁-антихимотрипсин, α₂-макроглобулин.

Некоторые глобулины способны к связыванию определенных веществ: трансферрин (переносит ионы железа), церулоплазмин (содержит ионы меди), гаптоглобин (переносчик гемоглобина), гемопексин (транспорт гема).

γ-Глобулины являются антителами и обеспечивают иммунную защиту организма.

Гистоны

Взаимодействие гистонов и ДНК

Гистоны – внутриядерные белки массой около 24 кДа. Обладают выраженными основными свойствами, поэтому при физиологических значениях рН заряжены положительно и связываются с дезоксирибо-нуклеиновой кислотой (ДНК), образуя дезоксирибо-нуклеопротеины. Существуют 5 типов гистонов – очень богатый лизином (29%) гистон Н1, другие гистоны Н2а, h3b, НЗ, Н4 богаты лизином и аргинином (в сумме до 25%).

Радикалы аминокислот в составе гистонов могут быть метилированы, ацетилированы или фосфорилированы. Это изменяет суммарный заряд и другие свойства белков.

Можно выделить две функции гистонов:

1. Регуляция активности генома, а именно – они препятствуют транскрипции.

2. Структурная – стабилизируют пространственную структуру ДНК.

Гистоны в комплексе с ДНК образуют нуклеосомы – октаэдрические структуры, составленные из гистонов Н2а, h3b, НЗ, Н4. Гистон h2 связан с молекулой ДНК, не позволяя ей «соскользнуть» с гистонового октамера. ДНК обвивает нуклеосому 2,5 раза, после чего обвивает следующую нуклеосому. Благодаря такой укладке достигается уменьшение размеров ДНК в 7 раз.

Далее такие «бусы» нуклеосом могут складываться в суперспираль и в более сложную структуру нуклеопротеина.

Благодаря гистонам и формированию более сложных структур размеры ДНК, в конечном итоге, уменьшаются в тысячи раз: на самом деле длина ДНК достигает 6-9 см (10^–1), а размеры хромосом – всего несколько микрометров (10^–6).

Протамины

Это белки массой от 4 кДа до 12 кДа, имеются в ядрах сперматозоидов многих организмов, в сперме рыб (молóках) они составляют основную массу белка. Протамины являются заменителями гистонов и служат для организации хроматина в спермиях. По сравнению с гистонами протамины отличаются резко увеличенным содержанием аргинина (до 80%). Также, в отличие от гистонов, протамины обладают только структурной функцией, регулирующей функции у них нет, хроматин в сперматозоидах неактивен.

Коллаген

Коллаген – фибриллярный белок с уникальной структурой, составляет основу межклеточного вещества соединительной ткани сухожилий, кости, хряща, кожи, но имеется, конечно, и в других тканях.

Полипептидная цепь коллагена включает 1000 аминокислот и носит название α-цепь. Насчитывается около 30 вариантов α-цепи коллагена, но все они обладают одним общим признаком – в большей или меньшей степени включают повторяющийся триплет [Гли-Х-Y], где X и Y – любые, кроме глицина, аминокислоты. В положении X чаще находится пролин или, гораздо реже, 3-оксипролин, в положении Y встречается пролин и 4-оксипролин. Также в положении Y часто находится аланин, лизин и 5-оксилизин. На другие аминокислоты приходится около трети от всего количества аминокислот.

Жесткая циклическая структура пролина и оксипролина не позволяет образовать правозакрученную α-спираль, но образует т.н. «пролиновый излом». Благодаря такому излому формируется левозакрученная спираль, где на один виток приходится 3 аминокислотных остатка. 

При синтезе коллагена первостепенное значение имеет гидроксилирование лизина и пролина, включенных в состав первичной цепи, осуществляемое при участии аскорбиновой кислоты. Также коллаген обычно содержит моносахаридные (галактоза) и дисахаридные (глюкоза-галактоза) молекулы, связанные с ОН-группами некоторых остатков оксилизина.

Этапы синтеза молекулы коллагена

Синтезированная молекула коллагена построена из 3 полипептидных цепей, сплетенных между собой в плотный жгут – тропоколлаген (длина 300 нм, диаметр 1,6 нм). Полипептидные цепи прочно связаны между собой через ε-аминогруппы остатков лизина. Тропоколлаген формирует крупные коллагеновые фибриллы диаметром 10-300 нм. Поперечная исчерченность фибриллы обусловлена смещением молекул тропоколлагена друг относительно друга на 1/4 их длины.

Фибриллы коллагена очень прочны, они прочнее стальной проволоки равного сечения. В коже фибриллы образуют нерегулярно сплетенную и очень густую сеть. Например, выделанная кожа представляет собой почти чистый коллаген.

Гидроксилирование пролина осуществляет железо-содержащий фермент пролилгидроксилаза для которого необходим витамин С (аскорбиновая кислота). Аскорбиновая кислота предохраняет от инактивации пролилгидроксилазу, поддерживая восстановленное состояние атома железа в ферменте. Коллаген, синтезированный в отсутствии аскорбиновой кислоты, оказывается недостаточно гидроксилированным и не может образовывать нормальные по структуре волокна, что приводит к поражению кожи и ломкости сосудов, и проявляется как цинга.

Гидроксилирование лизина осуществляет фермент лизилгидроксилаза. Она чувствительна к влиянию гомогентизиновой кислоты (метаболит тирозина), при накоплении которой (заболевания алкаптонурия) нарушается синтез коллагена, и развиваются артрозы.

Время полужизни коллагена исчисляется неделями и месяцами. Ключевую роль в его обмене играет коллагеназа, расщепляющая тропоколлаген на 1/4 расстояния с С-конца между глицином и лейцином.

По мере старения организма в тропоколлагене образуется все большее число поперечных связей, что делает фибриллы коллагена в соединительной ткани более жесткими и хрупкими. Это ведет к повышенной ломкости кости и снижению прозрачности роговицы глаза в старческом возрасте.

В результате распада коллагена образуется гидроксипролин. При поражении соединительной ткани (болезнь Пейджета, гиперпаратиреоидизм) экскреция гидроксипролина возрастает и имеет диагностическое значение.

Эластин

Строение десмозина

По строению в общих чертах эластин схож с коллагеном. Находится в связках, эластичном слое сосудов. Структурной единицей является тропоэластин с молекулярной массой 72 кДа и длиной 800 аминокислотных остатков. В нем гораздо больше лизина, валина, аланина и меньше гидроксипролина. Отсутствие пролина обусловливает наличие спиральных эластичных участков.

Характерной особенностью эластина является наличие своеобразной структуры – десмозина, который своими 4-мя группами объединяет белковые цепи в системы, способные растягиваться во всех направлениях.

α-Аминогруппы и α-карбоксильные группы десмозина включаются в пептидные связи одной или нескольких белковых цепей.

Роль десмозина в соединении белков

biokhimija.ru

Коллаген: 7 научных полезных возможностей для здоровья

Коллаген является наиболее распространенным структурным белком во внеклеточном пространстве организма и основным белком соединительной ткани. Дополнительное получение внутрь коллагена улучшает симптомы артрита и увеличивает рост волос. Далее в статье вы прочтете о том, как еще коллаген помогает нашему здоровью и как увеличить продукцию коллагена.

---

Статья основана на выводах 72 научных исследований

В статье цитируются такие авторы, как:

• Химический факультет, Висконсинский университет, Мэдисон, США
• Отделение хирургии и Центр биоинженерии и регенерации тканей, Калифорнийский университет в Сан-Франциско, США
• Отделение анатомии, отделение биоинженерии и терапевтических наук, Eli и Edythe Broad Center of Regeneration Medicine and Stem Cell Research at UCSF, Калифорнийский университет в Сан-Франциско
• Institut de Biologie et Chimie des Protéines, Université Lyon 1, Франция
• Кафедра биохимии и пищевой химии, Университет Турку, Финляндия

Обратите внимание, что цифры в скобках (1, 2, 3 и т.д.) являются кликабельными ссылками на рецензируемые научные исследования. Вы можете перейти по этим ссылкам и ознакомиться с первоисточником информации для статьи.

---

 

Что такое коллаген?

Внеклеточный матрикс

Ткани организма состоят не только из клеток. Большая часть объема внутри тканей состоит из внеклеточного матрикса (ВКМ), разнообразной сетки белков и сахаров, производимых определенными клетками, которая действует как раствор, связывающий наши клетки вместе. (1)

ВНЕКЛЕТОЧНЫЙ МАТРИКС И СТЕНКА КЛЕТКИ (источник)

ВКМ состоит из двух компонентов, протеогликанов и волокнистых белков. Коллагены, эластины, фибронектины и ламинины – все это волокнистые белки, образующие каркас во внеклеточном матриксе. Протеогликаны заполняют пространство между ними. (2)

Коллаген является одним из многих белков, встроенных в этот матрикс. На самом деле, это самый часто встречающийся белок в тканях животных организмов. Тридцать процентов общей массы белка у млекопитающих состоит из коллагена. (3)

Термин коллаген восходит к греческому слову kólla, что означает “клей”. (4)

Протеины коллагена производятся клетками соединительной ткани вызванными фибробластами. Для того чтобы белок был классифицирован как коллаген, он должен образовывать коллагеноподобную тройную спираль и обеспечивать структурную поддержку во внеклеточном матриксе. (5)

Коллаген составляет (сухой вес):

• 90% склеры (белая часть глаза)
• 80% сухожилий
• 70-80% кожи
• 60% хряща
• 30% костей
• 1-10% от массы мышц

Коллагеновая структура

Тропоколлаген

Тропоколлаген является основным строительным материалом коллагена. Он состоит из нитей трех пептидов (групп аминокислот ), которые свернуты вместе в виде спирали. Эти нити известны как альфа-цепи (α-цепи). (6, 7)

Коллагеновая область: эта область представляет собой серию из трех аминокислот. Первая аминокислота, глицин, является самой важной. Следующие две могут быть любой аминокислотой, но обычно это пролин и гидроксипролин. Повторяющаяся аминокислотная последовательность отвечает за спиральную структуру тропоколлагена. (8)

СТРОЕНИЕ КОЛЛАГЕНА (источник)

Три пептидные нити тропоколлагена богаты глицином. Ткани, содержащие высокий уровень коллагена, также содержат высокий уровень глицина. Получение дополнительного глицина помогает защитить сосудистую систему, так как он способен уменьшить образование тромбов и снизить воспаление. (9)

Не коллагеновая область: в этой области отсутствует повторяющаяся аминокислотная последовательность, необходимая для структуры спирали. Содержит связующие молекулы для взаимодействия с другими молекулами внеклеточного матрикса. (6) Множественные перекрестные связи тропоколлагенов необходимы для того, чтобы сформировать фибриллы коллагена. (7)

Типы коллагена

Коллаген расположен повсеместно в теле живых существ и имеет много известных и неизвестных функций. У человека выделено 28 различных типов коллагеновых белков и еще больше коллаген-ассоциированных генов. (3)

Некоторые коллагены встречаются гораздо чаще, чем другие. Более 80% коллагена относится к типам I, II или III, которые находятся в основном в коже, костях, хрящах, сухожилиях, легких, кишечнике и в сосудистой системе. (10)

Коллаген IV типа также очень распространен, так как является одним из основных компонентов внеклеточного матрикса между клетками кожи. (11)

Существует пять основных типов коллагена:

• тип I – кость, сухожилия, роговица, плацента, стенки артерий, печень, склера
• тип II – хрящевая ткань, межпозвонковые диски, стекловидное тело глаза
• тип III – артерии, матка, кожа плода, строма органов
• тип IV – базальные мембраны, капсула хрусталика
• тип V – хорион, амнион, эндомизия, перемизия, кожа

ТИПЫ КОЛЛАГЕНА, РАСПРОСТРАНЕННЫЕ В ОПРЕДЕЛЕННЫХ ОРГАНАХ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА

Синтез коллагена

Синтез коллагеновых белков в организме – это сложный процесс. Во-первых, клетки должны правильно читать гены в нашей ДНК, чтобы произвести α-цепи. Затем необходимо обернуть вокруг друг друга три α-цепи. Идентичны ли α-цепи или нет, зависит от типа коллагена. (12)

Когда эти одиночные α-цепи произведены внутри клетки, энзимы (проулигидроксилаза и лизилгидроксилаза) дорабатывают аминокислоты пролин и лизин. Эти модификации необходимы для формирования устойчивой тройной спирали. (13)

Свертывание коллагена обычно происходит до того , как он будет выведен из клетки (из аппарата Гольджи). (13, 14)

СИНТЕЗ КОЛЛАГЕНА (источник)

Каждый тип коллагена имеет специфические коэффициенты глицина, пролина, гидроксипролина и гидроксилизина. Мутации, влияющие на синтез коллагена, могут иметь негативные последствия для здоровья.

Генетические заболевания, уменьшающие выработку коллагена

Несовершенный остеогенез – заболевание костей

Несовершенный остеогенез (OI) – это заболевание, связанное с коллагеном, которое является как наследственным, так и неизлечимым. Это болезненное заболевание, характеризующееся хрупкостью костей и патологическими тканями. (15)

В зависимости от мутации у человека может быть диагностировано легкое, тяжелое или смертельное состояние ОI, но любая форма этого состояния увеличит риск переломов костей у человека. (15)

Несовершенный остеогенез является аутосомно-доминантным расстройством, то есть требуется только один из двух генов, чтобы мутировать, чтобы увидеть эффект в организме. Единичная мутация в гене COL1A1 может уменьшить количество коллагена I типа и вызвать легкое нарушение при ОI. (15)

Наиболее распространенной мутацией является замена аминокислоты глицина в триплете, что обычно приводит к неправильному складыванию тройной спирали коллагена. Тяжелые и летальные формы несовершенного остеогенеза являются результатом мутаций в генах COL1A1 или COL1A2, которые нарушают тройную спираль. (16, 17, 15)

Синдром Элерса-Данлоса

Синдром Элерса-Данлоса (EDS) вызван дефицитом коллагена или дефектной структурой коллагена. Наиболее часто EDS связан с мутациями в генах COL1A1, COL1A2, COL3A1 , COL5A1 , COL5A2, которые влияют на коллагены типа I, III и V. Все эти мутации оказывают влияние на фибриллярные коллагены, необходимые коже, сухожилиям и сосудистой системе. (18)

Многие механизмы и мутации могут снижать выработку коллагена и приводить к развитию синдрома Элерса-Данлоса. Существует по меньшей мере 10 различных подтипов EDS. (19)

Пациенты с EDS, как правило, имеют нестабильные суставы и более склонны к вывихам и хронической боли. Некоторые формы EDS являются гораздо более опасными для жизни, так как у пациентов может быть повышенный риск разрыва кровеносных сосудов. (19, 20)

Польза коллагена

В основном дополнительный коллаген для укрепления здоровья и борьбы с заболеваниями принимают внутрь. Считается, что биодоступность коллагена в кишечнике достигает 49-58%. (3)

При каких заболеваниях или состояниях прием коллагена внутрь может быть полезен

1. Ревматоидный артрит
2. Остеоартрит
3. Остеоартроз
4. Атеросклероз (23)
5. Сниженный уровень ЛПВП холестерина (22)
6. Старение кожи / агрессивная для кожи среда (24)
7. Уменьшение роста волос
8. Остеопороз / снижение плотности костей
9. Саркопения (26)
10. Повышенный уровень глюкозы
11. Пролежни
12. Ухудшение структуры ногтей и увеличение их ломкости (27)
13. Целлюлит (только для женщин с нормальным весом) (25)
14. Незначительный рост мышц при физической нагрузке (26)

 

1) Улучшает симптомы ревматоидного артрита и остеоартрита

В исследовании с участием 60 пациентов с тяжелым ревматоидным артритом через три месяца приема коллагена II типа уменьшилось количество опухших и болезненных суставов по сравнению с плацебо. У четырех пациентов, в группе принимающей коллаген, все симптомы исчезли и прогрессирование заболевания остановилась. Известно, что ревматоидный артрит – это воспалительное синовиальное заболевание, при котором, как считается, иммунные Т-клетки реагируют на антиген в суставе. Коллаген II типа является главным белком в суставном хряще и является потенциальной целью иммунных клеток при этом заболевании. (21)

Более крупное исследование с участием 274 пациентов с ревматоидным артритом показало, что многократные дозы коллагена (20, 100, 500 и 2500 мкг) уменьшали количество опухших и болезненных суставов. (22)

Исследование с участием 52 пациентов с остеоартрозом показало, что 90 дней приема коллагена II типа уменьшали симптомы болезненного состояния, уменьшали боль и улучшали способность пациентов выполнять ежедневные действия, включая ходьбу вверх и вниз по лестнице. (23)

У собак с артритом коллаген II типа в течение 90 дней уменьшал боль и повышал физическую активность. (24)

2) Улучшает физическое состояние

Исследование с участием 147 спортсменов с суставной болью показало, что прием гидролизата коллагена в течение 24 недель значительно уменьшал боль. (25)

В другом исследовании 139 спортсменов с болью в колене принимали 5 граммов  коллагеновых пептидов в день в течение 12 недель, что уменьшило боль, связанную с их физической активностью. (26)

3) Улучшает состояние кожи

Кожа является самым крупным органом в нашем теле, и коллаген является одним из его основных компонентов. С возрастом содержание коллагена уменьшается на 1% в год (на единицу площади поверхности кожи). Это снижение можно наблюдать в виде сморщивания, разрыхления и обвисания кожи. (27)

СОДЕРЖАНИЕ КОЛЛАГЕНА В КОЖЕ УМЕНЬШАЕТСЯ С ВОЗРАСТОМ

В одном исследовании с участием 69 женщин было обнаружено, что ежедневное добавление коллагена в пищу в течение восьми недель повышало эластичность кожи, как показателя роста содержания коллагена. (28)

С ВОЗРАСТОМ СОДЕРЖАНИЕ КОЛЛАГЕНА В КОЖЕ УМЕНЬШАЕТСЯ В ТОМ ЧИСЛЕ СО СНИЖЕНИЕМ СТЕРОИДНЫХ ГОРМОНОВ И РОСТОМ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА (источник)

В другом исследовании у 85 женщин было обнаружено, что прием внутрь гидролизата коллагена в течение восьми недель улучшал влажность кожи, эластичность, глубину морщин и шероховатость (все признаки увеличения содержания коллагена). (29)

4) Увеличивает рост волос

В исследовании с участием 15 женщин с редеющими волосами получение внутрь в течение 180 дней добавки коллагена привело к улучшению объема волос, покрытия волосами кожи головы, блеска и их толщины. Влажность и гладкость кожи также улучшились. (30)

Местное введение коллагена в кожу также может быть полезно для роста волос, так как он прикрепляется и проникает во внешний слой (кутикулу) волосяных фолликулов и увеличивать их толщину. (31)

5) Помогает увеличить плотность костей

Коллаген также является основным компонентом костей. С возрастом производство коллагена в наших костях уменьшается, что приводит к снижению плотности костной ткани. Люди старше 70 лет имеют более низкую плотность костной ткани и повышенный риск получения переломов.

Пациенты с остеопорозом и заболеванием пористых костей теряют плотность костной ткани более быстро, чем здоровые люди. Прием гидролизованного коллагена увеличивал плотность костной ткани у крыс. (32)

Гидролизованный коллаген также повышал уровень коллагена I типа в костях крыс с остеопорозом. (33)

Гидролизованный коллаген стимулирует хрящ-производящие клетки человека (хондроциты) для того, чтобы они производили больше внеклеточных молекул матрицы, включая сам коллаген. Эти данные указывают на то, что прием коллагена может эффективно предотвращать связанное с возрастом снижение плотности костной ткани у человека. (34)

6) Улучшает уровень глюкозы в крови

Пятьдесят человек, принимавших коллагеновые добавки в течение трех месяцев, показали более низкий уровень глюкозы в крови, артериального давления,  холестерина и креатинина. (35)

Для того, чтобы управлять уровнем глюкозы в крови, врачи обычно рекомендуют диету и физические упражнения. Пациенты также могут дополнить их диетическое питание коллагеном для уменьшения сахара крови и для того, чтобы увеличить уровни инсулина. (35)

7) Помогает лечить пролежни

В исследовании с участием 89 пациентов с пролежнями, добавление гидролизата коллагена три раза в день в течение восьми недель улучшало заживление язв. (36)

Что снижет выработку коллагена?

Ультрафиолетовое облучение

УФ-излучение активирует ряд факторов роста клеток и цитокиновых рецепторов, что увеличивает продукцию ММП (матриксных металлопротеиназ) и снижает выработку коллагена I типа. (37)

Воздействие солнечных лучей также нарушает стабильность внеклеточного матрикса и приводит к уменьшенной продукции коллагена. (37)

Дефицит витамина С

Витамин С необходим для правильного образования коллагена. Дефицит этого витамина может привести к цинге. Цинга является результатом неправильного образования коллагена во внеклеточном матриксе. Это приводит к деградации тканей и в конечном итоге может привести к смерти. (38, 38, 39)

Курение

Курение табака способно уменьшить выработку коллагена. Как показывают исследования курильщики вырабатывают на 18% меньше коллагена I типа и на 22% меньше коллагена III типа в своей коже, чем некурящие. (40)

Матриксные металлопротеиназы (ММП) отвечают за деградацию матриксных белков, таких как коллаген. Уровень ММП-8 в 2 раза выше у курильщиков, чем у некурящих, что означает, что белки матрикса деградируются с повышенной скоростью. (40)

КУРЕНИЕ УВЕЛИЧИВАЕТ ММП-12, ЧТО СНИЖАЕТ ВЫРАБОТКУ КОЛЛАГЕНА В ЛЕГКИХ И СПОСОБСТВУЕТ ВОЗНИКНОВЕНИЮ ЛЕГОЧНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ (источник)

Тканевой ингибитор матриксных металлопротеиназ (TIMP-1), как правило, останавливает ММП от деградации коллагена. Уровень TIMP-1 ниже на 14% в коже курильщиков. (40)

Снижая выработку коллагена, курение ускоряет старение кожи и ухудшает способность нашего организма восстанавливать раны. (40, 41)

Стресс и недостаток сна

Хорошо известно, что психологический стресс негативно влияет на наше здоровье. Стресс может косвенно привести к ускоренному старению кожи и плохому заживлению ран за счет снижения целостности коллагена. (42)

Недостаток сна (бессонница) вызывает психологический стресс и повышает уровень гормона кортизола. (43, 44, 45, 46)

Кортизол уменьшает выработку коллагена и его способность складываться. Это снижает стабильность коллагена. (47, 47)

Высокий уровень сахара в крови и диабет

Коллаген является долгоживущим белком (имеет низкую биологическую оборачиваемость). Аминокислоты в коллагеноподобном лизине и гидроксилисиле могут накапливать сахара с возрастом. Повышенный уровень сахара в крови (гипергликемия) делает коллаген более восприимчивым к накоплению глюкозы. (4, 48)

С возрастом коллаген становится жестче. Ученые могут предсказать возраст человека по тому, насколько хорошо их коллаген усваивается в лаборатории. Люди с сахарным диабетом, как правило, обладают более жестким коллагеном. (49)

Пациенты с высоким уровнем сахара в крови имеют меньше ферментативных перекрестных связей между коллагеновыми нитями, что приводит к менее стабильному образованию коллагена. (50) Сахара блокируют фермент LOX от правильного формирования коллагена. (50)

ВЫСОКИЙ УРОВЕНЬ ГЛЮКОЗЫ ПРИВОДИТ К ГЛИКИРОВАНИЮ КОЛЛАГЕНА, ЧТО ДЕЛАЕТ ЕГО ЖЕСТЧЕ (СТАРЕНИЕ) (источник)

Диабетики показывают повышенный уровень гомоцистеина, который также снижает активность фермента LOX. Высокий уровень сахара и гомоцистеина снижает качество коллагена. (50)

Сахар также может блокировать рецепторы на коллагене. Когда эти рецепторы заблокированы, это делает их неузнаваемыми для молекул. В связи с этим диабет может изменять коллаген-ассоциированную клеточную сигнализацию и экспрессию генов, а также вызывать высвобождение провоспалительных молекул и свободных радикалов. (51)

Как увеличить производства коллагена? 

Продукты и вещества, увеличивающие выработку коллагена

Существует много типов коллагеновых добавок, но зачастую они требуют многократных доз в течение всего дня. Вот несколько ключевых факторов, которые будут стимулировать выработку коллагена естественным путем:

• Витамин С – содержится во многих фруктах и овощах. Он необходим ферментам для гидроксилирования коллагена и образования здоровых сшитых фибрилл. (38, 39)
• Лизин и пролин  -содержатся в постном мясе, таком как курица и рыба. Они являются аминокислотами, необходимыми для построения стабильных спиралей тропоколлагена. (13)
• Витамин В3 (ниацин) – также известный как ниацинамид и никотинамид. Содержится в высоких концентрациях в постном мясе, арахисе и грибах. Это предшественник NAD, который может помочь стимулировать синтез коллагена. (52)
• Витамин А – также известный как ретинол, содержится, например, в печени, яйцах и молочных продуктах. Он может снижать активность матриксной металлопротеиназы (ММП) и увеличивать выработку коллагена. (53)

Физическая нагрузка

Исследования, проведенные на мышах и крысах, показывают, что концентрация гидроксипролина и здорового коллагена увеличивается после физической нагрузки. (54, 55)

После физической нагрузки происходит увеличение мРНК, кодирующих коллаген I, III и IV типов, что указывает на увеличение выработки коллагена после физической нагрузки. (56, 57)

Маточное молочко

Маточное молочко секретируется железами медоносных пчел. Оно содержит много белков, сахаров, жиров, витаминов и минералов. В нем также есть ненасыщенные жирные кислоты, которые увеличивают выработку коллагена и уменьшают деградацию коллагена (понижают активность ММП). (58)

Одно исследование показало, что крысы, которым скармливали 1%-ную добавку маточного молочка, вырабатывали больше коллагена в своей коже. (58)

Алоэ вера

Алоэ вера – это растение, которое широко используется в продуктах для кожи и волос, таких как лосьоны, мази и шампуни. Традиционно алоэ вера используется для уменьшения раздражений кожи, например, от солнечных ожогов.

Дополнения алоэ вера могут улучшить состояние сморщенной кожи путем увеличения продукции коллагена и уменьшить скорость его деградации. У пациентов, которые использовали алоэ-вера в течение 90 дней, наблюдалось увеличение выработки коллагена и снижение активности гена MMП-1. (59)

Кремний

Кремний – это микроэлемент, который, вероятно, участвует в производстве коллагена. Кремний увеличивает выработку коллагена и количество фермента, необходимого для производства коллагена (пролилгидроксилазы) в хрящевых и костных клетках. (60)

Одна из форм кремния, называемая ортокремниевой кислотой (OSA), увеличивала выработку коллагена 1-го типа в костных клетках. (61) Эта кислота повышала уровень коллагена в коже телят. (63)

Крысы, лишенные кремния, снижают выработку коллагена в ранах и костях. (62)

ПРОДУКТЫ ПИТАНИЯ БОГАТЫЕ КРЕМНИЕМ

Исследование с участием 134 женщин с низкой плотностью костной ткани (остеопения) или остеопорозом показало, что добавление ортокремниевой кислоты в течение 12 месяцев увеличивало маркеры синтеза коллагена 1 типа и минеральную плотность костной ткани в бедренной кости. (60)

Другое исследование у женщин с поврежденной солнцем кожей показало, что ортокремниевая кислота увеличивала гладкость кожи и уменьшала ломкость волос и ногтей, указывая на повышенную продукцию коллагена. (64)

Добавки коллагена

Дополнения (добавки) коллагена вообще производятся из тканей коров, свиней, или рыбы. Большинство этих добавок гидролизуются, что означает, что связи, удерживающие коллагеновые нити вместе, разрываются.

Трипептид коллагена, гидролизат коллагена, желатин, гидролизат желатина и гидролизованный желатин – все это разные названия для гидролизованного коллагена. Гидролизованные коллагеновые пептиды имеют меньшие размеры, чем обычные коллагеновые структуры, что позволяет организму лучше поглощать и использовать их.

Гидролизат желатина и коллагена происходит из одних и тех же источников: кожи и костей. Есть два основных различия между этими двумя коллагеновыми добавками.

Во-первых, пептиды гораздо меньше в гидролизованном коллагене, чем в  негидролизованном желатине. Негидролизованные или частично гидролизованные желатины имеют более длинные пептиды коллагена и плохо растворяются в воде. (65)

Во-вторых, гидролизованные коллагены легче усваиваются и всасываются в организм. Большие негидролизованные коллагеновые пептиды могут связываться только с пептидным транспортером PEPT1. Малые пептиды способны связываться как с транспортерами PEPT1, так и с транспортерами PEPT2 , что позволяет  гидролизованному коллагену легче усваиваться и поглощаться. (65, 66, 67)

Побочные эффекты при приеме коллагена

Нет никаких обнаруженных побочных эффектов от приема самого коллагена. Однако коллаген, полученный из рыбы, может иметь более высокое количество кальция. (68, 28, 69)

Некоторые люди ощущали стойкий неприятный вкус во рту при приеме коллагена, но это, скорее всего, было связано с особенностями работы ЖКТ этих людей. (70) Другие люди иногда после приема коллагена ощущали чувство сытости и появление изжоги. (71)

Большинство людей, которые принимали коллаген, сообщали только положительные отзывы. Они замечают значительное уменьшение боли в суставах, повышенную гибкость и более быстрый рост волос и ногтей. Чаще всего плохие отзывы связаны с отсутствием эффекта, а не связаны побочными явлениями.

 

Помогут ли крема с коллагеном вашей коже?

Короткий ответ – нет. Длинный ответ – возможно, но все же, вероятно, нет. Чтобы понять почему это не случится, необходимо узнать немного больше о коллагене и как он сделан.

Коллаген является структурным белком в соединительной ткани человека, прежде всего нашей кожи. Подавляющее большинство коллагена в нашей коже находится в дерме (второй слой кожи, который находится под эпидермисом), где он также производится. Клетки эпителия в дерме (фибробласты) синтезируют коллаген, который поддерживает остальную дерму, что и придает нашей коже основную структуру.

СТРОЕНИЕ КОЖИ

Что касается структуры самого коллагена, то это похоже на оплетку или веревку : отдельные аминокислоты соединяются, образуя длинные цепи, которые связываются вместе, образуя более толстые нити. Затем эти нити скручиваются и обматываются вокруг друг друга, образуя тройные спирали. Наконец, эти спирали соединяются конец в конец и укладываются друг на друга, образуя кластеры, называемые фибриллами. Другими словами, коллаген – это довольно сложная и массивная молекула.

Вот почему кремы, разработанные с чистым коллагеном, просто не могут соответствовать их высоким заявленным характеристикам — эти огромные плетеные молекулы коллагена просто слишком велики (300 kDa), чтобы проникнуть в ваш эпидермис кожи, и определенно слишком велики, чтобы спуститься в дерму.

“Ваша кожа может казаться более мягкой и гладкой [или] ваши морщины могут выглядеть менее заметными, но это все иллюзия—это просто то, что происходит на поверхности кожи”, – говорит Сьюзан Обаги, доктор медицинских наук, дерматолог UPMC и президент Американской академии косметической хирургии. “На самом деле крема с коллагеном не помогают вырабатывать коллаген.”

Чтобы обойти проблему доставки коллагена глубже в кожу, большинство лосьонов, кремов и таблеток, рекламирующих коллаген в качестве основного ингредиента, на самом деле содержат гидролизованный коллаген или пептиды коллагена. (Забавный факт: желатин – это форма гидролизованного коллагена!)

“По существу, гидролизованный коллаген был разбит на более мелкие цепочки аминокислот, называемые пептидами”, – рассказывает Джон Зампелла, доктор медицинских наук, дерматолог Нью-Йоркского университета. Некоторые ученые и дерматологи считают, что эти пептиды “могут проникать сквозь клетки в наружном барьере кожи и пробиваться в дерму, по существу [обеспечивая] строительные блоки для фибробластов, чтобы те стали производить новый коллаген”, – говорит доктор Зампелла.

И это действительно кажется правдоподобным, что применение крема, наполненного этими предшественниками коллагена, может помочь увеличить производство коллагена в коже, при условии, что эти пептиды в конечном итоге проникают в дерму. Но эта теория на самом деле не была проверена, не говоря уже об экспериментальном доказательстве.

МОЛЕКУЛЫ КОЛЛАГЕНА СЛИШКОМ БОЛЬШИЕ И НЕ МОГУТ ПРОНИКНУТЬ В КОЖУ СКВОЗЬ КЛЕТКИ. ЛУЧШИЙ ВЫБОР – ПРИЕМ КОЛЛАГЕНА ВНУТРЬ.

Однако, есть некоторые исследования, которые показывают, что прием коллагена внутрь может улучшить внешний вид кожи. Согласно по крайней мере трем недавним исследованиям (70, 71, 72), прием коллагеновых пептидов внутрь связан с улучшением увлажнения кожи, эластичности и уменьшения морщин, по сравнению с плацебо. Однако эти исследования идут с несколькими звездочками: они использовали небольшую выборку (около 60 участников) и были краткосрочными (от 4 до 12 недель), и они были сосредоточены исключительно на женщинах старше 35 лет.

И если вы соблюдаете сбалансированную и здоровую диету (включая богатые белком продукты, такие как мясо, яйца, молочные продукты и бобы ), вы, вероятно, уже получаете весь необходимый вам коллаген.

---

 

Информация на этом сайте не была оценена какой либо медицинской организацией. Мы не стремимся диагностировать и лечить любые болезни. Информация на сайте предоставляется только в образовательных целях. Вы должны проконсультироваться с врачом, прежде чем действовать исходя из полученной информации из этого сайта, особенно, если вы беременны, кормящая мать, принимаете лекарства, или имеете любое заболевание.

Оцените эту статью

Среднее 5 Всего голосов (2)

kodelife.ru

Виды коллагена

Коллаген — полиморфный белок, в настоящее время известно 19 типов коллагена, которые отличаются друг от друга по первичной структуре пептидных цепей, функциям и локализации в организме. 95% всего коллагена в организме человека составляют коллагены I, II и III типов.

Типы	Гены	Ткани и органы
I	COLIA1, COL1A2	Кожа, сухожилия, кости, роговица, плацента, артерии, печень, дентин
II	COL2A1	Хрящи, межпозвоночные диски, стекловидное тело, роговица
III	C0L3A1	Артерии, матка, кожа плода, строма паренхиматозных органов
IV	COL4A1-COL4A6	Базальные мембраны
V	COL5A1-COL5A3	Минорный компонент тканей, содержащих коллаген I и II типов (кожа, роговица, кости, хрящи, межпозвоночные диски, плацента)
VI	COL6A1-COL6A3	Хрящи, кровеносные сосуды, связки, кожа, матка, лёгкие, почки
VII	COL7A1	Амнион, кожа, пищевод, роговица, хорион
VIII	COL8A1-COL8A2	Роговица, кровеносные сосуды, культуральная среда эндотелия
IX	COL9A1-COL9A3	Ткани, содержащие коллаген II типа (хрящи, межпозвоночные диски, стекловидное тело)
X	COL10A1	Хрящи (гипертрофированные)
XI	COLUA1-COL11A2	Ткани, содержащие коллаген II типа (хрящи, межпозвоночные диски, стекловидное тело)
XII	COL12A1	Ткани, содержащие коллаген I типа (кожа, кости, сухожилия и др.)
XIII	C0L13A1	Многие ткани
XIV	COL14A1	Ткани, содержащие коллаген I типа (кожа, кости, сухожилия и др.)
XV	C0L15A1	Многие ткани
XVI	COL16A1	Многие ткани
XVII	COL17A1	Гемидесмосомы кожи
XVIII	COL18A1	Многие ткани, например печень, почки
XIX	COL19A1	Клетки рабдомиосаркомы

Гены коллагена называются по типам коллагена и записываются арабскими цифрами, например СОL1 — ген коллагена 1 типа, COL2 — ген коллагена II типа и т.д. К этому символу приписываются буква А (обозначает α-цепь) и арабская цифра (обозначает вид α-цепи). Например, COL1A1 и COL1A2 кодируют, соответственно, α₁, и α₂-цепи коллагена I типа.

Этапы синтеза и созревания коллагена

Синтез и созревание коллагена — сложный многоэтапный процесс, начинающийся в клетке, а завершающийся в межклеточном матриксе:

1. На полисомах ЭПР синтезируются полипептидные препро-α-цепиколлагена. Они содержит начиная сN-конца: 1). гидрофобный «сигнальный» пептид, содержащий около 100 АК; 2). N-концевой пропептид, содержащий около 100 АК, в том числе цистеин; 3). α-цепь коллагена 4). С-концевой пропептид, содержащий около 250 АК, в том числе цистеин. КонцевыеС- и N-пропептидыформируют глобулярные домены и необходимы для правильного формирования тройной спирали.«Сигнальный» пептид, обеспечивает поступление синтезируемой на рибосоме препро-α-цепи в полость ЭПР.

2. В полости ЭПР при отщеплении сигнального пептида препро-α-цепиколлагена превращаются впро-α-цепи.

3. Поступающие в полости ЭПР про-α-цепи коллагенаподвергаются модификации.

а). Цистеины N-пропептидов образуют внутрицепочечные дисульфидные мостики, формируя наN-конце глобулярную структуру;

б). Пролины и лизины в Y-положении (гли-х-у) про-α-цепей гидроксилируются пролил-4-гидроксилазойилизил-5-гидроксилазойв 4-гидроксипролины (Hyp) и 5-гидроксилизины (Hyl). Некоторые пролины в Х-положениях гидроксилируются в 3-гидроксипролины пролил-3-гидроксилазой. Оксигеназы (гидроксилазы), содержат Fe²⁺, находятся на мембране ЭПР. Для реакции необходимы а-КГ, О₂и витамин С:

Гидроксилирование пролина необходимо для стабилизации тройной спирали коллагена, ОН-группы гидроксипролина участвуют в образовании водородных связей.

Гидроксилирование лизина необходимо для последующего образования ковалентных связей между молекулами коллагена при сборке коллагеновых фибрилл.

в). Гидроксилизин про-α-цепей при участии гликозилтрансфераз гликозилируется галактозой или галактозилглюкозой. В молекуле коллагена сухожилий (тип I) количество углеводов равно 6, а в моллекуле коллагена капсулы хрусталика (тип TV) — 110. Роль этих углеводных групп неясна.

4). В просвете ЭПР после отделения от рибосом про-α-цепей, 3 из них с помощью С-концевых пропептидов соединяются между собой дисульфидными мостиками (цистеины С-пропептидов образуют внутри- и межцепочечные дисульфидные мостики) и скручиваются с образованием тройной спирали проколлагена. Тройная спираль проколлагена стабилизируется водородными связями. После этого гидроксилирование и гликозилирование про-α-цепей прекращается.

5). Из ЭПР молекулы проколлагена перемещаются в аппарат Гольджи, включаются в секреторные пузырьки и секретируются в межклеточное пространство.

6). В межклеточном матриксе от некоторых проколлагенов(I, II, III, V, XI типов)проколлагенпептидазыотщепляют концевые С- иN-пропептиды, в результате чего образуетсятропоколлагены. У проколлагенов IV, VIII, X типов концевые пропептиды не отщепляются.

Синтезированные молекулы проколлагенов и тропоколлагенов способны образовывать различные структуры. Например, тропоколлагены образуют фибриллы, а проколлагены образуют сети.

Структура	Тип коллагена
Фибриллы	I, II, III – основные. V, XI — минорные
Ассоциированные с фибриллами	IX, XII, XIV, XVI, XIX
Сети	IV, VIII, X
Микрофибриллы	VI
«Заякоренные» фибриллы	VII
Трансмембранные домены	XIII, XVII
Другие	XV, XVIII

studfile.net

Работает ли коллаген в косметике

Коллаген — один из самых широко используемых ингредиентов наших косметических баночек. Особенно популярен он в anti-age косметике.

Многие убеждены, что если пользоваться кремом с коллагеном, то морщины чудесным образом разгладятся, кожа станет упругой и молодой и вообще старение уже вроде как не грозит. Но прежде чем «верить всему, что говорят», давайте копнём немного глубже и разберёмся, как же всё-таки работает коллаген в косметике, что он может и чего нет.

В этом посте мы поговорим о том, что такое коллаген, каким он бывает и как меняется с возрастом, зачем его добавляют в косметику, и как он влияет на кожу.

 

Что такое коллаген

В серии постов о строении кожи, мы подробно описали, что её средний слой (дерма) похожа на водно-пружинный матрас, «пружинками» которого являются волокна белков коллагена и эластина. Причём 80% дермы составляют именно коллагеновые волокна.

 

Помимо дермы, коллаген содержится в мышцах, органах, сосудах, хрящах, сухожилиях, связках, костях, волосах и ногтях.

Функции

Обеспечивает прочность кожи.

Строение

Молекула коллагена состоит из 19 аминокислот. Аминокислоты, как бусинки, соединяются в цепочки. Эти цепочки тесно связаны между собой и формируют 3 нити. А нити, перекручиваясь как бечёвка, образуют спираль, похожую на пружинку.

 

Именно такое строение придаёт коллагеновым волокнам особую прочность и сопротивляемость растяжению.

Волокно толщиной всего 1 мм способно выдержать нагрузку до 10 кг.

Волокна коллагена в коже формируют «сетку». В отличие от эластина, коллагеновая сетка не растягивается, но может изгибаться.

 

 

Коллагеновое семейство

От того какие из 19 аминокислот «взялись за ручки» и как они образовали цепочку, зависит какого типа будет коллаген. Всего существует 28 типов. В коже в основном присутствуют I и III тип.

• I тип. Самый главный, составляет 85% всего коллагена в коже. Самый прочный и эластичный при растяжении.

1 г коллагена I типа прочнее 1 г стали.

• III тип. Больше всего в молодой и детской коже. В том числе именно благодаря этому коллагену молодая кожа такая нежная и мягкая. Его много в заживающих ранках на первых этапах, постепенно заменяется I типом. Если не дать ранке заживать нормально, например, давить акне (наше любимое занятие) и тем самым поддерживать воспалительный процесс, синтез коллагена III типа продолжиться дольше положенного и может привести к заметным шрамам, которые останутся даже после полного заживления кожи.

Коллаген и возраст

 

Коллаген в коже непрерывно синтезируется клетками фибробластами. С возрастом, их активность существенно снижается, а значит и количество коллагена в коже становится меньше.

Фибробласты клетки подневольные и зависят от гормонов. Чем старше мы становимся, тем меньше эстрогена вырабатывается в организме. Меньше эстрогена — меньше производство коллагена.

Когда коллагеновых волокон становится меньше, их уже недостаточно для поддержания правильной структуры кожи.

Работа фибробластов постепенно замедляется — примерно на 1% каждый год уже с 20-летнего возраста. А после 40 этот процесс ускоряется.

Кроме того, с возрастом волокна коллагена теряют эластичность, становятся толще и грубее. Они комкуются, образуются «дырки», и ровной прочной «сетки» не получается. «Сетка» искривляется, кожа «заламывается» и — привет, морщины. ☹

 

 

В довершение (как будто нам и без того недостаточно), помимо синтеза, в коже всегда идёт процесс разрушения коллагена. Таким образом кожа постоянно обновляется. Однако, с возрастом процесс разрушения набирает обороты. Разрушается коллаген под воздействием определённых ферментов (коллагеназ). Ферменты расщепляют коллагеновые волокна на маленькие фрагменты, нарушая их структуру. Кожа изгибается, провисает и — результат все тот же — появляются морщины. ☹

 

Что ещё разрушает коллаген

 

Помимо возраста, у коллагеновых волокон есть ещё враги.

UV-излучение усиливает действие энзимов и ускоряет процесс разрушения коллагеновых волокон, вызывает преждевременное старение и снижает способности кожи к самостоятельной регенерации. В коже сильно повреждённой солнцем коллагеновые волокна толстые и «расчленённые» на кусочки. Эти коллагеновые «огрызки» сами по себе мешают синтезу нового коллагена. Именно поэтому так важно не пренебрегать кремами с SPF (вне зависимости от возраста).

Табак содержит химикаты, разрушающие коллаген и эластин. Никотин сужает сосуды и ухудшает микроциркуляцию.

• Слишком много сахара в пище.

Сахар усиливает процесс гликации (склеивания волокон коллагена с глюкозой) и делает коллагеновые волокна сухими, слабыми и ломкими.

• Свободные радикалы.

Повреждают волокна на молекулярном уровне, разрушая и изменяя ДНК.

Коллаген в косметике

Мы разобрались, что делает коллаген в нашей коже. Теперь давайте разберёмся, что он делает в нашей косметике.

Коллаген в наших косметических друзьях может быть самых разных «форм и расцветок».

• Животный. Самый доступный и дешёвый. Получают из кожи животных (коров, овец, поросят). Обладает очень большой молекулой.
• Морской. Дорогой. Получают из кожи и плавательного пузыря рыб. Очень капризный в производстве, транспортировке и хранении. Менее стабильный, чем животный (разрушается при более низких температурах). Очень аллергичен. Наиболее близок к коллагену человека. Молекула меньше, чем у животного.

К сожалению, на этикетке и в составе средства зачастую не указано какой коллаген используется — животный или морской.

Важно! Часто в описании средства можно встретить такое понятие, как «растительный коллаген». Коллаген — это белок животного происхождения и только животного. У растений белка нет, поэтому «растительный коллаген» в природе не существует и существовать не может. То, что называется «растительным коллагеном в косметике — всего лишь отдельные аминокислоты (например, гидролизованный протеин пшеницы). Они хорошо увлажняют, но не обладают свойствами коллагена.

Кстати, «синтетического коллагена» тоже не существует.

Коллаген может входить в состав кремов, гелей, крем-гелей и масок. А может быть в форме высушенных пластов (листов) и патчей («бобиков») под глаза. Листы и «бобы», как правило, состоят на 100% из коллагена и не содержат никаких добавок.

Проникает ли коллаген внутрь кожи

Самый главный вопрос, который волнует всех — может ли коллаген из косметических средств проникнуть в дерму и укрепить наш «пружинный матрас»? Давайте разберёмся.

Чтобы проникнуть в кожу, коллагену нужно преодолеть эпидермальный барьер. Он состоит из нерастворимых кератиновых чешуек рогового слоя, скреплённых между собой жировой прослойкой.

Прорваться через эту прочную преграду может только жирорастворимое вещество с крошечной молекулой. Водорастворимое вещество может преодолеть барьер лишь в небольшом количестве и при определённых условиях.

А коллаген мало того что не растворим ни в жирах, ни в воде, ещё и обладает огромной молекулой. В зависимости от вида (животный, морской) размеры могут варьироваться, но молекула по-прежнему остается слишком большой, чтобы куда-либо протиснуться.

Вывод — коллаген в составе косметических средств (кремов, сывороток, масок) лежит пленкой на поверхности кожи и не проникает внутрь.

 

Коллагеновые инъекции

Так как самостоятельно просочиться в кожу косметический коллаген не может, единственный выход — доставить его искусственным путём с помощью филлеров. Они вводятся в дерму через инъекции и как бы заполняют морщины изнутри.

Но инъекции — не «волшебная таблетка», чтобы результат сохранялся их нужно делать постоянно, примерно раз в полгода. Вариант дорогой и далеко не всем подходящий.

В филлерах, как правило, используется животный коллаген как менее аллергичный, однако, перед курсом обязательно проводятся тесты на аллергию в течение месяца. Также есть филлеры, использующие человеческий коллаген, выращенный в лабораторных условиях и не вызывающий аллергических реакций (CosmoDerm^® и CosmoPlast^®).

Гидролизованный, растворимый и нативный коллаген

А как же гидролизованный коллаген, спросите вы? А ещё есть растворимый — уж он-то точно проникает в кожу! А нативный? Это что ещё за зверь? Разберёмся по порядку.

Нативный коллаген (native)

Процесс формирования (взросления) коллагенового волокна долог и сложен. Полностью сформированный и структурированный «взрослый» коллаген и называется нативным. То есть это именно тот коллаген, который мы и зовём просто коллагеном. Он полноценный, идентичный коллагену кожи, но внутрь тем не менее не проникает.

Растворимый коллаген (soluble)

Растворимый коллаген — это коллаген, которому не дали «вырасти». То есть процесс формирования коллагенового волокна прервали до того, как он полностью сформировался и стал нативным. Как правило, его получают из кожи более молодых животных.

Растворимый коллаген, в отличие от нативного, может проникнуть в кожу. Он очень хорошо удерживает воду, поэтому увлажняет даже эффективнее нативного коллагена. Однако это не полноценный коллаген, а его «огрызки» и функции полноценного коллагена он не выполняет.

Гидролизованный коллаген (hydrolyzed)

В обычных условиях коллаген очень прочный и стабильный белок. Он не растворяется ни в воде, ни в жирах. Растворяется коллаген в результате гидролиза (кипячения с водой, солями, щелочами) и обработки активными формами кислорода и ферментами (энзимами). В результате коллаген распадается на отдельные аминокислоты. На сегодняшний день, чтобы получить гидролизат коллагена, как правило, используются ферменты.

То есть гидролизованный коллаген — это отдельные аминокислоты и их цепочки (пептиды). Вот они-то — да, действительно, способны проникнуть в кожу. Однако, важно понимать, что эти отдельные аминокислоты:

• не являются полноценным коллагеном;
• не обладают его свойствами;
• не стимулируют фибробласты на синтез собственного коллагена.

Желатин — это тоже гидролизованный коллаген. Желатин получается в процессе частичного гидролиза, а если процесс продолжить, мы получим те самые «гидролизаты», которые и применяются в косметике. Для получения желатина требуется длительная обработка щелочами, для гидролизатов — ферментами. Желатин быстро застывает, образуя желе. Гидролизаты образуют гели и гелевые растворы.

Заменяет ли косметический коллаген естественный коллаген кожи

Во-первых, косметический коллаген не может встроиться в естественную «коллагеновую сетку». Коллаген из наружных средств вообще не проникнет в кожу. Филлеры — да — попадут в дерму, заполнят бреши в «коллагеновой сетке» и кожа будет выглядеть ровнее, свежее и моложе. Но не более того. Причём кожа разгладится за счёт интенсивного увлажнения изнутри, а не потому, что косметический коллаген «вплетётся» в естественные коллагеновые волокна и начнёт «ремонтировать» повреждённую сетку. Этого он сделать не может. На сегодняшний день нет ни одного научного исследования, подтверждающего обратное.

Во-вторых, косметический коллаген не может стимулировать синтез естественного коллагена. Мы «надеемся и верим», что коллаген из косметических средств способен повлиять на фибробласты — клетки, синтезирующие собственный коллаген кожи. Косметическим коллагеном мы хотим сымитировать естественные процессы и подстегнуть их. Однако, как ни печально, это невозможно.

Коллаген извне никак не может повлиять на естественные процессы в коже, стимулировать работу фибробластов и синтез нового коллагена.

Наш организм может использовать только тот коллаген, что произведён нашими клетками внутри тела — это «живой коллаген», который обеспечивает прочность и структуру кожи и действительно может как-то воздействовать на процесс образования морщин. Любой другой коллаген, полученный из животных или человеческих источников в этом плане совершенно бесполезен.

Вывод — косметический коллаген не заменяет естественный коллаген кожи.

К сожалению, производители косметики (в отличие от производителей лекарств) законодательно не обязаны проводить научные исследования дабы подтвердить заявленную эффективность своих продуктов.

Зачем коллаген добавляют в косметику

 

Зачем тогда вообще добавлять коллаген в косметику, если он никуда не проникает, спросите вы? Да, коллаген из вашей баночки с кремом не может попасть в дерму и «повернуть время вспять» для вашей кожи. Однако, у него есть много других крайне приятных свойств, которыми грех пренебрегать.

• Эффективное увлажнение.

Коллаген чрезвычайно гигроскопичен. То есть он может притягивать и удерживать огромное количество воды (до 30 раз больше собственного веса). Молекула коллагена велика. Больше молекула — больше воды. Кроме того, коллаген создаёт тонкую воздухопроницаемую плёнку на поверхности кожи. Поэтому он хорошо увлажняет и препятствует потере влаги. А ещё он смягчает, придаёт гладкость и блеск и не оставляет липкости на коже.

Плёнка, образованная коллагеном на поверхности кожи постепенно подсыхает и стягивается, оказывая лифтинг-эффект.

Способствует заживлению ран. Это свойство коллагена используется в регенерирующих гелях и кремах, например, в нашем любимом Эмалане.

• Продление действия других компонентов.

Продлевает действие экстрактов и масел при их совместном применении с коллагеном. Позволяет использовать меньшее количество активных веществ и сохранять желаемый результат.

• Уход за волосами.

Защищает волос, создавая воздухопроницаемую плёнку на его поверхности. Склеивает чешуйки волоса. Придаёт блеск.

Коллаген и средства anti-age

Коллаген в антивозрастных продуктах — хороший и полезный компонент. Но не панацея.

Если вы хотите улучшить текстуру кожи и побороться с морщинами, оптимальный вариант — это сначала убрать старые повреждённые коллагеновые волокна (например, срединными пилингами), а затем простимулировать синтез нового коллагена.

Это можно сделать с помощью длинноволновой лазерной терапии и правильного питания, которое содержит полезные вещества необходимые для синтеза коллагена. Обратите внимание на следующие продукты:

• сыр, яйца, рыба, молоко, птица — хорошие источники белка, содержат аминокислоты, необходимые для синтеза коллагена;
• ежевика, черника, вишня, малина — содержат антоцианиды;
• цитрусы, клубника, перец, брокколи — содержат много витамина С;
• орехи, морепродукты, гречка, овсянка — содержат медь.

Плюс использовать наружные косметические средства, которые обеспечат интенсивное увлажнение и лифтинг (в том числе с коллагеном в составе).

 

Подведём итог

Коллаген — основа нашей кожи. Он обеспечивает её прочность и структуру.

В коже идёт непрерывный процесс синтеза и разрушения коллагеновых волокон. Таким образом кожа постоянно обновляется. С возрастом коллаген разрушается быстрее, а восстанавливается медленнее. Кроме того, коллагеновые волокна страдают от чрезмерного UV-излучения, курения и злоупотребления сахаром.

В косметических средствах используют животный, морской и человеческий коллаген. Каждый из них может быть нативными, гидролизованными и растворимыми.

Обычный (нативный) коллаген не может проникнуть в кожу и работает только на поверхности. Гидролизованный и растворимый — могут, но они не являются полноценным коллагеном. Это всего лишь отдельные аминокислоты и их цепочки (пептиды). Свойствами коллагена они не обладают.

Чтобы ответить на вопрос, работает ли коллаген в косметике, нужно понять — что конкретно мы от него ждём. Увлажнение, лифтинг, регенерацию коллаген из баночки нам обеспечит. А вот повернуть время вспять он, увы, не сможет.

Несмотря на то, что коллаген — один из основных компонентов средств от морщин, он не молодильное яблочко. Коллаген даёт хорошее увлажнение и лифтинг, поэтому мелкие морщинки разглаживаются и становятся менее заметны. Но косметический коллаген (даже в составе филлеров, которые проникают в дерму) никак не может влиять на синтез собственного коллагена кожи. Организм может полноценно использовать только тот коллаген, что синтезирован внутри своими собственными клетками.

Для эффективной борьбы с признаками старения необходимо сначала убрать старые повреждённые волокна коллагена. Затем простимулировать синтез нового коллагена. И обязательно применять грамотный anti-age уход — в том числе средства с коллагеном в составе.

 

Остались вопросы? Задавайте в комментариях.

Прокачивайте косметическую грамотность и будьте красивыми.

До новых встреч в эфире LaraBarBlog. ♫

cosmo-larabar.ru

Что такое коллаген. Типы и источники коллагена

В организме каждого человека есть ткань, которая обнаруживается практически везде — в сосудах, сердце, легких, печени, почках, диафрагме, сухожилиях, мышцах, связках .
В одних органах она рыхлая, в других — плотная, где-то ее меньше, где-то больше, но она есть везде. И называется она соединительной тканью.

Соединительная ткань — это сложнейшая структурная и многофункциональная система, которая объединяет в единое целое различные органы и ткани организма и составляет примерно 50% от массы тела. В ее состав входят межклеточный матрикс и различные клетки (фибробласты, хондробласты, остеобласты и др.). В свою очередь межклеточный матрикс в организме выполняет множество функций:

• формирует каркас тканей и органов;
• служит для клеток своеобразным «биологическим клеем» ;
• участвует в регуляции водно-солевого обмена;
• формирует высокоспециализированные структуры – зубы, сухожилия, хрящи, базальные мембраны и др.

Основой межклеточного матрикса является коллаген —  белок, на долю которого приходится около трети всех белков организма человека (примерно 6% массы тела). Около 40% коллагена содержится в коже, примерно 50% — в тканях скелета и лишь 10% — в строме внутренних органов(этим термином обозначаются структурные образования, определяющие или фиксирующие форму клетки).

Своим названием коллаген обязан древне-греческим словам «клей» (colla) и «происхождение» (genesis). Он «склеивает», а вернее — скрепляет ткани организма. Коллаген имеется у любого живого существа Земли — от вирусов и простейших до многоклеточных, в т. ч. и человека. Коллаген не обнаружен только у растений.

Коллаген представляет собой белок, состоящий из аминокислот, в состав которых входят углерод, кислород и водород.
Коллаген состоит из различных молекул, которые имеют уникальную тройную конфигурацию из трех полипептидных субъединиц в виде спирали, известных как альфа-цепь. Каждая цепь содержит около 1000 аминокислот, представляющих аминокислотную последовательность, состоящих из глицина, пролина и гидроксипролина и аргинина.

Как происходит синтез коллагена и что этому способствует?

Синтез коллагена — это сложный ферментативный процесс, который должен быть обеспечен должным количеством витаминных и минеральных элементов. Синтез происходит и в клетках нашей соединительной ткани — фибробластах, и вне их.

Так, образование наиважнейшей для коллагена аминокислоты, гидроксипролина, проходит исключительно при помощи фермента «пролингидроксилазы», а этот фермент находится в активной форме только, если состоит из двувалентного железа, а двувалентность железа обеспечивает именно витамин С.

Дефицит витамина С нарушает процесс гидроксилирования, что влияет на дальнейшие стадии образования коллагена, и чревато образованием «недоделанного», рыхлого коллагена, лежащего в основе обвисшей, «уставшей» кожи…

Какие ещё витамины и микроэлементы нам необходимы для синтеза здорового, сильного коллагена?

• медь (cooper)
• пиридоксин (витамин В6)
• цинк (zinc)
• селен (selenium)
• кремний (silika)
• серосодержащие соединения (глутатион, сера, глутамин).

А помимо препаратов, непосредственно участвующих в синтезе коллагена, есть вещества, «раздражающие» рецепторы фибробластов, и «приказывающие» им включаться в работу по производству коллагена, это:

витамин А
витамин Е
витамин Д
пептиды

Процесс разрушения коллагена

Помимо синтеза, фибробласты с тем же успехом и разрушают коллаген посредством фермента «коллагеназы». Это необходимый процесс в организме, происходящий на протяжении всей жизни. Коллагеназа расщепляет молекулы коллагена, а макрофаги эти расщеплённые молекулы «захватывают» и «переваривают». Образующиеся при этом процессе аминокислоты вновь участвуют в процессе синтеза нового коллагена. Этакий «круговорот» коллагена в коже…

Проблема вся в том, что после 25-30 лет процесс разрушения начинает преобладать над процессом синтеза. И если в молодой коже восстановленный коллаген — это около 6 кг в год, то после 35 — уже только 3 кг коллагена восстанавливается, более того, в коже накапливается повреждённый, фрагментированный коллаген, не способный удерживать молекулы воды. Образуются сначала морщины, потом начинается птоз (обвисание кожи) и повреждение фибробластов.

Вот почему фибробластам нужно «помогать» после 30 лет.

На этой картинке можно увидеть разницу между гистограммами, показывающими состояние коллагена в молодой и зрелой коже.

Но не только с возрастом человек теряет коллаген, этому есть масса других причин, таких как:

• Активная мимика.
• Курение.Многие из химических веществ, присутствующих в табачном дыме повреждают коллаген и эластин кожи. Никотин также сужает кровеносные сосуды в наружном слое кожи, что снижает доставку питательных веществ и кислорода к коже, ставя под угрозу ее здоровье.
• Психологические стрессы.
• Неправильное питание.
• Высокое потребление сахара. Еда с высоким содержанием сахара увеличивает скорость гликирования, что делает коллаген сухим, ломким и слабым.
• Употребление алкоголя.
• Солнечный свет. Ультрафиолетовые лучи солнечного света повреждают коллаген с повышенной скоростью, вызывая накопление аномального эластина. Аномальный эластин приводит к образованию фермента, который разрушает коллаген. Этот процесс может привести к образованию солнечных рубцов.
• Аутоиммунные расстройства. Некоторые аутоиммунные расстройства вызывают выработку антител против коллагена. Мутации генов, ответственных за кодирование коллагена альфа-цепей могут влиять на внеклеточный матрикс, что приводит к уменьшению производства нормального коллагена и секреции дисфункционального мутанта коллагена.
• Загрязненность среды.

Но нужно помнить, что это усугубляет не только количество коллагена, но и его качество, что немаловажно. Синтез же этого белка осуществляется в фибропластах путем создания пептидных связей из аминокислот (далее АМК), дальнейшей спирализацией и образованием третичной (активной) структуры. При правильной выработке, кожа получает упругость и гладкость. Нужно пояснить, что морщина – это борозда, в каркасе которой разрушена структура коллагена.

 

Чем полезен коллаген?

Спирали этого белка позволяют соединительным тканям организма человека оставаться в рабочем состоянии, они обладают настолько хорошей прочностью, что практически не поддаются растяжению.

Основные функции и задачи «белка молодости»:

• Защитная. Защищает ткани тела (например, мышцы) от механических повреждений.
• Восстанавливающая. Регенерирует клетки.
• Опорная. Скрепляет структуры форм органов. Обеспечивает эластичность структур.
• Торможение в развитии меланом (это новообразования кожи).
• Стимуляция развития новых клеточных оболочек.

Следствием уменьшения количества белка в организме становятся:

• Потеря эластичности кожи, появление морщин.
• Недомогание и частые болезни.
• Стремительная утомляемость.
• Периодические боли во всех мышцах тела.
• Истончение и хрупкость сосудов.
• Сильное перенапряжение мышц организма.
• Непреднамеренное понижение активности жизнедеятельности.
• Усугубление среднего состояния организма.
• Ослабление и ломкость костных тканей.

Типы коллагена

В настоящее время описано 28 его типов, различающихся по аминокислотной последовательности и степени модификации. Но, если честно, нам от этого ни холодно ни жарко, ибо промышленно производятся только 3 из них.

Типы	Гены	Ткани и органы
I	COL1A1, COL1A2	Кожа, сухожилия, кости, роговица, плацента, артерии, печень, дентин(костное вещество зуба).
II	COL2A1	Хрящи, межпозвоночные диски, стекловидное тело, роговица
III	COL3A1	Артерии, матка, кожа плода, строма паренхиматозных органов (соединительнотканная основа паренхиматозных органов, к которым относятся печень, селезенка, эндокринные и экзокринные железы, головной мозг и другие).

Как повысить выработку коллагена организмом?

Коллаген находится в продуктах питания, но, к сожалению, в очень низких концентрациях. Их не хватает, чтобы был заметен какой-либо эффект у человека. Было бы хорошо добавить в свой рацион питания продукты, богатые желатином, но выбор их невелик.

Наиболее качественными источниками аминокислот, входящих в состав коллагена, являются препараты, содержащие так называемые «свободные аминокислоты». Так как именно свободные аминокислоты являются практически готовыми к усвоению, организму принимающего человека не нужно тратить время, пищеварительные ферменты и энергию на их переваривание. Они способны в кратчайшие сроки поступить в кровь, и будучи доставленными ею к местам, нуждающимся в дополнительном синтезе коллагена, тут же включаются в его формирование.

Источники коллагена

Источником этого белка могут быть, как сухожилия, кожа и суставы КРС (крупного рогатого скота), так и пшеница или дерма рыбы, вследствие чего можно сказать, что коллаген делится на 3 вида (типа), кстати, именно от вида коллагена напрямую зависит его косметическое воздействие.

Животный коллаген

Это самый дешевый вид коллагена, именно поэтому самый распространенный. Именно он используется в недорогостоящей косметике (реже в более дорогой). Этот тип белка получают из верхнего слоя шкур скота.

Тут есть нюансы: этот вид по составу отличается от человеческого, вследствие чего, может не проникнуть в клетки дермы или попросту вызвать аллергию. При должной обработке даже в таком коллагене могут остаться такие полезные вещества, как полисахариды, гиалуроновая кислота и другие.

Особенности

• Аллергичен.
• Плохое проникновение в клетки.
• Малое количество полезных веществ.
• Дешевый.

Морской коллаген

Этот тип коллагена также называют «рыбий» по понятной причине (выработка из кожи морской рыбы). Он очень близок по структуре к белку, вырабатывающемуся в организме человека, поэтому неспособен вызвать привыкания, отлично проникает в клетки, а, главное, – способствует выработке коллагена организмом.

Но и здесь есть нюансы: производство возможно только при низких температурах, что усложняет задачу.

Особенности

• Способен вызвать аллергию.
• Хорошее проникновение в клетки.
• Не вызывает привыкания.
• Способствует выработке натурального коллагена.
• Сложности производства (следствие – цена).
• Обязательна стерильность.

Растительный коллаген

Это не совсем коллаген, его производят из протеинов пшеницы, несмотря на это, он включает в себя коллагеносодержащие вещества, которые воздействуют на кожу, улучшая ее упругость и эластичность. Любой коллаген – это белок, но не любой белок – это коллаген, так будет понятнее.

Белок, который получают из пшеницы или других растений, обладает огромной витаминной и вообще пищевой ценностью, но, к сожалению, производство данного типа крайне затратное. Именно поэтому цены на товары с растительным коллагеном кажутся невероятно высокими.

Особенности

• Нельзя назвать коллагеном, но структура схожа.
• Гипоаллергенен.
• Положительно влияет на структуру кожи.
• Хорошо усваивается кожей человека.
• Сложное производство. Очень высокая цена.

Коллагеновые продукты:

• Мясо, язык животных, печень.
• Цельнозерновые продукты, содержащие железо, зеленые яблоки.
• Яичный белок (богатый серой).
• Красные овощи.
• Черная смородина, киви, цитрусовые содержат витамин С, помогающий выработке коллагена.

О препаратах коллагена и о том, как их употреблять, мы поговорим позже

ЕСЛИ ХОТИТЕ ПОЛУЧИТЬ ДОПОЛНИТЕЛЬНУЮ 5% СКИДКУ НА ВАШИ ЗАКАЗЫ НА IHERB,

ТО жмите на картинку

 

Материалы данного блога не могут быть использованы для самолечения. Приём любых лекарств без назначения врача опасен для вашего здоровья. Рекомендовать вам что-то, ставить диагнозы и назначать лечение может только врач при личной встрече. Я могу лишь поделиться своим мнением, которое опирается на научные исследования и собственный опыт.

*************************************

защита кожи коллаген

vedenskaya.club