Коллаген - что это такое?

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.

Действие коллагена

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 (рис.1). 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.

Соединительная ткань

Рис. 1 Соединительная ткань

Коллаген - что это?

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.              

Коллаген: аминокислотные остатки глицина окрашены в черный цвет, а  других аминокислот – в белый

Рис. 2.  Коллаген: аминокислотные остатки глицина окрашены в черный цвет, а  других аминокислот – в белый.

Сегодня термин «коллаген» известен каждой девушке и женщине. Коллаген – это, тот самый, чудодейственный белок, от которого зависит молодость кожи – упругость,  эластичность, шелковистость.

Как часто мы слышали, что именно коллаген, включенный в состав современных кремов или в виде инъекций, способен продлить нашу молодость и даже вернуть утраченную красоту! Но действительно ли это так? Почему коллаген так значим? И почему его снижение так разительно сказывается на состоянии лица и порой вызывает у нас отчаяние? И можно ли избежать этого? И если невозможно, то как минимизировать его потери? Какие средства наиболее эффективны?

Попытаемся ответить на эти и другие вопросы....   Но прежде всего познакомимся с коллагеном поближе. Итак,

Какую роль коллаген он играет в жизни человека?

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.

Описано около 25 типов коллагена. Причем более 90% всего коллагена приходится на  коллагены I, II, III и IV типов. Первый тип входит в состав сухожилий, кожи, костной ткани; второй – в хрящевую ткань; третий  формирует сосудистую стенку, ткани плода; четвертый  является обязательным компонентом базальных мембран и капсулы хрусталика.

Присутствуя практически во всех тканях и органах нашего организма, коллаген проявляет различные свойства. Он обеспечивает

  • крепость, жесткость, сопротивление растяжению костей;
  • эластичность и сопротивление сдавливанию хрящевой ткани;
  • проницаемость  мембран;
  • эластичность и упругость кожи;
  • гибкость и растяжимость (во всех направлениях) сосудов.
Такое разнообразие его свойств во многом зависит от разумного сплетения волокон коллагена и последовательности аминокислот в его цепочках. Помимо этого, крепость и жесткость костей обеспечивается за счет включения в коллаген минералов, а волос и ногтей – кератина.

Доказано, что коллаген вместе с эластином и кератинами составляют основу кожи, образуя ее каркас. По интернету «гуляет» образное описание структуры кожи, которое наглядно демонстрирует роль коллагена в поддержании тонуса кожи. Авторы этого сравнения предлагают следующее: представить матрас, где его верхняя часть  - это кожа, а нижняя – мышцы. Металлические пружины, соединяющие эту конструкцию и обеспечивающие упругость –  соединительная ткань, которая состоит из белков (коллагена и эластина). Функционируя как пружины, коллагеновые волокна поддерживают тонус кожи, не давая ей обвиснуть. Доказано, что  гладкость и упругость кожи достигается благодаря способности коллагеновых волокон растягиваться и снова возвращать изначальную форму. По мере старения "каркас" теряет прочность, кожа истончается, "провисает", становится вялой и покрывается морщинками.

Как образуется коллаген? Как он устроен?

Коллаген синтезируется фибробластами - клетками соединительной ткани. Причем размеры молекулы коллагена огромны (вспомним об этом, когда будем рассматривать эффективность применения коллагеносодержащих косметологических средств!). Основная масса коллагена  кожи - это коллаген I типа, который представляет собой волокна, сплетенные из множества еще более мелких нитей - фибрилл. В процессе синтеза вначале образуются одиночные нити коллагена, представляющие собой цепочки, причем каждая из них состоит примерно из 1000 аминокислот. В последующем эти нити сплетаются в спирали, которые состоят из трех нитей, закрученных друг вокруг друга. Прочность спирали обеспечивается последовательностью трех аминокислот, первая из которых всегда глицин, две других могут быть любыми другими аминокислотами, чаще всего это пролин /аланин или же гидроксипролин/гидроксилизин.

Глицин – это маленькая аминокислота, которая образует первый изгиб спирали. Затем идет гидроксипролин, который формирует второй изгиб, и, последняя  аминокислота - пролин, благодаря которому формируется последний изгиб. На последнем этапе тройные спирали (проколлаген) выходят из фибробластов в межклеточное вещество дермы.  Именно здесь они сплетаются в более толстые нити – коллагеновые волокна (рис.3).

Коллагеновые волокна

Рис. 3 Коллагеновые волокна

Последние достаточно прочны, и выдерживает нагрузку до 600 кг/см2, что примерно в 10 000 раз превышает его собственный вес. Толстый слой коллагена обеспечивает коже   эластичность и стойкость. Коллаген присутствует как на поверхности клеток кожи, так и в межклеточном пространстве. Благодаря своему строению коллаген способен значительно растягиваться. В молодом возрасте коллагеновые волокна кожи упруги и эластичны, однако в процессе старения коллаген теряет свои качества, прежде всего это касается области лица (зоны вокруг рта, глаз и лба). Потеря коллагеновых волокон приводит к снижению влажности, углублению морщин, сморщиванию кожи.

Аминокислоты в составе коллагена

Нельзя недооценивать значимость аминокислот, входящих в состав коллагена. На долю глицина приходится около 20% всех аминокислот организма. Именно глицин - самая востребованная аминокислота коллагена, т.к. каждая третья аминокислота коллагена представлена глицином. Его содержание в коллагене достигает 33,5%. Глицин необходим организму не только для синтеза коллагена, но и для передачи нервного импульса. Он регулирует обмен веществ, восстанавливает и улучшает в центральной нервной системе процессы защитного торможения, снижает психоэмоциональное напряжение, повышает умственную работоспособность.

При дефиците глицина организм извлекает его прежде всего из того места, где его много, т.е. коллагена. Способствует этому гидрокортизон - гормон стресса, запускающий механизм разрушения коллагена. Именно так происходит при стрессе, и чем сильнее и длительнее стресс, тем быстрее истощаются запасы глицина, т.к. организм начинает восполнять его дефицит, извлекая глицин из коллагена путем разрушения последнего. Результатом этого является снижение эластичности кожи, образование ранних и глубоких морщин, истончение сосудистой стенки, повышение риска разрыва сосудов, увеличение числа атеросклеротических бляшек, ухудшение состояния суставных хрящей, возникновение проблем с пищеварением, ухудшение зрения и др.

Аминокислоты коллагена

Рис.4 Аминокислоты коллагена

Но список аминокислот коллагена одним глицином не ограничивается. Есть еще 2 аминокислоты, которые присутствуют в большом количестве в коллагене - это пролин и гидроксипролин (рис.4). Пролин положительно влияет на структуру кожи, он необходим для функционирования сухожилий и суставов, укрепляет мышцу сердца, является источником энергии для мышц и печени. Применение пролина значительно повышает эффективность обучения. Он является основой для создания нейролептиков, применяемых при инсультах,  нарушении памяти и умственной отсталости. Гидроксипролин в свою очередь играет главную роль в обеспечении стабильности коллагена.

Следует понимать, что эти аминокислоты в достаточном количестве в пище, употребляемой ежедневно, не присутствуют.

Синтез коллагена

Синтез коллагена - сложный ферментативный процесс, обеспечиваемый  витаминами и минеральными веществами. Одним из самых важных стимуляторов синтеза коллагена, а также роста фибробластов  является аскорбиновая кислота.  Ее дефицит приводит к синтезу дефектного более рыхлого коллагена.

Синтез коллагена регулируется многими веществами. Интересно, что сам коллаген и N-npoпептиды после своего отщепления тормозят передачу коллагена по принципу отрицательной обратной связи. 

В регуляции синтеза коллагена особую роль играют гормоны. Они тормозят синтез коллагена путём снижения уровня проколлагена, а также за счет угнетения активности специфических ферментов. Незавершенное гидроксилирование остатков лизина и пролина вызывает повышение чувствительности коллагена к действию неспецифических протеаз и коллагеназы. Результатом угнетающего действия глюкокортикоидов на синтез коллагена является уменьшение толщины дермы, а также атрофия кожи в местах длительного парентерального  их введения.

На синтез коллагена также оказывают влияние половые гормоны, рецепторы к которым выявляются не только в строме половых органов, но и в фибробластах других органов и тканей. Известно, что обмен коллагена в матке контролируется половыми гормонами. В тоже время синтез коллагена кожи зависим от содержания эстрогенов, что подтверждается тем фактом, что в менопаузе у женщин  содержание коллагена в дерме снижается.

Коллаген на протяжении всей жизни человека остается главным участником обмена веществ и присутствует во всех тканях и органах. При этом скорость его обновления в различных тканях разная: быстрее всего (за месяц) этот незаменимый строительный белок обновляется в печени, медленнее всего  - в костной ткани и суставах, где процесс обновления длится примерно год-полтора.

Обсуждая важную роль коллагена в организме человека, не следует забывать и о другом важном белке – эластине (рис.5). Эластин — белок, обеспечивающий эластичность и восстановление тканей, например, при повреждениях кожи. Содержится в больших количествах в тканях, которые обладают значительной эластичностью - кровеносные сосуды, легкие, связки, кожа. Особенно богаты эластином шейные связки, стенки аорты; в ткани лёгких количество эластина с возрастом увеличивается. Эластичность проявляются высокой растяжимостью этих тканей и быстрым восстановлением исходной формы и размера  после снятия нагрузки.

Эластин

Рис.5 Эластин

И коллаген, и эластин — спутники повреждений. После травм, ожогов, ранений образуются рубцы. Плотная ткань рубцов состоит в основном из этих белков. Рубцы могут появляться не только на кожных покровах, но и на внутренних органах, в месте их повреждений, обусловленных различными причинами. Общими для эластина и коллагена являются большое содержание глицина и пролина.

Смотри также:

Часть 2: Глубокое увлажнение кожи лица в домашних условиях – возможно или нет? Часть 2: Глубокое увлажнение кожи лица в домашних условиях – возможно или нет?
Как правильно увлажнять кожу в домашних условиях: рецепты увлажняющих масок и тоников в домашних условиях. Подборка лучших растительных масел для увлажнения кожи
Часть1: Глубокое увлажнение кожи лица в домашних условиях – возможно или нет? Часть1: Глубокое увлажнение кожи лица в домашних условиях – возможно или нет?
Узнайте что является причиной сухости кожи, как правильно увлажнять кожу в зависимости от типа кожи. Какие ингредиенты для увлажнения вредные?
Нормальный тип кожи - это не нормально? Мнение Джули Габриель Нормальный тип кожи - это не нормально? Мнение Джули Габриель
Поспорим, что ваш тип кожи - жирный, сухой, комбинированный, только не нормальный. Нормальной кожи больше не существует? - спрашивает Джули Габриель

Оставить комментарий:





Комментарий появится на сайте после проверки модератором

Warning: mkdir(): No space left on device in /var/www/naturalratingru/data/www/naturalrating.ru/data/statistic/stat.php on line 33

Warning: chmod(): No such file or directory in /var/www/naturalratingru/data/www/naturalrating.ru/data/statistic/stat.php on line 34

Warning: fopen(data/statistic/data/2017-06-26/tabs.txt): failed to open stream: No such file or directory in /var/www/naturalratingru/data/www/naturalrating.ru/data/statistic/stat.php on line 155

Warning: fwrite() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /var/www/naturalratingru/data/www/naturalrating.ru/data/statistic/stat.php on line 156

Warning: fclose() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /var/www/naturalratingru/data/www/naturalrating.ru/data/statistic/stat.php on line 157

Warning: fopen(data/statistic/data/2017-06-26/all.txt): failed to open stream: No such file or directory in /var/www/naturalratingru/data/www/naturalrating.ru/data/statistic/stat.php on line 168

Warning: fwrite() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /var/www/naturalratingru/data/www/naturalrating.ru/data/statistic/stat.php on line 169

Warning: fclose() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /var/www/naturalratingru/data/www/naturalrating.ru/data/statistic/stat.php on line 170

Warning: session_write_close(): write failed: No space left on device (28) in /var/www/naturalratingru/data/www/hcms/vendor/Zend/Session/SessionManager.php on line 166

Warning: session_write_close(): Failed to write session data (files). Please verify that the current setting of session.save_path is correct (/var/www/naturalratingru/data/bin-tmp) in /var/www/naturalratingru/data/www/hcms/vendor/Zend/Session/SessionManager.php on line 166