1 Литературный обзор: Коллаген: свойства, распространение, применение в медицине и различных отраслях промышленности.

Коллаген: его свойства и распространение в природе

Коллаген — фибриллярный белок, составляющий основу соединительной ткани организма (сухожилие, кость, хрящ, дерма и т. п.) и обеспечивающий её прочность и эластичность. Коллаген обнаружен у многоклеточных животных; отсутствует у растений, бактерий, вирусов, простейших и грибов. Это основной компонент соединительной ткани и самый распространённый белок у млекопитающих, составляющий от 25% до 35% белков во всём теле.

Свойства коллагена:

• наряду с витамином С и глюкозамином, улучшает структуру и состояние кожи, повышая её эластичность, тургор, увлажнённость, тонус и упругость;

• увеличивает плотность массы костей, за счёт стимуляции дифференцировки и активности остеобластов);

• усиливает синтез собственного коллагена и формирование новой хрящевой ткани, за счёт стимуляция фибробластов;

• снижает боль в суставах;

• способствует сжиганию жира;

• укрепляет сосудистую стенку;

• снимает хроническую усталость;

• препятствует ломкости волос и расщеплению ногтей;

• снижает высокое давление и риск развития аутоиммунных процессов [2].

Распределение коллагена в тканях и органах

Типы — Гены (записываются арабскими цифрами, например, COL1 - ген коллагена I типа, к этому символу приписывается буква А (обозначает α-цепь) и арабская цифра (обозначает вид α-цепи); например, COL1A1 и COL1A2 - α₁ и α₂-цепи коллагена I типа) — ткани и органы.

I — COL1A1 и COL1A2 — Кожа, сухожилия, кости, роговица, плацента, артерии, печень, дентин

II — COL2A1 — Хрящи, межпозвоночные диски, стекловидное тело, роговица III — COL3A1 — 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, легкие, почки

VII — COL7A1 — Амнион, кожа, пищевод, роговица, хорион VIII — COL8A1-COL8A2 — Роговица, кровеносные сосуды, культурная мреда эндотелия

IХ — COL9A1-COL9A3 — Ткани, содержащие коллаген II типа (хрящи, межпозвоночные диски, стекловидное тело)

Х — COL10A1 — Хрящи (гипертрофированные) ХI — COL119A1-COL11A2 — Ткани, содержащие коллаген II типа (хрящи, межпозвоночные диски, стекловидное тело)

ХII — COL12A1 — Ткани, содержащие коллаген I типа (кожа, кости, сухожилия и др.)

ХIII — COL13A1 — Многие ткани

ХIV — COL14A1 — Ткани, содержащие коллаген I типа (кожа, кости, сухожилия и др.)

ХV — COL15A1 — Многие ткани

ХVI — COL16A1 — Многие ткани

ХVII — COL17A1 — Гемидесмосомы кожи

ХVIII — COL18A1 — Многие ткани, например, печень, почки

ХIX — COL19A1 — Клетки рабдомиосаркомы

Классы коллагенов

Типы коллагена подразделяют на несколько классов в зависимости от того, какие структуры они могут образовывать.

Фибриллообразующие (I, II, III, V и XI) типы - 95% всего коллагена в организме человека составляют коллагены I, II и III типов, которые образуют очень прочные фибриллы. Значительное содержание именно этих типов коллагена объясняется тем, что они являются основными структурными компонентом органов и тканей, которые испытывают постоянную или периодическую механическую нагрузку (кости, сухожилия, хрящи, межпозвоночные диски, кровеносные сосуды), а также участвуют в образовании стромы паренхиматозных органов. Поэтому коллагены I, II и III типов часто называют интерстициальными. К классу фибриллообразующих относят также минорные коллагены V и XI типов.

Коллагены, ассоциированные с фибриллами

Этот класс объединяет коллагены, которые выполняют очень важную функцию: они ограничивают размер фибрилл, образуемых интерстициальными коллагенами (прежде всего I и II типов), и участвуют в организации межклеточного матрикса в костях, коже, хрящах, сухожилиях. К этим коллагенам относятся коллагены IX, XII, XIV и XVI типов. Коллагены этого типа сами фибрилл не формируют, но непосредственно связаны с фибриллами, которые образуют интерстициальные коллагены.

Коллагены, образующие сетеподобные структуры

К этому классу относят коллагены IV, VIII и X типов. Коллаген IV типа является ключевым структурным компонентом базальных мембран, которые представляют собой особую форму межклеточного матрикса. Его секретируют различные типы клеток: эпителиальные, эндотелиальные, мышечные, нервные, жировые. Коллаген VIII типа — главные компонент десцеметовых мембран эндотелия роговицы. Кроме роговицы, коллаген VIII типа присутствует во многих других тканях, но ещё одна его преимущественная локализация — кровеносные сосуды, в которых он в основном находится в матриксе под эндотелиальными клетками.

Коллагены, образующие микрофибриллы

К этому классу относят коллаген VI типа, который является короткоцепочным белком. Он образует микрофибриллы, которые располагаются между крупными фибриллами интерстициальных коллагенов. Этот коллаген широко представлен в хрящевом матриксе, но больше всего его в межпозвоночных дисках.

Коллагены, образующие «заякоренные» фибриллы

К этому классу относятся коллагены VII и XVII типов, которые также называют коллагенами, связанными с эпителием, так как они обычно находятся в местах соединения эпителия с субэпителиальными слоями. Коллаген VII типа — основной структурный компонент «заякоренных» фибрилл. Эти фибриллы играют важную роль в присоединении эпидермиса к дерме. Коллаген XVII типа представляет собой трансмембранный белок и обычно находится в гемидесмосомах эпидермиса. Предполагают, что этот коллаген взаимодействует с другими молекулами гемидесмосом и таким образом участвует в процессе присоединения эпидермиса к дерме. [3]