Kolagen to najpowszechniejsze białko ludzkiego organizmu, składnik substancji międzykomórkowej. Czym jest kolagen, jakie są właściwości kolagenu, jakie funkcje pełni w organizmie, co niszczy kolagen i czym są kolagenozy? Zapraszamy do pierwszej części artykułu nt. kolagenu.
Spis treści:
- Kolagen – budowa, rodzaje, występowanie kolagenu w organizmie człowieka
- Kolagen – właściwości i funkcje w organizmie
- Niedobór kolagenu – objawy
- Jak sprawdzić poziom kolagenu w organizmie?
- Kolagenoza – co to jest?
- Podsumowanie
>> W części drugiej – do przeczytania TUTAJ – opisujemy, jak zadbać o optymalny poziom kolagenu w organizmie.
Kolagen – budowa, rodzaje, występowanie kolagenu w organizmie człowieka
Co to jest kolagen?
Kolagen jest białkiem, który stanowi 30% białek organizmu człowieka. Składa się z aminokwasów, głównie glicyny i proliny, zawiera także hydroksyprolinę i hydroksylizynę.
Jest najważniejszym białkiem strukturalnym, głównym składnikiem macierzy zewnątrzkomórkowej – rusztowania dla otaczających komórek.
Kolagen jest tak naprawdę całą rodziną białek – do dzisiaj poznano aż 29 jego rodzajów. Zgodnie z kolejnością ich odkrywania poszczególne kolageny oznaczono liczbami rzymskimi od I do XXIX, a pogrupowane są w zależności od struktury, funkcji i rozmieszczenia w tkankach.
Rodzaje kolagenu – kolageny fibrylarne
Największą grupę stanowią kolageny fibrylne, czyli włókniste, o liniowej strukturze. Należą do nich kolageny śródmiąższowe (I,II i III) oraz kolageny V i XI, których główną funkcją jest wparcie strukturalne komórek, umożliwienie ich swobodnego ruchu i zrównoważenie sił oddziaływujących na tkanki. Pozostali przedstawiciele kolagenów fibrylarnych to typ XXIV i XXVII. Kolageny włókniste to 90% wszystkich białek kolagenowych organizmów zwierzęcych.
Najlepiej poznanym kolagenem jest kolagen typu I (kolagen typu 1), składnik skóry, ścięgien, więzadeł, kości i rogówki oka. Odpowiedzialny jest za sztywność kości i wytrzymałość tkanek na rozciąganie.
Kolagen typu II (kolagen typu 2) to element nabłonka rogówki oka. Stanowi ok. 80% tkanki szklistej – rodzaju chrząstki pokrywającej powierzchnie stawowe, przymostkowe części żeber, obecnej także w ścianie tchawicy i oskrzeli.
Kolagen typu III (kolagen typu 3) to składnik skóry właściwej, wątroby, płuc, śledziony i naczyń krwionośnych.
Kolagen typu V obecny jest w kościach, skórze, rogówce oka, kolagen typu XI to chrząstki i dyski międzykręgowe.
Jak widać z tabeli włókna kolagenowe obecne w różnych tkankach, składają się z kilku typów tego białka. Kości i rogówka oka zawierają włókna typu I i V. Skóra to typ I i III, co m.in. decyduje o jej elastyczności. Chrząstki – II,XI,IX lub II i III.
Rodzaje kolagenu – kolageny niefibrylarne
Kolageny niefibrylarne to włókna, które nie budują włókien, ale tworzą sieć. Należy do nich np. kolagen typu IV, będący składnikiem nabłonka (błon podstawnych nabłonka) i blaszki podstawnej naczyń krwionośnych.
- Kolageny transbłonowe to białka, które charakteryzują się tym, iż jeden ich koniec zatopiony jest wewnątrz komórki, a drugi obecny jest na zewnątrz. Kolagenowe białka błonowe mogą pełnić funkcję receptorów, biorą także udział w adhezji (przyleganiu) komórek nabłonka. Do tej grupy zalicza się kolageny typu XIII, XVII, XVIII, XXV.
- Kolageny błony podstawnej to białka budujące błonę podstawną, strukturę oddzielającą nabłonek od tkanki łącznej. Należy do nich kolagen IV obecny w układzie nerwowym, tkance tłuszczowej, włóknach mięśniowych, nabłonku i śródbłonku.
- Kolageny tworzące mikrowłókna – kolageny mikrofibrylarne – grupa białek biorąca udział w utrzymaniu integralności tkanki łącznej, poprzez tworzenie specyficznych mikrowłówkien. Zasadniczą rolę odgrywa tutaj kolagen VI, ale także kolageny XXVIII i XXIX strukturalnie podobne do typu VI.
- Kolageny kotwiczące to unikalne białko mające za zadanie zabezpieczenie przyczepności naskórka i skóry właściwej. Należy do nich kolagen VII.
- Kolageny tworzące heksagonalne układy sieciowe to typy VIII obecny w skórze, mózgu, sercu, nerkach i X reprezentowany w chrząstkach.
- Kolageny typu FACITs (Fibril-Associated Collagens with Interrupted Triple helices) to duża grupa białek niefibrylarnych odpowiadających prawdopodobnie za stabilizację i integrację przestrzeni zewnątrzkomórkowej. W skład grupy wchodzą kolageny typów: IX, XII, XIV, XVI, XIX, XX, XXI, XXII i XXVI.
- Kolageny typu MULTIPLEXINs typy XV I XVIII. Główną funkcją kolagenu XV jest stabilizacja mięśni szkieletowych i mikronaczyń, natomiast kolagenu typu XVIII utrzymanie strukturalnej integralności błony podstawnej oraz rozwój i prawidłowe funkcjonowanie oczu.
Kolagen – właściwości i funkcje w organizmie
Kolagen to białko wytrzymałe i elastyczne. Dlatego zapewnia tkankom odporność na rozciąganie, integruje je i nadaje wytrzymałość mechaniczną.
Dzięki temu chroni narządy wewnętrzne (nerki, wątrobę, żołądek), zapewnia odpowiednią elastyczność, sprężystość i napięcie skórze.
Kolagen to element budulcowy większości tkanek i narządów, przede wszystkim kości, zębów, skóry, naczyń krwionośnych i rogówki oka, gdzie jego podstawową funkcją jest łączenie ze sobą komórek.
Bierze również udział w procesach regeneracji, przyspiesza gojenie się ran, tworzenie blizn i odbudowę tkanki łącznej.
Kolagen obecny jest również w nabłonku jelit w przewodzie pokarmowym, gdzie współuczestniczy w budowaniu bariery jelitowej zapobiegając przepuszczalności nabłonka.
Synteza kolagenu odbywa się w fibroblastach. Białko cechuje się stabilnością swojej struktury i odpornością na degradację. W warunkach fizjologicznych podlega procesom ciągłej przebudowy, w młodym organizmie odnawia się ok. 3 kg kolagenu rocznie. Ta systematyczna odbudowa możliwa jest m.in. dzięki hormonom tarczycy, insulinie i estrogenom.
Jednak zdolność do odtwarzania włókien kolagenowych zmniejsza się od 25 r.ż., po 50 r.ż. spada gwałtownie, a po 60 r.ż. kolagen przestaje być syntetyzowany.
To może Cię zainteresować:
>> Układ hormonalny człowieka. Budowa, funkcje, hormony
>> Wybrane hormony a procesy starzenia się organizmu
Co niszczy kolagen w organizmie?
Wiek nie jest jedynym czynnikiem wpływającym na spadek ilości kolagenu w organizmie. Pomimo swojej wytrzymałości, zmienia swoją strukturę pod wpływem różnych czynników zewnętrznych oraz wewnętrznych.
Czynniki zewnętrzne sprzyjające destrukcji kolagenu to:
- słońce, promieniowanie UV,
- zbyt wysokie i zbyt niskie temperatury,
- niektóre związki chemiczne, zawarte np. w kosmetykach,
- zbyt intensywna aktywność fizyczna, sporty ekstremalne,
- brak aktywności fizycznej,
- obciążenia mechaniczne,
- dieta bogata w cukry proste, rafinowane węglowodany oraz inne produkty dostarczające tzw. zaawansowanych produktów glikacji,
- używki, np. palenie tytoniu.
>> Więcej o tym czym jest glikacja i jak wpływa na kolagen oraz proces starzenia się skóry w artykule: Glikacja i jej wpływ na proces starzenia skóry
Czynniki wewnętrzne powodujące zakłócenia w odbudowie kolagenu to:
- choroby genetyczne,
- zaburzenia hormonalne
- stres oksydacyjny,
- stres.
Nasilenie procesu degradacji kolagenu ma miejsce w czasie menopauzy i jest związane ze zmniejszeniem poziomu estrogenów.
Niedobór kolagenu – objawy
Zmniejszająca się z wiekiem, lub pod wpływem różnych czynników zewnętrznych czy wewnętrznych, synteza kolagenu skutkuje pogorszeniem funkcji wielu tkanek i narządów całego organizmu.
>> Sprawdź: Monitoring procesu starzenia się w badaniach laboratoryjnych
Najczęściej zauważanym objawem niedoborów kolagenu jest utrata jędrności i elastyczności skóry, pogorszenie jej elastyczności, odwodnienie i zmarszczki.
Zaburzenia odbudowy kolagenu sprzyjają również osłabieniu i wypadaniu włosów, może to skutkować łysieniem.
Zasadniczy jest wpływ niedoborów kolagenu na układ kostny i stawy. Pojawia się kruchość kości i zwiększa podatność na złamania. Zmniejsza produkcja mazi stawowej, pogarsza się stan chrząstek wyściełających powierzchnie stawowe, co sprzyja stanom zapalnym tych struktur.
Niedobory kolagenu to również problemy z widzeniem, pogorszenie kondycji naczyń krwionośnych i funkcji narządów wewnętrznych. Zaburzenia odbudowy kolagenu to jeden z czynników patofizjologicznych niewydolności serca.
Kolagen to białko budujące struktury podtrzymujące narządy naszego ciała:
- serce,
- przewód pokarmowy,
- narządy układu moczowo-płciowego.
Dlatego niedobory kolagenu i utrata elastyczności tkanek są jednym z czynników sprzyjających obniżaniu się narządów rodnych (obniżenie i wypadanie macicy), pęcherza moczowego, odbytnicy.
Jak sprawdzić poziom kolagenu w organizmie?
Aktualnie nie dysponujemy badaniem, które powie jakie mamy stężenie kolagenu we krwi, ale możemy wykorzystać badania, które oznaczają tzw. propeptydy kolagenu, odzwierciadlające przemiany tego związku i wskazujące na jego ilość. Obydwa badania są dziś wykorzystywane w diagnostyce zdrowia kości, które zawierają dużą część kolagenu naszego organizmu.
- C-końcowy propeptyd kolagenu typu I (kolagenu typu 1) – PICP, który obecnie wykorzystywany jest w diagnostyce jako marker obrotu kostnego. Badanie odzwierciedla liczbę nowo utworzonych cząsteczek kolagenu i jest wskaźnikiem jego przemian głównie w kościach i skórze.
- Prokolagen typ I, N-końcowy peptyd PINP – badanie odzwierciedla poziom N-końcowego propeptydu kolagenu, czyli białka tworzonego w czasie syntezy kolagenu. Jego ilość we krwi obrazuje dynamikę procesu tworzenia kolagenu.
Kolagenoza – co to jest?
Zaburzenia produkcji kolagenu są jedną z przyczyn chorób określanych jako kolagenozy. Należy podkreślić, iż jest to nazwa dawniej używana dla układowych chorób tkanki łącznej, które nie są powiązane wyłącznie z kolagenem.
Kolagenozy mogą być schorzeniami uwarunkowanymi genetycznie, związanymi z zaburzeniami struktury kolagenu, mogą to być również choroby dziedziczne związane ze zmniejszoną syntezą lub zwiększoną degradacją tego białka.
To może Cię zainteresować:
>> Choroba (zespół) Ehlersa-Danlosa – objawy, przyczyny, diagnostyka i leczenie
>> Zespół Alporta – objawy, dziedziczenie, badania i leczenie
Podsumowanie
Kolagen jest białkiem, które wzbudza zainteresowanie naukowców i konsumentów. Nasza wiedza o kolagenie ciągle jest niepełna, ale wiadomo, że jest to bardzo ważny składnik strukturalny naszego organizmu. Zapraszamy do przeczytania drugiej części artykułu, w którym opisujemy w jaki sposób można zadbać o optymalny poziom kolagenu i czy warto go suplementować.
Bibliografia
1.Czubak K., Żbikowska H. Struktura, funkcja i znaczenie biomedyczne kolagenów. Ann Acad Med Siles 2014; 68 (4): 245–254. (dostęp 30.01.2025)
2. Ricard-Blum S. The collagen family. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2011 Jan 1;3(1):a004978. doi: 10.1101/cshperspect.a004978. PMID: 21421911; PMCID: PMC3003457. (dostęp 30.01.2025)
3. Tvaroška I. Glycosylation Modulates the Structure and Functions of Collagen: A Review. Molecules. 2024 Mar 22;29(7):1417. doi: 10.3390/molecules29071417. PMID: 38611696; PMCID: PMC11012932
4. Arseni L, Lombardi A, Orioli D. From Structure to Phenotype: Impact of Collagen Alterations on Human Health. Int J Mol Sci. 2018 May 8;19(5):1407. doi: 10.3390/ijms19051407. PMID: 29738498; PMCID: PMC5983607. (dostęp 30.01.2025)
5.Nowicka-Zuchowska A., Zuchowski A., Kolagen – rola w organizmie i skutki niedoboru. Lek w Polsce 2019; 29 (11/12): 6–10. (dostęp 30.01.2025)
6. Matuszewska A., Markery obrotu kostnego, Przegląd Reumatologiczny 2006, nr 3 (9), s. 5, 7. (dostęp 30.01.2025)
