Nauka i medycyna w przełomie XX i XXI wieku ujawniła
szereg nieznanych do tej pory możliwości organizmów żywych, tych najniższych,
o których pierwotnych formach wspomina, i najbardziej skomplikowanych,
jakim jest genom ludzki.
Wykazała ona również, jak bardzo niedoskonałe są jeszcze
poznanie i diagnostyka oraz jak nieudolne są próby naśladowania tego,
co jest jeszcze nieznane.
Od 10 lat prowadzimy badania i prace nad kolagenem. To
potężne białko nauczyło bioorganika i endokrynologa szacunku do natury
i jej praw.
Na podstawie aktualnej literatury oraz badań własnych
opracowane zostały informacje kolagenowe dotyczące jego biologii i funkcji.
Kolagen - nazwa pochodzi z języka greckiego
collagi, łączy, spaja. Kolagen jako białko wykazujące powyższe
cechy znany był już w starożytności. Wraz z rozwojem metod poznawczych
i biotechnologii, od lat 70. XX wieku nastąpił znaczny dynamizm w poznaniu
zarówno budowy, jak i funkcji tego białka. Wykazano, iż jest on niezbędny
do prawidłowego funkcjonowania organizmu kręgowców. Poza kręgowcami,
w tym gatunkiem homo sapiens, kolagen nie jest wytwarzany.
Proces biosyntezy kolagenu ma miejsce w fibroblastach
tkanki łącznej, keratinocytach skóry oraz chondrocytach tkanki kostnej.
Niezależnie od rodzaju tkanki, pierwsze, wewnątrzkomórkowe etapy biosyntezy
prowadzą do połączenia ze sobą dwudziestu aminokwasów w powtarzalną
sekwencje L łańcucha a a i p prokolagenu. W postaci pojedynczego łańcucha
zbudowanego z 1000 aminokwasów jest on wydalany do przestrzeni pozakomórkowej.
Dalsze etapy łączenia się ze sobą łańcuchów pojedynczych w podwójną
a następnie potrójną regularną helisę kolagenową odbywają się pozakomórkowo,
przy współudziale aktywatora, którym jest vit. C.
Potrójna helisa kolagenowa zbudowana
jest z trzech łańcuchów tropokolagenu połączonych ze sobą za pomocą
wiązań kowalencyjnych utworzonych poprzez znajdująca się dośrodkowo
glicynę.
Jak już wcześniej wspomniano, łańcuchy kolagenu zbudowane
są z 20 aminokwasów - zarówno tych, które organizm sam wytwarza, jak
i tych, które muszą być dostarczone z zewnątrz, np. w diecie. Stanowi
to swoisty magazyn aminokwasowy. Potrójna helisa kolagenowa, zbliżona
swoja budową do nici DNA, znajdująca się w odróżnieniu od nośnika informacji
genetycznej, zewnątrzkomórkowo, być może jest nośnikiem informacji dotyczących
zasobów aminokwasowych kręgowców w stanach równowagi i jej zachwianiu.
Wiązania Van Der Waalsa, dzięki którym następuje stabilizacja
włókien kolagenowych są niesłychanie wrażliwe na działanie substancji
nienaturalnych, zmian temperatury, promieniowania jonizującego, świetlnego,
dźwięków. Np. po przekroczeniu swoistego dla każdego kolagenu punktu
krytycznego temperatury, zwanego punktem topnienia, następuje rozerwanie
wiązań stabilizujących helisę z utratą nieodwracalną jej konformacji
przestrzennej, stanowiącej warunek konieczny aktywności biologicznej
kolagenu. Biorąc pod uwagę fakt, iż jedna cząsteczka kolagenu zbudowana
jest z 3000 aminokwasów, możliwości jej rozpadu są nieprzewidywalne.
Powstające w wyniku tego procesu drobne peptydy, dzięki
niskiej masie cząsteczkowej i prostej strukturze z łatwością wnikają
do wnętrza komórki. Spełniają one rolę antygenów -alergenów, inicjując
generacje jednej z najcięższych chorób cywilizacyjnych, jaką jest alergia.
Reakcje alergiczne obserwowane u niektórych osób w trakcie stosowania
preparatów kolagenowych, spowodowane są przez drobne jego cząsteczki
powstałe w wyniku rozpadu dużego, trójniciowego łańcucha. Odwrotnie,
nigdy alergia nie towarzyszy nietkniętemu białku, gdyż jako takie nie
posiada cech alergenu. Ryć. Rozpad helisy
HORMONY W PROCESIE BIOSYNTEZY KOLAGENU
Proces biosyntezy i wydzielania kolagenu do przestrzeni
komórkowej jest w całości kontrolowany hormonalnie. Stymulujące działają
na niego hormony płciowe - estrogeny, androgeny: hormony tarczycy -
tyroksyna, trójjodotyronina oraz hormon wzrostu. Hormon wzrostu, zwany
tez wielkim hormonem, działa na poziomie tkankowym i komórkowym poprzez
specyficzny układ somatomedyn -mediatorów jego działania określanych
czynnikami wzrostowymi insulinopodobnyrai.
Aktywność osi wzrostowej największa jest w okresie płodowym,
dzieciństwa i pokwitania. Oś wzrostową, podobnie jak cały układ neurohormonalny,
cechuje pulsacyjny rytm dobowy, z najwyższym szczytem amplitudy i częstotliwości
pulsacji w czasie snu. Tak więc kiedy śpimy, czuwa nad regeneracją naszego
organizmu wielki hormon wraz ze swoją satelitarną świtą - insuliną,
czynnikami wzrostowymi insulino podobnymi oraz specyficznym układem
białek wiążących, zlokalizowanym w każdej błonie komórkowej - IGFBP.
Efektem pracy hormonów omówionych osi hormonalnych jest
biosynteza z 20 aminokwasów potrójnej helisy kolagenowej stanowiącej
strukturę podporową każdego narządu.
Hamująco natomiast na proces biosyntezy kolagenu wpływają
hormony osi nadnerczowej - glukokortykoidy oraz należące do układu glukokortykoidy
APUD somatostatyna i kalcytonina, wytwarzana w komórkach C tarczycy.
Wraz z fizjologicznym procesem starzenia organizmu procesowi
temu podlega również kolagen. Końcowym efektem tych
zmian jest w endokrynologii okres somatopauzy - zaprzestania pulsacyjnego
wydzielania hormonu wzrostu przez komórki somatotropowe przedniego płata
przysadki mózgowej. W biologii temu stanowi odpowiada uwiąd starczy.
Idealnym modelem obserwacyjnym przemian związanych z
wiekiem i z szeregiem chorób - metabolicznych, infekcyjnych, układowych,
nowotworowych jest macierz kostna, zbudowana w 95% z kolagenu typu I
zmineralizowanego.
KOLAGEN NARZĄDOWY
Utworzony przez fibroblasty tkanki łącznej prokolagen
ulega dalszym przemianom łączenia pojedynczych łańcuchów a , a ,
p w przestrzeniu pozakomórkowej. W postaci helikalnej wychwytywany
jest on przez układy swoistych enzymów - syntetaz w obszarach narządowych,
stanowiąc "rusztowanie" - budulec poszczególnych tkanek i narządów.
Według klasyfikacji Bornsteina wyodrębnionych zostało
19 rodzajów kolagenu, w kolejności uzyskiwania ich
z poszczególnych tkanek.
Dalsze próby, podjęte celem sklasyfikowania - uporządkowania
19 rodzajów kolagenu wykazały, iż kolagen typu
I, II, III, IV, V, XI posiada uporządkowaną, homologiczną strukturę
o charakterystycznej, nieprzerwanej potrójnej helisie stanowiącej wielokrotność
tripletu ~337 GLY - Xaa - Yaa. Pozostałe rodzaje kolagenu narządowego
nie wykazują w swoich łańcuchach takiej regularności.
Kolagen typu VII
Przedstawiona jest poniżej tabela występowania narządowego
jednego z rodzajów kolagenu. Jak wykazały badania immunologiczne, synteza
tego rodzaju kolagenu w skórze ma miejsce nie tylko w fibroblastach,
ale również w warstwie keratinocytów - naskórkowej.
Skóra
Kolagen wytwarzany przez warstwę keratinocytów swobodnie porusza się
w przestrzeni pozakomórkowej. Błona podstawna oraz skóra właściwa zbudowane
są z kolagenu typu I. Jak wynika z przedstawionej literatury, penetracja
transdermalna uwodnionego kolagenu o średnicy l,5nm do przestrzeni pozakomórkowej
jest oczywista.
Narząd wzroku
Kolagen w postaci uwodnionej jest zawarty w soczewce oka, wraz z polisacharydami.
Stanowi on budulec tarczy narządu wzrokowego oraz jego osłonki mielinowej.
Włosy
Kolagen stanowi materiał podporowy mieszków włosowych. Barwnik w nim
zawarty jest identyczny z pigmentem włosów.
Kości
Klastyczny, jak w przypadku skóry przykład występowania kolagenu typu
I u człowieka. Wraz z solami wapnia i fosforu kolagen typu I stanowi
budulec kości, w 95% jest twórcą macierzy kostnej. Podlega wszystkim
zmianom fizjologicznym, okresom biologicznym życia, chorobom, dietom.
Nerwy i naczynia
Skład osłonek mielinowych włókien nerwowych, rdzenia kręgowego, błon
- opon mózgowych, błon podstawnych komórek nerwowych. Naczynia - tętnicze,
żylne, limfatyczne.
Przewód pokarmowy
Kolagen typu II i III jest rusztowaniem, na którym opierają
się komórki okładzinowe żołądka, jelit, przełyku.
Kolagen a menopauza
Obniżenie obrotu kolagenu w okresie okoiomenopauzalnym u kobiet
jest przyczyną szeregu dolegliwości ze strony zarówno układy kostnego
jak i narządu rodnego. W układzie moczowo-płciowym dominują zaburzenia
trofiki jak i statyki dróg rodnych i moczowych.
C. Falconer omawiając deficyt kolagenu u kobiet w tym
okresie życia zwraca uwagę na fakt, iż stosowana popularnie hormonalna
terapia zastępcza prowadzi do zwiększenia w układzie moczowo-płciowym
puli kolagenu uwodnionego typu I i III. Wykazał on również w swojej
pracy, iż szereg dysfunkcji, takich jak obniżenie narządu rodnego, suchość
błon śluzowych, nie trzymanie moczu, stany zapalne, spowodowanych jest
zmianą ilości oraz jakości kolagenu. Brak lub niskie wytwarzanie kolagenu
typu I i III przez komórki tkanki łącznej prowadzi do deficytu jego
uwodnionej postaci w przestrzeni pozakomórkowej. Zastosowanie w tych
przypadkach estrogenów powoduje dramatyczną poprawę tego stanu.
Badania naukowe dotyczące poznania biologii i funkcji
kolagenu zostały rozpoczęte w latach 70. XX wieku. Nauka, technika,
pomimo wysokiego poziomu rozwojowego, nie dysponuje jeszcze metodami
pozwalającymi na ocenę żywego białka, a zwłaszcza jego konformacji przestrzennej,
odpowiedzialnej za aktywność biologiczną.
