Коллаген: что это такое, его свойства, состав и применение

Коллаген является структурным белком, присутствующим у всех животных, но не присутствующим в растениях. У человека он составляет одну треть общего белка, три четверти сухого веса кожи и является наиболее распространенным компонентом внеклеточного матрикса. Что это такое, каков его эффект, какими свойствами он обладает, какие клетки его производят и какой тип встречается в коже? На эти и другие вопросы постараемся ответить ниже.

Что такое коллаген?

Коллаген является основным структурным белком, образующим длинные молекулярные цепи, укрепляющие сухожилия, поддерживающие кожу и внутренние органы. Кости и зубы образуются путем добавления минеральных кристаллов к коллагену. Этот белок обеспечивает структуру нашего тела, защищая и поддерживая мягкие ткани и соединяя их со скелетом. Но, несмотря на свою ключевую функцию в организме, коллаген является относительно простым белком.

Каковы свойства коллагена?

Коллаген представляет собой белок, структура которого претерпевает многочисленные изменения при контакте с внешними факторами, например механическими нагрузками, гормональными изменениями, заболеваниями. Поэтому интенсивные занятия спортом могут привести к повреждению сухожилий или разрыву мышц. Неблагоприятен также контакт с солнечными лучами, крайне низкими или высокими температурами. Исследования показывают более быстрое разложение коллагеновых волокон под влиянием этих факторов. В результате могут возникнуть проблемы с простыми движениями, боли в суставах и ухудшение внешнего вида кожи.

Как выглядит структура и производство коллагена?

В классических молекулах коллагена наблюдается единая тройная спиральная, т. е. спиралевидная структура, составляющая почти 95 % молекулы. Однако есть другие типы коллагенов, которые, как было показано, состоят из множества тройных спиральных α-доменов, которые составляют лишь часть общей массы молекулы.

Структура коллагена состоит из трех различных α-цепей, благодаря чему коллаген получил название «тропоколлаген». Каждая из этих цепей коллагена содержит характерную аминокислотную последовательность полипролина, часто называемую полипролиновой спиралью II типа. Правильная сборка каждой из этих цепей требует присутствия остатка глицина в каждом третьем положении полипептидной цепи. Например, каждая α-цепь состоит из нескольких триплетных последовательностей Gly-YZ, где Y и Z могут быть любой аминокислотой. Y обычно присутствует в виде пролина, а Z обычно присутствует в виде гидроксипролина. Также считается, что присутствие гидроксипролина в положении Y способствует стабильности спиральной формы.

Синтез коллагена начинается в специализированных клетках, называемых фибробластами. Именно здесь активируются аминокислоты: пролин гидроксилируется до гидроксипролина, а лизин — до гидроксилизина. Пептидные субъединицы из ~250 остатков собираются на рибосоме и соединяются с углеводными остатками, образуя α-цепи. Три α-цепи соединяются вместе, а затем подвергаются дальнейшей внеклеточной трансформации с образованием молекулы с молекулярной массой 360 000. Связи дополнительно укрепляются, образуя нерастворимые коллагеновые фибриллы. В процессе синтеза свободные пептиды гидроксипролин и гидроксилизин появляются как побочные продукты, некоторые из которых метаболизируются и могут появляться в моче.

Наиболее важные типы коллагена

У позвоночных идентифицировано 28 различных типов коллагена, состоящих как минимум из 46 различных полипептидных цепей, и многие другие белки содержат домены коллагена. 90 % типов составляют коллагены типов I, II и III, которые различаются по структуре и функциям. Коллаген типа I составляет большую часть нашего тела. Характеризуется плотной укладкой волокон. Он обеспечивает правильную структуру кожи, костей, сухожилий, волокнистых хрящей, соединительной ткани и зубов. Коллаген типа II имеет рыхлое расположение волокон и является основным строительным блоком эластичного суставного хряща. Коллаген типа III поддерживает структуру мышц, органов и артерий. Коллаген IV типа это происходит в базальной мембране, создавая тонкие связи между отдельными органами.

Как работает коллаген?

Коллаген играет роль в укреплении кожи, а также способствует повышению эластичности и увлажнению. С возрастом организм вырабатывает меньше белка, что приводит к сухости кожи и появлению морщин. Внешний вид волос и ногтей также важен. Тем не менее несколько исследований показали, что пептиды коллагена или добавки, содержащие их, могут помочь замедлить старение кожи, уменьшая морщины и сухость. Кроме того, коллаген помогает сохранить целостность хрящей, защищающих суставы. Когда его количество в организме уменьшается, возрастает риск развития дегенеративных заболеваний суставов, таких как остеоартроз. Исследователи предположили, что дополнительный коллаген может накапливаться в хрящах и стимулировать ткани к выработке коллагена. Они предполагают, что это может привести к меньшему воспалению, лучшей поддержке суставов и уменьшению боли. Наши кости в основном состоят из этого белка, который придает им структуру и помогает сохранять их крепкими. Снижение его содержания по мере старения организма способствует ослаблению скелетной структуры. Это может привести к таким состояниям, как остеопороз, который характеризуется низкой плотностью костей и связан с более высоким риском переломов костей. Исследования показали, что правильный прием пищевых добавок может замедлить этот процесс. Коллаген необходим для поддержания сильных мышц и их правильного функционирования.

Исследования показывают, что пероральный прием добавок коллагена помогает увеличить мышечную массу у людей с саркопенией. Функционирование сердечно-сосудистой системы также зависит от этого вещества, поскольку оно обеспечивает структуру артерий — кровеносных сосудов, несущих кровь от сердца к остальным частям тела. Без достаточного количества коллагена артерии могут стать слабыми и хрупкими. Это может привести к атеросклерозу, заболеванию, характеризующемуся сужением артерий, что, в свою очередь, является фактором риска сердечного приступа и инсульта.

Применение коллагена

Дефицит этого белка может иметь серьезные последствия для здоровья: проблемы со зрением, выпадение волос, ухудшение состояния кожи. Поэтому в производстве пищевых добавок используют коллаген животного происхождения. В зависимости от вида дисфункции рекомендуется разная суточная доза добавки: от 4000 мг до 5000 мг, поскольку собственная выработка организма не способна обеспечить надлежащее функционирование организма.

Дефицит этого белка может иметь серьезные последствия для здоровья: проблемы со зрением, выпадение волос, ухудшение состояния кожи.

Лучшим источником этого белка являются продукты животного происхождения, такие как холодцы из куриных, свиных ножек, субпродуктов и рыбы в желе. Если по разным причинам нет возможности получать этот вид питания, рекомендуется принимать добавки в виде порошков, таблеток или напитков. В настоящее время существует не так много известных рисков, связанных с их приемом. Однако некоторые из добавок сделаны из обычных пищевых аллергенов, таких как рыба, моллюски и яйца. Людям с аллергией на эти продукты следует избегать добавок коллагена, изготовленных из этих ингредиентов, чтобы предотвратить аллергические реакции. Некоторые люди также сообщают, что коллагеновые добавки оставляют стойкий неприятный привкус во рту. Они также могут вызывать побочные эффекты со стороны желудочно-кишечного тракта, такие как повышенная текучесть или изжога. Несмотря на это, эти добавки кажутся безопасными для большинства людей. О том, как восполнить дефицит коллагена и в чем он содержится, вы можете прочитать здесь.

Целебные свойства коллагена также используются в эстетической медицине, где он считается природным эликсиром молодости. Входит в состав масок, кремов и патчей для глаз. Он также используется как эффективное оружие в борьбе с целлюлитом, акне и шрамами.