Коллаген - это вещество, заполняющее пространство, которое находится между клетками органов и мышечными волокнами. Оно находится в связках, сухожилиях, на поверхностях клеток и кожи и в самом межклеточном пространстве.
- ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОЛЛАГЕНЕ
- ФУНКЦИИ КОЛЛАГЕНА В ОРГАНИЗМЕ
- ВИДЫ КОЛЛАГЕНА
- КАК ПРОИСХОДИТ БИОСИНТЕЗ И РАСПАД КОЛЛАГЕНА В ОРГАНИЗМЕ
- ЧТО УСКОРЯЕТ ПОТЕРЮ КОЛЛАГЕНА
- КОЛЛАГЕН В КОСМЕТОЛОГИИ
- В КАКИХ ЦЕЛЯХ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ КОЛЛАГЕН В КОСМЕТОЛОГИИ
Общие сведения о коллагене
Коллаген - белок, который составляет основу соединительной ткани, обеспечивающий ее упругость и прочность. Это одно из важнейших компонентов кожи человека, который позволяет ей сохранять молодость и привлекательный вид.
Коллаген является фибриллярным белком, который состоит из трех аминокислотных цепей. Эти цепи так сплетаются между собой, что в итоге получаются коллагеновые нити, которые по прочности сильнее стали. Высокий уровень прочности и эластичности коллагену обеспечивает белок тропоколлаген. Благодаря спиральной форме (правозакрученная форма белковой структуры) коллаген позволяет соединительной ткани долгое время сохраняться в хорошем состоянии.
Коллаген входит в состав стенок кровеносных сосудов, сухожилий, связок, костной и хрящевой ткани. Однако больше всего коллагена в коже. Именно в этом органе заключено до 40% всего коллагена в организме.
Функции коллагена в организме
Нити коллагена практически не поддаются растяжению. Основными функциями этого вещества являются следующие:
- Защитная функция. Нити коллагена обеспечивают высокую прочность соединительной ткани, защищая от механических повреждений.
- Опорная функция. Коллаген скрепляет и формирует формы органов, образуя своеобразный каркас из соединительных тканей.
- Восстановительная функция. Коллаген принимает участие в клеточной регенерации, а также стимулирует образование клеточных оболочек.
- Эластичность. Вместе с эластиновыми волокнами коллаген обеспечивает коже и других органам эластичность.
- Протекторные функции. Коллаген тормозит развитие злокачественных новообразований, в частности, меланом, чем объясняются его протекторные функции.
Микрофотография фибрилл коллагена
Виды коллагена
Как уже было сказано выше, коллаген бывает разных типов. Он может иметь разную структуру и происхождение. В настоящее время известно 19 типов коллагена, которые отличаются между собой по структуре полипептидных цепей, расположением и ролью в организме. Что касается типов коллагена, который образует тройную спираль, то таких значительно больше - более 30. Друг от друга такие молекулы отличаются последовательностью аминокислот и степенью модификации.
К основным видам коллагена можно отнести следующие:
- Коллаген, образующий длинные фибриллы. К такому типу коллагена относят коллагены 1, 3, 5 и 11 типов. Отметим, что больше всего в организме коллагена 1 и 3 типа, которые представляют собой достаточно длинные фибриллярные нити. Почти 90% всего коллагена в кожи имеет фибриллярную структуру.
- Коллаген, который образует сети. К такой разновидности относят коллаген 4 типа, который образует сети базальных мембран. Базальные мембраны являются не чем иным, как слоем кожи, который разделяет эпителий от эндотелия. Поэтому, если коллаген четвертого типа имеет достаточно здоровую структуру, то и базальная мембрана будет прекрасно справляться со своими функциями - крепко удерживать эти два слоя. Другими словами, кожа при этом будет выглядеть упругой, эластичной и свежей.
- Коллаген, который образует заякоренные фибриллы. К такому виду коллагена относится коллаген 7 типа. Это разновидность коллагеновых молекул, которые по форме напоминают специфические якорные зажимы, захватывающие и крепко удерживающие коллагеновые фибриллы.
- Коллаген, который связан с фибриллами. Такой тип коллагена связывает между собой фибриллысоставными частями внеклеточного матрикса. К такому типу коллагена относится коллаген 9, 12, 14 и 16 типов.
Как происходит биосинтез и распад коллагена в организме
Биосинтез коллагена - сложный процесс, который состоит из 8 этапов, при этом 5 из них протекают в клетках (фибробластах), а три этапа - внеклеточно.
К внутриклеточным этапам биосинтеза коллагена относятся:
- Первый этап - производство молекулы препроколлагена на рибосомах. Эта молекула является предшественником коллагена.
- Второй этап - созревание предшественника коллагена - отщепление участка полипептидной цепи с образованием молекулы проколлагена на эндоплазматическом ретикулуме фибробластов.
- Третий этап - окисление аминокислотных остатков при участии специфических окислительных ферментов.
- Четвертый этап - гликозилирование пептидной цепи - перенос молекулы глюкозы и газактозы на проколлаген с помощью ферментов.
- Пятый этап - окончательное созревание молекулы, формирование растворимой формы коллагена в виде тройной спирали.
Что касается внеклеточных этапов синтеза коллагена, то их три:
- Первый этап - секреция молекул тропоколлагена в межклеточное пространство и отщепление некоторых частей молекулы.
- Второй этап - процесс сшивание некоторых частей молекулы с образованием нерастворимого коллагена.
- Третий этап - дальнейшая сборка молекулы с образованием нерастяжимых спиралей.
Процесс биосинтеза коллагена контролируется на гормональном уровне. В первую очередь это гормоны надпочечников и половые гормоны. Кроме того, для биосинтеза коллагена необходим витамин С.
Безусловно, для нормального состояния кожи одна часть молекул коллагена должна образовываться, в то время как другая часть - распадаться. Коллагеновые волокна разрушаются под действием фермента коллагеназы и некоторых других энзимов, которые фрагментируют молекулу коллагена на более мелкие части. Схема разрушения коллагена выглядит следующим образом:
- В фибробластах происходит синтез фермента коллагеназы в ответ на захват молекул коллагена.
- Коллагеназа начинает разрушать молекулы коллагена на мелкие фрагменты.
- Макрофаги (клетки иммунной системы) поглощают и переваривают коллагеновые остатки.
Биосинтез коллагена в цифрах
Примечательно, что в молодом здоровом организме цикл разрушения и восстановления коллагена составляет около 1 месяца. При этом обмен коллагена составляет примерно 6-7 килограммов в год. Однако после 25-30 лет процессы разрушения начинают постепенно превалировать над процессами синтеза. Таким образом, с возрастом содержание коллагена в организме уменьшается. Так, в среднем возрасте количество восстановленного коллагена составляет около 3 килограммов.
После действия макрофагов образуются свободные аминокислоты, которые затем принимают участие в построении новых белковых молекулярных комплексов (в том числе и нового коллагена).
Что ускоряет потерю коллагена
Итак, как мы уже разобрались, со временем коллагена становится все меньше, и если мы хотим сохранить молодость, то нам нужно разобраться, какие факторы влияют на потерю коллагена, и можно ли этому воспрепятствовать.
- Ультрафиолетовое облучение. Хотите сохранить молодость кожи? Тогда меньше времени проводите под солнечными лучами. Знайте, что под действием ультрафиолетового облучение происходит не только снижение синтеза коллагена, но также меняется и его структура. Так, длительное облучение ультрафиолетовыми лучами типа А приводит к образованию в коже свободных радикалов, которые способны хаотично вступать в реакцию с хорошо организованными молекулами вроде коллагена, и таким образом нарушают их целостность и функции. Примечательно, что новая молекула также становится свободнорадикальной, и уже сама ищет для себя жертву. Так, ультрафиолетовые лучи, которые проникают глубоко в кожу, могут трансформировать молекулы коллагена в свободные радикалы, которые в свою очередь начинают атаковать другие молекулы коллагена, формируя таким образом пораженный неупругий коллаген. Таким образом, нарушается структура коллагеновых волокон, из-за чего кода стареет раньше положенного срока. К сожалению, этот процесс работает по принципу домино, и если он один раз был запущен, то остановить его становится совсем непросто.
- Действие коллагеназы. Как и любой другой белок в организме человека, коллаген распадается на аминокислоты. В организме животных и человека непрерывно происходит распад и восстановление коллагена. Однако с годами молодого коллагена становится меньше, а старого (который вскорости будет разрушен) становится больше. Разрушает белок коллаген фермент коллагеназа, который расщепляет полипептидную цепь. В молодости процесс обмена коллагена протекает с высокой интенсивностью, однако с возрастом появляются коллагеновые сшивки, из-за чего снижается обмен коллагена. Современные методики регенерации, такие как плазмолифтинг, позволяют разбудить фибробласты и заставить их к синтезу нового коллагена.
- Курение. Не секрет, что курильщики стареют раньше. Если раньше этот факт просто фиксировали как данность, то несколько лет тому назад японским ученым удалось разгадать тайны этого процесса. Оказывается во время курения стимулируется выработка молекул матриксной металлопротеиназы, которая способствует деградации молекул коллагена в организме. Вы будете удивлены, но после каждой выкуренной сигареты синтез коллагена снижается примерно на 30-40%!
- Дефицит витамина С. Еще одна причина потери коллагена - нехватка витамина С. Аскорбиновая кислота наряду с витамином А, Е и С, является мощным антиоксидантом. Эти вещества предотвращают появление свободных радикалов (тех самых, которые разрушительно действуют на молекулы коллагена). Поэтому нехватка витамина С, например, усугубляет негативное действие ультрафиолетового излучения, которое способствует появлению свободных радикалов в организме. При нехватке витамина С отмечается выработка дефектного коллагена, который обладает пониженной прочностью по сравнению с нормальным коллагеном.
Коллаген в косметологии
Несложно догадаться, что исходя из свойств коллагена, эта молекула активно используется в косметологии. Стоит отметить, что несмотря на достаточно длительный период использования этого вещества в косметологии, до сих пор на этот счет среди врачей и ученых идут споры. Тем не менее, эффект от использование технического коллагена или средств и методик, побуждающих выработку собственного коллагена, очевиден, и поэтому индустрия красоты охотно его использует.
В зависимости от исходного сырья, различают коллаген трех типов:
- Коллаген животного происхождения. Это наиболее дешевая форма коллагена, которую получают их кожи крупного рогатого скота в виде гидролизатов. Коллаген животного происхождения входит в состав увлажняющих и питательных косметических средств. Недостатком такой формы коллагена является достаточно большой размер молекул, из-за чего они не могут проникать глубоко в роговой слой. Еще один недостаток - аллергические реакции, которые часто возникают в ответ на использование кремов и масок с животным коллагеном.
- Растительный коллаген. Как правило, получают его из пшеничных белков. Такой коллаген хорошо усваивается клетками кожи и значительно реже вызывает аллергические реакции. Однако получение такого коллагена требует значительных финансовых затрат, поскольку технология получения растительного коллагена существенно сложнее, чем животного. Кроме того, с химической точки зрения растительный коллаген не является коллагеном вовсе, поскольку коллагеновые молекулы образуются только в организмах животных.
- Морской коллаген. Эта разновидность коллагена добывается из кожи рыб. По набору аминокислот морской коллаген очень близок к человеческому коллагену кожи. Размер его молекул позволяют ему проникать в глубокие слои кожи, чем объясняется его лучший косметический эффект. Однако недостатком такого коллагена является его способность вызывать сильную аллергическую реакцию. В данном случае нужно быть уверенным в том, что используемое вами косметическое средство содержит коллаген, полученный из кожи пресноводных рыб, обитающих в чистых водоемах, поскольку в таком случае аллергии возникают крайне редко. Через некоторое время морской коллаген разрушается на 19 аминокислот, которые обладают увлажняющими свойствами и в дальнейшем используются организмом для построения клеток кожи.
В каких целях используется коллаген в косметологии
- Наружное применение. Для наружного применение коллаген используется в качестве одного из компонентов кремов, гелей и масок. Крупные белки коллагена не проникают через роговой слой, а только временно заполняют неровности и микротрещины. Эффективность таких косметических средств с коллагеном объясняется их выраженным увлажняющим эффектом. Этот эффект появляется из-за высокой степени гигроскопичности (способности впитывать воду) коллагена и образования пленки на поверхности кожи. В то же время есть в этом и отрицательный эффект. Так, при использовании таких средств происходит только лишь внешнее увлажнение, в то время как межклеточные поры закрываются, и затрудняется процесс испарения воды из поверхности кожи. Положительное действие подобных препаратов можно объяснить только лишь воздействием других компонентов, таких как антиоксиданты, аминокислоты и витамины.
- Коллаген в виде филлеров. В данном случае коллаген используется в виде филлера (наполнителя), которых применяют для инъекционной контурной пластики, а также в виде одного из составляющих в комплексе с гиалуроновой кислотой, которые применяются в мезотерапии. Чаще всего инъекции коллагена применяют для коррекции губ, возрастных изменений лица и увлажнения кожи. Эффект от применения таких инъекций носит временный характер и сохраняется в течение 6-12 месяцев в зависимости от препарата.
- Коллаген в биодобавках. Это коллаген, которые производится в виде порошка (гидролизат коллагена) или таблеток.
Восстановить собственный коллаген можно с помощью различных методик, среди которых следует выделить следующие:
- Аппаратные методики - ультразвуковой, алмазный и кислотный пилинг; лазерная дермабразия, ультразвуковой фонофорез, миостимуляция, термаж и другие методики.
- Мезотерапия и контурная пластика - инъекции гиалуроновой кислоты и витаминно-белковых комплексов.
- Микронидлинг - использование мезороллера в условиях косметологической клиники или в домашних условиях.
- Использование биологически-активных добавок с содержанием белков, аминокислот и витаминно-минеральных комплексов.
- Диетотерапия, включающая в себя продукты с богатым содержанием аминокислот, витаминов, минералов и омега-3 полиненасыщенных жирных кислот.
- Растительные гормональные препараты, которые побуждают организм к синтезу новых нитей коллагена.
