коллаген какие типы для чего

Научная электронная библиотека

1.2. Коллаген

Коллагены составляют основу структуры кожи, костей, хрящей, сухожилий, кровеносных сосудов и играют важную роль в сохранении нормальной структуры и функции соединительной ткани всех животных (Слуцкий, 1969, 1985; Риггз, Мелтон, 2000; Руденская, 2003).

Коллаген (К) – нерастворимый фибриллярный белок, первичная структура которого складывается из повторяющихся последовательностей триплетов аминокислот глицин-X-Y, где X и Y позиции чаще заняты, соответственно, пролином и гидроксипролином. Эти повторяющиеся последовательности позволяют трем коллагеновым полипептидам (называемым α-цепями) формировать полужесткие, очень стабильные трехспиральные молекулы (рис. 3). Они могут быть гомополимерными (три идентичные α-цепи) и гетерополимерными (две или три разные α-цепи). Под влиянием регулярно располагающихся остатков пролина и оксипролина цепь принимает форму ломаной спирали; это обусловливается жесткостью боковых групп пролина, а также тем обстоятельством, что пептидные связи, в образовании которых участвуют пролин и оксипролин, не могут образовать водородных связей. Остатки глицина образуют межцепочечные водородные связи, способствующие сохранению прочности структуры коллагена.

Рис. 3. Структура коллагена: а – электронная микрофотография коллагена соединительной ткани. Расстояние между повторяющимися структурными единицами равно 700 Å; б – конформация полипептидных цепей в трёхцепочечной молекуле тропоколлагена; в – ступенчатое расположение молекул тропоколлагена обусловливает появление в гидратированных волокнах коллагена повторяющихся структурных единиц, расстояние между которыми равно 700 Å (по Мусил и др., 1984)

Аминокислотные цепи коллагена обернуты друг вокруг друга и образуют «трехволоконный канат», где отдельные волокна связаны между собой водородными связями. Такая пространственная структура возможна, только если аминокислотная последовательность строго соблюдается.

В результате образуется трехволоконная фибриллярная молекула – тропоколлаген, обладающая большой прочностью на растяжение. Это название происходит от слова тропос – обращенный внутрь – из-за того, что коллагеновые волокна всех соединительных тканей, выстланы тропоколлагеновыми молекулами, соединенными «конец в конец» и «бок о бок» – в шахматном порядке. Гидроксильные группы некоторых остатков лизина и оксилизина участвуют в образовании связи между соседними молекулами тропоколлагена. Таким образом, формируется жесткое нерастяжимое волокно. Фибробласты синтезируют молекулы тропоколлагена и выбрасывают их в матрикс, и только здесь происходит сборка коллагеновых волокон (рис. 4).

Коллагены кожи содержат в больших концентрациях пролин и оксипролин (около 20 % от всех остальных аминокислот), глицин и аланин (свыше 50 % от содержания других аминокислотных остатков), ароматические и серосодержащие аминокислоты практически отсутствуют или содержатся в весьма малых количествах. Кроме того, коллаген является одним из немногих белков, содержащих оксипролин и оксилизин. Оксипролин и оксилизин образуются в молекуле проколлагена не в результате биосинтеза, а при гидроксилировании пролина и лизина, которое начинается в период трансляции коллагеновой мРНК на рибосомах (Неклюдов, 2003).

Рис. 4. Строение фибробласта и основные этапы синтеза коллагена. Г – аппарат Гольджи; Я – ядро; ШЭР – шероховатый эндоплазматический ретикулум; СП –секреторный пузырек; ТК – тропоколлаген; КВ – коллагеновое волокно

В настоящее время идентифицировано более 25 различных α-цепей, из которых формируется до 14 разных типов коллагеновых молекул, некоторые из них являются тканеспецифичными (Ленинджер, 1974; Риггз, Мелтон, 2000).

Таким образом, коллагены – это белки, которые:

б) могут состоять из трех цепей с повторяющимися последовательностями, обладающими способностью к сворачиванию в характерную тройную спираль. По меньшей мере, 19 белков определены в настоящее время как принадлежащие к коллагенам. 10 родственных им белков содержат коллагеноподобные домены.

Коллагеновые белки составляют около половины массы сухого вещества суставного хряща; вблизи суставной поверхности их концентрация приближается к 90 %. В других видах хрящевой ткани коллагены количественно преобладают над другими белками, обеспечивая прочность на растяжение и разрыв. (Слуцкий, 1985). Количественно преобладающим белком протеогликанового комплекса хрящевой ткани является коллаген второго типа (КII). Он в незначительных количествах обнаружен в других специализированных тканях, например, в стекловидном теле глаз некоторых видов животных. Хрящевой ткани присущ необычный полиморфизм коллагеновых компонентов, проявляющийся присутствием большого числа минорных коллагенов. Молекулярная формула КII хрящевой ткани имеет следующий вид: [α1(ΙΙ)]3, что означает наличие трех идентичных α1(II)-цепей, которые отличаются от α1(I)-цепей более высоким содержанием оксилизина. Столь высокая концентрация оксилизина способствует увеличению количества связанных с ним углеводов. По-видимому, такая структура обеспечивает большую сольватную оболочку коллагена типа II по сравнению с типами I или III. В процессе биосинтеза коллагена С-пропептиды соединяются между собой бисульфидными мостиками и после отщепления от молекулы образуют белок, который называется хондрокальцин, с м.м. около 100 000 Да (Слуцкий, 1985).

Коллаген одиннадцатого типа (КXI) составляет приблизительно 3 % хрящевого коллагена и образован двумя разными типами цепей (формула молекулы α1(XI)2 α2(XI)). Со старением организма его количество в хряще уменьшается в пользу коллагена пятого типа (КV) (Канунго, 1982; Риггз и Мелтон, 2000).

Для хрящевой ткани характерно наличие наибольшего количества минорных коллагеновых компонентов. Такой полиморфизм коллагенов позволяет считать минорные компоненты регуляторами адаптационной пластичности хряща, метаболизма хондроцитов и морфогенетических процессов (Слуцкий, 1985).

Содержание коллагена в различных тканях и органах сельскохозяйственных животных (КРС, свиньи) характеризуют следующие данные (% от массы сухого вещества): дерма – 80–90; ахиллово сухожилие – 86; костная ткань – 17,5–25; хрящи – 46–67; роговица и склера глаз – 70; мышцы – 10. При этом коллаген составляет от 25 до 33 % от общего количества белка (Титов, Апраксина, 1995). У костистых рыб коллагеновые белки преобладают в коже, сухожилиях, плавательном пузыре; у кольчатых червей и иглокожих в кожно-мускульном мешке; у моллюсков в кожных покровах и опорных хрящевых элементах.

Наиболее изучены свойства коллагенов в коже и мышечной ткани рыб. Коллаген кожи костистых рыб характеризуется частой встречаемостью молекул, состоящих из трех генетически различающихся α-цепочек, гетеротримера α1 α2 α3; среди изученных позвоночных животных цепочка α3 отмечена лишь у костистых рыб. В целом коллагены мышечной ткани костистых рыб, полученные методом электрофореза, идентичны соответствующим коллагенам типа I из кожи и имеют сходный аминокислотный состав. Однако коллагены мышечной ткани рыб более устойчивы к тепловой денатурации (более 100 °С), чем коллагены кожи, что объясняется более высокой степенью гидроксилирования пролина в мышечном коллагене. Термальная устойчивость мышечного коллагена определяется видом рыбы и по мере ее возрастания рыб можно расположить в следующем порядке: карп, угорь, скумбрия, сайра, кета.

В табл. 1 приведены данные о содержании коллагена и гексозаминов в соединительных тканях различных видов животных.

Составы субъячеек коллагена I типа из мышечной ткани и кожи являются идентичными у угря, скумбрии, сайры и карпа и отличаются у кеты. У последней коллаген кожи состоит из α1 α2 α3 гетеротримеров, а основная часть мышечного коллагена – из (α1)2α2 гетеротримеров (Богданов, Сафронова, 1993).

Содержание гексозаминов и коллагена в соединительной ткани животных

Источник

Какие бывают типы и виды коллагена?

Коллаген − это белок, состоящий из нескольких аминокислот, включая гидроксипролин, глицин, лизин, аргинин. Он является основой и строительным материалом для всех соединительных тканей в человеческом организме. Это вещество содержится в наших суставах, хрящах, связках, коже и ногтях, но постепенно его количество уменьшается в организме, и поэтому добавки и косметика с коллагеном стали настолько популярными.

Коллаген подразделяется на типы – делится по принципу пользы для организма, и виды – по принципу источника, из которого выделяют коллаген. Разберёмся в нюансах классификации этого важного для человека белка.

Существующие типы коллагена

I и III тип

Первый и третий тип часто ставят рядам, т.к. отвечают они за схожие функции. А именно – за эластичность кожи и обновление её клеток, водный баланс, уменьшение степени изменений, приходящих с возрастом, и усвоение питательных веществ. В продающихся коллагеновых добавках эти два типа тоже часто объединены вместе.

Первый тип является в человеческом организме основным и также находится в наших костях, сухожилиях, связках и дёснах. Третий – в мышцах и кровеносных сосудах. Но основная их функция в поддержании кожных покровов в нормальном состоянии.

II тип

Типы коллагена в продуктах

Коллаген можно получать не только из БАДов, но и из привычных нам продуктов питания.

Как принимать разные типы коллагена?

Дневная норма

Рекомендуемая профилактическая доза I и III типа коллагена − 5000 мг. Так вы улучшите состояние волос и эластичность кожи.

Терапевтическая доза I и III типа коллагена составляет 10000 мг. Такое количество стоит принимать при различных травмах и переломах. Принимать коллаген для терапевтического эффекта стоит 2-3 раза в день, т.к. за один раз усваивается только 5000 мг.

II тип коллагена стоит принимать только для терапевтического эффекта, например, при заболеваниях суставов – дозировка составляет 40 мг в сутки.

Сколько пить по времени?

Стандартный профилактический курс приёма коллагена – 2-3 месяца, всё индивидуально, нужно учитывать свой возраст и цели, преследуемые приёмом коллагена, с последующим трёхмесячным отдыхом. Потом курс следует повторить. При проблемах со здоровьем, суставами, менопаузе или возрастных изменениях курс лечения составляет 6 месяцев с последующими 2 месяцами отдыха.

Производители всегда прикладывают инструкции с рекомендуемой схемой и длительностью приёма именно их биологически активной добавки – прислушивайтесь к ним.

Как пить?

Существующие виды коллагена

Под видом, источником, коллагена подразумевается сырьё, из которого его получают. Коллаген по такому принципу делят на животный, морской и растительный.

Эффективность и биологическая доступность коллагеновой добавки полностью зависит от источника белка.

Животный

Коллаген животного происхождения (говяжий) является наиболее популярной разновидностью такого белка. Его получают путём обработки сырых шкур, суставов и хрящевой ткани крупных рогатых животных. Этот вид достаточно хорошо усваивается и обладает эффектом заживления ран, способствует регенерации и увлажнению. Стоимость этой добавки самая демократичная из всех трёх видов, но есть два недостатка:

Морской

Морской коллаген (его ещё именуют «рыбным») получают из чешуи морских рыб и других обитателей моря. По своему составу этот вид коллагена ближе всего к человеческому, поэтому он легче и лучше воспринимается нашим организмом. Основное преимущество морского коллагена заключается в том, что он может стимулировать производство собственного коллагена в организме и менее аллергенен, чем животный вид.

Минусы морского вида коллагена:

Источник

Откройте для своей кожи 8 пищевых продуктов, богатых коллагеном

Влияние коллагена, что важно?

Коллаген является основным компонентом, который составляет основу соединительной ткани организма: мышц, сухожилий, связок, кожи, хрящей, суставов и т.д. Это один из главных компонентов, отвечающий за ь прочность и эластичности всей соединительной ткани, в том числе и стенок кровеносных сосудов и сердца.

С возрастом выработка коллагена постепенно снижается. Примерно после 35-40 лет выработка коллагена в организме сокращается, что может вызывать проблемы (дряблость и провисание кожи, появление морщин). Кроме того, снижение выработки коллагена может привести к таким заболеваниям как: остеоартрит, боли в суставах и мышцах.

Преимущества коллагена для кожи

К основным преимуществам коллагена для кожи относятся:

Продукты, которые улучшают выработку коллагена в коже

Не секрет, что для того, чтобы организм получал все необходимые витамины и питательные вещества, питание должно быть разнообразным и сбалансированным. Употребление достаточного количества жидкости также влияет на выработку коллагена и гидратации кожи. Это самый простой и доступный способ поддерживать выработку коллагена.

Не существует никаких чудодейственных препаратов и средств для кожи, но есть те, которые способствуют повышению упругости кожи и позволяют ей выглядеть здоровой.

Мы составили список продуктов, которые способствуют выработке коллагена:

1. Животный белок: мясо и рыба

В белке животного происхождения (мясо, субпродукты, желатин животного происхождения) содержится большое количество коллагена.

Важно избегать полуфабрикатов.

Эксперты рекомендуют употреблять мясо красного цвета умеренно (не более одного раза в неделю).

Рыба, особенно лосось, тунец или форель с высоким содержанием омега-3 жирных кислот естественно повышает концентрацию коллагена (также являясь полезными для костей и суставов).

2. Фрукты и овощи

А фрукты богатые витамином С необходимы для производства коллагена: апельсин, киви, грейпфрут, манго, ананас и некоторых других. Например, лимон не стимулирует производство коллагена, но и действует, как антиоксидант.

3. Яйца

Яйца являются лучшей пищей для нашей кожи, ведь в них большая концентрация ценных белков и витаминов группы В, Е, аминокислот и серы).

4. Сухофрукты и орехи

Арахис, грецкие орехи, фисташки, миндаль также стимулирует выработку коллагена.

5. Молочные продукты

Молочные продукты (молоко, сыр, йогурт и т.д.) благотворно влияют на производство коллагена благодаря высокому содержанию белка.

6. Серные продукты

Нужно употреблять в пищу продукты, которые содержат серу в своём составе (чеснок, лук, сельдерей, огурцы, оливки, виноград) они тоже обеспечивают хороший уровень коллагена в организме.

7. Чай

Чай (зеленый, белый, черный или красный) является натуральным антиоксидантом, который предотвращает снижение коллагена в нашем организме.

8. Желе

Желатин в организме превращается в коллаген и это тоже ценный источник животного белка.

Масло Bio-Oil способствует улучшению эластичности вашей кожи

Употребляйте в пищу полезные продукты и не забывайте про ритуал красоты с использованием масла Bio-Oil утром и вечером для сохранения красоты и молодости вашей кожи.

Источник

LIBREDERM КОЛЛАГЕН

Нас пугают началом процесса старения организма после 30 лет, о чем в этом прекрасном возрасте категорически не хочется думать. В отражении зеркала всегда хочется видеть подтянутую, ухоженную, гладкую и сияющую кожу. Тем не менее природа неумолима.

После 25-30 лет многие процессы в организме действительно претерпевают значительные перемены. Со стороны кожи это проявляется потерей упругости, появлением морщин, цвет ее тускнеет. Связано это со многими изменениями, в частности, с уменьшением количества коллагена и эластина — белков, составляющих своеобразный каркас кожи; уменьшением количества гиалуроновой кислоты — необходимого компонента для поддержания оптимального содержания влаги, обеспечения правильного расположения цепочек коллагена и эластина, своевременной регенерации и сохранения тургора кожи.

Наличие в коже достаточного количества коллагена, эластина и гиалуроновой кислоты придает ей упругость и эластичность, а уменьшение их количества приводит к противоположному результату — появлению признаков увядания.

ПОМИМО ВОЗРАСТА, НА УМЕНЬШЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ КОЛЛАГЕНА ОКАЗЫВАЮТ ВЛИЯНИЕ И ДРУГИЕ ФАКТОРЫ:

— стресс — из-за негативного влияния на коллаген гормона кортизола;
— избыточная инсоляция (УФ-излучение) ускоряет разрушение коллагена;
— употребление большого количества сахара повышает содержание глюкозы крови, которая вступает в реакцию с коллагеном и эластином, нарушая их структуру и функцию;
— гормональный дисбаланс;
— несбалансированная диета;
— вредные привычки и зависимости (никотин, алкоголь).

Таким образом, первые морщины можно заметить на коже лица уже в 25-30 лет.

Можно ли повернуть время вспять и остановить этот процесс? Увы, нет. Возможно ли замедлить увядание кожи и сохранить ее цветущий вид дольше? При современном развитии технологий, безусловно, ДА!

Основным принципом сохранения и продления молодости кожи является правильно подобранный косметический уход. Коллекция средств КОЛЛАГЕН разработана международной лабораторией LIBREDERM и рекомендована к применению женщинам 30+ с первыми признаками увядания кожи. Средства данной коллекции направлены на сохранение содержания достаточного количества коллагена в дерме и его функциональности. За 1,5 месяца применения возвращаются упругость и сияние кожи, сокращаются количество и глубина видимых кожных складок (морщин).*

Основу коллекции представляют базовые средства для ухода за кожей: КОЛЛАГЕН дневной крем для восстановления сияния и ровного цвета кожи SPF15 и КОЛЛАГЕН ночной крем для уменьшения морщин и восстановления упругости. В своем составе средства линейки КОЛЛАГЕН содержат молекулу-биомиметик Palmitoyl glycine, которая по своей молекулярной структуре является липоаминокислотой. Действие этой инновационной молекулы основано на стимуляции выработки собственного коллагена, улучшении микроциркуляции и защите коллагеновой матрицы.

УНИКАЛЬНАЯ МОЛЕКУЛА-БИОМИМЕТИК PALMITOYL GLYCINE:

— стирает глубокие морщины и мелкие морщинки сухости;
— как настоящий архитектор кожи, поддерживает коллагеновую сетку, защищая внеклеточный матрикс;
— выравнивает цвет кожи: осветляет пигментированные участки, убирает покраснения.

Эффект от применения средств из коллекции КОЛЛАГЕН с уникальной молекулой-биомиметиком в составе, заметен уже через 14 дней: кожа приобретает более молодой, свежий и сияющий вид.

КОЛЛАГЕН дневной крем для восстановления сияния и ровного цвета кожи SPF15

В состав дневного крема коллекции КОЛЛАГЕН также входит коллаген-эластиновый комплекс. Он образует на коже воздухопроницаемую матрицу благодаря которой снижается трансэпидермальная потеря воды, кожа лучше напитывается влагой, становится упругой и эластичной. Важным компонентом в составе является комбинация УФ-фильтров, которая защищает кожу от солнечных лучей, фотостарения и разрушающего действия свободных радикалов. Крем является идеальным средством ухода за кожей для женщин 30+ и прекрасной основой под макияж.

КРЕМ ОБЛАДАЕТ ПРЕКРАСНОЙ ЛЕГКОЙ ТЕКСТУРОЙ И НЕЖНЫМ АРОМАТОМ.

РЕКОМЕНДУЕТСЯ НАНОСИТЬ ЕЖЕДНЕВНО УТРОМ НА КОЖУ ЛИЦА ПО МАССАЖНЫМ ЛИНИЯМ.

КОЛЛАГЕН ночной крем для уменьшения морщин и восстановления упругости

Ночной крем коллекции КОЛЛАГЕН является базовым средством для ухода за кожей лица в ночное время и содержит в своем составе питательные масла. Масло ши (карите) входит в список ценнейших косметических масел, обладает смягчающими, сильными защитными и восстанавливающими свойствами, прекрасно питает и увлажняет кожу. Масло миндаля обладает отличными питательными, увлажняющими, смягчающими свойствами, повышает упругость кожи и разглаживает мелкие морщинки. Питательные масла помогают устранить сухость, раздражение и шелушение кожи. Как и дневной крем данной серии, ночной содержит коллаген-эластиновый комплекс. Не содержит парабены.

КРЕМ ОБЛАДАЕТ ПРЕКРАСНОЙ ЛЕГКОЙ ТЕКСТУРОЙ И НЕЖНЫМ АРОМАТОМ, БЫСТРО ВПИТЫВАЕТСЯ, ПРОНИКАЯ В ГЛУБОКИЕ СЛОИ И УХАЖИВАЯ ЗА КОЖЕЙ.

РЕКОМЕНДУЕТСЯ НАНОСИТЬ ЕЖЕДНЕВНО ВЕЧЕРОМ НА КОЖУ ЛИЦА ПО МАССАЖНЫМ ЛИНИЯМ.

Средства коллекции КОЛЛАГЕН доказали свою эффективность в клиническом тестировании с участием 40 женщин, проведенном под контролем дерматологов. По данным, полученным на 1-й и 42-й дни после ежедневного двукратного использования, видимый эффект — уменьшение числа морщин средней глубины на 33% — отмечен у 78% женщин. Кроме того, наблюдалось уменьшение выраженности глубоких морщин на 35% и уменьшение общей площади морщин на 20%. Клинически доказано, что дневной и ночной кремы коллекции КОЛЛАГЕН обладают высоким уровнем переносимости, не содержат парабенов и красителей и не раздражают кожу.

Для усиления омолаживающего действия рекомендуется одновременное применение дневного и ночного кремов коллекции. Регулярное использование косметических продуктов КОЛЛАГЕН вернет коже сияние, упругость, сделает рельеф более гладким, а овал лица — четким и подтянутым.

Среди разнообразия косметических продуктов для своей кожи всегда выбирай лучшее! Выбирай LIBREDERM!

LIBREDERM — только то, что нужно твоей коже!

*Клиническое тестирование под контролем дерматологов 40 женщин. Средний возраст — 56 лет. Измерение на 1-й и 42-й дни после ежедневного двукратного использования LIBREDERM КОЛЛАГЕН.

Источник

Кальций и биосинтез коллагена: систематический анализ молекулярных механизмов воздействия

Известно, что повышение уровней внеклеточного кальция стимулирует синтез/секрецию коллагена. В настоящей работе представлены результаты системно-биологического анализа кальций-зависимых белков протеома человека. Проведенный анализ указывает на перспективн

The increase of extra-cellular calcium level is known to stimulate collagen synthesis/secretion. This paper introduces results of systematic and biological analysis of calcium-dependent proteins of human proteome. This analysis indicates promising ways of increase in efficiency of calcium preparations for nutritional support of osseous metabolism.

Достаточный уровень биосинтеза коллагена является одним из важнейших показателей нормофизиологического метаболизма соединительной ткани. Фундаментальные и клинические исследования показали, что уровни кальция во внеклеточной среде стимулируют синтез/секрецию коллагена клетками внеклеточного матрикса соединительной ткани.

В эксперименте недостаточное потребление кальция негативно сказывается на состоянии биосинтеза коллагена в костной ткани [1]. Известно, в частности, что так называемые «блокаторы кальциевых каналов» ингибируют синтез коллагена I типа и его секрецию фибробластами, а аскорбат-анион противодействует эффектам блокаторов кальция [2] (рис. 1). Исследования с использованием изотопных меток показали, что блокаторы кальциевых каналов снижают преимущественно биосинтез коллагена, а не биосинтез неколлагеновых белков соединительной ткани [3].

Показано также, что использование препаратов кальция стимулирует синтез коллагена, ускоряя заживление ран и переломов. Например, альгинат кальция улучшает заживление ран в эксперименте, повышая синтез коллагена I типа и соотношение количеств фибриллярного коллагена I типа и ретикулярного коллагена III типа. Скорость закрытия раны при использовании альгината увеличивалась по сравнению с контрольной группой [4].

В проведенном нами экспериментальном исследовании были изучены эффекты синергидной комбинации кальция с цинком, медью, марганцем, бором, магнием и витамином D (препарат Кальцемин Адванс) на модели резаной раны. Введение препарата в виде водной суспензии в течение 21 сут приводило к снижению среднего времени до полного заживления раны на 6 сут по сравнению с контролем (вода, p 2+ [11]. Рассмотрим и другие потенциальные возможности участия препаратов кальция в процессе биосинтеза коллагена, основные стадии которого представлены на рис. 5.

Осуществляемый фибробластами или другими типами клеток соединительной ткани биосинтез коллагена включает в себя следующие стадии [12]:

Системно-биологический анализ Са-зависимых белков, которые могут воздействовать на биосинтез коллагена

Для установления Са-зависимых белков протеома, которые могут воздействовать на синтез коллагена, был проведен поиск с использованием перечисленных в табл. 2 биологических ролей. В результате был получен список из 15 белков (табл. 3).

Для оценки вклада каждого из анализируемых 15 белков во взаимосвязь между уровнями кальция и коллагена была разработана балльная шкала оценки релевантности биологических функций белков, содержащая следующие пункты:

В табл. 3 приведены результаты оценки релевантности различных Са-зависимых белков по отношению к воздействию ионов Са 2+ на биосинтез коллагена. Очевидно, что наиболее интересными «таргетными белками» являются Са-чувствительный рецептор (CASR) и костный морфогенетический белок 4 (BMP4). Далее представлен более подробный анализ перечисленных в табл. 3 белков.

Са-чувствительный рецептор CASR

Са-чувствительный рецептор (CASR), или «сенсор кальция» [13], — рецептор, взаимодействующий с различными G-белками (Gα(q), Gα(i), G(q/11), G(i/o), G(12/13) и G(s)) [14]. Рецептор CASR (рис. 6) присутствует, в частности, в клетках паращитовидной железы, секретирующих паратиреоидный гормон (ПТГ) и в клетках эндотелия почечных канальцев. Врожденные повреждения гена CASR приводят к гиперкальциемическим или гипокальцемическим расстройствам: семейной гипокальциурической гиперкальциемии, неонатальному острому первичному гиперпаратиреозу, аутосомно-доминантной гипокальцемической гиперкальциурии [15]. Заметим, что осуществлению биологических эффектов рецептора CASR способствует активность калиевых каналов [16].

В паращитовидной железе CASR «измеряет» концентрации ионов Са 2+ в плазме крови и активирует внутриклеточные сигнальные пути, регулирующие секрецию ПТГ или фильтрацию катионов в почках. В остеоцитах CASR детектирует уровни внеклеточного кальция и активирует остеогенез. Высокие внеклеточные уровни ионов Ca 2+ (порядка 10 мМ) стимулируют экспрессию остеогенных маркеров, включая щелочную фосфатазу, костный сиалопротеин, коллаген, остеокальцин IA1, и увеличивают минерализацию кости. Кроме того, блокада рецептора CASR ингибирует клеточный ответ остеоцитов на изменения внеклеточной концентрации Ca2+ [17].

Также CASR является физиологическим регулятором роста, дифференцировки и выживания остеобластов и остеокластов [19]. Экспрессия рецептора CASR в хрящевой и костной ткани непосредственно регулирует скелетный гомеостаз и метаболизм соединительной ткани. Рецептор CASR вносит важный вклад в рост хрящевой пластинки, в т. ч. в процессы роста и дифференцировки остеобластов и остеокластов [20] (рис. 7).

На рис. 7 можно видеть, что остеобластогенез протекает посредством дифференциации мезенхимальных клеток-предшественников остеобластов, которые делятся и дифференцируются в преостеобласты, которые, в свою очередь, созревают в остеобласты. Зрелые остеобласты секретируют неминерализованный костный матрикс (остеоид), который минерализуется с образованием кости, в которой зрелые остеобласты становятся остеоцитами. Во время стимуляции остеобластов экспрессия активной R-формы рецептора CASR увеличивается в остеобластах, а экспрессия неактивной O-формы рецептора снижается, что повышает соотношение R:O и способствует остеокластогенезу. У молодых животных стимулируемый ионами кальция Са 2+ рецептор CASR индуцирует апоптоз зрелых остеокластов и предотвращает резорбцию кости, что ведет к интенсивному росту костной ткани.

В эксперименте было показано, что активируемый ионами Ca 2+ рецептор стимулирует деление фибробластов и секрецию матриксных металлопротеиназ ММР-3, ММР-9 [21]. Повышение уровней внеклеточного кальция in vitro дозозависимо стимулирует деление фибробластов (рис. 8, контроль — 10 5 клеток, кальций — 2,2 × 10 5 клеток, p 2+ является наиболее убедительным механизмом коллаген-продуцирующего действия кальциевых препаратов.

Костный морфогенетический белок 4

Костный морфогенетический белок 4 индуцирует образование хряща и кости, участвует в развитии зубов, формировании конечностей и заживлении переломов. Интересно, что механическая нагрузка на кость способствует синтезу внеклеточного матрикса остеобластами на фоне увеличения уровней белков BMP-2/4 [22].

Повышение уровня внеклеточного кальция стимулирует увеличение числа остеобластов и ингибирует образование остеокластов, в частности, посредством воздействия на уровни экспрессии костных морфогенетических белков. Например, добавление 0,1–0,4 мМ CaCl₂ к клеткам в культуре достоверно увеличивало уровни мРНК BMP-2 и BMP-4, количество синтезируемого коллагена I типа, оцененного по уровням карбокси-концевого пептида проколлагена I [23]. Повышенные уровни Ca 2+ увеличивают экспрессию генов белков морфогенеза костей (в частности, BMP-2) [24].

Взаимосвязи между активностью рецептора CASR и экспрессией морфогенетических белков остаются недостаточно изученными. С одной стороны, считается, что регулируемая секреция BMP-2 происходит в ответ на активацию рецептора CASR [25].

О других Са-зависимых белках и их воздействии на метаболизм коллагена

К другим Са-зависимым белкам, так или иначе влияющим на метаболизм коллагена, относятся матриксные металлопротеиназы (ММП) и некоторые ростовые факторы (табл. 3). Матриксные металлопротеиназы осуществляют протеолиз тройных спиралей коллагенов различных типов и играют роль в процессе заживления ран, ремоделировании соединительной ткани, деградации хряща, развитии и минерализации кости и заживлении переломов костей [26]. В структурах ММП содержатся Са-связывающие сайты, так что достаточные уровни кальция необходимы для деградации коллагена посредством ММП. Таким образом, ММП не могут непосредственно усиливать процессы биосинтеза коллагена.

Преобразующий фактор роста бета-1 (TGF-бета1) контролирует деление и дифференцировку многих типов клеток, в т. ч. фибробластов и остеобластов. TGF-бета1 стимулирует приток ионов Са 2+ в цитоплазму клетки [27] и непосредственно стимулирует синтез коллагена в остеобластах (р = 0,001), что имеет важное значение для образования костной ткани. На остеобластах в культуре одновременное добавление к среде Ca(OH)₂ и TGF-бета1 значительно увеличило синтез белка вообще и синтез коллагена в частности (р = 0,048) [28].

Фактор роста соединительной ткани (CTGF) способствует делению и дифференцировке хондроцитов, обеспечивает клеточную адгезию фибробластов, осуществляет положительное регулирование процесса биосинтеза коллагена [31] посредством сигнальных путей Rac1/MLK3/JNK/AP-1 [32]. В частности, CTGF связывается с рецептором-2 факторов роста фибробластов (FGFR2) и стимулирует Са-зависимую внутриклеточную передачу сигнала [33].

Заключение

Улучшение биосинтеза коллагена — необходимое условие для восстановления структуры кости при срастании переломов, регенерации кости при постменопаузальном, лекарственном остеопорозе, а также при других нарушениях целостности кости. Нормализация биосинтеза коллагена способствует лучшему удержанию кальция в костной ткани и, следовательно, повышению минеральной плотности кости. Миллионам женщин старше сорока лет грозит перелом из-за хрупкости костей вследствие вымывания кальция. Каждые 5 минут в России происходит перелом кости. В особой группе риска 34 миллиона женщин России старше 40 лет, и 24 миллиона не знают об этом. Основная причина хрупкости костей — вымывание кальция и утрата коллагена. В отличие от других препаратов, Кальцемин Адванс содержит кальций и минералы, формирующие коллагеновую сетку, что удерживает кальций в костях. Она препятствует вымыванию кальция и сохраняет прочность костной ткани.

Системно-биологический анализ кальций-зависимых белков протеома человека показал, что ионы кальция стимулируют биосинтез коллагена посредством действия ионов кальция на Са-чувствительный рецептор CASR и костный морфогенетический белок BMP4.

Литература

* ГБОУ ВПО ИвГМА МЗ РФ, Иваново
** РСЦ Института микроэлементов ЮНЕСКО при РНИМУ им. Н. И. Пирогова, Москва
*** Клиника RHANA, Москва

Источник