Kolagen – definicija, funkcije, vrste in vloga v človeškem telesu

Kolagen je skupina naravno prisotnih beljakovin. V naravi ga najdemo izključno pri živalih, zlasti v mesu in vezivnih tkivih sesalcev.

Je glavna sestavina vezivnega tkiva in najbolj razširjena beljakovina pri sesalcih. Predstavlja približno 25 % do 35 % beljakovin v celotnem telesu.

Kolagen v obliki podolgovatih vlaken je večinoma prisoten v vlaknatih tkivih, kot so kite, vezi in koža, veliko pa ga je tudi v roženici, hrustancu, kosteh, krvnih žilah, črevesju in medvretenčnih ploščicah.

Kolagen predstavlja 1 do 2 % mišičnega tkiva in predstavlja 6 % teže močnih, tetivnih mišic.

Želatina, ki se uporablja v hrani in industriji, je kolagen, ki je bil nepovratno hidroliziran.



Sestava in struktura

Kolagen je vlaknasta strukturna beljakovina s prepoznavno trojno vijačnico. Tri dolge verige (alfa-verige) se zvijejo druga okoli druge in tvorijo molekulo tropokolagena, ki se nato združuje v mikrofibrile in vlakna. Značilna aminokislinska sestava (ponavljajoče zaporedje Gly–X–Y, kjer sta X in Y pogosto prolin in hidroksiprolin) omogoča izjemno mehansko trdnost in odpornost na natezne sile. Stabilnost trojne vijačnice zahtevata hidroksilacija prolina in lizina, pri čemer sta ključna kofaktorja vitamin C in baker (encimi prolin-/lizin-hidroksilaze ter lizil oksidaza).

Funkcije v telesu

  • Mehanska opora in odpornost na raztezanje: daje trdnost koži, kitem, vezi in organom.
  • Gradnik kostno-hrustančnega sistema: tip I je osnova organske matrice kosti, tip II prevladuje v hrustancu in v pulpi medvretenčnih ploščic.
  • Arhitektura tkiv in filtracija: tip IV tvori mrežasto bazalno membrano, pomembno v krvnih žilah, ledvicah in epitelijih.
  • Celjenje ran: sodeluje v hemostazi, tvorbi granulacijskega tkiva in remodeliranju brazgotin (prehod iz tipa III v tip I).
  • Elastično ravnovesje: skupaj z elastinom določa elastičnost kože in žil, hialuronska kislina in proteoglikani pa omogočajo zadrževanje vode in odpornost na pritisk.

Glavne vrste kolagena

  • Tip I: najpogostejši; v koži, kitet, kosteh, zobeh in brazgotinah; daje visoko natezno trdnost.
  • Tip II: prevladuje v hialinem hrustancu in v steklovini; ključen za gladko sklepno površino.
  • Tip III: tvori retikularna vlakna v mehkih tkivih (jetra, vranica) in v steni krvnih žil; pomemben v zgodnjem celjenju ran.
  • Tip IV: nemrežni, mrežasto organiziran kolagen v bazalnih membranah (roženica, glomeruli, epiteliji).
  • Tip V in XI: sodelujeta pri tvorbi fibril, uravnavata njihov premer; prisotna skupaj s tipom I oziroma II.
  • Tip VII: tvori sidrna vlakna, ki pritrdijo povrhnjico na dermis.
  • Tip X: značilen za hipertrofični hrustanec v rastnih ploščah.

Skupno je opisanih več kot 28 tipov kolagena, ki se razvrščajo v fibrilarne (I, II, III, V, XI), mrežaste (IV) in druge specializirane skupine.

Nastanek in razgradnja

  • Sinteza: kolagen proizvajajo fibroblasti, osteoblasti, hondroblasti in druge celice veziv. Po sintezi preprokolagena v celici sledijo hidroksilacija, glikozilacija in zvijanje trojne vijačnice; zunajcelično se propeptidi odcepijo in začne se fibrilogeneza. Kakovost sinteze je odvisna od zadostnega vnosa vitamina C, bakra, železa, cinka ter aminokislin prolina in lizina.
  • Navzkrižno povezovanje: encim lizil oksidaza tvori kovalentne navzkrižne povezave, ki povečajo trdnost vlaken; prekomerno navzkrižno povezovanje in glikacija s staranjem zmanjšata elastičnost tkiv.
  • Razgradnja: poteka z matričnimi metaloproteinazami (kolagenazami) in je uravnana pri remodeliranju tkiva in celjenju ran; UV-sevanje in kajenje pospešita degradacijo, kar se kaže kot gubanje kože in slabša elastičnost.

Vloga po tkivih

  • Koža: tipa I in III zagotavljata čvrstost in elastičnost; hidracija je odvisna tudi od proteoglikanov.
  • Kite in vezi: vzporedna, gosto pakirana vlakna omogočajo prenos velikih sil med mišico in kostjo oziroma stabilizacijo sklepov.
  • Hrustanec in medvretenčne ploščice: tip II v matriksu hrustanca in jedru ploščice (nucleus pulposus) ter tip I v anulus fibrosus prispevata k odpornosti na pritisk in natez.
  • Kosti: kolagen tipa I tvori ogrodje, v katerega se nalagajo mineralne soli (hidroksiapatit), kar zagotavlja trdnost in žilavost.
  • Roženica: urejena mreža kolagenskih lamel omogoča prosojnost in mehansko stabilnost.
  • Krvne žile: kolagen v mediji in adventiciji daje žilam trdnost in omejuje pretirano raztezanje.
  • Črevesje: kolagen v lamina propria in submukozi podpira strukturo in pregrado sluznice.

Motnje, povezane s kolagenom

  • Pomanjkanje vitamina C (skorbut): motena hidroksilacija vodi v krhke žile, krvavitve dlesni, slabo celjenje ran in utrujenost.
  • Ehlers-Danlosov sindrom: skupina genetskih motenj sinteze/strukture kolagena; značilni so hipermobilni sklepi, raztegljiva in krhka koža ter nagnjenost k raztrganinam.
  • Osteogenesis imperfecta: mutacije kolagena tipa I povzročijo krhke kosti, pogoste zlome in modrikaste beločnice.
  • Alportov sindrom: okvara kolagena tipa IV v bazalnih membranah z ledvično boleznijo in spremembami sluha/vida.
  • Degenerativne bolezni sklepov in diskov: razgradnja kolagena (zlasti tipa II) prispeva k osteoartritisu in degeneraciji medvretenčnih ploščic.
  • Brazgotinjenje in keloidi: neravnovesje sinteze in razgradnje vodi v prekomerno odlaganje kolagena.

Prehranski viri, dopolnila in praktični vidiki

  • Viri v prehrani: veliko kolagena je v koži, sklepih, hrustancu in vezivnem tkivu mesa ter v kostnih juhah; kuhani kolagen preide v želatino.
  • Hidroliziran kolagen (kolagenski peptidi): gre za encimsko ali toplotno hidroliziran kolagen, razcepljen v manjše peptide, ki se dobro absorbirajo. Študije nakazujejo možne koristi za elastičnost kože, nohte, lase in udobje v sklepih; učinki so običajno skromni in zahtevajo reden vnos več tednov (npr. 2,5–10 g/dan).
  • Pomembna hranila za lastno sintezo: vitamin C, baker, cink, železo ter aminokisline prolin, lizin in glicin.
  • Posebnosti: kolagen ni popolna beljakovina (malo triptofana), zato ne nadomešča raznolikega vnosa beljakovin. Tako imenovan “veganski kolagen” praviloma ne vsebuje prave molekule kolagena, temveč hranila, ki podpirajo sintezo ali pa rekombinantne alternative v razvoju.
  • Varnost: kolagenski pripravki so običajno dobro prenašani; pri občutljivih lahko povzročijo blage prebavne težave. Alergije so redke, a možne, zlasti pri virih iz rib ali goveda.

Uporaba v industriji in medicini

  • Prehrana in kulinarika: želatina daje teksturo živilom (želeji, sladice, mesni izdelki) in služi kot stabilizator.
  • Biomedicina: kolagenski povoji in matrice podpirajo celjenje ran; kolagen se uporablja tudi v tkivnem inženirstvu in kot nosilec za zdravila.
  • Estetika: kolagenska polnila so se uporabljala za glajenje gub, danes jih pogosteje nadomeščajo hialuronski geli; kolagen ostaja ključni cilj negovalnih pristopov, ki spodbujajo njegovo sintezo.
Kolagen s trojno vijačnico (levo) in mikroskopsko strukturo (desno).Zoom
Kolagen s trojno vijačnico (levo) in mikroskopsko strukturo (desno).

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je kolagen?


O: Kolagen je skupina naravnih beljakovin, ki jih najdemo izključno v živalih, zlasti v mesu in vezivnih tkivih sesalcev.

V: Kakšna je glavna funkcija kolagena?


O: Glavna funkcija kolagena je zagotavljanje strukturne podpore telesnemu vezivnemu tkivu.

V: Kje v telesu je največ kolagena?


O: Kolagen je večinoma v vlaknatih tkivih, kot so kite, vezi in koža, veliko pa ga je tudi v roženici, hrustancu, kosteh, krvnih žilah, črevesju in medvretenčnih ploščicah.

V: Kolikšen delež beljakovin v celotnem telesu predstavlja kolagen?


O: Kolagen predstavlja približno 25 % do 35 % vseh telesnih beljakovin.

V: Kaj je želatina in kako nastane?


O: Želatina je kolagen, ki je bil nepovratno hidroliziran, kar pomeni, da je razpadel na manjše koščke. Pogosto se uporablja v živilski industriji.

V: Ali lahko kolagen najdemo v mišičnem tkivu?


O: Da, kolagen sestavlja 1 do 2 % mišičnega tkiva in predstavlja 6 % teže močnih, tetivnih mišic.

V: Ali je kolagen mogoče najti v virih, ki niso živalskega izvora?


O: Ne, kolagen se nahaja izključno v živalih.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2025 - License CC3