Kolagén typu I, II, III – dôležitá zložka vášho tela. Máte ho dostatok?

Na stavbe pohybového systému zohráva významnú úlohu spojivové tkanivo. Medzi spojivové tkanivá patrí väzivo, chrupavka a kosť, pričom kolagén, resp. jeho vlákna tvoria jeho najobjemnejšiu zložku. Prečo je kolagén pre človeka taký dôležitý? Dozviete sa z tohto článku.

Štruktúra

Základom vláken spojivových tkanív je kolagén, nerozpustný a najviac zastúpený proteín v živočíšnej ríši. V súčasnosti poznáme minimálne 28 rôznych druhov kolagénu, no ľudské telo sa skladá predovšetkým z typov I, II a III [1].

Syntéza

Kolagén je syntetizovaný na ribozómoch – bunkových organelách prítomných vo všetkých živých organizmoch s výnimkou vírusov, ktorých funkciou je syntéza bielkovín (proteosyntéza). Mechanizmom tzv. exocytózy sa na začiatku procesu syntézy kolagénu uvoľňujú molekuly prokolagénu, z ktorých odštiepením vybraných štruktúr vznikne tropokolagén. Stupňovitým usporiadaním jednotiek tropokolagénu vzniká fibrila, ktorá sa následne zoskupuje do vláken [2].

Usporiadanie

Základnou štruktúrnou jednotkou kolagénu je pravotočivá trojšrúbovica tvorená aminokyselinami, z ktorých najhojnejšie zastúpenie majú glycín, prolín a hydroxyprolín [3]. Polymerizáciou tropokolagénu vznikajú protofibrily. Kolagény typu I-III môžu tvoriť hrubšie štruktúry – fibrily, vlákna, prípadne ich zväzky. 

Druhy a typy kolagénov

Z biomechanického hľadiská rozlišujeme dva základné druhy kolagénov – fibrilárne a nefibrilárne.

FIBRILÁRNE KOLAGÉNY – Najrozšírenejší typ I nachádzame v koži, šľachách, kostiach, rohovke, pľúcach a cievach. Kolagén typu II sa vyskytuje prakticky iba v chrupavke. Typ III sa nachádza v elastických tkanivách (cievy, pokožka embrya, pľúca), vo zvýšenom množstve je zastúpený v starších a vysoko namáhaných šľachách [1,4].

NEFIBRILÁRNE KOLAGÉNY – Medzi najlepšie preštudované kolagény tohto druhu patrí typ IV, tvoriaci štruktúry bazálnych membrán, ktoré predstavujú špecializované štruktúry ležiace na hraniciach tkanív, nachádzajúce sa pod jednotlivými bunkami rôznych druhov. Ďalším zástupcom nefibrilárneho kolagénu je typ VII, ktorý vzájomne spája vrstvy kože, pokožku a zamšu. Okrem vyššie zmienených môžeme vyzdvihnúť úlohu, napríklad, typu VI (zachovanie celistvosti tkanív), typu XIV a XVIII (bazálne membrány) a ďalších [1].

Mechanické vlastnosti kolagénu

Mechanické vlastnosti kolagénu závisia na jeho zložení a na usporiadaní vláken v priereze. Rozdelenie jednej zložky do viacerých častí síce nemá vplyv na výslednú pevnosť, ale prináša dve dôležité výhody. Prvou je tzv. Cook-Gordon efekt (vzniklé trhliny v kolagénnych vláknach sa nemôžu rozširovať tak ľahko, ako by tomu bolo v prípade jednoliatej hmoty), druhou je ohybnosť priamo úmerne zväčšujúca sa s rastúcim počtom vláken a nepriamo úmerná štvrtej mocnine polomeru každého vlákna [5]. Periodické usporiadanie mikrofibríl, viditeľných v mikroskope, ovplyvňuje výslednú pevnosť a pružnosť tkanív. Je dané usporiadaním molekúl tropokolagénu o určitej dĺžke, ktoré sa vzájomne prekrývajú. Medzi molekulami sa nachádzajú tzv. lakunárne oblasti, medzery umožňujúce ich vzájomný posun. Pri patologických procesoch a v starobe dochádza k poklesu pevnosti v ťahu a znižuje sa hodnota maximálneho pretiahnutia v dôsledku zmeny usporiadania tropokolagénu [6,7].

Ako sa prejavuje nedostatok kolagénu?

• Poruchy funkčnosti pohybového aparátu – nedostatočná hybnosť kĺbov, bolesť kĺbov, časté zápalové ochorenia, degeneratívne procesy
• Zhoršený stav pokožky – znížená elasticita, vyšší výskyt vrások a pigmentových škvŕn, zrýchlené starnutie pokožky
• Lámanie a štiepenie nechtov
• Zhoršený stav vlasov – lámanie, vysušovanie, zhoršená kvalita a rast
• Zhoršený stav a funkčnosť tkanív – v zuboch a ďasnách, svaloch a šľachách

Kolagén ako doplnok výživy

Medzi doplnkami výživy nachádzame dve základné skupiny preparátov s obsahom kolagénu – čistý (kryštalický) kolagén a kolagénny hydrolyzát.

KRYŠTALICKÝ KOLAGÉN

Jedná sa väčšinou o denaturovaný alebo lyofilizovaný (zbavený vody odparením z mrazeného produktu) prírodný kolagén typu II, niektoré doplnky stravy deklarujú kolagén typu I. Zdrojom kolagénu typu II sú hovädzie a bravčové kĺbové chrupavky, kuracie sternálne (pochádzajúce z hrudnej kosti) chrupavky. Výdatným zdrojom kolagénu typu I je kostné živočíšne tkanivo. Na rozdiel od kolagénneho hydrolyzátu je kryštalický kolagén nerozpustný vo vode. Doplnky stravy s kryštalickým kolagénom obsahujú široké spektrum denných dávok v rozpätí od 10 do 500 mg kolagénu typu II, odporúčaná dávka sa v prípade liečby reumatoidnej artritídy a osteoartritídy pohybuje na úrovni 40 mg denne. Užívanie kryštalického kolagénu má podľa viacerých štúdií pozitívny vplyv na zníženie bolesti kĺbov a ich stuhnutosti [8], resp. na zlepšenie ich mobility [9].

KOLAGÉNNY HYDROLYZÁT (KOLAGÉNNE PEPTIDY, ŠTIEPENÁ ŽELATÍNA)

Je pripravovaný enzymatickou hydrolýzou želatíny, ktorá sa získava z bravčovej kože, kožných štepov a kúskov kostí. Je veľmi dobre rozpustný vo vode. Je zložený z peptidov o relatívne malej molekulovej hmotnosti a to má vplyv na jeho fyzikálne vlastnosti. Veľmi dobre sa rozpúšťa vo vode a nenapučí ako želatína. V porovnaní s bežnými potravinami obsahuje väčšie množstvo glycínu, prolínu a hydroxyprolínu. Odporúčaná dávka sa pohybuje na úrovni 10 mg denne, pričom jeho výhody spočívajú nielen v lepšom stave kĺbov, ale aj pleti. 

ZDROJE:

1. FRATZL, P. Collagen: structure and mechanics. New York: Springer, 2008, 506 s. ISBN 978-0-387-73905-2.
2. FRATZL, P., WEINKAMER, R. Nature´s hierarchical materials. Progress in Materials Science [online]. 2007, roč. 52, č. 8, s. 1263-1334. ISSN 0079-6425. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2007.06.001. Dostupné z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S007964250700045X
3. LODISH, H., BERK, A., ZIPURSKY, L. Molecular cell biology. New York: W.H. Freeman, 2000, 1084 s., ISBN 07-167-3136-3.
4. WANG, J. Mechanobiology of tendon. Journal of Biomechanics [online]. 2005, roč. 39, č. 9, s. 1563-1582. ISSN 00219290. DOI: 10.1016/j.jbiomech.2005.05.011. Dostupné z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0021929005002265
5. OTTANI, V., RASPANTI, M., RUGGERI, A. Collagen structure and functional implications. Elsevier Science Ltd. [online]. 2001, roč. 32, s. 251-260. Dostupné z: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0968432800000421
6. NAVRÁTIL, L., ROSINA J. et al. Medicínská biofyzika. Praha 7: Grada Publishing, a. s., 2005, 524 s. ISBN 978-80-247-1152-2.
7. KONRÁDOVÁ, V., UHLÍK, J., VAJNER, L. Funkční histologie. Jinočany: H&H Vyšehradská, s.r.o., 2000, 291 s. ISBN 80-86022-80-3.
8. TRENTHAM, D., DYNESIUS-TRENTHAM, R. et al. Effects of oral administration of type II collagen on rheumatoid arthritis. Science [online]. 1993, roč. 261, č. 5129, s. 1727-1730. ISSN 1095-9203. DOI: 10.1126/science.8378772. Dostupné z: https://science.sciencemag.org/content/261/5129/1727.long
9. LUGO, J., SAIYED, Z. et al. Undenatured type II collagen (UC-II®) for joint support: a randomized, double-blind, placebo-controlled study in healthy volunteers. Journal of the International Society of Sport Nutrition [online]. 2013, roč. 10, č. 48, s. 1-12. ISSN 1550-2783. DOI: 10.1186/1550-2783-10-48. Dostupné z: https://jissn.biomedcentral.com/track/pdf/10.1186/1550-2783-10-48