Метаболизм коллагена в тканях

Аминокислотно-заместительная терапия. Кому. Когда. Зачем.

Что такое коллаген

Кожа, как известно, состоит из нескольких слоев: эпидермиса, дермы и подкожно-жировой клетчатки.

АЗТ— и PRP-терапия направлены главным образом на дерму, которая отвечает за толщину и эластичность кожи, в дерме происходит огромное количество параллельных процессов синтеза и распада. Лучше пытаться влиять на эту деятельность , хорошо представляя себе патогенетические механизмы, протекающие в коже.

Основной компонент дермы – это коллаген, органическое соединение из группы фибриллярных белков. Сосочковый слой дермы образован более мелкими пучками волокон коллагена, в нем преобладает большое количество клеток (фибробласты, фиброциты, тучные клетки, Т-лимфоциты), в то время как сетчатый слой характеризуется более крупными пучками, формирующими характерную сеть, обеспечивающую прочность кожи, отсюда и название слоя – сетчатый.

Синтез коллагена

Фибробласты – основные клетки дермы, которые производят как коллаген, так и другие белки и некоторые энзимы. В разные периоды жизни человека дерма претерпевает изменения. Так, в юном возрасте она характеризуется высокой активностью фибробластов и состоит из небольших ярко-красных пучков коллагеновых волокон. С возрастом активность фибробластов снижается, уменьшается их количество, пучки коллагеновых волокон утолщаются и приобретают бледно-розовую окраску.

Молекула коллагена состоит из трех полипептидных цепей, скрученных в виде правой тройной спирали и состоящих из аминокислотных остатков (как правило, это остатки глицина, пролина и лизина). Трёхспиральная структура коллагена придает молекуле прочность.

На одном из концов молекула «сшита» поперечными связями из остатков лизина, что придает волокнам высокую степень упругости.

Особую роль в регуляции синтеза коллагена играют гормоны. Глюкокортикоиды тормозят синтез коллагена, что проявляется уменьшением толщины дермы, а также атрофией кожи в местах продолжительного введения этих гормонов (Zöller et al.).

На синтез коллагена влияют также половые гормоны, рецепторы к которым обнаружены в фибробластах. Синтез коллагена зависит от содержания эстрогенов, что подтверждает тот факт, что у женщин в менопаузе снижается содержание коллагена в дерме (Calleja-Agius et al.).

Основные типы коллагена в дерме

Существует 19 типов коллагена, в разных тканях преобладают разные его типы, что в свою очередь определяется той ролью, которую коллаген играет в конкретном органе или ткани.

В дерме, в основном, содержится коллаген I (сетчатый слой) и III (сосочковый слой) типов. Тип I составляет от 80 до 85 % матрикса дермы и отвечает за эластичность. Коллаген типа I является главным «союзником» старения. Как было установлено Nelson et al., в результате фотостарения содержание коллагена в коже снижается. Тип III второй по важности, составляет от 10 до 15 % матрикса. Волокна отличаются меньшим диаметром в сравнении с волокнами коллагена типа I и формируют более мелкие пучки, обеспечивая коже гибкость.

Тип IV является структурной составляющей базальной мембраны.
Тип V диффузно распространен в дерме и составляет от 4 до 5 % матрикса.
Тип VII участвует в образовании заякоренных фибриллов.
Тип XVII локализуется в гемидесмосомах, которые связывают клетки эпителия с лежащей под ними базальной мембраной.

В молодой коже преобладают волокна коллагена типов I (80 %) и III (15 %), что составляет 6:1. С возрастом происходит уменьшение содержания коллагена типа I, что ведет к утолщению и нарушению связей между волокнами.

Коллаген и старение

Старение характеризуется такими изменениями кожи, как появление морщин и потеря упругости. Это связано с уменьшением количества волокон коллагена в дерме. Поскольку коллаген является важнейшей «опорой» кожи, неудивительно, что если уровень его снижается, то кожа начинает «проседать», терять эластичность, а взамен приобретать морщины. Установлено, что каждый год происходит снижение уровня коллагена в тканях на 2 % (Fenske et al.).

Важную роль играет и гликация, процесс, в ходе которого лишняя молекула сахара (глюкоза) присоединяется к белковой молекуле (в частности, к молекуле коллагена), как бы склеивая ее. «Склеенные» волокна коллагена теряют способность к сокращению, что затрудняет их способность к регенерации и снижает упругость.

Как мы можем контролировать процессы синтеза и распада коллагена?

В настоящее время эстетическая медицина может предложить современные и эффективные методики созданию пула веществ для наиболее эффективного и контролируемого синтеза коллагена. В первую очередь это аминокислотно-заместительная терапия (АЗТ) и PRP-терапия (плазмотерапия).

Аминокислотно-заместительная терапия

АЗТ представляет собой инъекционное введение аминокислот (глицин, L-пролин, L-лизин моногидрохлорид, L-лейцин), которые ответственны за выработку коллагена.

Недавнее исследование Avantaggiato et al. показало, что совместное инъекционное введение ацетилцистеина и аминокислот привело к улучшению внешнего вида кожи, замедлило ее старение и обезвоживание.

На российском рынке хорошо зарекомендовал себя препарат JALUPRO® (Италия).

Практические аспекты использования AЗТ мы выяснили у Дианы Юдиной, доктора-косметолога, которая давно и очень успешно использует аминокислотно-заместительную терапию в своих комплексных программах.

Каким пациентам Вы назначаете АЗТ? Почему?

В первую очередь применение АЗТ показано при:

  • хроностарении кожи лица средней и сильной степени выраженности, возраст 35+;
  • дегидратированной коже, рубцах постакне, стриях;
  • подготовке и реабилитации после эстетических процедур (пластическая операция, фракционный фототермолиз, радиоволновой или ультразвуковой лифтинг, электропорация, мезотерапия, IPL)

Читайте также: Жаккард скатерть что это за ткань

На сегодняшний день известно о множестве механизмов старения кожного покрова. Большинство из них связаны со снижением функциональной активности фибробластов: с возрастом замедляется продукция и обновление компонентов межклеточного матрикса (коллагена, эластина, фибронектина, гликозамингликанов, протеогликанов), ухудшается его организация и заживление ран.

По данным последних исследований, особенность первичной структуры α-цепей коллагена заключается в том, что 33,7 % всех аминокислотных остатков в молекуле коллагена приходится на глицин, 13,3 % – на пролин, 9,7 % – на гидроксипролин, 11,6 % – на аланин. В полипептидной цепи коллагена доминируют характерные триплеты гли-X-Y, где в положении «X» и «Y» могут быть любые аминокислоты, но чаще в положении «X» находится пролин, а в положении «Y» – гидроксипролин или гидроксилизин.

Клинически доказано, что АЗТ обеспечивает хемотаксис и деление фибробластов, имеет синергический эффект, усиливая функциональную активность кератиноцитов и фибробластов, оптимизирует процессы рубцевания, сокращает реабилитационный период (до 40 %) после эстетических процедур, увеличивает толщину и эластичность, снижает рельефность кожи.

Может ли АЗТ стать заменой классической биоревитализации?

С моей точки зрения, эти две процедуры дополняют друг друга, классическая ревитализация обеспечивает максимальную среду для функциональной активности фибробластов, для их синтеза, хемотаксиса, миграции и пролиферации.

АЗТ стимулирует неоколлагенез, усиливает активность кератиноцитов, процессы метаболизма, восстанавливает структуру коллагена.

PRP-терапия

Плазмолифтинг™ – методика, которую разработали отечественные ученые Ренат Ахмеров и Роман Зарудий. Во всем мире метод известен, как PRP-терапия (platelet rich plasma) или плазмотерапия, и основан он на использовании плазмы крови пациента.

Богатая тромбоцитами плазма вводится в проблемные зоны и активизирует механизм обновления клеток.

После введения плазмы фибробласты начинают синтезировать коллаген, эластин и гиалуроновую кислоту, за счет чего улучшается состояние и внешний вид кожи. Для получения плазмы осуществляется забор крови у пациента в специальную пробирку. Затем кровь очищается и помещается в центрифугу, где разделяется на три фракции, из которых выбирается наиболее обогащенная активированными тромбоцитами плазма. Вся процедура занимает около часа и требует лишь местного обезболивания (при необходимости).

Основным преимуществом плазмотерапии является безопасность и патогенетическая обоснованность метода.

  • Возрастные изменения кожи (морщины, птоз);
  • Пониженный тургор;
  • Сухость и шелушение;
  • Растяжки;
  • Фотостарение;
  • Увеличение эффекта от других терапевтических процедур;
  • Подготовка кожи к хирургическому вмешательству;
  • Акне;
  • Выпадение волос.

Мы задали несколько вопросов ведущему специалисту по аутологичной плазме Олесе Алексеевне Чирковой.

Может ли PRP-терапия считаться аминокислотно-заместительной в полной мере?

Вопрос невероятно сложный, потому как имеет не один ракурс рассмотрения. Если диагноз АК-недостаточности установлен, определены кислоты в дефиците, процент их дефицита и форма, то в данном случае мы можем предположить, что введение плазмы не будет являться вариантом первого выбора, а станет лишь сопутствующей терапией при введении АК в составе мезо- или фармпрепарата, так как является источником транспортных белков. Это обеспечит более рациональный подход, так как эффективность при местном введении плазмы и прочих веществ повышает их биодоступность.

Однако если мы возьмем в качестве примера обратившегося к врачу эстетической медицины среднестатистического пациента с признаками старения, но без четкого диагноза и цифр по аминокислотам, то в данном случае PRP-терапия будет самым быстрым, простым и беспроигрышным вариантом по компенсации витальных потребностей.

Какой группе пациентов однозначно нужна аминокислотно-заместительная терапия?

Учитывая данные диетологов о том, что на планете проживает до 80 % белково-дефицитных людей, то – всем. Совершенно серьезно стоит подойти к аминокислотной коррекции большинству пациентов, так как это обеспечит фундамент для последующих процедур, эффективность которых возрастет на фоне предварительной коррекции.

Метаболизм коллагена в тканях

Соединительная ткань является системосвязующей тканью организма. Она широко представлена во всех тканях организма и составляет более 50% массы тела. Главная функция соединительной ткани — поддержание гомеостатических параметров в живом организме. [19,20, 2, 24].

Элементы, формирующие соединительную ткань немногочисленны и с достаточным постоянством определяются во всех ее тканевых разновидностях, что является свидетельством системности этих тканей, объединенных общим мезенхимальным происхождением, общими принципами структуры и функции [19]. С позиции теории функциональных систем П.К.Анохина: функциональные системы — это динамические, саморегулирующиеся организации, деятельность всех составных элементов которых способствует получению жизненно важных для организма приспособительных результатов. Ведущим системообразующим фактором каждой функциональной системы является результат ее деятельности, определяющий в целом для организма оптимальные условия течения метаболических процессов [1].

Одним из основных компонентов соединительной ткани является коллаген. В организмах животных коллагена содержится больше, чем другого белка, на долю которого приходится более 30% общей массы белков организма человека и присутствует почти в каждой ткани [10]. Около 50% его приходится на костную ткань и сухожильно-мышечную систему, более 40% -содержится в коже, остальной коллаген находится во внутренних органах [20, 12]. В тканях основная часть коллагена находится в коллагеновых волокнах. [19, 8]..

Читайте также: Образовательная ткань у злаковых

Основной функцией коллагеновых волокон в организме является структурная, опорная роль. Однако, являясь одной из основных составляющих соединительной ткани, коллаген принимает участие в выполнении и других функций соединительной ткани, в частности, репаративной, трофической и других. Так, коллаген в небольших количествах находится в тканях в расворенном виде, а продукты его распада выступают в роли растворимых медиатров [19]. Коллагеновые волокна входят в состав сложной системы «фибропроводов», осуществляющих избирательный или преимущественный транспорт веществ на этапах сосуд — ткань -клетка [23].

Коллаген, обновляющийся белок, и скорость его метаболизма зависит от биосинтеза и биодеградации. [12]. Общая гидроксипролинемия и гидроксипролинурия наблюдается при тех заболеваниях, где имеет место явление распада коллагена в тканях. В отличие от других белков организма, для коллагена характерно высокое содержание гидроксипролина (до 10%) [12,24], уровень содержания которого в биологических жидкостях отражает обмен коллагена.

Накоплены многочисленные научные данные об активном участии коллагена в течение как физиологических, так и патологических процессов, которое может заключаться как в изменении биохимических параметров его метаболизма, так и структурными перестройками.

В частности, в физиологическом состоянии у женщин и, у лиц молодого возраста показатели обмена коллагена находятся на более высоком уровне. [35].Морфо-функциональное состояние соединительной ткани и ее структур (в частности коллагена) в организме контролируется генами. Послеродовый период у новорожденных сопровождается стадией резкой структурной перестройкой соединительной ткани, которая может рассматриваться адаптивной реакцией, оптимизирующей жизнедеятельность организма в изменившихся условиях внешней среды [52]. Преждевременно рожденные дети имеют более низкие показатели обмена коллагена, при этом метаболизм коллагена имеет отрицательную корреляцию с весом ребенка при рождении [32].

Уровень обмена коллагена увеличивается с возрастом и антропометрическими данными. Однако, авторы полагают, что уровень метаболизма коллагена не отражает только товарообмен кости, а зависит от общего физического развития детей [29]. При этом, индивидуальная оценка о течении ростового процесса по метаболитам коллагенового обмена не точна. Маркеры метаболизма коллагена более информативны, как компоненты мультивариантных моделей предсказания роста среди детского населения [43,18,29,49].

Обмен коллагена регулируется центральной, парасимпатической нервными системами, гормонами [15,36,35,33,50]. Отмечено, что в большинстве большие дозы гормонов повышают скорость реакции катаболизма коллагена [3,46] а малые наоборот, тормозят эти реакции [6]. Имеются данные о повышенной деградации коллагена при ультрафиолетовом воздействии [28].

По мнению ряда авторов [43,48,27], в качестве мощного физиологического стимула коллагенового синтеза необходимо рассматривать гипоксию. При возникновении состояния гипоксии повышается содержание коллагенового белка в тканях, и в большей мере I его тип. Данные изменения сопровождаются выраженным усилением клеточной регенерацией.

Серьезное недоедание и особенно недостаток белков оказывает существенное влияние на снижение синтеза коллагена и способствует его деградации в костной ткани у детей. Восстановление пищевого статуса позволяет полностью или частично восстановить отклонения метаболизма коллагена [22,24].

Представление о соединительной ткани как о функциональной универсальной системе с многообразными функциями определяет многообразие морфо-функциональной динамики ее составляющих, в частности коллагена: при адаптивных процессах организма к неблагоприятным факторам и при развитии разнообразной патологии. Так, обмен метаболизм коллагена изменяется при атеросклерозе [31], гипертонической болезни [12], патологии мочевыводящей системы [41] и т.д. В частности формирование сколиоза происходит на фоне повышенного обмена коллагена и связано с увеличением матричного обмена коллагена в процессе перемоделирования ткани, в большей мере выраженное в течение быстрого увеличения ростовых показателей детей [25]. В литературе есть сведения о повышении уровня БСО в крови при стрессах, инфаркте миокарда и других заболеваниях [17]. Выявлены особенности обмена метаболитов соединительной ткани в зависимости от тяжести болезни, активности процесса и полисистемности поражения у новорожденных и грудных и детей младшего дошкольного возраста с цитомегаловирусной инфекцией и смешанной с ней хламидийной инфекцией [10]. Результаты исследований [19,40,47,43,38,23 и др.] являются свидетельством одного, что в организме практически не существует течения физиологических и патологических процессов без участия коллагена. При этом, интерес к изучению метаболизма коллагена обусловлен тем, что качественные и количественные нарушения его синтеза, созревания и распада является важным звеном патогенеза многих заболеваний.

Необходимо отметить, что существует широкая группа заболеваний и синдромов, в основе которых лежит генетически детерминированные морфологические и функциональные особенности коллагена [23,50].

В последние годы появились исследования по изучению и оценке состояния соединительной ткани при патологии желудочно-кишечного тракта. Известно, что подслизистый слой стенок внутренних полых органов почти целиком состоит из коллагена — тонкий кишечник человека содержит 95% этого белка. В слизистой оболочке гастродуоденальной системы гастродуоденальной системы коллаген также является ее главным опорным элементом. Вместе с гликопротеинами он образует сеть ретикулярных волокон (коллаген 3 типа) [14], пронизывающих собственную пластинку слизистой .

Читайте также: Каким образом получают шелковую ткань

Хронический гастрит и хронический гастродуоденит представляющие собой периодически обостряющиеся патологические процессы в гастродуоденальной зоне, не могут не затрагивать как слизистый, так и подслизистый слои, богатые соединительной тканью [4,5,11]. Доказано, что показатели уровня метаболитов коллагенового обмена отражают характер поражения гастродуоденальной зоны. В связи с чем, предложено использовать их в качестве маркеров тяжести поражения слизистых желудка и двенадцатиперстной кишки [4,5].

Об усилении коллагенового обмена у больных с болями в животе свидетельствуют результаты исследований других ученых [43,39]. Более высокие показатели обмена коллагена, при этом, авторы наблюдали у пациентов с наличием дисфункции печени и поджелудочной железы.

При обследовании пациентов с синдромом диспепсии, было выявлено существенное повышение белковосвязанного оксапролина, наряду с другими биополимерами соединительной ткани (глюкозаминогликаны, эластаза) при язвенноподобном ее варианте относительно дискинетического. При этом отсутствовали достоверные морфологические различия между рассматриваемыми вариантами, в связи, с чем авторы высказывают мнение, что динамика биохимических параметров метаболитов соединительной ткани обусловлена воспалительно-пролиферативными процессами в подслизистом слое желудка, недоступным для биопсии [11].

Cioffi U с соавт., (2002) экспериментальными исследованиями также показали увеличение обмена коллагена при заболеваниях желудочно-кишечного тракта, при этом увеличение метаболизма носит системный характер, что характеризовалось наличием аналогичных интестинальных фиброзных изменений, как в тканях желудочно-кишечного тракта, так и в миокарде. Выраженность морфологических изменений при этом коррелировала с продолжительностью абдоминальной боли.

При коллагеновых заболеваниях, для которых характерна особенно высокая скорость деградации коллагеновых волокон (с иммунологическим механизмом их распада), более чем у половины больных отмечаются клинические проявления со стороны желудочно-кишечного тракта. При этом, в характеристике клинических проявлений превалируют симптомы желудочной диспепсии [19]. Диагностика заболеваний соединительной ткани представляет собой сложную клиническую проблему вследствие многообразия и сходства симптомокомплекса. Традиционные биохимические методы — определение экскреции ГАГ и оксапролина с мочой отражают усиление распада белков соединительной ткани, окислительному их распаду обычно предшествует нарушения в про- и антиоксидантноных системах [8].

Важнейшим открытием морфологии является открытие гетерогенности коллагена. Выделяют четыре генетически, различных типа коллагена, которые различаются комбинацией в трехцепочной молекуле пяти альфа-цепи [30]. Коллаген, помимо макрогетерогенности своей структуры при различных его типах, имеет отличия и по степени гидроксилирования пролина и лизина, содержании различных аминокислот и углеводных остатков [42].

Особенности структурной организации коллагена (тип) характеризуются различием функционального уровня процесса коллагенообразования. Установлено, что у детей и особенно детей раннего возраста отмечается фетальное заживление ран, которое характеризуется отсутствием сокращения и формирования шрама. Установлены существенные, функциональные различия между фетальными фибробластами и фибробластами взрослого человека в возможности концентрировать гель коллагена [37].

С возрастом происходят инволюционные морфологические изменения коллагеновых волокон: Так, у лиц пожилого возраста в кишечнике наблюдается изменение соотношения гладкомышечных и соединительнотканных элементов, нарастание дистрофических изменений волокнистых структур, в частности коллагеновых волокон (увеличение диаметра, дезориентация, дезорганизация, увеличение количества старых форм коллагена с увеличенным содержанием ГАГ в основном веществе) [16].

Более быстрые и выраженные структурные перестройки холлагеновых волокон наблюдаются при патологических состояниях. Исследованиями Negri EM, с соавт. (2002) получены данные о перестройке структуры коллагеновых волокон при острой бронхо-легочной патологии, при заживлении ран.

Иммуногистохимическое исследование коллагена 1, 2 и 4 типов в слизистой оболочки бронхов среди пришлых жителей Крайнего Севера выявлена отчетливая связь между длительностью проживания в регионе и интенсивностью метаплазии эпителия и склеротических процессов в собственной пластинке слизистой [13].

В настоящее время установлено, что на становление структуры соединительной ткани, в частности коллагенового матрикса могут оказывать неблагополучие антенатального периода. Установлено, что дети, рожденные матерями с гестозом (преэклампсией) и эклампсией, имеют нарушения структуры венозного русла, бронхопульмонарной системы [34,45], характеризующиеся в частности уменьшением содержания коллагена. Сформировавшиеся структурные нарушения коллагена сохраняются на всю жизнь и затрагивают сосудистую систему и во взрослой жизни [45].

Учитывая вышеизложенное, становится очевидным, что коллаген, как структурная единица системосвязующей системы — соединительной ткани, принимает непосредственное участие, как в течение физиологических, в т.ч. и приспособительных реакциях организма, так и в течение патологических состояний. Характер его участия сопровождается как изменением биохимической скорости обмена коллагена, так и структурными перестройками. Уровень приспособительных реакций коллагена в составе организма во многом определяется первичной организацией его структуры. Необходимо отметить, что в большинстве своем морфо-функциональные перестройки коллагена направлены на повышение резистентности организма к воздействию повреждающего фактора.

Несмотря на большое количество работ, посвященных изучению морфо-функциональных параметров коллагена при физиологических и, особенно, патологических процессах, следует констатировать, что существуют определенные трудности в интерпритации показателей их динамики. Имеются лишь единичные исследования изучения морфологической картины и биохимических параметров коллагена при функциональных заболеваниях. Очевидно, интересными могут явиться исследования по изучению морфо-функциональных параметров коллагена у жителей высоких широт, где, течение физиологических и патологических процессов характеризуется своеобразием.

  • Свежие записи
    • Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
    • Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
    • Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
    • Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
    • Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом
Sunny Lady