Коллаген — фибриллярный белок, составляющий основу соединительной ткани организма (сухожилие, кость, дерма и т.п.) и обеспечивающий её прочность и эластичность. Это основной компонент соединительной ткани и самый распространённый белок у млекопитающих, составляющий в человеческом организме 35% белка тела и 70% белка кожи. Именно поэтому внешний вид нашей кожи так зависим от количества коллагена в организме[1]. Существование разновидностей волокнистой соединительной ткани: рыхлой и плотной (оформленной и неоформленной) во многом объясняется наличием всевозможных комбинаций различных типов коллагена, молекулы которых кодируются почти 20 генами[2].
Функции, которые выполняет «белок молодости»
Благодаря спиралям коллагена ткани человеческого организма находятся в рабочем состоянии. Они прочны, и их непросто растянуть. К тому же этот белок обладает рядом функций, без которых жизнедеятельность дермы трудно представить:
— Защитная. Бережет дерму от механического повреждения.
— Регенерирующая. Восстанавливает структуру внутри клеток.
— Опорная. Склеивает между собой структуры форм органов.Пластичная. Делает кожный покров упругим и эластичным.
— Противоопухолевая. Предупреждает развитие различных новообразований.
— Обновляющая. Активизирует процессы обновления клеток.
Синтез коллагена
Синтез коллагена — сложный ферментативный многостадийный процесс, который должен быть обеспечен достаточным количеством витаминов и минеральных элементов. Синтез протекает в фибробласте и ряд стадий вне фибробласта. Важный момент в синтезе — реакции гидроксилирования, которые открывают путь дальнейшим модификациям, необходимым для созревания коллагена. Катализируют (ускоряют) реакции гидроксилирования специфические ферменты. Так, образование 4-оксипролина катализирует пролингидроксилаза, в активном центре которой находится железо. Фермент активен в том случае, если железо находится в двухвалентной форме, что обеспечивается аскорбиновой кислотой (витамин С). Дефицит аскорбиновой кислоты нарушает процесс гидроксилирования, что влияет на дальнейшие стадии синтеза коллагена: гликозилирование, отщепление N- и С-концевых пептидов и др. В результате синтезируется аномальный коллаген, более рыхлый. Эти изменения лежат в основе развития цинги. Коллаген и эластин формируют своеобразную «основу» кожи, которая предотвращает её обвисание, обеспечивает её эластичность и упругость. Эластин как белок прекращает выработку ферментов человека в 14 лет, а коллаген в 21—25, после чего кожные покровы не восстанавливаются и кожа стареет[1].
По строению коллаген принято разделять на 4 группы.
1. Фибриллярныйколлаген
К фибриллярным коллагенам относят коллагены I, II, III, V и XI типов. Наиболее распространенными являются коллаген I (основной компонент кожи, связок, сухожилий, костей, а также склеры и роговицы глаза) и коллаген II, составляющий каркас матрикса хрящевой ткани.
В ткани коллаген присутствует в виде микрофибрилл диаметром 3-5 нм, которые состоят из 5 макромолекул тропоколлагена, располагающихся параллельно со сдвигом по отношению друг к другу примерно на 1/2 длины молекулы.
2. Сетевидный коллаген
К сетевидным коллагенам относится коллаген IV типа, образующий опорную сеть базальных мембран. Четыре длинных и гибких молекулы коллагена IV связаны антипараллельно, образуя сетчатую структуру.
3. Нитевидный коллаген
Молекулы коллагена VI типа группируются в тетрамеры, тесно прилежащие друг к другу. Предполагается, что такие структуры, найденные во многих тканях, выравнивают большие фибриллы коллагена I типа.
4. Связанные с фибриллами коллагены
Коллагены IX, XII, XIV типов не образуют собственных структур, но декорируют поверхность фибриллярных коллагенов, обеспечивая взаимодействие коллагена с другими компонентами матрикса. Такие коллагены состоят из нескольких спиральных доменов, разделенных глобулярными доменами.
Не все типы коллагенов подпадают под выше приведенную классификацию, например, микрофибриллярный коллаген VII. Для многих из нерассмотренных типов коллагена известна только последовательность ДНК, а структура неизвестна.
Более 90 % всего коллагена высших организмов приходится на коллагены I, II,III и IV типов[2].
Распределение коллагенового волокна по толщине в тканях
Распределение коллагенового волокна по толщине является одним из важнейших факторов, определяющих механические свойства тканей.
Так, устойчивость к пластическим деформациям на изгиб и кручение прямо связано с долей фибрилл, т.е. волокон, малого диаметра, что объясняется значительным взаимодействием фибрилл с остальными компонентами матрикса. В то же время фибриллы большого диаметра способны противостоять высоким нагрузкам на растяжение, что связано с увеличением количества межмолекулярных сшивок. Фибриллы, оси которых лежат в направлении приложенной нагрузки, обеспечивают растяжимость и предел прочности при напряжении ткани. Соответственно, ориентация фибрилл друг относительно друга отличается в различных тканях. Например, в связках фибриллы расположены по направлению продольной оси, в коже и роговице — наблюдаются коллагеновые слои с одинаковой ориентацией фибрилл внутри слоя.
Для образования коллагеновых волокон достаточной прочности необходимо наличие системы внутри- и межмолекулярных поперечных связей. Лишь после завершения формирования этих ковалентных связей достигается стабилизация коллагеновых структур.
Образование поперечных связей осуществляется двумя путями — ферментативным и неферментативным (гликация) [2].
1. Ферментативный механизм
На этом пути на первой стадии в присутствии медь-содержащего фермента происходит окисление терминальных остатков аминокислот лизина и гидроксилизина до альдегидной группы (альлизил). Затем эти группировки вступают в реакции конденсации с немодифицированной аминогруппой лизина либо гидроксилизина, в результате чего образуются незрелые восстановимые (то есть содержащие двойные связи) бифункциональные сшивки, встречающиеся в соединительной ткани молодых животных. Детальное химическое строение и дальнейшие модификации этих сшивок определяется типом ткани. Так, в коже образуются зрелыми и невосстановимыми сшивки. После образования зрелых сшивок коллаген становится нерастворимым в воде и кислотах[2].
2. Неферментативная гликация
Скорость ремоделирования коллагенового волокна в организме очень мала. По оценкам, время полупревращения коллагена составляет более 100 лет и гликация играет ключевую роль в патогенезе и при старении организма. Полное описание всех химических реакций, приводящих к конечным продуктам гликации (advanced glycation end-products — AGEs) в настоящее время отсутствует.
Хочется отметить, что при воздействии УФ-излучения, инициирующего образование свободных радикалов кислорода увеличивается концентрация AGEs. Накопление AGEs значительно ухудшает свойства соединительной ткани.
В коллагенсодержащих тканях с возрастом это проявляется в уменьшении содержания воды, увеличении жесткости и потере эластичности и увеличении хрупкости. Тенденция потери воды в коже при старении может усиливаться и за счет разрушения протеогликанов, полисахаридные компоненты которых обладают исключительными водоадсорбционными свойствами. Итогом всех перечисленных физико-химических изменений является нарушение функции соединительной ткани. Так, например, при повышении уровня глюкозы крови, характерном симптоме диабета, наблюдается ускоренное протекание гликации со всеми вытекающими последствиями[2].
На потерю «белка молодости» влияет не только возраст, но и такие факторы, как:
длительное воздействие на кожу прямых солнечных лучей;
негативное состояние окружающей среды;
Эти причины не только замедляют выработку естественного коллагена, но и не самым лучшим образом отражаются на его качестве.
Типы и источники коллагена
Предотвратить увядание кожи помогут косметические средства с «белком молодости» в составе. В косметике используют коллаген трех видов: животный, морской и растительный.
Животный коллаген — самый дешевый вид коллагена, именно поэтому самый распространенный. Именно он используется в недорогостоящей косметике (реже в более дорогой). Этот тип белка получают из верхнего слоя шкур скота. У него есть особенности: этот вид по составу отличается от человеческого, вследствие чего, плохо проникает в клетки дермы или может попросту вызвать аллергию. При должной обработке даже в таком коллагене могут остаться такие полезные вещества, как полисахариды, гиалуроновая кислота и другие, но их количество минимально.
Морской коллаген также называют «рыбий» по понятной причине (выработка из кожи морской рыбы). Он очень близок по структуре к белку, вырабатывающемуся в организме человека, поэтому неспособен вызвать привыкания, отлично проникает в клетки, а, главное, – способствует выработке коллагена организмом. Но и здесь есть нюансы: производство возможно только при низких температурах, что усложняет задачу. Этот тип менее аллергичен, по сравнению с предыдущим, однако возможна индивидуальная непереносимость.
Растительный коллаген — это не совсем коллаген, его производят из протеинов пшеницы, несмотря на это, он включает в себя коллагеносодержащие вещества, которые воздействуют на кожу, улучшая ее упругость и эластичность. Белок, который получают из пшеницы или других растений, богат витаминами, минералами и другими элементами, гипоаллергенен, но, к сожалению, производство данного типа крайне затратное. Именно поэтому цены на товары с растительным коллагеном кажутся невероятно высокими[3].
Косметологи советуют приобретать косметику с растительным и морским белком, так как первый работает на поверхностном слое, а второй — в глубоких слоях эпидермиса. Не стоит спешить с применением таких средств. Маски с коллагеном следует использовать с 25-30 лет, а кремы и более концентрированные препараты (сыворотки) — не ранее 35 лет.
Коллаген входит в состав косметических средств для:
Образования воздухопроницаемого, влагоудерживающего слоя на поверхности кожи, обладающего пластифицирующими (разглаживающими) свойствами, со свойствами влажного компресса;
Продления действия экстрактов, масел и др. в составе косметических композиций;
Придания блеска волосам, создания коллагенового (защитного) слоя на поверхности волос.
В косметологии применяют разные типы коллагена, но, как уже говорилось, чаще всего используется животный:
Наружное применение. Входит в состав антивозрастных гелей, кремов, масок. Нужно учитывать, что крупные молекулы не способны проникнуть через роговой слой, поэтому он может на время заполнить микротрещины. Эффект в основном возникает от того, что коллаген гигроскопичен, но учитывая то, что этот эффект лишь поверхностный, нельзя назвать его крайне эффективным. Минус в том, что коллаген создает пленку и не дает жидкости выходить из пор, этот эффект можно сравнить «увлажнением» рук при помощи латексных перчаток. Если в составе есть какие-либо другие полезные вещества, например, микроэлементы, витамины, тогда будет наблюдаться положительное воздействие.
В виде заполнителей, которые также называют филерами, их применяют для инъекций, контурной пластики, мезотерапии (вместе с гиалуроновой кислотой), выпускаются на основе человеческого коллагена (или бычьего) в виде гелей. Стимулируют выработку собственного коллагена. Увлажнение и эффект от них появляется буквально сразу и наблюдается в течение 6-12 месяцев (в редких случаях чуть более этого срока)
В биодобавках в разных видах и формах выпуска (капсулы, порошки и др.) [3].
Также рекомендуется употреблять коллагенсодержащие продукты, например: мясо, язык животных, печень, желатинсодержащие продукты. А также цельнозерновые продукты, зеленые яблоки, содержащие железо, яичный белок (богатый серой), красные овощи. Черная смородина, киви, цитрусовые содержат витамин С, помогающий выработке коллагена[3].
Вывод: Здоровый образ жизни, сбалансированное питание, правильно подобранная косметика и необходимые салонные процедуры помогут продлить и сохранить молодость кожи, улучшат внешний вид, сделают её упругой и эластичной.