Kolagen typu I, II, III – důležitá složka vašeho těla. Máte ho dostatek?

Na stavbě pohybového systému hraje významnou roli pojivová tkáň. Mezi pojivové tkáně patří vazivo, chrupavka a kost, přičemž kolagen, resp. jeho vlákna, tvoří jeho nejobjemnější složku. Proč je kolagen pro člověka tak důležitý? Dozvíte se z tohoto článku.

Struktura

Základem vláken pojivových tkání je kolagen, nerozpustný a nejvíce zastoupený protein v živočišné říši. V současnosti známe minimálně 28 různých druhů kolagenu, ale lidské tělo se skládá především z typů I, II a III [1].

Syntéza

Kolagen je syntetizovaný na ribozomech - buněčných organelách přítomných ve všech živých organismech s výjimkou virů, jejichž funkcí je syntéza bílkovin (proteosyntéza). Mechanismem tzv. exocytózy se na začátku procesu syntézy kolagenu uvolňují molekuly prokolagenu, ze kterých odštěpením vybraných struktur vznikne tropokolagen. Stupňovitým uspořádáním jednotek tropokolagenu vzniká fibrila, která se následně seskupuje do vláken. [2].

Uspořádání

Základní strukturní jednotkou kolagenu je pravotočivá trojšroubovice tvořená aminokyselinami, ze kterých nejhojnější zastoupení mají glycin, prolin a hydroxyprolin [3]. Polymerací tropokolagenu vznikají protofibrily. Kolageny typu I-III mohou tvořit tlustší struktury - fibrily, vlákna, případně jejich svazky.

Druhy a typy kolagenů

Z biomechanického hlediska rozlišujeme dva základní druhy kolagenů - fibrilární a nefibrilární.

FIBRILÁRNÍ KOLAGENY – Nejrozšířenější typ I nacházíme v kůži, šlachách, kostech, rohovce, plicích a cévách. Kolagen typu II se vyskytuje prakticky pouze v chrupavce. Typ III se nachází v elastických tkáních (cévy, pokožka embrya, plíce), ve zvýšeném množství je zastoupený ve starších a vysoce namáhaných šlachách [1,4].

NEFIBRILÁRNÍ KOLAGENY – Mezi nejlépe prostudované kolageny tohoto druhu patří typ IV, tvořící struktury bazálních membrán, které představují specializované struktury ležící na hranicích tkání, nacházející se pod jednotlivými buňkami různých druhů. Dalším zástupcem nefibrilárního kolagenu je typ VII, který vzájemně spojuje vrstvy kůže, pokožku a škáru. Kromě výše zmíněných můžeme vyzdvihnout úlohu, například typu VI (zachování celistvosti tkání), typu XIV a XVIII (bazální membrány) a další [1].

Mechanické vlastnosti kolagenu

Mechanické vlastnosti kolagenu závisí na jeho složení a na uspořádání vláken v průřezu. Rozdělení jedné složky do více částí sice nemá vliv na výslednou pevnost, ale přináší dvě důležité výhody. První je tzv. Cook-Gordon efekt (vzniklé trhliny v kolagenních vláknech se nemohou rozšiřovat tak snadno, jak by tomu bylo v případě jednolité hmoty), druhou je ohebnost přímo úměrně zvětšující se s rostoucím počtem vláken a nepřímo úměrná čtvrté mocnině poloměru každého vlákna [5]. Periodické uspořádání mikrofibril, viditelných v mikroskopu, ovlivňuje výslednou pevnost a pružnost tkání. Je dáno uspořádáním molekul tropokolagenu o určité délce, které se vzájemně překrývají. Mezi molekulami se nacházejí tzv. lakunární oblasti, mezery umožňující jejich vzájemný posun. U patologických procesů a ve stáří dochází k poklesu pevnosti v tahu a snižuje se hodnota maximálního protažení v důsledku změny uspořádání tropokolagenu. [6,7].

Kolagen jako doplněk výživy

Mezi doplňky výživy nacházíme dvě základní skupiny preparátů s obsahem kolagenu - čistý (krystalický) kolagen a kolagenní hydrolyzát.

KRYSTALICKÝ KOLAGEN

Jedná se většinou o denaturovaný nebo lyofilizovaný (zbavený vody odpařením z mraženého produktu) přírodní kolagen typu II, některé doplňky stravy deklarují kolagen typu I. Zdrojem kolagenu typu II jsou hovězí a vepřové kloubní chrupavky, kuřecí sternální (pocházející z hrudní kosti) chrupavky. Vydatným zdrojem kolagenu typu I je kostní živočišná tkáň. Na rozdíl od kolagenního hydrolyzátu je krystalický kolagen nerozpustný ve vodě. Doplňky stravy s krystalickým kolagenem obsahují široké spektrum denních dávek v rozmezí od 10 do 500 mg kolagenu typu II.

KOLAGENNÍ HYDROLYZÁT (KOLAGENNÍ PEPTIDY, ŠTĚPENÁ ŽELATINA)

Je připravován enzymatickou hydrolýzou želatiny, která se získává z vepřové kůže, kožních štěpů a kousků kostí. Je velmi dobře rozpustný ve vodě. Je složen z peptidů o relativně malé molekulové hmotnosti a to má vliv na jeho fyzikální vlastnosti. Velmi dobře se rozpouští ve vodě a nebobtná jako želatina. V porovnání s běžnými potravinami obsahuje větší množství glycinu, prolinu a hydroxyprolinu. Doporučená dávka se pohybuje na úrovni 10 mg denně, přičemž jeho výhody spočívají nejen v lepším stavu kloubů, ale i 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