Кажется, что все уже всё знают о коллагене, так же как о том, как в домашних условиях лечить простуду или о том, как нужно играть в настоящий футбол. Но тогда проверьте себя.

🟢Есть ли коллаген в бабочках?
🟢А в водорослях?
🟢Что такое нативный коллаген и чем он лучше гидролизованного при лечении ран?
🟢Кетгут – это коллаген?
🟢Можно ли есть сублимированный коллаген?
🟢А можно пищевой коллаген применять для остановки кровотечения?
🟢Кто впервые в мире выделил чистый коллаген?

Если хоть один вопрос вызвал у вас сомнение в своих знаниях, то это к нам.

Давайте начнем с самого начала и рассмотрим, что представляет собой коллаген, какие виды существуют, и какие функции он выполняет в нашем организме.

Коллаген — это основной структурный фибриллярный (т.е. нитевидный) белок в организме человека и животных. Т.е. это белок мира животных, а не мира растений. Он составляет около 25–33% всего белка в нашем теле (около 6% массы тела) и является основным компонентом соединительной ткани. Так как это природный полимер, ему свойственны все функции полимера — прочность, эластичность, способность формировать сложные комплексы. Однако есть ключевые особенности коллагена как полимера, и об этом вы узнаете в одном из наших следующих постов.

Виды коллагена

Описано 28 типов коллагена, но 90% из них приходятся на четыре типа.

🟠Тип I: Самый распространенный. Присутствует в коже, костях, сухожилиях, роговице глаза, в склере, в стенке артерий и др. Обеспечивает прочность, упругость и эластичность.

🟠Тип II: Основной компонент гиалиновых и фиброзных хрящей, стекловидного тела. Обеспечивает амортизацию суставов и помогает поддерживать их гибкость.

🟠Тип III: Встречается в стенках крупных кровеносных сосудов, ретикулярных волокон органов кроветворения, артериях. Часто работает вместе с типом I, обеспечивая поддержку органам и коже.

🟠Тип IV: Находится в базальных мембранах, капсуле хрусталика. Играет важную роль в фильтрации крови в почках.

В последнее время наибольший интерес не только в медицине, но и в повседневной жизни вызывает нативный, т.е. такой, какой существует в природе, неразрушенный, негидролизованный, коллаген I типа, выделенный из дермы крупного рогатого скота, который:

⚫Не обладает токсичностью, канцерогенными или иммуногенными свойствами в силу своего скудного аминокислотного состава.
⚫Способен к биодеградации (резорбции, рассасыванию), т.е. в организме человека присутствуют ферменты — коллагеназы — способные разрушать внешний коллаген как собственный, и поэтому,
⚫Биосовместим с тканями организма человека.
⚫Останавливает кровотечение физиологическим путем, т.е. так как происходит в естественных условиях.
⚫Играет ключевую роль в заживлении ран, способствуя формированию новой ткани и полноценного эпителия.

Именно о таком коллагене — все наши следующие посты.

Вы когда-нибудь задумывались, что общего у бабочек и людей? 🦋

🟣Коллаген, часто ассоциируется с кожей человека и его важной ролью в поддержании её упругости и молодости, но на деле он имеет гораздо более широкое распространение в природе.
Коллаген не ограничивается только человеческим телом. В мире животных он встречается в самых разнообразных формах. У млекопитающих коллаген присутствует в костях, коже, сухожилиях и связках, придавая им прочность и эластичность.

🟣Он также является важной составляющей хитинового покрова у насекомых, включая крылья бабочек, где он играет роль в обеспечении прочности и гибкости. В экзоскелетах насекомых коллагеновые волокна переплетаются с хитином, создавая прочную и одновременно гибкую структуру.

🟣Коллаген содержится не только в наземных организмах, но и в различных морских видах. В частности, кожа и кости рыб и акул, отходы морских ежей и приловные организмы, такие как медузы и морские звезды, имеют высокое содержание коллагена. У рыб коллаген в коже и чешуе помогает в создании гладкой и прочной защитной поверхности.

Как это знание помогает в медицинских и биологических исследованиях

🟢Понимание того, как коллаген функционирует в различных организмах, имеет огромное значение для медицины и биологии. Например, изучение регенеративных свойств коллагена у животных может привести к разработке новых стратегий для лечения ран и восстановления тканей у людей.

🟢Коллаген действительно является удивительным белком, связывающим нас с остальным животным миром. Этот белок выполняет важные функции, которые помогают нам лучше понять его роль и потенциальные применения в медицине и науке.

Так что в следующий раз, когда увидите бабочку, помните, что у вас есть нечто общее — коллаген!

Знаете ли вы, кто раскрыл структуру самого распространенного белка в организме человека?

Коллаген — основной белок соединительных тканей, обеспечивающий их прочность и эластичность. Но кто первым раскрыл его структуру?

☺️Исследования коллагена начались в 19 веке, когда химики изучали ткани животных. Они заметили, что белки соединительной ткани обладают уникальными свойствами, и назвали их "желатинами". Однако ключевое открытие произошло в середине 20 века.

🟣В 1954 году индийский ученый Г.Н. Рамачандран, он же ГНР — первым предложил революционную модель тройной спирали для структуры коллагена. Его работа изменила наше понимание биологии на молекулярном уровне. В этой модели три полипептидные цепи образуют тройную спираль, стабилизированную водородными связями, что объяснило прочность и стабильность коллагена.

☺️ГНР, профессор физики Мадрасского университета, вдохновился трудностями, с которыми сталкивались международные исследователи в поисках структуры коллагена. Используя образцы коллагена из сухожилия хвоста кенгуру и рентгеновские дифракционные картины, он предложил свою модель, опубликованную в журнале Nature в 1954 году.

☺️Эта модель, известная как "мадрасская тройная спираль", стала крупным открытием и получила международное признание. В 1955 году ГНР модифицировал свой первый прототип и опубликовал это усовершенствованное исследование в выпуске Nature.

☺️Несколько недель спустя сэр Фрэнсис Крик, один из открывателей структуры ДНК, опубликовал статью в выпуске Nature за ноябрь 1955 года , в которой он признал работу ГНР, но выдвинул свою собственную теорию с небольшими изменениями работы ГНР.

☺️Вскоре другие ученые также предложили свои идеи по расшифровке структуры коллагена, и первоначальный вклад ГНР не получил должного признания. Но ГНР не сдавался. Он продолжал работать над поиском принципов, по которым различные полипептидные цепи могли бы принимать структуру белка.

🟣Неугасающий поиск ГНР в изучении коллагена привел к созданию Карты Рамачандрана в 1963 году. Карта оказалась такой же важной, как и принцип неопределенности Гейзенберга или теория относительности Эйнштейна в науке. Даже сейчас исследователи используют Карту Рамачандрана для изучения структур новых белков.

➡️ Историю о великом ученом Г.Н. Рамачандране можно прочитать ЗДЕСЬ.

Присоединяйтесь к нашему каналу, чтобы узнавать больше интересных фактов из мира науки о коллагене!

Как выделяют нативный коллаген?

Нативный коллаген обладает уникальными биологическими свойствами, которые могут быть полностью сохранены при правильном подходе к его выделению.

Для получения нативного коллагена используют различные источники, такие как кожа (дерма), хрящевая ткань, сухожилия крупного рогатого скота, свиней, лошадей, мелких домашних животных (кур), кожа рыб, а также перикард, подслизистая оболочка кишечника, брюшина некоторых вышеперечисленных животных. Основным же и доступным источником получения нативного коллагена для применения при лечении ран является дерма.

В рамках поста рассмотрим три основных метода получения коллагена:

Метод механического диспергирования

В этом методе используется механическая обработка для измельчения и диспергирования коллагенсодержащего материала. Получаемый микрокристаллический коллаген сохраняет структуру белка, однако требует дополнительной очистки.

✅ Метод не требует дорогостоящих реагентов, что делает его экономически выгодным.

✅ Механическое диспергирование относительно простое и не требует сложного оборудования.

✅ Получаемый продукт более "грязный" и требует дополнительных этапов очистки.

✅ Метод менее эффективен в отношении удаления прионов и клеточных остатков, что может представлять риск для некоторых применений.

Метод с использованием ферментов

Для перевода нерастворимого коллагена ткани в растворенный (дисперсное состояние) используют обработку ферментами, разрушающими межмолекулярные связи. Этот метод предполагает использование протеолитических ферментов, таких как пепсин или протеиназы. Ферменты помогают разрушить нежелательные белковые связи, что позволяет выделить коллаген с высокой степенью чистоты.
Здесь нужно подчеркнуть, что речь идет не о гидрализации коллагена, т.е. расщеплении белковой молекулы на пептиды с помощью коллагеназ, а о выделении молекулы коллагена из окружения других белков.

✅ Ферменты позволяют получить коллаген с минимальными примесями.

✅ Процесс контролируется более точно, что снижает риск разрушения коллагена.

✅ Протеолитические ферменты стоят дорого, что увеличивает себестоимость процесса.

✅ Не все виды сырья поддаются эффективной ферментативной обработке.

Щелочно-солевой метод

Метод является одним из самых распространённых и эффективных способов получения коллагена. В этом методе исходный материал обрабатывается щелочью и солями, что позволяет выделить коллаген, сохраняя его структуру. Он широко используется в промышленности, особенно для переработки отходов кожевенного и мясоперерабатывающего производства.

✅ Метод позволяет извлечь коллаген с минимальными потерями и сохранением его структуры.

✅ Щелочи помогают уничтожить потенциально опасные белки, такие как прионы (особый класс инфекционных патогенов), что делает метод безопасным.

✅ Подходит для работы с различным сырьём, включая дерму крупного рогатого скота.

✅ На данный момент щелочно-солевой метод остаётся наиболее популярным благодаря своей эффективности и универсальности.

Коллаген — важный белок, широко используемый в различных отраслях, включая медицину и косметологию. Его выделение в производстве требует применения специальных методов, современные технологии и научные исследования продолжают совершенствовать методы его извлечения, обеспечивая высокое качество и эффективность получаемого продукта.

📌В зависимости от цели, для которых предназначается выделенный коллаген, подбирается метод выделения и источник, его содержащий.