Что такое коллаген?

Коллаген — основной белок многих структурных опорных соединительных тканей организма, таких как кожа, кости, связки, сухожилия и мышцы. Он состоит из белковых фибрилл, скрученных в прочную тройную спираль. Коллаген составляет не менее 70% сухой массы кожи человека.

Идентифицировано множество различных типов коллагена. I тип — основная форма коллагена дермы, обеспечивающая механическую прочность кожи на растяжение. III тип — второй по значимости дермальный коллаген, преобладающий в эмбриональной коже. IV и VII типы играют ключевую роль в зоне базальной мембраны кожи.

Структура коллагена

Структура коллагена

Как происходит метаболизм коллагена в организме и коже?

Коллаген синтезируется в коже дермальными фибробластами, соединяющими аминокислоты в последовательности глицин-пролин-X или глицин-X-гидроксипролин. Каждая третья аминокислота в коллагене — глицин, а 20% приходится на пролин или гидроксипролин; X может быть любой другой аминокислотой. Глицин — наименьшая по размеру аминокислота, что позволяет альфа-цепи белка образовывать плотную стабильную спиральную конфигурацию. Ферменты гидроксилазы присоединяют гидроксильные группы к пролину и лизину с участием кофактора — витамина C. Гидроксипролин характерен исключительно для коллагена. Остатки глюкозы и галактозы присоединяются к определенным гидроксильным группам лизина в процессе гликозилирования. Три альфа-спирали скручиваются друг с другом, образуя тройную спираль. Во внеклеточном пространстве этот пропептид коллагена расщепляется коллагеновыми пептидазами с образованием укороченной молекулы тропоколлагена. На финальном этапе медь-зависимый фермент лизилоксидаза катализирует формирование стабильных поперечных сшивок между лизином и гидроксилизином соседних молекул тропоколлагена, придавая коллагеновой фибрилле высокую прочность на разрыв.

Обновление коллагена происходит непрерывно. Коллагеновые фибриллы разрушаются в ответ на окислительное повреждение клеток, а также в ходе нормального клеточного метаболизма под действием фермента коллагеназы. Нарушение баланса между продукцией и разрушением коллагена приводит к снижению эластичности кожи и формированию морщин. Деградация коллагена ускоряется при неполноценном питании и избыточной инсоляции. Дефицит питательных веществ, например при цинге, и генетические мутации, как при синдроме Элерса — Данлоса и несовершенном остеогенезе, приводят к структурным нарушениям сборки коллагена.

Поступающие с пищей богатые коллагеном продукты расщепляются в желудочно-кишечном тракте до олигопептидов, состоящих из 2–3 аминокислот (гидролизатов коллагена). Олигопептиды и отдельные аминокислоты легко всасываются из кишечника в системный кровоток, откуда могут использоваться для синтеза любых необходимых организму белков. Несмотря на то, что гидроксипролин уникален для коллагена, он может применяться для синтеза коллагеновых волокон в любых соединительных тканях, а не только в коже.

Что происходит с коллагеном кожи при старении?

Старение кожи сопровождается прогрессирующим снижением синтеза коллагена и усилением его деградации. Трехмерная пространственная организация коллагеновых фибрилл, характерная для молодой кожи, постепенно становится плоской, двумерной, а пучки коллагена истончаются, фрагментируются и склеиваются в аморфные глыбки. Эти изменения ускоряются внешними факторами, включая ультрафиолетовое (УФ) излучение, загрязнение воздуха, курение [см. Курение и его влияние на кожу] и нерациональное питание, приводя к сухости кожи и образованию морщин.

Как оптимизировать состояние коллагена кожи и замедлить признаки старения?

Биологическое старение неизбежно, при этом генетические факторы определяют скорость и выраженность его визуальных проявлений.

Два важнейших экзогенных фактора старения кожи, которые поддаются нашему контролю, — это солнечное облучение и диета.

Меры фотопротекции следует применять с раннего возраста для достижения максимального эффекта, однако замедлить видимое старение кожи можно даже при начале соблюдения правил защиты от солнца в зрелом возрасте. Ношение широкополых шляп и одежды с фактором защиты от ультрафиолета (UPF) 50+ [см. Фотозащитная одежда], закрывающей туловище и конечности при нахождении на открытом воздухе в светлое время суток, снижает разрушение коллагена под действием УФ-лучей.

Сбалансированный рацион, содержащий достаточное количество белка (0,8–1 г/кг массы тела в сутки), витамина C и меди, необходим для поддержания здоровья кожи, особенно в пожилом возрасте, когда всасывание и утилизация незаменимых витаминов, минералов и аминокислот становятся менее эффективными. «Средиземноморская диета», богатая растительной пищей с обилием свежих фруктов и овощей, трав, орехов, бобовых и цельнозерновых продуктов, с умеренным потреблением морепродуктов, молочных продуктов, птицы и яиц и редким включением красного мяса, доказанно ассоциирована с хорошим состоянием кожи.

Пищевые источники, необходимые для синтеза коллагена

Баранина и говядина

Мидии

Разнообразные овощи, фрукты, орехи и бобовые

Регулярный полноценный сон на протяжении всей жизни, отказ от курения и минимизация контакта с поллютантами окружающей среды служат дополнительными стратегиями для замедления признаков старения кожи.

Какие продукты необходимы для образования коллагена?

Коллаген — это белок, входящий в состав кожи и опорно-двигательного аппарата; к продуктам, богатым коллагеном, относятся кости, костные бульоны, красное мясо (например, баранина, говядина, свинина) и белое мясо (птица, рыба, моллюски и ракообразные). Яичный белок, морские водоросли и спирулина также являются источниками аминокислот для его построения. В коллагене отсутствует незаменимая аминокислота триптофан, поэтому для оптимального метаболизма необходимы и другие источники белка, такие как фасоль и бобовые культуры.

Витамин C является ключевым кофактором синтеза коллагена. Свежие фрукты и овощи, включая цитрусовые, ягоды, киви и свеклу, служат богатыми источниками витамина C.

Микроэлементы, в частности медь, также необходимы для образования коллагена. Природные пищевые источники меди включают моллюсков, орехи (например, кешью), злаки и семена, а также авокадо, нут, батат, грибы и тофу.

Витамины и минералы лучше усваиваются из свежих натуральных продуктов, чем из промышленно переработанной пищи или добавок. Однако при рационах с дефицитом белка может быть оправдан прием специализированных коллагеновых добавок.

Какие еще методы улучшают состояние коллагена кожи?

В исследованиях пероральный прием гидролизатов коллагена обычно демонстрировал более выраженную эффективность в уменьшении признаков сухости кожи и глубины морщин по сравнению с нативными высокомолекулярными формами коллагена и топическими средствами, особенно если добавки комбинировались с другими нутриентами (например, витамином C). Коллаген может быть животного или морского происхождения. Морской коллаген нередко предпочтительнее ввиду более высокой биодоступности и низкого риска передачи биологических контаминантов. При выборе добавок важно обращать внимание на страну происхождения в отношении стандартов качества, безопасности и углеродного следа. Синтетический коллаген может быть получен биотехнологическим путем в культурах клеток млекопитающих, насекомых, дрожжей и растений.

Другие источники коллагена

Желатин в порошке

Питьевой коллаген (коллагеновый тоник)

Топические ретиноиды, такие как ретиноевая кислота и ретинальдегид, увеличивают продукцию проколлагена I типа и ингибируют матриксные металлопротеиназы, разрушающие коллаген. Ретиноевая кислота стимулирует выработку коллагена I, III и VII типов в дерме и способствует реорганизации дермальных коллагеновых пучков. В клинических исследованиях топические ретиноиды подтвердили высокую эффективность в терапии инволюционных изменений дермы, уменьшая выраженность морщин, шероховатость и дряблость кожи. Тем не менее, наружные ретиноиды способны вызывать раздражение кожи (ретиноевый дерматит).

Топические альфа-гидроксикислоты (АНА) и аппаратное дермальное омоложение с применением фракционных лазеров и радиоволнового лифтинга (радиотермопластики) также способны индуцировать неоколлагенез.

Инъекционные филлеры на основе коллагена, получаемые из бычьего коллагена или культивируемых фибробластов человека, применяются для коррекции морщин, складок и восстановления объема мягких тканей [см. Заместительная коллагеновая терапия].

Библиография

  • Cao C, Xiao Z, Wu Y, Ge C. Diet and skin aging-from the perspective of food nutrition. Nutrients. 2020;12(3):870. doi:10.3390/nu12030870. PubMed
  • Choi FD, Sung CT, Juhasz ML, Mesinkovsk NA. Oral collagen supplementation: a systematic review of dermatological applications. J Drugs Dermatol. 2019;18(1):9–16. PubMed Central
  • de Miranda RB, Weimer P, Rossi RC. Effects of hydrolyzed collagen supplementation on skin aging: a systematic review and meta-analysis. Int J Dermatol. 2021;10.1111/ijd.15518. doi:10.1111/ijd.15518 PubMed
  • Lupu MA, Gradisteanu Pircalabioru G, Chifiriuc MC, Albulescu R, Tanase C. Beneficial effects of food supplements based on hydrolyzed collagen for skin care (Review). Exp Ther Med. 2020;20(1):12–17. doi:10.3892/etm.2019.8342. PubMed Central
  • Marcos-Garcés V, Molina Aguilar P, Bea Serrano C, et al. Age-related dermal collagen changes during development, maturation and ageing - a morphometric and comparative study. J Anat. 2014;225(1):98–108. doi:10.1111/joa.12186. PubMed
  • Mekić S, Jacobs LC, Hamer MA, et al. A healthy diet in women is associated with less facial wrinkles in a large Dutch population-based cohort. J Am Acad Dermatol. 2019;80(5):1358–63.e2. doi:10.1016/j.jaad.2018.03.033. PubMed
  • Patterson JW. Disorders of collagen. In: Weedon’s Skin Pathology, 5th edn. Elsevier, 2020.
  • Paul C, Leser S, Oesser S. Significant amounts of functional collagen peptides can be incorporated in the diet while maintaining indispensable amino acid balance. Nutrients. 2019;11(5):1079. doi:10.3390/nu11051079. PubMed
  • Schagen SK, Zampeli VA, Makrantonaki E, Zouboulis CC. Discovering the link between nutrition and skin aging. Dermatoendocrinol. 2012;4(3):298–307. doi:10.4161/derm.22876. PubMed Central
  • Shin JW, Kwon SH, Choi JY, et al. Molecular mechanisms of dermal aging and antiaging approaches. Int J Mol Sci. 2019;20(9):2126. doi:10.3390/ijms20092126. PubMed
  • Vollmer DL, West VA, Lephart ED. Enhancing skin health: by oral administration of natural compounds and minerals with implications to the dermal microbiome. Int J Mol Sci. 2018;19(10):3059. doi:10.3390/ijms19103059. PubMed

На DermNet

Другие ресурсы

 

Книги о заболеваниях кожи