Что общего между цингой, медью и витамином С и кто такие фибробласты?
Опубликовав две части статьи (которые вы, конечно же, прочли от корки до корки — часть 1 и часть 2), я случайно наткнулась на старый вебинар по биохимии соединительной ткани. Забытый, как обещание заняться спортом в новом году. Но что поделать — повторение — мать учения и возможность ещё больше углубиться в тему.
Я всегда считала, что знаниями бессмысленно наслаждаться в одиночестве. Поэтому устраивайтесь поудобнее. В следующий раз, когда будете пить свою порцию коллагена, вы сможете представлять, какие именно молекулярные драмы разворачиваются у вас внутри.
Для начала разберёмся с терминами
Потому что, будем честны, никто не любит умничать, не зная значений слов.
Представьте себе некий биологический клей, который скрепляет нас воедино. Это соединительная ткань — это не просто клетки, болтающиеся в межклеточном бульоне (учёные называют это матриксом), это продуманное инженерное решение. Межклеточное пространство, или, как вы уже догадались, матрикс, помимо жидкости (которая содержит почти те же вещества, что и плазма крови), включает два основных типа твёрдых структур:
- пучки коллагеновых волокон (плотные, как канаты на корабле);
- протеогликановые нити (тонкие, закрученные в спирали, на 98% состоящие из гиалуроновой кислоты).
Важные особенности соединительной ткани:
- Хорошо иннервирована — то есть если вы её повредите, то узнаете об этом сразу, громко и на повышенных тонах.
- Отлично кровоснабжается.
Виды соединительной ткани: классификация для тех, кто хочет знать
1. Собственно соединительная ткань (истинная):
- Рыхлая — фасции, покрывающие мышцы, соединительнотканные пучки вокруг сосудов, соединительнотканные прослойки между мышцами и органами и пр.
- Плотная (оформленная и неоформленная) — сухожилия, связки, апоневрозы, дерма кожи, капсулы органов.
Рубцы и шрамы — тоже относятся к плотной соединительной ткани.
Пример из жизни: вы купили кусок говядины и вам его нужно приготовить. Сперва вы убираете фасции - полупрозрачные оболочки между мышечными волокнами, затем сухожилия - белые, плотные тяжи на концах мышц (например, в месте прикрепления мышцы к кости в лопатке), а иногда даже и связки – упругие волокнистые структуры, соединяющие кости (например, в суставной части лопатки).
2. Специализированная соединительная ткань:
- Костная ткань — содержит клетки остеобласты и остеоциты, остеокласты, матрикс заполнен коллагеном, который подвергается минерализации; имеются кровеносные сосуды. Так что это не просто окаменелость, а динамичная система, где тоже идут процессы разрушения и созидания.
- Хрящевая ткань — состоит из клеток хондробласты и хондроциты, хондрокласты, матрикс содержит коллаген и эластин.
- Жировая ткань.
- Кровь и лимфа — также относятся к соединительной ткани.
Итак, с формальностями покончено.
Вернёмся к коллагену.
Коллагены или, если говорить по-научному, гликопротеины — это самые распространённые белки в нашем организме (целая треть от всех белков!).
Из-за своей особой формы их относят к фибриллярным белкам (длинные, прочные, волокнистые молекулы - как канаты). Именно из коллагена, как вы уже узнали, состоят прочные волокна соединительной ткани — кости, хрящи, сухожилия, связки, кожа.
У человека различают около двух десятков типов коллагенов. Не буду повторяться — в части 1 описаны наиболее изученные из них.
Производственный процесс
Гидроксилирование, гликозилирование и другие страшные слова, которые делают вас цельным человеком.
Внутри клетки:
Фибробласты, остеобласты и хондробласты — это наши «рабочие», синтезирующие коллаген. Ниже прикреплю фото фибробласта, чтобы вы могли знать его в лицо.
1. Исходное сырьё или «заготовка»: препроколлаген
Представьте бусы, где бусины — аминокислоты, а нить — прочные пептидные связи. Где:
- Первая бусина — всегда аминокислота глицин;
- Вторая — аминокислоты пролин или аланин (иногда другие);
- Третья — пролин или лизин (иногда другие).
И эти три бусины повторяются.
2. Далее происходит процесс гидроксилирования
То есть присоединение гидроксильной группы (-OH) к пролину и лизину. Количество гидроксилированных аминокислот зависит от типа коллагена.
Здесь работают два закадычных друга: пролил-гидроксилаза (работает с пролином) и лизил-гидроксилаза (работает с лизином).
Это ферменты, которые катализируют (ускоряют) гидроксилирование. У них есть помощник - железо (Fe²⁺). Но в процессе работы оно окисляется (Fe³⁺) и становится бесполезным. И здесь нас выручает знаменитый витамин С - он как профсоюзный деятель, возвращающий железо в рабочее состояние. Нет витамина С - весь процесс встаёт. Вот почему цинга - это не просто исторический курьёз.
После гидроксилирования препроколлаген превращается в проколлаген.
3. Следующий этап – гликозилирование,
То есть присоединение углеводов. Гликозилируется только гидроксилизин: к нему «цепляются» глюкоза или комбинация глюкозы и галактозы. Проколлаген преобразуется в α-цепь проколлагена.
Три α-цепи объединяются, формируя волокно, которое называется тропоколлаген. За счет чего эти цепи держатся? Спросите вы.
Цепи удерживаются вместе за счёт водородных и дисульфидных связей. Кроме того, ортокремниевая кислота (кремний) стабилизирует эту тройную спираль. Водородные связи менее прочны, чем дисульфидные, поэтому биодоступность нативного коллагена составляет всего около 15% – пищеварительные ферменты плохо расщепляют дисульфидные связи. Однако у гидролизованного коллагена биодоступность значительно выше (85–90%), поскольку в нём отсутствуют дисульфидные связи, а водородные связи организм легко разрушает.
Формирование волокон (вне клетки):
Тропоколлаген выделяется из клетки в межклеточный матрикс, где происходит его упаковка в фибриллы. Фермент лизилоксидаза обеспечивает образование поперечных связей между молекулами тропоколлагена, что придаёт фибриллам прочность. Для своей работы лизилоксидаза требует наличия меди и цинка. Дефицит этих элементов приводит к хрупкости соединительной ткани.
На последнем этапе фибриллы объединяются в коллагеновые волокна, которые уже настолько большие, что видны под световым микроскопом.
Как усваивается коллаген и почему он работает?
Обычно, когда мы едим белОк (мясо, рыбу, яйца), он методично расщепляется в кишечнике до отдельных аминокислот, как документы, пропущенные через шредер. Но с коллагеном всё интереснее!
Специфический аминокислотный коктейль:
- При переваривании коллагена высвобождаются глицин, пролин, лизин, гидроксипролин и гидроксилизин — те самые «специальные» аминокислоты, которые идут в ход на синтез внутреннего коллагена. Гидроксипролин и гидроксилизин вообще почти нигде, кроме коллагена, не встречаются.
- Гидролизованный коллаген усваивается лучше. Если коллаген уже частично расщеплён (гидролизован), то некоторые его фрагменты (например, трипептиды) могут всасываться целиком. Это как если бы вместо разобранного конструктора тебе дали уже готовые блоки — их проще использовать.
Эти пептиды работают как:
- Субстраты для синтеза нового коллагена
- Сигнальные молекулы, стимулирующие фибробласты
Иными словами, то, что начиналось как обычный пищевой белок, превращается в готовый строительный материал и стимул для синтеза.
И вот теперь, когда вы знаете, как коллаген превращается из набора аминокислот в прочные волокна, его приём становится немного более осмысленным. Ну, или хотя бы даёт вам повод чувствовать себя учёным, размешивая этот порошок в утреннем стакане воды. Теперь вы можете с лёгкостью объяснить, почему в коллагеновых добавках так важен витамин С. И если кто-то спросит: 'А зачем тебе это?', просто вздохните и скажите: 'Биохимия, дорогой мой. Биохимия.'
Подпишись на канал в телеграм 😉
