Kollageenkiudude tüübid

Sidekude moodustab elusolendite, eriti selgroogsete, struktuurse toe. Sellele määratlusele vastavad koed täidavad erinevaid funktsioone kogu kehas ja paljude nende sidekudede ehitusmaterjalid on kollageenkiud. Kollageen on valk - tegelikult on see kõige rikkalikum valk, mida looduses leidub. Seetõttu ei tohiks olla üllatav, et 2018. aasta seisuga oli tuvastatud umbes 40 alamtüüpi.

Kõigist kollageenitüüpidest ei moodustu kiude, mis koosnevad fibrillidest (mis ise koosnevad üksikute kolmikute rühmadest). kollageeni molekulid), kuid selles nähakse sageli viit viiest peamisest kollageenitüübist - märgistatud I, II, III, IV ja V kokkulepe. Kollageenil on venitus- või tõmbejõudude vastu pidamise soodne omadus. Kollageeni tohutu leviku tõttu kehas on selle sünteesi või bioloogilist tootmist mõjutavaid häireid palju ja need võivad olla tõsised.

Õige sidekude, mis tähendab umbes "kõike muud kui luust, mida enamik inimesi võiks tunnustada sidekoeks, "hõlmab lahtist sidekudet, tihedat sidekudet ja rasva pabertaskurätik. Muud tüüpi sidekoe hulka kuuluvad veri ja verd moodustav kude, lümfoidkoe, kõhred ja luud.

Kollageen on lahtise sidekoe vorm. Seda tüüpi koed hõlmavad kiude, jahvatatud ainet, basaalmembraane ja mitmesuguseid vabalt eksisteerivaid (nt veres ringlevaid) sidekoe rakke. Lisaks kollageenkiududele sisaldab lahtise sidekoe kiud tüüpi retikulaarseid ja elastseid kiude. Kollageeni ei leidu jahvatatud ainetes, kuid see on teatud basaalmembraanide koostisosa, mis on sidekoe enda ja mis tahes koe vahel, mida see toetab.

Nagu märgitud, on kollageen teatud tüüpi valk ja valgud koosnevad aminohapetest. Lühikesi aminohapete pikkusi nimetatakse peptiidideks, samas kui polüpeptiidid on pikemad, kuid ei ole täisväärtuslikud funktsionaalsed valgud.

Nagu kõik valgud, valmistatakse kollageeni rakkudes olevate ribosoomide pindadele. Need kasutavad ribonukleiinhappe (RNA) juhiseid pikkade polüpeptiidide valmistamiseks, mida nimetatakse prokollageeniks. Seda ainet modifitseeritakse rakkude endoplasmaatilises võrgus mitmel viisil. Teatud aminohapetele lisatakse suhkrumolekule, hüdroksüülrühmi ja sulfiidsulfiidsidemeid. Iga kollageenimolekul, mis on ette nähtud kollageenkiududeks, keeratakse kolmekordseks spiraaliks koos kahe teise molekuliga, andes sellele struktuurse stabiilsuse. Enne kui kollageen saab täielikult küpseks, korrastatakse selle otsad, moodustades valgu nimega tropokollageen, mis on lihtsalt kollageeni teine ​​nimi.

Ehkki on tuvastatud üle kümne erineva kollageeniliigi, on füsioloogiliselt olulised vaid väike osa neist. Esimesed viis tüüpi, kasutades Rooma numbreid I, II, III, IV ja V, on kehas ülekaalukalt kõige levinumad. Tegelikult koosneb 90 protsenti kogu kollageenist I tüübist.

I tüüpi kollageen (mõnikord nimetatakse seda kollageeniks I; see skeem kehtib muidugi igat tüüpi) moodustab kollageenkiud ja seda leidub nahas, kõõlustes, siseorganites ja luu orgaanilises (mitte mineraalses) osas. II tüüp on kõhre peamine koostisosa. III tüüp on retikulaarsete kiudude põhikomponent, mis on mõnevõrra segadusttekitav, kuna neid ei peeta "kollageenkiududeks" nagu I tüübist valmistatud kiude; I ja III tüüpi nähakse kudedes sageli koos. IV tüüpi leidub basaalmembraanides, V-tüüpi aga juustes ja rakkude pindadel.

Kuna I tüüpi kollageen on nii laialt levinud, on seda ümbritsevatest kudedest lihtne isoleerida ja see oli esimene kollageenitüüp, mida ametlikult kirjeldati. I tüüpi valgu molekul koosneb kolmest väiksemast molekulaarsest komponendist, millest kahte tuntakse α1 (I) ahelana ja ühte nimetatakse α2 (I) ahelaks. Need on paigutatud pika kolmekordse spiraali kujul. Need kolmekordsed heeliksid on omakorda üksteise kõrvale virnastatud, moodustades fibrillid, mis omakorda on kimpus täieõiguslikeks kollageenkiududeks. Kollageeni hierarhia väikseimast suurimani on seega a-ahel, kollageenimolekul, fibrill ja kiud.

Need kiud suudavad purunemata märkimisväärselt venitada. See muudab need kõõlustes äärmiselt väärtuslikeks, mis ühendavad lihaseid luudega ja peavad seetõttu ka olema suudab taluda suurt jõudu purustamata, pakkudes siiski palju paindlikkus.

Osteogenesis imperfecta-nimelise haiguse korral ei valmistata kas I tüüpi kollageeni piisavas koguses või sünteesitav kollageen on koostiselt defektne. Selle tulemuseks on luude nõrkus ja ebakorrapärasus sidekoes, mis põhjustab erineva füüsilise nõrgenemise (see võib mõnel juhul lõppeda surmaga).

II tüüpi kollageen moodustab samuti kiude, kuid need ei ole nii hästi korraldatud kui I tüüpi kollageenkiud. Neid leidub peamiselt kõhrkoes. II tüübi fibrillid on selle asemel, et need oleksid korralikult paralleelsed, paigutatud enam-vähem segamini. Seda võimaldab asjaolu, et kõhred, olles II tüüpi kollageeni peamine kodu, on valmistatud peamiselt proteoglükaanidest koosnevast maatriksist. Need koosnevad molekulidest, mida nimetatakse glükosaminoglükaanideks ja mis on ümbritsetud silindrikujulise valgusüdamiku ümber. Kogu paigutus muudab kõhre kokkusurutavaks ja "vetruvaks". Need omadused sobivad hästi kõhre põhitööks, näiteks liigeste, näiteks põlvede ja küünarnukkide, löögipinge pehmendamiseks.

Luustikku mõjutavaid kõhrkoe moodustumishäireid, mida tuntakse kondrodüsplaasiatena, arvatakse põhjustavat II tüüpi kollageenimolekuliga kodeeriva DNA geeni mutatsioon.

III tüüpi kollageeni peamine roll on retikulaarsete kiudude moodustumine. Need kiud on väga kitsad ja on läbimõõduga vaid umbes 0,5–2 miljondikku meetrit. III tüüpi kollageenist valmistatud kollageenfibrillid on orienteeritult rohkem hargnenud kui paralleelsed.

Retikulaarkiude leidub rohkelt müeloid- (luuüdis) ja lümfoidkoes, kus need on uute vererakkude tekkimisega seotud spetsialiseeritud rakkude tellinguteks. Neid valmistavad kas fibroblastid või retikulaarsed rakud, sõltuvalt nende asukohast. Neid saab eristada I tüüpi kollageenist selle järgi, kuidas need ilmuvad pärast teatud keemiliste värvainetega värvimist.

Haiguse umbes kümnest alamtüübist, nimega Ehlers-Danlose sündroom, mis võib põhjustada surmaga lõppevaid veresooni, põhjustab mutatsioon geenis, mis kodeerib III tüüpi kollageeni.

Nagu öeldud, on IV tüüpi kollageen basaalmembraani põhikomponent. See on korraldatud ulatuslikeks hargnemisvõrgustikeks. Seda tüüpi kollageenil puudub nn aksiaalne perioodilisus, mis tähendab, et kogu pikkuse ulatuses puudub sellel iseloomulik korduv muster ja see ei moodusta üldse kiude. Seetõttu võib seda tüüpi kollageeni pidada kõige juhuslikumaks peamistest kollageenitüüpidest. IV tüüpi kollageen moodustab suurema osa keldrimembraani kolmest kihist, nimega lamina densa ("paks kiht"). Lamina densa mõlemal küljel on lamina lucida ja lamina fibroreticularis. Viimane kiht sisaldab nii III tüüpi kollageeni retikulaarsete kiudude kujul kui ka VI tüüpi kollageeni, harvemini esinevat tüüpi.