Kollageenikuitujen tyypit

Sidekudos muodostaa elävien esineiden, erityisesti selkärankaisten, rakenteellisen tuen. Tämän määritelmän mukaiset kudokset palvelevat erilaisia ​​toimintoja koko kehossa, ja monien näiden sidekudosten rakennuspalikat ovat kollageenikuituja. Kollageeni on proteiini - itse asiassa se on runsas proteiini luonnossa. Siksi ei pitäisi olla yllättävää, että vuodesta 2018 lähtien oli tunnistettu noin 40 alatyyppiä.

Kaikista kollageenityypeistä ei muodostu kuituja, jotka koostuvat fibriileistä (jotka itse koostuvat yksittäisten kolmoisryhmistä) kollageenimolekyylit), mutta kolme viidestä pääkollageenityypistä - merkittyinä I, II, III, IV ja V - nähdään usein tässä järjestely. Kollageenilla on edullinen ominaisuus vastustaa venytys- tai vetovoimia. Kollageenin pelkän esiintyvyyden vuoksi elimistössä sen synteesiin tai biologiseen valmistukseen vaikuttavia häiriöitä on paljon ja ne voivat olla vakavia.

Varsinainen sidekudos, mikä tarkoittaa karkeasti "kaikkea muuta kuin luita, mitä useimmat ihmiset saattavat tunnistaa sidekudokseksi "sisältää irtonaisen sidekudoksen, tiheän sidekudoksen ja rasvan kudos. Muita sidekudostyyppejä ovat veri ja veren muodostava kudos, imukudos, rusto ja luu.

Kollageeni on eräänlainen löysä sidekudos. Tämän tyyppinen kudos sisältää kuituja, jauhettua ainetta, tyvikalvoja ja erilaisia ​​vapaasti olemassa olevia (esim. Veressä kiertäviä) sidekudossoluja. Kollageenikuitujen lisäksi irtonaisen sidekudoksen kuitutyyppiin kuuluvat verkkokuidut ja elastiset kuidut. Kollageenia ei löydy jauhetusta aineesta, mutta se on osa tiettyjä tyvikalvoja, jotka ovat rajapinta itse sidekudoksen ja minkä tahansa kudoksen välillä.

Kuten todettiin, kollageeni on eräänlainen proteiini, ja proteiinit koostuvat aminohapoista. Lyhyitä aminohappojen pituuksia kutsutaan peptideiksi, kun taas polypeptidit ovat pitempiä, mutta eivät ole täydellisiä funktionaalisia proteiineja.

Kuten kaikki proteiinit, kollageenia tehdään solujen sisällä olevien ribosomien pinnoille. Nämä käyttävät ribonukleiinihapon (RNA) ohjeita pitkien polypeptidien valmistamiseksi, joita kutsutaan prokollageeniksi. Tätä ainetta modifioidaan solujen endoplasmisessa verkkokalvossa eri tavoin. Sokerimolekyylit, hydroksyyliryhmät ja sulfidi-sulfidisidokset lisätään tiettyihin aminohappoihin. Jokainen kollageenimolekyylille tarkoitettu kollageenimolekyyli kääritään kolmoiskierteeseen kahden muun molekyylin kanssa, mikä antaa sille rakenteellisen vakauden. Ennen kuin kollageeni voi täysin kypsyä, sen päät leikataan pois muodostamaan tropokollageeniksi kutsuttu proteiini, joka on yksinkertaisesti toinen nimi kollageenille.

Vaikka on tunnistettu yli kolme tusinaa erilaista kollageenityyppiä, vain pieni osa näistä on fysiologisesti merkittäviä. Viisi ensimmäistä tyyppiä, käyttäen roomalaisia ​​numeroita I, II, III, IV ja V, ovat ylivoimaisesti yleisimpiä kehossa. Itse asiassa 90 prosenttia kaikesta kollageenista koostuu tyypistä I.

Tyypin I kollageeni (joskus kutsutaan kollageeniksi I; tätä järjestelmää sovelletaan tietysti kaiken tyyppisiin tuotteisiin) muodostuu kollageenikuituja, ja sitä esiintyy ihossa, jänteissä, sisäelimissä ja luun orgaanisessa (ei-mineraalisessa) osassa. Tyyppi II on ruston ensisijainen ainesosa. Tyyppi III on retikulaarikuitujen pääkomponentti, mikä on hieman hämmentävää, koska niitä ei pidetä "kollageenikuiduina", kuten tyypin I kuituja; tyypit I ja III nähdään usein yhdessä kudoksissa. Tyyppi IV löytyy tyvikalvoista, kun taas tyyppi V näkyy hiuksissa ja solujen pinnoilla.

Koska tyypin I kollageeni on niin yleistä, se on helppo eristää ympäröivistä kudoksista ja se oli ensimmäinen kollageenityyppi, joka oli virallisesti kuvattu. Tyypin I proteiinimolekyyli koostuu kolmesta pienemmästä molekyylikomponentista, joista kaksi tunnetaan α1 (I) -ketjuina ja toista kutsutaan α2 (I) -ketjuksi. Ne on järjestetty pitkän kolmoiskierteen muodossa. Nämä kolminkertaiset kierteet puolestaan ​​pinotaan toistensa kanssa muodostaen fibrillit, jotka puolestaan ​​niputetaan täysimittaisiksi kollageenikuiduiksi. Kollageenin hierarkia pienimmistä suurimpiin on siis α-ketju, kollageenimolekyyli, fibrilli ja kuitu.

Nämä kuidut pystyvät venyttämään huomattavasti murtumatta. Tämä tekee niistä erittäin arvokkaita jänteissä, jotka yhdistävät lihakset luihin ja joiden on siksi oltava pystyy sietämään paljon voimaa rikkomatta tarjoamalla silti paljon joustavuus.

Osteogenesis imperfecta -nimellä kutsutussa taudissa joko tyypin I kollageenia ei valmisteta riittävästi tai syntetisoitu kollageeni on koostumukseltaan viallinen. Tämä johtaa luiden heikkouteen ja sidekudoksen epäsäännöllisyyteen, mikä johtaa fyysisen heikkouden eri asteisiin (se voi joissakin tapauksissa olla hengenvaarallinen).

Tyypin II kollageeni muodostaa myös kuituja, mutta nämä eivät ole yhtä hyvin järjestäytyneitä kuin tyypin I kollageenikuidut. Nämä löytyvät pääasiassa rustosta. Tyypin II fibrillit eivät ole siististi yhdensuuntaisia, vaan ne on järjestetty enemmän tai vähemmän sekaan. Tämän saa aikaan se tosiasia, että vaikka rusto on tyypin II kollageenin pääkoti, se koostuu pääosin matriisista, joka koostuu proteoglykaaneista. Nämä koostuvat molekyyleistä, joita kutsutaan glykosaminoglykaaneiksi, jotka on kääritty sylinterimäisen proteiinisydämen ympärille. Koko järjestely tekee rustosta kokoonpuristuvan ja "joustavan". Laadut sopivat hyvin ruston päätehtävään pehmentää nivelissä, kuten polvissa ja kyynärpäissä, esiintyvää rasitusta.

Luurankoon vaikuttavien ruston muodostumishäiriöiden, joita kutsutaan kondrodysplasioiksi, uskotaan johtuvan mutaatiosta geenissä DNA: ssa, joka koodaa tyypin II kollageenimolekyyliä.

Tyypin III kollageenin päärooli on retikulaaristen kuitujen muodostuminen. Nämä kuidut ovat hyvin kapeita, halkaisijaltaan vain noin 0,5 - 2 miljoonasosaa metriä. Tyypin III kollageenista valmistetut kollageenifibrillit ovat haarautuneempia kuin suuntaisia ​​suuntaisia.

Verkkokuituja esiintyy runsaasti myelooisissa (luuytimessä) ja imukudoksissa, joissa ne toimivat rakennustelineinä erikoistuneille soluille, jotka osallistuvat uusien verisolujen muodostumiseen. Ne valmistavat joko fibroblastit tai retikulaariset solut niiden sijainnista riippuen. Ne voidaan erottaa tyypin I kollageenista sen perusteella, miten ne näyttävät värjätyillä tietyillä kemiallisilla väriaineilla.

Yksi Ehlers-Danlos-oireyhtymän, joka voi johtaa kuolemaan johtaviin verisuonten repeämiin, noin kymmenestä alatyypistä, johtuu tyypin III kollageenia koodaavan geenin mutaatiosta.

Tyypin IV kollageeni on peruskalvon pääkomponentti, kuten todettiin. Se on organisoitu laajaksi haarautumisverkostoksi. Tämän tyyppisellä kollageenilla ei ole niin sanottua aksiaalista jaksollisuutta, mikä tarkoittaa, että sillä ei ole pituudeltaan tyypillistä toistuvaa mallia eikä se muodosta lainkaan kuituja. Tämäntyyppistä kollageenia voidaan siksi pitää kaikkein sattumanvaraisimpana tärkeimmistä kollageenityypeistä. Tyypin IV kollageeni muodostaa suurimman osan tyvikalvon kolmesta kerroksesta, nimeltään lamina densa ("paksu kerros"). Kummallakin puolella lamina densaa on lamina lucida ja lamina fibroreticularis. Jälkimmäinen kerros sisältää jonkin verran tyypin III kollageenia retikulaarikuitujen muodossa sekä tyypin VI kollageenia, harvemmin esiintyvää tyyppiä.