Врсте колагених влакана

Везивно ткиво чини структурну потпору живих бића, посебно кичмењака. Ткива која испуњавају ову дефиницију служе различитим функцијама у телу, а градивни елементи многих од ових везивних ткива су колагенска влакна. Колаген је протеин - заправо, то је најобилнији протеин који се налази у природи. Стога не би требало да чуди да је од 2018. идентификовано око 40 подтипова.

Нису све врсте колагена обликоване у влакна, састављена од влакана (која су и сама састављена од група тројки појединачних молекули колагена), али се у овоме често виде три од пет главних врста колагена - означене И, ИИ, ИИИ, ИВ и В аранжман. Колаген поседује корисну особину одупирања растезљивим или затезним силама. Због велике преваленције колагена у телу, поремећаји који утичу на његову синтезу или биолошку производњу су бројни и могу бити озбиљни.

Правилно везивно ткиво, што у преводу отприлике значи „све што није кост, што би већина људи могла препознати као везивно ткиво, "укључује растресито везивно ткиво, густо везивно ткиво и масно ткиво ткива. Друге врсте везивног ткива укључују крв и крвотворно ткиво, лимфоидно ткиво, хрскавицу и кости.

Колаген је облик растреситог везивног ткива. Ова врста ткива укључује влакна, млевену супстанцу, подрумске мембране и низ слободно постојећих (нпр. Циркулишућих у крви) ћелија везивног ткива. Поред влакана колагена, врста влакана растреситог везивног ткива укључује ретикуларна влакна и еластична влакна. Колаген се не налази у млевеној супстанци, али је компонента одређених базалних мембрана, које представљају везу између самог везивног ткива и било којег ткива које подржава.

Као што је напоменуто, колаген је врста протеина, а протеини се састоје од аминокиселина. Кратке дужине аминокиселина називају се пептиди, док су полипептиди дужи, али им недостају пуноправни функционални протеини.

Као и сви протеини, колаген се прави на површини рибозома унутар ћелија. Они користе упутства рибонуклеинске киселине (РНК) за прављење дугих полипептида који се називају проколаген. Ова супстанца је модификована у ендоплазматском ретикулуму ћелија на различите начине. Одређеним аминокиселинама додају се молекули шећера, хидроксилне групе и сулфид-сулфидне везе. Сваки молекул колагена намењен за колагена влакна навијен је у троструку завојницу заједно са два друга молекула, што му даје структурну стабилност. Пре него што колаген може да постане потпуно зрео, његови крајеви се подрезују тако да формирају протеин назван тропоколаген, што је једноставно друго име за колаген.

Иако је идентификовано преко три десетине различитих врста колагена, само мали део њих је физиолошки значајан. Првих пет типова, који користе римске бројеве И, ИИ, ИИИ, ИВ и В, су претежно најчешћи у телу. Заправо, 90 посто целокупног колагена састоји се од типа И.

Колаген типа И (понекад се назива и колаген И; ова шема се наравно односи на све типове) чини колагена влакна и налази се у кожи, тетивама, унутрашњим органима и органском (оном, неминералном) делу кости. Тип ИИ је примарни састојак хрскавице. Тип ИИИ је главна компонента ретикуларних влакана, што је помало збуњујуће, јер се она не сматрају „колагенским влакнима“ попут влакана направљених од типа И; типови И и ИИИ се често виде заједно у ткивима. Тип ИВ се налази у подрумским мембранама, док се тип В види у коси и на површинама ћелија.

Будући да је колаген типа И толико раширен, лако га је изоловати из околних ткива и био је прва врста колагена која је формално описана. Молекул типа И састоји се од три мање молекуларне компоненте, од којих су две познате као α1 (И) ланци, а једна од њих назива се α2 (И) ланац. Они су распоређени у облику дуге троструке завојнице. Ове троструке завојнице су заузврат сложене једна уз другу да би створиле фибриле, које су заузврат повезане у пуноправна колагенска влакна. Стога је хијерархија од најмањег до највећег у колагену α-ланац, молекул колагена, влакна и влакна.

Ова влакна се могу знатно истезати без ломљења. То их чини изузетно драгоценим у тетивама, које повезују мишиће са костима и због тога морају бити способан да толерише велику силу без прекида, а истовремено нуди велику количину флексибилност.

У болести која се назива остеогенеза имперфекта, или колаген типа И није направљен у довољним количинама или је колаген који се синтетише оштећен у свом саставу. То резултира слабошћу костију и неправилностима у везивном ткиву, што доводи до различитих степена физичке слабости (у неким случајевима може бити фатално).

Колаген типа ИИ такође формира влакна, али она нису добро организована као колагена влакна типа И. Налазе се углавном у хрскавицама. Влакна типа ИИ, уместо да буду уредно паралелна, често су поређана у оно што је мање-више збрка. То омогућава чињеница да је хрскавица, иако је главни дом колагена типа ИИ, углавном направљена од матрице која се састоји од протеогликана. Састоје се од молекула званих гликозаминогликани умотани око цилиндричног протеинског језгра. Читав аранжман чини хрскавицу компресибилном и "еластичном", особинама добро погодним за главни посао хрскавице у ублажавању ударног стреса на зглобове као што су колена и лактови.

Сматра се да су поремећаји формирања хрскавице који погађају скелет познати као хондродисплазије узроковани мутацијом гена у ДНК који кодира молекул колагена типа ИИ.

Главна улога колагена типа ИИИ је стварање ретикуларних влакана. Ова влакна су врло уска, у пречнику имају само око 0,5 до 2 милионити део метра. Колагена влакна направљена од колагена типа ИИИ су више гранања него паралелна оријентације.

Ретикуларна влакна се налазе у изобиљу у миелоидном (коштаној сржи) и лимфоидним ткивима, где служе као скела за специјализоване ћелије укључене у стварање нових крвних зрнаца. Израђују их или фибробласти или ретикуларне ћелије, у зависности од њихове локације. Могу се разликовати од колагена типа И на основу тога како се појављују након бојења одређеним хемијским бојама.

Један од 10-ак подтипова болести назван Ехлерс-Данлосов синдром, који може довести до фаталног пуцања крвних судова, узрокован је мутацијом гена који кодира колаген типа ИИИ.

Као што је напоменуто, колаген типа ИВ је главна компонента базалне мембране. Организован је у опсежне мреже гранања. Ова врста колагена нема оно што се назива аксијалном периодичношћу, што значи да дуж своје дужине нема карактеристичан образац који се понавља и уопште не ствара влакна. Стога би се овај тип колагена могао сматрати најсретнијим од главних типова колагена. Колаген типа ИВ чини већи део унутрашњег од три слоја базалне мембране, која се назива ламина денса („дебели слој“). Са обе стране ламине денса налазе се ламина луцида и ламина фиброретицуларис. Овај други слој садржи колаген типа ИИИ у облику ретикуларних влакана, као и колаген типа ВИ, ређе сретан тип.