Collagen: Background

00:01 In diesem Vortrag beschreibe ich die Biochemie von Kollagen, einem der wichtigsten Proteine in unserem Körper, das dazu beiträgt, alle Bestandteile zusammenzuhalten. Das Wort Kollagen kommt ursprünglich aus dem Griechischen, dem Wort kolla, das Leim bedeutet, und dem Wort gen, erzeugen. Kollagen wurde ursprünglich durch Auskochen der Hufe von Huftieren zur Herstellung von Klebstoffen, die andere Dinge zusammenhalten, hergestellt.

00:24 Gelatine ist eine natürliche Quelle von Kollagen, die irreversibel hydrolysiert wird, um die Eigenschaften von Gelantine zu entwickeln, die wir kennen. Es gibt viele medizinische Anwendungen für Kollagen.

00:35 Eine der häufigsten Verwendungen von Kollagen ist die Verwendung in Salben oder Schönheitsbehandlungen, um die Haut jung und jugendlich aussehen zu lassen. Kollagen ist das am häufigsten vorkommende Protein in unserem Körper.

00:47 Etwa 20 % bis 30 % unseres gesamten Körperproteins besteht aus Kollagen. Die Synthese von Kollagen verändert sich mit dem Alter. Sie nimmt quantitativ ab und verändert sich auch in ihrer Flexibilität.

01:02 Einer der Gründe, warum wir mit zunehmendem Alter steif und schrullig werden, ist, dass unser Kollagen weniger flexibel ist.

01:07 Es gibt 29 verschiedene Arten von Kollagen im menschlichen Körper. Über 90% des Kollagens im menschlichen Körper ist jedoch Typ I. Es gibt also einen sehr großen Unterschied in den Mengen der verschiedenen Kollagene, die tatsächlich hergestellt werden. Die häufigsten Arten, die wir in unserem Körper haben, sind die Typen I, II, III, IV und V. Das ist so ziemlich die absteigende Reihenfolge der einzelnen Typen.

01:29 Die Kollagenfibrillen vom Typ I sind gewichtsmäßig stärker als Stahl, was wirklich viel über die Bedeutung der Stärke dieses wichtigen Proteins aussagt. Die Basalmembran der extrazellulären Matrix besteht aus Kollagen. Es ist diese Basalmembran, die tatsächlich dabei hilft, all die verschiedenen Bestandteile unseres Körpers zusammenzuhalten. Eine der sehr wichtigen Eigenschaften von Kollagen ist, dass es die Blutgefäße umgibt. Wenn Blutgefäße beschädigt werden, wird das Kollagen freigelegt.

01:58 Die Freilegung des Kollagens hilft, dem Gerinnungssystem zu signalisieren, dass ein Schaden entstanden ist.

02:03 Und es an der Zeit ist, den Gerinnungsprozess in Gang zu setzen. Es gibt fünf verschiedene Typen, die hauptsächlich im Körper vorkommen, wie ich schon sagte, unter den verschiedenen 29. Kollagen Typ I findet man in der Haut, in Sehnen, in Gefäßverbänden, in Organen und in Knochen. Kollagen Typ II ist vor allem im Knorpel enthalten. Kollagen Typ III findet man in den retikulären Fasern. Das sind die Fasern, die den Organen die charakteristischen Formen und Strukturen geben, die sie haben. Kollagen Typ IV findet sich in der Basallamina in der epithelialen Sekretionsschicht der Basalmembran, wie ich bereits erwähnt habe. Kollagen Typ V schließlich befindet sich auf der Zelloberfläche, vor allem um das Haar und in der Plazenta. Dies zeigt die Basalmembran, die ich vorhin beschrieben habe.

02:50 In der oberen Reihe sehen wir eine Reihe von Epithelzellen. Wir können uns das als den äußeren Teil unseres Körpers vorstellen. Darunter befindet sich die Basalmembran, die ich in einer Sekunde beschreiben werde.

03:00 Darunter befinden sich einzelne Blutgefäße, die ihrerseits von einer kleinen roten Schicht von Epithelzellen ausgekleidet sind. Diese Epithelzellen sind ein Signal, dass alles in Ordnung und intakt ist.

03:12 Wenn ein Blutgefäß beschädigt wird, wird diese Epithelschicht zerstört und die Basalmembran wird ebenfalls beeinträchtigt, sodass das Blutgerinnungssystem mit dem Kollagen in Berührung kommt. Das ist ein Signal, dass Schäden stattgefunden haben und der Gerinnungsprozess beginnen muss. Kollagen kann in verschiedenen Zuständen vorliegen.

03:31 Der Zustand des Kollagens hängt von der Menge der Mineralisierung ab, die eine bestimmte Art von Kollagen erfahren hat. So sind zum Beispiel Knochen, Sehnen und Knorpel tendenziell härter und haben eine umfangreichere Mineralisierung, während fibrilläre und nicht-fibrilläre Typen flexibler sein können und nicht ganz so hart. Das faserige Gewebe, das wir am häufigsten haben, ist in den Bändern und Sehnen zu finden, und in der Haut. Kollagen ist ein faserförmiges Protein. Faserproteine haben lange, sich wiederholende Helices, die sich über eine ziemlich lange Strecke erstrecken. Die sich wiederholende Einheit des Kollagens ist eine Dreifachhelix. Das ist eine ziemlich ungewöhnliche Proteinstruktur in unserem Körper. Noch ungewöhnlicher ist die Art, wie die einzelnen Einheiten hergestellt werden, was ich in einer Sekunde beschreiben werde. Jede Polypeptidkette, die sich in der Dreifachhelix des Kollagens befindet, enthält etwa 1400 Aminosäuren. Es ist also ein ziemlich langes Protein. Das Typ-I-Kollagen enthält zwei identische α-1-Einheiten und eine α-2-Kette. Diese sind in einer rechtshändigen Helix angeordnet.

04:35 Das ist etwas ungewöhnlich, denn jede Kette von α-1 und α-2 ist selbst linkshändig ausgerichtet.

04:42 Wenn ich nun über die linkshändige und rechtshändige Ausrichtung von Helices spreche, ist dies ein bisschen schwer vorstellbar. Lassen Sie mich also kurz beschreiben, wie das ist.

04:51 Eine linkshändige Spirale kann als linkshändig bezeichnet werden, wenn man sie von sich weg und in die andere Richtung zeigt, die Spirale windet sich entgegen dem Uhrzeigersinn von Ihnen weg. Eine rechtsdrehende Spirale windet sich von Ihnen im Uhrzeigersinn weg. Die einzelnen Ketten sind also linkshändig, aber die linkshändigen Ketten sind in einer rechtshändigen Form zusammengewunden, eine sehr ungewöhnliche Struktur.

05:13 Nun werden die Stränge zu Fasern zusammengefügt. Diese Fasern haben, wie ich bereits erwähnt habe, eine beträchtliche Festigkeit.

05:21 Die Stärke ergibt sich aus den chemischen Bindungen, die zwischen den einzelnen Helices entstehen, wie wir noch sehen werden.