что способствует выработке коллагена в организме женщины

Кальций и биосинтез коллагена: систематический анализ молекулярных механизмов воздействия

Известно, что повышение уровней внеклеточного кальция стимулирует синтез/секрецию коллагена. В настоящей работе представлены результаты системно-биологического анализа кальций-зависимых белков протеома человека. Проведенный анализ указывает на перспективн

The increase of extra-cellular calcium level is known to stimulate collagen synthesis/secretion. This paper introduces results of systematic and biological analysis of calcium-dependent proteins of human proteome. This analysis indicates promising ways of increase in efficiency of calcium preparations for nutritional support of osseous metabolism.

Достаточный уровень биосинтеза коллагена является одним из важнейших показателей нормофизиологического метаболизма соединительной ткани. Фундаментальные и клинические исследования показали, что уровни кальция во внеклеточной среде стимулируют синтез/секрецию коллагена клетками внеклеточного матрикса соединительной ткани.

В эксперименте недостаточное потребление кальция негативно сказывается на состоянии биосинтеза коллагена в костной ткани [1]. Известно, в частности, что так называемые «блокаторы кальциевых каналов» ингибируют синтез коллагена I типа и его секрецию фибробластами, а аскорбат-анион противодействует эффектам блокаторов кальция [2] (рис. 1). Исследования с использованием изотопных меток показали, что блокаторы кальциевых каналов снижают преимущественно биосинтез коллагена, а не биосинтез неколлагеновых белков соединительной ткани [3].

Показано также, что использование препаратов кальция стимулирует синтез коллагена, ускоряя заживление ран и переломов. Например, альгинат кальция улучшает заживление ран в эксперименте, повышая синтез коллагена I типа и соотношение количеств фибриллярного коллагена I типа и ретикулярного коллагена III типа. Скорость закрытия раны при использовании альгината увеличивалась по сравнению с контрольной группой [4].

В проведенном нами экспериментальном исследовании были изучены эффекты синергидной комбинации кальция с цинком, медью, марганцем, бором, магнием и витамином D (препарат Кальцемин Адванс) на модели резаной раны. Введение препарата в виде водной суспензии в течение 21 сут приводило к снижению среднего времени до полного заживления раны на 6 сут по сравнению с контролем (вода, p 2+ [11]. Рассмотрим и другие потенциальные возможности участия препаратов кальция в процессе биосинтеза коллагена, основные стадии которого представлены на рис. 5.

Осуществляемый фибробластами или другими типами клеток соединительной ткани биосинтез коллагена включает в себя следующие стадии [12]:

Системно-биологический анализ Са-зависимых белков, которые могут воздействовать на биосинтез коллагена

Для установления Са-зависимых белков протеома, которые могут воздействовать на синтез коллагена, был проведен поиск с использованием перечисленных в табл. 2 биологических ролей. В результате был получен список из 15 белков (табл. 3).

Для оценки вклада каждого из анализируемых 15 белков во взаимосвязь между уровнями кальция и коллагена была разработана балльная шкала оценки релевантности биологических функций белков, содержащая следующие пункты:

В табл. 3 приведены результаты оценки релевантности различных Са-зависимых белков по отношению к воздействию ионов Са 2+ на биосинтез коллагена. Очевидно, что наиболее интересными «таргетными белками» являются Са-чувствительный рецептор (CASR) и костный морфогенетический белок 4 (BMP4). Далее представлен более подробный анализ перечисленных в табл. 3 белков.

Са-чувствительный рецептор CASR

Са-чувствительный рецептор (CASR), или «сенсор кальция» [13], — рецептор, взаимодействующий с различными G-белками (Gα(q), Gα(i), G(q/11), G(i/o), G(12/13) и G(s)) [14]. Рецептор CASR (рис. 6) присутствует, в частности, в клетках паращитовидной железы, секретирующих паратиреоидный гормон (ПТГ) и в клетках эндотелия почечных канальцев. Врожденные повреждения гена CASR приводят к гиперкальциемическим или гипокальцемическим расстройствам: семейной гипокальциурической гиперкальциемии, неонатальному острому первичному гиперпаратиреозу, аутосомно-доминантной гипокальцемической гиперкальциурии [15]. Заметим, что осуществлению биологических эффектов рецептора CASR способствует активность калиевых каналов [16].

В паращитовидной железе CASR «измеряет» концентрации ионов Са 2+ в плазме крови и активирует внутриклеточные сигнальные пути, регулирующие секрецию ПТГ или фильтрацию катионов в почках. В остеоцитах CASR детектирует уровни внеклеточного кальция и активирует остеогенез. Высокие внеклеточные уровни ионов Ca 2+ (порядка 10 мМ) стимулируют экспрессию остеогенных маркеров, включая щелочную фосфатазу, костный сиалопротеин, коллаген, остеокальцин IA1, и увеличивают минерализацию кости. Кроме того, блокада рецептора CASR ингибирует клеточный ответ остеоцитов на изменения внеклеточной концентрации Ca2+ [17].

Также CASR является физиологическим регулятором роста, дифференцировки и выживания остеобластов и остеокластов [19]. Экспрессия рецептора CASR в хрящевой и костной ткани непосредственно регулирует скелетный гомеостаз и метаболизм соединительной ткани. Рецептор CASR вносит важный вклад в рост хрящевой пластинки, в т. ч. в процессы роста и дифференцировки остеобластов и остеокластов [20] (рис. 7).

На рис. 7 можно видеть, что остеобластогенез протекает посредством дифференциации мезенхимальных клеток-предшественников остеобластов, которые делятся и дифференцируются в преостеобласты, которые, в свою очередь, созревают в остеобласты. Зрелые остеобласты секретируют неминерализованный костный матрикс (остеоид), который минерализуется с образованием кости, в которой зрелые остеобласты становятся остеоцитами. Во время стимуляции остеобластов экспрессия активной R-формы рецептора CASR увеличивается в остеобластах, а экспрессия неактивной O-формы рецептора снижается, что повышает соотношение R:O и способствует остеокластогенезу. У молодых животных стимулируемый ионами кальция Са 2+ рецептор CASR индуцирует апоптоз зрелых остеокластов и предотвращает резорбцию кости, что ведет к интенсивному росту костной ткани.

В эксперименте было показано, что активируемый ионами Ca 2+ рецептор стимулирует деление фибробластов и секрецию матриксных металлопротеиназ ММР-3, ММР-9 [21]. Повышение уровней внеклеточного кальция in vitro дозозависимо стимулирует деление фибробластов (рис. 8, контроль — 10 5 клеток, кальций — 2,2 × 10 5 клеток, p 2+ является наиболее убедительным механизмом коллаген-продуцирующего действия кальциевых препаратов.

Костный морфогенетический белок 4

Костный морфогенетический белок 4 индуцирует образование хряща и кости, участвует в развитии зубов, формировании конечностей и заживлении переломов. Интересно, что механическая нагрузка на кость способствует синтезу внеклеточного матрикса остеобластами на фоне увеличения уровней белков BMP-2/4 [22].

Повышение уровня внеклеточного кальция стимулирует увеличение числа остеобластов и ингибирует образование остеокластов, в частности, посредством воздействия на уровни экспрессии костных морфогенетических белков. Например, добавление 0,1–0,4 мМ CaCl₂ к клеткам в культуре достоверно увеличивало уровни мРНК BMP-2 и BMP-4, количество синтезируемого коллагена I типа, оцененного по уровням карбокси-концевого пептида проколлагена I [23]. Повышенные уровни Ca 2+ увеличивают экспрессию генов белков морфогенеза костей (в частности, BMP-2) [24].

Взаимосвязи между активностью рецептора CASR и экспрессией морфогенетических белков остаются недостаточно изученными. С одной стороны, считается, что регулируемая секреция BMP-2 происходит в ответ на активацию рецептора CASR [25].

О других Са-зависимых белках и их воздействии на метаболизм коллагена

К другим Са-зависимым белкам, так или иначе влияющим на метаболизм коллагена, относятся матриксные металлопротеиназы (ММП) и некоторые ростовые факторы (табл. 3). Матриксные металлопротеиназы осуществляют протеолиз тройных спиралей коллагенов различных типов и играют роль в процессе заживления ран, ремоделировании соединительной ткани, деградации хряща, развитии и минерализации кости и заживлении переломов костей [26]. В структурах ММП содержатся Са-связывающие сайты, так что достаточные уровни кальция необходимы для деградации коллагена посредством ММП. Таким образом, ММП не могут непосредственно усиливать процессы биосинтеза коллагена.

Преобразующий фактор роста бета-1 (TGF-бета1) контролирует деление и дифференцировку многих типов клеток, в т. ч. фибробластов и остеобластов. TGF-бета1 стимулирует приток ионов Са 2+ в цитоплазму клетки [27] и непосредственно стимулирует синтез коллагена в остеобластах (р = 0,001), что имеет важное значение для образования костной ткани. На остеобластах в культуре одновременное добавление к среде Ca(OH)₂ и TGF-бета1 значительно увеличило синтез белка вообще и синтез коллагена в частности (р = 0,048) [28].

Фактор роста соединительной ткани (CTGF) способствует делению и дифференцировке хондроцитов, обеспечивает клеточную адгезию фибробластов, осуществляет положительное регулирование процесса биосинтеза коллагена [31] посредством сигнальных путей Rac1/MLK3/JNK/AP-1 [32]. В частности, CTGF связывается с рецептором-2 факторов роста фибробластов (FGFR2) и стимулирует Са-зависимую внутриклеточную передачу сигнала [33].

Заключение

Улучшение биосинтеза коллагена — необходимое условие для восстановления структуры кости при срастании переломов, регенерации кости при постменопаузальном, лекарственном остеопорозе, а также при других нарушениях целостности кости. Нормализация биосинтеза коллагена способствует лучшему удержанию кальция в костной ткани и, следовательно, повышению минеральной плотности кости. Миллионам женщин старше сорока лет грозит перелом из-за хрупкости костей вследствие вымывания кальция. Каждые 5 минут в России происходит перелом кости. В особой группе риска 34 миллиона женщин России старше 40 лет, и 24 миллиона не знают об этом. Основная причина хрупкости костей — вымывание кальция и утрата коллагена. В отличие от других препаратов, Кальцемин Адванс содержит кальций и минералы, формирующие коллагеновую сетку, что удерживает кальций в костях. Она препятствует вымыванию кальция и сохраняет прочность костной ткани.

Системно-биологический анализ кальций-зависимых белков протеома человека показал, что ионы кальция стимулируют биосинтез коллагена посредством действия ионов кальция на Са-чувствительный рецептор CASR и костный морфогенетический белок BMP4.

Литература

* ГБОУ ВПО ИвГМА МЗ РФ, Иваново
** РСЦ Института микроэлементов ЮНЕСКО при РНИМУ им. Н. И. Пирогова, Москва
*** Клиника RHANA, Москва

Источник

Как стимулировать выработку коллагена в коже

Лишь немногие смогут открыто признаться, что их действительно беспокоят вопросы старения. Даже в 30 лет, когда лицо и тело выглядят молодо, мы начинаем немного дольше задерживать взгляд на отражении в зеркале. С возрастом кожа начинает меняться, появляются признаки старения — морщинки, небольшой птоз, потеря упругости и нежно-розового оттенка.

Одной из причин этих изменений является снижение синтеза коллагена и эластина. В этой статье мы поговорим о важности этих белков для организма и как повысить их выработку.

Чем важны коллаген и эластин

Коллаген — это основа всех соединительных тканей. Он играет роль белковой составляющей костной и хрящевой ткани, суставных сумок и связок, поддерживая их упругость. Его наличие в синовиальной жидкости направлено на плавное скольжение суставных поверхностей. За счет коллагена сосудистая стенка сохраняет свою прочность и тонус. Поэтому появление варикозного расширения вен связано, прежде всего, с нарушением структуры коллагена. И, конечно, коллаген в комплексе с эластином отвечает за плотность, упругость и эластичность кожных покровов, предотвращая раннее образование морщин.

Почему коллаген и эластин теряются со временем

Коллаген, эластин, как и любые другие белки, постоянно обновляются нашим организмом. Молекулы этих протеинов выполняют свою роль в организме на протяжении нескольких недель или месяцев, а после разрушаются. Этот процесс происходит из-за влияния двух факторов: действия фермента коллагеназы или избыточного содержания свободных радикалов в крови.

Снижение выработки кожей коллагена и эластина обусловлено рядом следующих причин:

В поисках способа повышения выработки коллагена в коже для начала стоит пересмотреть свой образ жизни.

Как усилить выработку коллагена и эластина в коже

Если вы не знаете чем способствовать выработке коллагена в коже, то для начала стоит разобраться в том, что в организме не усваивается коллаген, который поступает в него извне. Все протеины в пищеварительном тракте расщепляются до аминокислот, а уже из них впоследствии строятся новые белковые глобулы.

По этой причине важно позаботиться не только о достаточном употреблении пищи, в которой содержится животный и растительный белок, но и о продуктах, насыщенных веществами, способствующими выработке эластина и коллагена. К ним относится медь, железо, аскорбиновая и никотиновая кислота, витамин В6.

Белок и правильное питание

При коррекции своего рациона стоит взять во внимание суточную потребность в протеинах. Для большинства людей она составляет 1 грамм на 1 кг веса тела. У людей, которые активно занимаются силовыми видами спорта, этот показатель может увеличиваться до 1,5-2 грамм.

При выборе подходящих продуктов стоит обратить внимание на рыбу и морепродукты, мясо птицы (курица, индейка), творог, соя или тофу, блюда, содержащие желатин (мармелад, желе). Эти продукты для выработки коллагена в коже являются основными источниками белка.

Минералы и витамины для синтеза протеинов

Кроме сбалансированного белкового питания достаточно внимания стоит уделить различным витаминам и микроэлементам:

Достаточное поступление этих веществ с пищей или биологически активными добавками Sibella «Коллаген» направлено на поддержание здоровья и улучшение процессов обновления белка.

Косметические процедуры

Особый уход за кожей должен стать частью правильного образа жизни для тех, кто заботится о собственной внешности и пытается найти эффективные способы как усилить выработку коллагена в коже. Косметологические средства, в которых содержится витамин С и ретинол, стимулируют синтез этого белка. А при посещении косметологических салонов можно прибегнуть к следующим процедурам:

Эффект аппаратных методов заключается в дозированном повреждении кожи. Ее последующее интенсивное восстановление активирует синтез собственного коллагена.

Защита от ультрафиолета

Воздействие солнечного света полезно для кожи, однако солнечные ванны нужно принимать ограниченно, поскольку длительное влияние ультрафиолета неблагоприятно влияет на состояние кожи. Солнце способствует более быстрому появлению морщин. Для нивелирования этого негативного влияния загорать нужно только до или после полудня, а непосредственно перед прогулками на открытом воздухе использовать солнцезащитный крем. Выбор оптимального SPF фильтра исходит из особенностей кожи.

Витамины и БАДы

Выработка коллагена и эластина в коже лица напрямую зависит от образа жизни, питания и косметических средств. Добавление в рацион биологически активных добавок может повысить эффективность синтеза этих белков. Использование БАДов положительно сказывается на здоровье опорно-двигательного аппарата, состоянии кожи, ногтей и волос.

Как уже отмечалось ранее, преимущество стоит отдавать комплексам, в составе которых содержатся витамин С, витамины группы В,жирные Омега-3-6-9 кислоты и аминокислоты (лизин, глицин, пролин и т.д.). Sibella «Коллаген» — это биодобавка, в составе которой содержатся все необходимые микроэлементы для синтеза протеинов. При регулярном приеме препарата кожа лица заметно улучшается и постепенно уходит нежелательная пигментация.

Источник

Краткий обзор некоторых кофакторов, участвующих в синтезе коллагена

Качественные коллагеновые волокна — одна из
основных составляющих здоровой кожи. Поэтому
большое количество косметологических методов
направлено на восстановление ее коллагенового каркаса.
Как витамины и микроэлементы могут влиять на синтез
коллагена? И почему для достижения стойкого эффекта
необходимо учитывать их количественный состав
в организме?

Ежегодно создаются новые методики и препараты для улучшения синтеза коллагена с целью профилактики инволюционных процессов в организме и уменьшения выраженности возрастных изменений.

Но за стремлением повлиять на коллагеногенез извне порой забывают о тех веществах, без достаточного количества которых в самом
организме синтез коллагена крайне затруднен. Никто не будет отрицать, что продукция этого жизненно важного белка зависит от гормонов, гормоны, в свою очередь, от присутствия металлов, усвоение металлов — от витаминов; и эту цепочку можно продолжать долго, тем более что она замкнутая. Осветить все нюансы в одной статье не представляется возможным, но сделать шаг навстречу пониманию некоторых процессов — в наших силах.
Синтез и процессинг (созревание) коллагена включает в себя несколько этапов:

Всем известно об участии магния и кальция в синтезе соединительной ткани и коллагена, но о железе, цинке, меди, витаминах С и D часто забывают. Именно эти кофакторы рассмотрим в статье.

Железо

Железодефицитная анемия в той или иной степени присутствует у 40–60 % женщин детородного возраста по всему миру [2, 26]. И это при том, что железо — один из важнейших микроэлементов, необходимых для нормального функционирования биологических систем организма. Оно требуется для осуществления функции дыхания, кроветворения, участвует в иммунобиологических и окислительно-восстановительных реакциях.

Причины дефицита железа:

Учитывая высокую распространенность дефицита железа в популяции, сложно говорить о нормальном синтезе коллагена при таких состояниях.

Цинк — единственный металл, представленный в небелковой части ферментов каждого класса, и никаким другим металлом цинк не может быть заменен. Несмотря на малую концентрацию цинка в крови, стабильные связи с макромолекулами делают его доступным для всех тканей организма, что в дальнейшем позволяет удовлетворять потребности в нем белков и ферментов, выполняющих различные биологические функции [28].

Распространенность дефицита цинка в мире не менее значительная, чем железа и витамина С, и составляет до 60% [29].

Для транспорта эритроцитами кислорода и углекислого газа абсолютно необходим цинк, и большая часть цинка крови содержится именно в эритроцитах в составе цинковых металлоферментов — карбоангидраз. Карбоангидразы катализируют превращения углекислого газа в угольную кислоту (угольная кислота участвует в поддержании pH крови в физиологическом диапазоне (7,25–7,35). В капиллярах легких эти процессы идут в обратном направлении: угольная кислота распадается на углекислый газ и воду, и углекислый газ удаляется наружу [18].

Без нормального дыхания ни одна клетка не способна осуществлять свои функции.

В мире распространенность дефицита меди в организме, приводящего, наряду с железом, к анемии, составляет до 30%. А ведь этот микроэлемент крайне необходим для нормальной физиологии организма.

Если говорить о коже, то медь играет ключевую роль в ангиогенезе, синтезе и стабилизации белков внеклеточного матрикса [3].

В физиологически значимых концентрациях (2 мг — средняя суточная потребность) медь ускоряет заживление ран [16].

Ионы меди, которые являются кофакторами лизилоксидазы, принимают участие в последнем этапе синтеза коллагена. Медь имеет важное значение для формирования внутри- и межмолекулярных поперечных связей в коллагене, а соответственно, и прочности коллагеновых и эластиновых фибрилл [8, 13,
15]. Недостаток меди ухудшает формирование сшивок коллагена и приводит к тяжелой патологии костей, легких и сердечно-сосудистой системы [12].

Компенсация дефицита этого микроэлемента, бесспорно, улучшает синтез коллагена, в том числе в коже (рис. 4) [7, 10].

Аскорбиновая кислота (витамин С)

Аскорбиновая кислота играет в организме фундаментальную роль — нет фактически ни одного физиологического процесса, в котором бы она не принимала участия.

Роль витамина С в организме
Аскорбиновая кислота в организме человека оказывает влияние на множество важнейших биологических процессов:

Распространенность дефицита витамина С в мире по разным данным составляет 20–40% [14, 15].

В последнее время много исследований посвящено аскорбиновой кислоте и ее биодоступности для кожи [9]. При недостатке витамина С в организме его нанесение на кожу не будет иметь ожидаемого эффекта, так как не сможет восполнить нутритивный дефицит. В ходе проведенных исследований выяснилось, что витамин С ускоряет заживление ран, участвует в активизации синтеза коллагена I типа (рис. 5) и снижении параметров
окислительного стресса. Никаких значимых побочных эффектов при добавлении витамина С в питание в ходе проведенных исследований выявлено не было [5, 6].

Синтез коллагена зависит от гормонов, гормоны, в свою очередь, от присутствия металлов, усвоение металлов — от витаминов, и эту цепочку можно продолжать долго, тем более что она замкнутая.

Витамин D

Распространенность дефицита витамина D в российской популяции составляет более 90% (в мире 50–60%) [19]. Этот витамин стимулирует увеличение синтеза секретируемых белков TGF-β (регулируют деление
и дифференцировку различных типов клеток, включая фибробласты и кератиноциты) и их связывание с рецепторами на мембране клеток. Поэтому при его дефиците происходит нарушение активности сигнальных каскадов TGF-β, что ухудшает заживление кожи после любой травмы (включая косметологические манипуляции). Например, во время термолифтинга часть коллагеновых волокон дермы сжимается и уменьшается в объеме. Это приводит к повышению зернистости базального слоя и при достаточном количестве витамина D создает благоприятные условия для воздействия его активных форм на экспрессию TGF-β1, который и способствует обновлению соединительной ткани [11].

Выводы

Мы кратко обсудили лишь некоторые кофакторы, участвующие в синтезе коллагена. Но даже этот незначительный пласт информации позволяет судить о зависимости синтеза коллагена от нутритивного статуса организма, чем не следует пренебрегать, решая многие эстетические задачи. Изменение синтеза
коллагена происходит постепенно и усугубляется нутритивным дефицитом [19].

Источник

Как стимулировать синтез коллагена

Почему коллаген так необходим?

Коллаген – это нитевидный белок, один из основных компонентов соединительной ткани. Вырабатывается специальными клетками – фибробластами и является наиболее распространённым протеином: его доля в организме составляет ¼ всех белков.

Название происходит от слова kolla, что в переводе с греческого означает «клей» и gen – «создавать». Это полностью соответствует функциям данного белка: он скрепляет клетки при помощи фибрилл (белых тонких волокон) и удерживает эту связь.

В природе существует более 16 разновидностей коллагена, а для организма человека особую ценность представляет I, II и III тип:

I-й сконцентрирован практически во всех соединительных тканях, в том числе, в костях, сухожилиях, связках, зубах, роговице глаз. Волокна I типа наиболее прочные и эластичные и составляют 90% всего имеющегося в организме коллагена.

II-й находится в позвоночных дисках, стекловидном теле глаза, гиалиновых хрящах.

III-й содержится в матке, стенках артериальных сосудов, в коже, хрусталике.

Что касается кожи, то коллагеново-эластиновый каркас делает её гладкой, упругой, эластичной, увлажненной.

Признаки нехватки коллагена

Содержание коллагена в значительной степени начинает снижаться только с возрастом. Самым ярким признаком является появление гравитационного птоза, а также морщин, складок, пигментных пятен. Однако помимо этого на дефицит белка указывают и другие приметы:

— проблема с межпозвоночными дисками;

— длительное заживление ран;

— кровотечение из дёсен и носовой полости;

— гиповитаминоз аскорбиновой кислоты.

Где найти коллаген для кожи?

Выработка коллагена происходит благодаря участию витаминов, аминокислот, микроэлементов. К ним относятся:

Чтобы данные микроэлементы находились в вашем организме в норме, включайте в рацион:

— говядина и телятина;

— сельдь, тунец и креветки;

— курицу, индейку, мясо кролика.

Также для стимулирования синтеза коллагена необходимы следующие шаги:

1. Отшелушивание кожи мягким пилингом.

Скрабирующие частички удалят с поверхности кожи мертвые клетки, тем самым катализируя выработку нового коллагена и эластина, а также подготовят кожу для дальнейшего ухода.

2. Биодобавки (только после сдачи анализов и консультации с врачом).

Годами ранее большой популярностью в регенеративной медицине пользовался коллаген животного происхождения, но из-за побочных эффектов от него пришлось отказаться. Поэтому сейчас врачи предпочитают использовать морской коллаген. Он добывается из костей, чешуи и кожи рыб, обладает низкой антигенностью и высокой биосовместимостью.

К коллагеностимулирующим процедурам можно отнести:

— Нитевой лифтинг. Методика создаёт новый коллагено-эластиновый каркас, который выравнивает и подтягивает проблемные участки на долгое время.

Конечно, восполнять уровень коллагена нужно комплексно, тогда организм отблагодарит вас за проделанную работу прекрасным внешним видом и самочувствием.

Как стимулировать синтез коллагена

Источник