Physiologie

Kollagen: Funktionen und Hautalterung

Kollagenfunktionen

Kollagen ist eines der wichtigsten Proteine ​​in Wirbeltieren und stellt ein Drittel der gesamten Proteine ​​des menschlichen Körpers dar, wo es eine grundlegende Rolle bei der Struktur und Funktionalität von Organen und Geweben wie Haut, Knorpel und Muskelgewebe spielt.

Kollagen nimmt sicherlich die wichtigste Rolle unter den Strukturproteinen unseres Körpers ein.

Es besteht aus langen Proteinketten (über 1400 Aminosäuren), die sich zu einer sehr starken und kompakten Triple-Helix-Struktur in drei Teilen umeinander wickeln.

Die Grundsequenz der Ketten ist im Vergleich zu den anderen Proteinen eigentümlich, da sie hauptsächlich aus drei sich wiederholenden Aminosäuren besteht, von denen eine immer Glycin ist, während die anderen zwei meist Prolin und Hydroxyprolin sind, die in anderen Proteinen gewöhnlich viel weniger vertreten sind .

Kollagenfasern sind der Hauptbestandteil des Bindegewebes, das eine strukturelle Rolle beim Schutz und der Unterstützung von Weichgeweben spielt und einen großen Teil der Hautstruktur, der Bänder und Sehnen sowie der Knorpel einschließt.

Basierend auf der Sequenz der Aminosäuren, die die Polypeptidketten bilden, und der Struktur der Ketten selbst wurden 28 Kollagentypen identifiziert, von denen die wichtigsten Typ-I-Kollagentypen sind, die den größten Teil des in unserem Körper vorhandenen Kollagens ausmachen ( 90%) und findet sich ebenso in Sehnen und Knochen, insbesondere in der Haut, wo es die Hauptstrukturkomponente der extrazellulären Matrix der Dermis darstellt; Kollagen Typ II, das ein wesentliches Element des Knorpels ist und eine grundlegende Rolle in den Gelenken und Bandscheiben spielt; Typ-III-Kollagen, das in der Dermis und in den Wänden von Blutgefäßen vorhanden ist; Kollagen Typ IV, das eine Gitterstruktur mit Stützfunktion annimmt und die Basalmembran bildet.

Kollagen und Hautalterung

Die Hautalterung ist ein komplexes Phänomen, das zahlreiche äußere Faktoren wie Sonneneinstrahlung (Lichtalterung) oder besondere Umweltbedingungen (z. B. Schadstoffe, Rauch usw.) mit sich bringt genetische Veranlagung.

Wenn die Haut altert, verliert sie ihre Spannkraft und Elastizitätseigenschaften, und die Dicke der Dermis-Matrix nimmt ab. Es besteht hauptsächlich aus Kollagen Typ I und in geringerem Maße aus Kollagen Typ III, die Fasern bilden, die parallel zur Hautoberfläche angeordnet sind und ihr Festigkeit und Widerstandsfähigkeit verleihen. Weiterhin ist Kollagen vom Typ IV vorhanden, das ein integraler Bestandteil der Basalmembran ist, einer Stützstruktur, die zwischen dem Bindegewebe und dem Epithelgewebe angeordnet ist, an dem die Zellen verankert sind, und die dank ihrer mechanischen Eigenschaften das Gewebe stützt.

Kollagen wird durch Enzyme mit proteolytischer Wirkung, sogenannte Matrix-Metalloproteinasen (MMPs), abgebaut, die in der Lage sind, die langen Proteinketten, aus denen Kollagen besteht, spezifisch abzubauen und kürzere Fragmente ohne mechanische Eigenschaften zu bilden. MMPs sind eine Familie von Molekülen mit ähnlicher chemischer Struktur und unterschiedlichen Spezifitäten für eine Vielzahl von Substraten, die alle Komponenten der extrazellulären Matrix (Kollagen, Elastin, Laminine, Proteoglycane) abbauen können. Die MMPs, die am häufigsten an Hautalterungsprozessen beteiligt sind, sind MMP1, wodurch der Abbau von Kollagen Typ I und III beginnt. MMP9, das eine weitere Fragmentierung in kleinere Peptide bewirkt; während MMP2 Kollagen vom Typ IV angreift und zur Bildung von Falten beiträgt.

In der jungen Haut, die nicht dem Sonnenlicht ausgesetzt ist, sind die Kollagensynthese durch Fibroblasten und deren Abbau durch MMPs im konstanten Gleichgewicht, um den physiologischen Umsatz von Strukturmakromolekülen zu gewährleisten, wobei ihr Gehalt und ihre Funktionalität unverändert bleiben. und Erhaltung der Integrität der Haut. Mit zunehmendem Alter kommt es zu einem fortschreitenden Ungleichgewicht dieses Gleichgewichts und zu einer allmählichen Verringerung der Synthese von Kollagenvorläuferpeptiden, was mit einer Zunahme des Abbaus von reifem Kollagen einhergeht. Die Folge dieses degenerativen Phänomens ist eine allgemeine Desorganisation der Kollagenfasern, die teilweise ihre Stützfunktion verlieren und eine partielle Atrophie der extrazellulären Matrix verursachen, die weich wird und keinen Ton mehr aufweist.

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Rolle der freien Radikale und Antioxidantien

Zusätzlich zum Zeitablauf gibt es äußere Faktoren, die den Alterungsprozess der Haut beschleunigen, einschließlich oxidativem Stress.

Tatsächlich können freie Radikale die Homöostase intrazellulärer und extrazellulärer Prozesse verändern und so Biomoleküle (Nukleinsäuren, Proteine, Lipide) schädigen, die die Funktionalität der Zellen und die Wechselwirkung mit der Matrix, in der sie sich befinden, verändern. Darüber hinaus stimuliert oxidativer Stress die Synthese und Aktivierung von MMPs und verändert den normalen Kollagenstoffwechsel, der schneller zerstört wird. Antioxidationssysteme spielen daher eine wichtige Rolle bei der Verringerung der Auswirkungen des Alterns auf die Haut, da sie die Kollagen-Strukturfasern vor einem unkontrollierten Abbau schützen und dazu beitragen, das Gleichgewicht auf der Ebene der extrazellulären Matrix aufrechtzuerhalten.