کلاژن چیست؟ – ساختار، عملکرد و انواع آن

اصلی ترین و فراوان ترین پروتئینی که در بدن وجود دارد، کلاژن می باشد. این ماده در ساختار پوست، استخوان ها و عضلات نقش داشته و به تشکیل لخته خون کمک می کند. کلاژن از ضعیف شدن استخوان ها و عضلات و چین و چروک پوست جلوگیری می کند. اتصال بافت ها و سلول ها در بدن به وسیله ی پروتئین کلاژن انجام می شود که حدود ۳۰ در صد کل پروتئین های بدن را تشکیل می دهد. در کتاب های علوم پایه به بررسی این پروتئین پرداخته شده است. برای شناخت بهتر این پروتئین و نقشی که در ساختار بدن دارد، این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک را مطالعه بفرمایید.

فهرست مطالب :

۱- کلاژن چیست؟

۲- ساختار کلاژنها

۳- تولید و ساخت کلاژنها

۴- عملکرد کلاژنها

۵- انواع کلاژنها

۶- مزیت های وجود کلاژن در بدن

۷- مواد غذایی افزاینده کلاژن در بدن

۸- عواملی که به کلاژن آسیب می زنند

۹- مصرف مکمل های کلاژنها

۱- کلاژن چیست؟

کلاژن پروتئینی است که جزء مهم و اصلی در ساختار پوست، ماهیچه ها، عضلات، استخوان، سیستم گوارشی و رباط ها می باشد. کلاژن ریشه یونانی داشته و از «کلا» به معنی چسب گرفته شده است. در مفاصل و تاندون ها، کلاژن مانند چسبی باعث نگه داشتن بدن ما شده و در پوست باعث کشیدگی آن می شود. در ساختار قسمت های دیگری از بدن چون دندان، قرنیه چشم، تاندون ها و رگ های خونی ماده کلاژن را داریم. با افزایش سن تولید کلاژن کاهش می یابد. به همین دلیل است که در هنگام پیری، پوستی چروکیده و مفاصلی پر درد خواهیم داشت. ۶ درصد عضلات و ۱ تا ۲ درصد ماهیچه ها از کلاژن می باشد. اما در کل ۳۰ درصد پروتئین های بدن کلاژنها می باشند.

۲- ساختار کلاژنها :

ساختار یک مولکول کلاژن از پیچ خوردن سه رشته پلی پپتیدی که پپتیدهای آلفا نامیده می شوند، تشکیل شده است. به هر کدام از این مارپیچ ها تروپوکلاژن گفته می شود که با در کنار هم قرار گرفتن، فیبریل های کلاژنی را ایجاد می کنند. فیبرهای کلاژنی نیز از کنار هم قرار گرفتن فیبریل ها (با طول ۳۰۰ و قطر ۱,۵ نانومتری) ساخته می شوند. اسیدهای آمینه ای که در ساختار کلاژنها وجود دارد گلیسین، پرولین، آرژنین و هیدروکسی پرولین می باشد.

۳- تولید و ساخت کلاژنها :

درون سلول :

در فرآیند ترجمه، ابتدا رشته های زنجیری آلفا-۱ و آلفا-۲، در طول شبکه آندوپلاسمی خشن در روی ریبوزوم ها تشکیل می شود. این رشته های آلفا که «پری پروکلاژن» نام دارد با آزاد شدن درون لومن در این شبکه، رشته های پپتیدی پروآلفا را تشکیل می دهند. به کمک ویتامین C، لیزین و پرولین در لومن شبکه آندوپلاسمی هیدروکسیله شده و گلیکوزیلاسیون روی اسید آمینه لیزین هیدروکسیله، انجام می شود. ساختار مارپیچی سه رشته ای که در بالا به آن اشاره شد از ترکیب یک زنجیر آلفا-۲ و دو زنجیر آلفا-۱ ساخته می شود. بعد از تشکیل پروکلاژن فرآیند اگزوسیتوز انجام و از سلول خارج می شود.

خارج از سلول :

بعد از خروج از سلول، آنزیم پروکلاژن پپتیداز، تروپوکلاژن را می سازد. آنزیم لیزین اکسیداز با ایجاد پیوندهای کووالانسی بین لیزین و هیدروکسی لیزین، تروپوکلاژنها را ساخته که وقتی کنار هم قرار می گیرند فیبریل ها و سپس فیبرهای کلاژنی را می سازند. بعد از ساخته شدن کلاژنها، آن ها به غشا متصل می شوند و این کار از طریق پروتئین هایی مانند فیبرونکتین و اینتگرین انجام می شود.

نکته :

اختلال اسکوروی که از کمبود ویتامین C ناشی می شود موجب اختلال در ساختار و نقش کلاژنها شده و علایمی چون ریختن دندان، زخم های مزمن و خونریزی از لثه را سبب می شود.

۴- عملکرد کلاژنها :

علاوه بر نقش استحکام ساختاری در بخش های مختلف بدن، این پروتئین در پوست باعث کشیدگی و جوانسازی می شود. این پروتئین مانند چسبی سلول های مختلف بافت ها را در کنار هم قرار می دهند. در ساختار لوله گوارش، قلب، کلیه، مثانه، کیسه صفرا و عروق خونی این پروتئین را می توان یافت. همچنین این پروتئین از پوست در مقابل مواد بیماری زا، سلول های سرطانی، میکرو ارگانیسم ها و سم های محیطی، با گرفتن و جذب آن ها، محافظت می کند.

۵- انواع کلاژنها :

چهار نوع اصلی کلاژنها از بین ۱۶ نوعی که در بدن وجود دارد که آن ها را در زیر معرفی می کنیم.

نوع اول : این نوع از کلاژنها که در ساختار پوست، دندان، تاندون ها، استخوان ها، بافت های همبند و غضروف ها یافت می شوند دارای فیبرهای متراکم می باشند.

نوع دوم : در محل اتصال مفاصل و در غضروف ها، کلاژنهایی با بافت فیبرهایی با تراکم کم دیده می شود و نوع دوم هستند.

نوع سوم : پروتئین هایی که در ساختار رگ های خونی، ماهیچه ها و اندام ها هستند از کلاژنهای نوع سوم می باشند.

نوع چهارم : کلاژنهای نوع چهارم در لایه های پوست یافت شده و نقش فیلتری دارند.

۶- مزیت های وجود کلاژن در بدن :

یکی از مزایای وجود کلاژنها در بدن سلامتی پوست و مو می باشد. این بافت پروتئینی باعث محکم شدن و کشیدگی پوست شده و به آن امکان تعمیر و ترمیم می دهد. با کلاژن بیشتر، پوست کمتر نازک شده و سلولیت کمتری خواهد داشت. یکی دیگر از مزایای کلاژنها راحتی حرکت مفاصل است. وقتی کمبود این ماده را در بدن داشته باشیم، رباط ها و مفاصل به سفتی و سختی حرکت می کنند و با رساندن کلاژن به آن ها، انگار گریس کاری شده اند.

وقتی روده در دستگاه گوارش دچار نشتی شده باشد و سموم از طریق آن وارد دستگاه گوارش شوند، کلاژنها می توانند به ترمیم بافت آسیب دیده بپردازند و آن را ترمیم کنند. همچنین کلاژن ها به سلامت کبد کمک می کنند و این کار را با بهبود بخشیدن جریان خون و جذب مواد سمی بد و یا الکل توسط گلایسین انجام می دهند.

همچنین :

اسید آمینه پرولین موجود در ساختار کلاژنها، چربی های انباشته شده در دیواره رگ ها را وارد جریان خون کرده و از تجمع آن ها در رگ ها جلوگیری می کند و از این طریق می تواند فشار خون را کنترل کند. مستحکم کردن ناخن ها، مو و دندان و همچنین افزایش متابولیسم بدن و تبدیل گلوکز به انرژی و تشکیل ماهیچه ها از این طریق از فواید وجود کلاژنهاست.

۷- مواد غذایی افزاینده کلاژن در بدن :

همان طور که گفته شد با افزایش سن، تولید کلاژنها در بدن کاهش می یابد. در نتیجه کاهش تولید کلاژنها پوست دچار پیری و چروکیدگی می شود. همچنین مفاصل و استخوان ها با افزایش سن دچار درد می شود. برای همین مصرف غذاهای کلاژندار برای بدن و جبران کمبود تولید آن کمک فراوانی می کند. به برخی از این مواد و غذاها اشاره می کنیم.

ویتامین C یکی از این مواد است که در ترکیب مرکبات و توت فرنگی به وفور یافت می شود. ویتامین A که به شکل بتاکاروتن در ترکیب غذاهای گیاهی و گوشت حیوانات یافت می شود. مس یکی دیگر از این مواد است که در روغن کنجد، پنیر، عدس، پودر کاکائو و … یافت می شود. آنتی اکسیدان آنتوسیانیدین موجود در گیلاس، تمشک، زغال اخته و توت سیاه یکی دیگر از این مواد است. پرولین و گلایسین نیز از اسیدهای آمینه ای هستند که به ترتیب در سفیده تخم مرغ و ژلاتین به مقدار زیاد وجود دارند.

۸- عواملی که به کلاژن آسیب می زنند :

برخلاف برخی مواد غذایی که باعث افزایش کلاژن در بدن می شوند، مصرف برخی مواد نیز کلاژنها را در بدن کم می کند. به عنوان مثال مصرف زیاد قند یکی از این موارد است که از نمونه ی آن که پیری زودرس را در پوست ایجاد می کند، شکر سفید است (به خصوص در نوشابه ها). با مصرف زیاد قند، اتصال تعداد زیادی از آن ها به پروتئین ها انجام می شود (گلیکاسیون) و نقش پروتئین ها را دچار اختلال می کند.

از مواد دیگری که باعث تخریب کلاژنها و الاستین پوست می شود، دود تنباکو و سیگار می باشد. رگ های خونی که در پوست وجود دارد توسط نیکوتین باریک شده و نمی تواند اکسیژن و مواد مغذی لازم را دریافت کند، در نتیجه باعث پیر شدن و تخریب پوست می شود.

کلاژن های پوست توسط پرتوهای فرابنفش خورشید دچار تخریب و تجزیه شده و با جداشدن الیاف، الاستین غیرطبیعی تشکیل می شود. در این حالت پوست دچار آسیب و پیری می شود.

در ادامه :

در برخی موارد مشکلات در سیستم ایمنی بدن باعث تخریب پوست و بافت های پیوندی آن، توسط آنتی بادی ها می شود. بیماری لوپوس نمونه ای از این مورد است. همچنین تغییرات ژنتیکی نیز می تواند تولید کلاژنها را با جهش و یا کاهش تولید مواجه کند. از عوامل طبیعی برای کاهش تولید کلاژنها، افزایش سن و روند پیری می باشد. این روند با آسیب به پروتئین ها باعث خشکی و ضعیف شدن ساختار کلاژنها می شود.

۹- مصرف مکمل های کلاژنها :

مکمل های کلاژنی که به تشکیل پروتئین های جدیدی از این ماده می انجامد، کلاژنهای هیدرولیز شده هستند. هیدرولیز کردن، پپتیدهای این پروتئین را قابل دسترس می کند. مکمل کلاژنی دیگر ژلاتین موجود در کلاژنهایی است که در استخوان های ران گاو و گوسفند وجود دارد، این مواد پروتئین های خود را در یک محیط جذبی راحت، رها می کنند. با این حال امروزه مکمل های دارویی از کلاژنها نیز در دسترس است که با مصرف آن ها درد مفاصل کم شده و چین و چروک های پوست کم می شود. همچنین استفاده از این کلاژنها درد آرتروز را کم می کند.

توجه :

مصرف این مکمل ها دارای عوارض کمی است ولی سوزش سرمعده و ایجاد آلرژی می تواند از جمله ی آن باشد. همچنین ممکن است حساسیت های پوستی و مشکلات روده را سبب شود.