Катаболизм коллагена

Коллаген, имеющий белковую природу функционирует в организме определенное время. Он относится к медленно – обменивающимися белкам. Период его полураспада (Т1/2) составляет несколько месяцев.

Разрушение коллагена осуществляется:

а) Активными формами кислорода.

б) Гидролитическими ферментами - гидролазами. К ним относят Ɛ коллагеназу.

Различают 2 типа коллагеназ: тканевая и бактериальная

Тканевая коллагеназа: присутствует у человека в различных органах и тканях. Синтезируется в N фибробластами и макрофагами.

Ɛ в активном центре содержит Zn2+. Известно 4 формы тканевой коллагеназы. Активность Ɛ зависит от соотношения межклеточном матриксе активаторов (А) и ингибиторов (Y).

К автиваторам относят

- плазмин

- калликреин

- катепсин В

Тканевая коллагеназа расщепляет тройную спираль коллагена в определенном месте, примерно на ¼ расстояния от С-конца, между остатками глицина и лейцина (или изолейцина).

Образующиеся фрагменты коллагена растворимы в воде и при t тела они спонтанно денатурируются и становятся доступными для Ɛ- пептидогидролаз (а нативный коллаген ими не гидрализуется).

Нарушение катаболизма коллагена ведет к фиброзу органов и тканей (в основном печении легких)

А усиление распада коллагена приводит к аутоиммунным заболеваниям (ревматоидный артрит, системная красная волчанка).

Бактериальная коллагеназа: синтезируется в основном возбудителем газовой гангрены (Clostridium histolyticum). Таким образом, разрушаются соединительнотканные барьеры в организме, что обеспечивает проникновение (или инвазию) этого микроорганизма и развитию газовой гангрены. Сам возбудитель не содержит коллагена и поэтому не подвержен действию тканевой коллагеназы человека.

Регуляция обмена коллагена осуществляется:

а)по механизму обратной взаимосвязи: сам коллаген и N-пропептиды после своего отщепления тормозят трансляцию коллагена.

б) метаболически: аскорбиновая кислота стимулирует синтез коллагена и протеогликанов, а также пролиферацию фибробластов.

в) гормонально: глюкокортикоиды тормозят синтез коллагена на уровне т-РНК проколлагена и ингибируют активность Ɛ-пролил и лизил гидроксилазы.

Эстрогены стимулируют синтез коллагена в коже и матке т. к. на фибробластах имеются R (рецепторы) к эстрогенам.

Применение коллагена в медицине:

Ɛ-коллагеназа используется для лечения ожоговой болезни в хирургии и для лечения гнойных заболеваний глаз в офтальмологии.

Определение гидроксипролина в физиологических жидкостях человека как показатель скорости распада коллагена:

В результате распада коллагена, в крови и моче появляется свободный гидроксипролин. Большая часть этой аминокислоты катаболизируется под действием Ɛ-гидроксипролиноксидазы до α-кетоглутарового полуальдегида, который затем превращается в α-КГ.

Гидроксипролин

Накапливается

гидроксипролин Ɛ- гидроксипролин

при деффекте оксидаза

Ɛ- гидроксипролин

оксидазы

α-кетоглутаровый полуальдегид

Спонтанно НАД⁺ + Н2О

НАДН + Н⁺

α-КГ.

восст. НАДН + Н⁺

аминиров NH₃

H₂O

НАД⁺

Глутаминовая кислота

Гидроксипролин является маркерной аминокислотой, по которой судят о скорости распада коллагена.

При некоторых заболеваниях связанных с поражением соединительной ткани экскреция гидроксипролина увеличивается вследствие усиленного распада коллагена (болезнь Педжета, гиперпаратиреозе, коллагеназах)

При дефекте Ɛ-гидроксипролиноксидазы выделение гидроксипролина превышает 1 г/сутки.