Kollageeni: mitä se on, rakenne ja merkitys elimistössä

Kollageeni: ymmärrä sen rakenne, rooli elimistössä ja vaikutus ihoon, rustoon ja lihaksiin — tieteellinen opas terveydelle ja sidekudoksille.

Kollageeni on ryhmä luonnossa esiintyviä proteiineja. Luonnossa sitä esiintyy yksinomaan eläimissä, erityisesti nisäkkäiden lihassa ja sidekudoksissa.

Se on sidekudoksen pääkomponentti ja nisäkkäiden runsain proteiini. Sen osuus koko kehon proteiinipitoisuudesta on noin 25–35 prosenttia.

Kollageenia, joka on pitkänomaisina fibrilleinä, esiintyy pääasiassa kuitukudoksissa, kuten jänteissä, nivelsiteissä ja ihossa, ja sitä on runsaasti myös sarveiskalvossa, rustossa, luussa, verisuonissa, suolistossa ja välilevyissä.

Kollageenin osuus lihaskudoksesta on 1–2 %, ja se muodostaa noin 6 % vahvojen, jäntevien lihasten painosta.

Gelatiini, jota käytetään elintarvikkeissa ja teollisuudessa, on kollageenia, joka on palautumattomasti hydrolysoitu.

Rakenne

Kollageenin perusyksikkö on kolmisäikeinen heliksi: kolme polypeptidiketjua kiepautuvat toistensa ympärille muodostaen kolmoiskierteen. Kollageeniketjuissa toistuu aminohappokolmikko Gly-X-Y, jossa glysiini on joka kolmannella paikalla ja X ja Y ovat usein proliini tai hydroksyproliini. Hydroksyproliinin ja hydroksilysin muodostuminen vaatii C‑vitamiinia ja on välttämätöntä heliksin vakaudelle.

Synteesi ja jälkimuokkaukset

• Kollageenisynteesi alkaa solussa synteesinä pitkäketjuisina esiasteina (preprokollageeni → prokollageeni).
• Proliini- ja lysiiniresidien hydroksylaatio (prolyyli- ja lysyylihydroksylaasit) sekä glykosylaatio tapahtuvat endoplasmakalvostossa ja vaativat C‑vitamiinia.
• Prokollageenin kolmoiskierre muodostuu solun sisällä, jonka jälkeen prokollageeni eritetään solusta.
• Ulkosolulliset proteaasit leikkaavat propeptidit pois, jolloin syntyy tropokollageenia, joka assembleerautuu fibrilleiksi ja muodostaa risti‑linkityksiä (esim. lysyl oxidase) antaen mekaanista lujuutta.
• Kudosmatriisia muokkaavat entsyymit, kuten metalloproteinaasit (MMP), hajottavat kollageenia normaalissa uudistumisessa ja tulehduksessa.

Kollageenityypit

Erilaisia kollageenimuotoja on yli 20, mutta yleisimmät ja tunnetuimmat ovat:

• Tyypin I — suurin osa ihon, jänteiden, luun ja ligamenttien kollageenista.
• Tyypin II — pääasiallinen rustossa ja välilevyissä.
• Tyypin III — taipuvainen kuitukudos, esiintyy mm. verisuonten seinämässä ja ihossa; usein yhdessä tyypin I kanssa.
• Tyypin IV — muodostaa verkkomaista matriisia tyvikalvoissa (basal lamina).

Toiminnot elimistössä

• Antaa kudoksille mekaanista tukea ja vetolujuutta.
• Mahdollistaa kudosten kimmoisuuden ja muodon säilymisen yhdessä muiden matriisikomponenttien kanssa.
• Vaikuttaa solujen liikkumiseen, kiinnittymiseen ja signalointiin kudoksissa.
• Osallistuu haavojen paranemiseen ja korjausprosesseihin.

Ikääntyminen ja patologiset tilat

Kollageenin tuotanto vähenee iän myötä ja sen laatu saattaa heikentyä, mikä näkyy ihon rypyttyvyytenä, nivelongelmina ja hitaampana kudosten korjautumisena. Muut tekijät kuten liiallinen UV‑altistus ja sokerien kanssa tapahtuva glykointi heikentävät kollageenin rakennetta.

Esimerkkejä kollageenin synteesiä tai rakennetta häiritsevistä sairauksista:

• Skorbuutti (C‑vitamiinin puutos) — heikentynyt hydroksylaatio, epävakaa heliksi, haavojen huono paraneminen ja hampaiden irtoaminen.
• Ehlers–Danlosin syndroomat — perinnöllisiä häiriöitä kollageenin synteesissä tai prosessoinnissa; voi aiheuttaa hypermobiliteettia, ihon haurautta ja verenvuotohäiriöitä.

Ravitsemus, lisäravinteet ja gelatiini

Ruokavalion eläinperäiset raaka‑aineet (liha, luut, iho, rusto) sisältävät kollageenia tai sen hajoamistuotteita. Gelatiini on kollageenista valmistettu ainesosa, jossa kollageeni on hajotettu kuumentamalla ja hydrolyysilla; kaupalliset kollageenilisät ovat usein hydrolysoitua kollageeniproteiinia, joka on helpommin liukenevaa ja imeytyvää kuin intaktit kuitufibrillit.

Vaikka lisäravinteet voivat lisätä veren aminohappotasoa, näyttö siitä, kuinka paljon ne vaikuttavat kollageenin muodostumiseen tietyissä kudoksissa, on vaihtelevaa. C‑vitamiinin saanti on kuitenkin selkeästi tärkeä, koska se on välttämätön proliinin ja lysiinin hydroksylaatiolle.

Käyttö teollisuudessa ja lääketieteessä

Kollageenia käytetään laajasti elintarvike‑ ja kosmetiikkateollisuudessa (esim. gelatiinituotteet, ihonhoitovalmisteet), mutta myös lääketieteellisissä sovelluksissa: haavarakkuloissa, kudostukissa, luu‑ ja rustokorvaavissa materiaaleissa sekä solukantasubstraatteina kudostekniikassa. Kollageenipohjaiset materiaalit ovat usein biokompatibleja ja biologisesti hajoavia, mikä tekee niistä käyttökelpoisia regeneratiivisessa lääketieteessä.

Yhteenvetona: kollageeni on elintärkeä rakenneproteiini, joka ylläpitää kudosten lujuutta ja muotoa. Sen synteesi ja rakenne ovat monimutkaisia ja riippuvaisia useista entsymaattisista muokkauksista sekä riittävästä ravitsemuksesta — erityisesti C‑vitamiinista.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mitä on kollageeni?

K: Mikä on kollageenin tärkein tehtävä?

K: Missä kollageenia esiintyy elimistössä useimmiten?

K: Kuinka suuren osan koko kehon proteiinipitoisuudesta muodostaa kollageeni?

K: Mitä on gelatiini ja miten sitä valmistetaan?

K: Löytyykö kollageenia lihaskudoksesta?

K: Löytyykö kollageenia muista kuin eläinperäisistä lähteistä?

Hae kirjaimella