Ultrazvuková extrakce kolagenu z medúz

Fakta, která stojí za to znát

Kolagen

Kolagen je vláknitá bílkovina se strukturou trojité šroubovice a hlavní nerozpustná vláknitá bílkovina v extracelulární matrix a v pojivové tkáni. Existuje nejméně 16 typů kolagenů, ale většina z nich (přibližně 90 %) patří k typu I, typu II a typu III. Kolagen je nejhojnější bílkovinou v lidském těle a nachází se v kostech, svalech, kůži a šlachách. U savců tvoří 25–35 % veškerých tělesných bílkovin. Následující výčet uvádí příklady tkání, v nichž jsou jednotlivé typy kolagenu nejhojněji zastoupeny: typ I – kost, dermis, šlacha, vazy, rohovka; typ II – chrupavka, sklivec, nucleus pulposus; typ III – kůže, cévní stěna, retikulární vlákna většiny tkání (plíce, játra, slezina atd.); typ IV – bazální membrány, typ V – často se vyskytuje společně s kolagenem typu I, zejména v rohovce. To přirozeně podpořilo komerční využití standardních hojně zastoupených kolagenů (kolagenů I–V) jejich izolací a purifikací, převážně z lidských, hovězích a vepřových tkání, pomocí konvenčních výrobních procesů s vysokou výtěžností, což vede k vysoce kvalitním šaržím kolagenu. (Silva et al., Mar. Drugs 2014, 12)
Endogenní kolagen je přirozený kolagen syntetizovaný tělem, zatímco exogenní kolagen je syntetický a může pocházet z vnějšího zdroje, jako jsou doplňky stravy. Kolagen se vyskytuje v těle, zejména v kůži, kostech a pojivových tkáních. Tvorba kolagenu v organismu klesá s věkem a s působením faktorů, jako je kouření a UV záření. V medicíně lze kolagen použít v kolagenových obvazech na rány k přilákání nových kožních buněk do místa rány.
Kolagen se široce používá v doplňcích stravy a léčivech, protože je resorbovatelný. To znamená, že může být rozložen, přeměněn a znovu vstřebán do těla. Lze jej také zpracovat do podoby lisovaných pevných forem nebo mřížkovitých gelů. Díky široké škále funkcí a přirozenému výskytu je klinicky všestranný a vhodný pro nejrůznější lékařské účely. Pro lékařské použití lze kolagen získávat z hovězího dobytka, prasat, ovcí a mořských organismů.
Existují čtyři hlavní metody izolace kolagenu ze zvířat: vysolovací, alkalická, kyselá a enzymatická metoda.
Kyselá a enzymatická metoda se pro výrobu vysoce kvalitního kolagenu nejčastěji používají v kombinaci. Jelikož část kolagenu tvoří kolagen rozpustný v kyselině (ASC) a jiné části kolagen rozpustný v pepsinu (PSC), na kyselé zpracování navazuje enzymatická extrakce pepsinem. Kyselá extrakce kolagenu se provádí pomocí organických kyselin, jako je kyselina chloroctová, citronová nebo mléčná. K uvolnění kolagenu rozpustného v pepsinu (PSC) ze zbylého materiálu po procesu kyselé extrakce kolagenu se nerozpuštěný podíl ošetří enzymem pepsinem, aby se izoloval kolagen rozpustný v pepsinu (PSC). PSC se běžně aplikuje v kombinaci s 0,5M kyseliny octové. Pepsin je běžně používaný enzym, protože dokáže zachovat strukturu kolagenu štěpením na N-konci proteinového řetězce a nehelikálního peptidu.
Kolagen se používá v doplňcích výživy (nutraceutikách), kosmetických přípravcích a medicíně. Savčí a mořský (rybí) kolagen je dostupný na trhu a lze jej zakoupit v libovolném množství. Kolagen z medúz je nová forma kolagenu, která je biokompatibilní s lidským organismem a nesavčího původu (prostá chorob). Kolagen z medúz neodpovídá žádnému konkrétnímu typu kolagenu (typ I–V), vykazuje však různé vlastnosti kolagenů typu I, II a V.

Glykoproteiny

Glykoproteiny se vyskytují v mnoha organismech od bakterií po člověka a mají různé funkce. Tyto bílkoviny s krátkými oligosacharidovými řetězci se v mnoha buněčných dějích podílejí na rozpoznávání buněčného povrchu hormony, viry a dalšími látkami. Antigeny buněčného povrchu navíc slouží jako sekrece mucinu prvku extracelulární matrix, gastrointestinálního a urogenitálního traktu. Téměř všechny globulární bílkoviny v plazmě s výjimkou albuminu, secernovaných enzymů a bílkovin mají glykoproteinovou strukturu. Buněčná membrána se skládá z molekul bílkovin, lipidů a sacharidů. Role glykoproteinů v buněčné membráně naopak ovlivňuje počet a rozložení bílkovin. Tyto bílkoviny se podílejí na přechodu z membrány do látky. Počet a rozložení glykolipidů a glykoproteinů dávají buňce specifičnost.
Glykoproteiny odpovídají za rozpoznávání buněk, selektivní propustnost buněčné membrány a příjem hormonů. V sacharidové části glykoproteinů se vyskytuje 7 hlavních typů monosacharidů. Tyto monosacharidy se spojují v různém pořadí a s různými strukturami vazeb, což vede k velkému počtu struktur sacharidových řetězců. Glykoprotein může obsahovat jedinou N-vázanou oligosacharidovou strukturu, nebo může obsahovat více než jeden typ oligosacharidu. N-vázané oligosacharidy mohou mít stejnou nebo odlišnou strukturu, nebo mohou být přítomny také v O-vázaných oligosacharidech. Počet oligosacharidových řetězců se liší v závislosti na bílkovině a funkci.
Sialové kyseliny v glykoproteinech, které jsou součástí glykokalyxu, hrají důležitou roli při rozpoznávání buněk. Pokud jsou sialové kyseliny z jakéhokoli důvodu zničeny, struktura glykokalyxu membrány se naruší a buňka nemůže vykonávat většinu uvedených úkolů. Existují také některé strukturní glykoproteiny. Jsou to fibronektiny, lamininy a fetální fibronektiny a všechny mají v těle různá poslání. Také v eukaryotických glykoproteinech se vyskytují některé monosacharidy, převážně hexózového a aminohexózového typu. Mohou napomáhat skládání bílkovin, zlepšovat stabilitu bílkovin a podílejí se na buněčné signalizaci.