Ultrazvučna ekstrakcija kolagena iz meduza

Činjenice koje vrijedi znati

Kolagen

Kolagen je vlaknasti protein sa strukturom trostruke uzvojnice i glavni netopljivi vlaknasti protein u izvanstaničnom matriksu i vezivnom tkivu. Postoji najmanje 16 tipova kolagena, ali većina njih (približno 90%) pripada tipu I, tipu II i tipu III. Kolagen je najzastupljeniji protein u ljudskom tijelu, a nalazi se u kostima, mišićima, koži i tetivama. U sisavaca čini 25–35% ukupnih proteina u tijelu. Sljedeći popis navodi primjere tkiva u kojima su pojedini tipovi kolagena najzastupljeniji: tip I – kost, dermis, tetiva, ligamenti, rožnica; tip II – hrskavica, staklovina, nucleus pulposus; tip III – koža, stijenka krvnih žila, retikularna vlakna većine tkiva (pluća, jetra, slezena itd.); tip IV – bazalne membrane; tip V – često je raspoređen zajedno s kolagenom tipa I, osobito u rožnici. To je prirodno pogodovalo komercijalnom iskorištavanju uobičajenih, obilno zastupljenih kolagena (kolageni I–V), njihovom izolacijom i pročišćavanjem, uglavnom iz ljudskih, goveđih i svinjskih tkiva, konvencionalnim proizvodnim postupcima visokog prinosa, čime se dobivaju visokokvalitetne serije kolagena. (Silva et al., Mar. Drugs 2014, 12)
Endogeni kolagen prirodni je kolagen koji sintetizira tijelo, dok je egzogeni kolagen sintetski i može potjecati iz vanjskog izvora, poput dodataka prehrani. Kolagen se nalazi u tijelu, osobito u koži, kostima i vezivnim tkivima. Proizvodnja kolagena u organizmu smanjuje se s dobi i izloženošću čimbenicima poput pušenja i UV svjetlosti. U medicini se kolagen može upotrebljavati u kolagenskim oblogama za rane kako bi se nove stanice kože privukle na mjesta rana.
Kolagen se široko upotrebljava u dodacima prehrani i farmaceutskim proizvodima jer se može resorbirati. To znači da se može razgraditi, preobraziti i ponovno apsorbirati u tijelo. Također se može oblikovati u komprimirana čvrsta tijela ili gelove mrežaste strukture. Njegov širok raspon funkcija i prirodna prisutnost čine ga klinički svestranim i prikladnim za različite medicinske namjene. Za medicinsku uporabu kolagen se može dobiti iz goveda, svinja, ovaca i morskih organizama.
Postoje četiri glavne metode izolacije kolagena iz životinja: isoljavanje, alkalna, kiselinska i enzimska metoda.
Kiselinska i enzimska metoda najčešće se primjenjuju u kombinaciji za proizvodnju visokokvalitetnog kolagena. Budući da dio kolagena čini kolagen topljiv u kiselini (ASC), a drugi dio kolagen topljiv u pepsinu (PSC), nakon obrade kiselinom slijedi enzimska ekstrakcija pepsinom. Kiselinska ekstrakcija kolagena provodi se organskim kiselinama poput kloroctene, limunske ili mliječne kiseline. Kako bi se kolagen topljiv u pepsinu (PSC) oslobodio iz preostalog materijala nakon postupka kiselinske ekstrakcije kolagena, neotopljena tvar obrađuje se enzimom pepsinom radi izolacije kolagena topljivog u pepsinu (PSC). PSC se obično primjenjuje u kombinaciji s octenom kiselinom koncentracije 0,5M. Pepsin je često korišten enzim jer može održati strukturu kolagena cijepanjem na N-kraju proteinskog lanca i na nehelikalnom peptidu.
Kolagen se upotrebljava u dodacima prehrani (nutraceuticima), kozmetičkim proizvodima i medicini. Kolagen sisavaca i morski (riblji) kolagen dostupni su na tržištu i mogu se kupiti u bilo kojim količinama. Kolagen meduza novi je oblik kolagena koji je biokompatibilan s ljudskim organizmom i nije podrijetlom od sisavaca (bez bolesti). Kolagen meduza ne odgovara nijednom određenom tipu kolagena (tip I–V), ali pokazuje različita svojstva kolagena tipova I, II i V.

Glikoproteini

Glikoproteini se nalaze u mnogim organizmima, od bakterija do ljudi, i imaju različite funkcije. Ti proteini s kratkim oligosaharidnim lancima sudjeluju u prepoznavanju stanične površine od strane hormona, virusa i drugih tvari u mnogim staničnim zbivanjima. Osim toga, antigeni stanične površine služe kao sekrecija mucina elementa izvanstaničnog matriksa, gastrointestinalnog i urogenitalnog trakta. Gotovo svi globularni proteini u plazmi, osim albumina, izlučenih enzima i proteina, imaju glikoproteinsku strukturu. Stanična membrana sastoji se od molekula proteina, lipida i ugljikohidrata. Uloga glikoproteina u staničnoj membrani, s druge strane, utječe na broj i raspodjelu proteina. Ti proteini sudjeluju u prijelazu iz membrane u tvar. Broj i raspodjela glikolipida i glikoproteina daju stanici specifičnost.
Glikoproteini su odgovorni za prepoznavanje stanica, selektivnu propusnost stanične membrane i unos hormona. U ugljikohidratnom dijelu glikoproteina postoji 7 glavnih vrsta monosaharida. Ti se monosaharidi kombiniraju u različitim sljedovima i s različitim strukturama veza, što rezultira velikim brojem struktura ugljikohidratnih lanaca. Glikoprotein može sadržavati jednu N-vezanu oligosaharidnu strukturu ili može sadržavati više od jedne vrste oligosaharida. N-vezani oligosaharidi mogu imati iste ili različite strukture ili mogu biti prisutni i u O-vezanim oligosaharidima. Broj oligosaharidnih lanaca varira ovisno o proteinu i funkciji.
Sijalinske kiseline u glikoproteinima, sastavnom dijelu glikokaliksa, imaju važnu ulogu u prepoznavanju stanica. Ako se sijalinske kiseline iz bilo kojeg razloga unište, narušava se struktura glikokaliksa membrane i stanica ne može obavljati većinu navedenih zadataka. Postoje i neki strukturni glikoproteini. To su fibronektini, laminini i fetalni fibronektini, a svi oni imaju različite zadaće u tijelu. U eukariotskim glikoproteinima također postoje neki monosaharidi, uglavnom tipa heksoza i aminoheksoza. Oni mogu pomoći pri smatanju proteina, poboljšati stabilnost proteina i sudjeluju u staničnoj signalizaciji.