კოლაგენის ულტრაბგერითი ექსტრაქცია მედუზიდან

ფაქტები, რომლებიც სასარგებლოა ცოდნისთვის

კოლაგენი

კოლაგენი არის სამმაგი სპირალის სტრუქტურის მქონე ბოჭკოვანი ცილა და ძირითადი უხსნადი ბოჭკოვანი ცილა ექსტრაცელულურ მატრიცასა და შემაერთებელ ქსოვილში. არსებობს კოლაგენის სულ მცირე 16 ტიპი, მაგრამ მათი უმეტესობა (დაახლოებით 90%) ეკუთვნის I, II და III ტიპებს. კოლაგენი არის ყველაზე გავრცელებული ცილა ადამიანის ორგანიზმში და გვხვდება ძვლებში, კუნთებში, კანსა და მყესებში. ძუძუმწოვრებში ის ორგანიზმის მთლიანი ცილის 25–35%-ს შეადგენს. ქვემოთ მოცემულია იმ ქსოვილების მაგალითები, რომლებშიც კოლაგენის შესაბამისი ტიპები ყველაზე უხვად გვხვდება: I ტიპი – ძვალი, დერმა, მყესი, იოგები, რქოვანა; II ტიპი – ხრტილი, მინისებრი სხეული, პულპოზური ბირთვი; III ტიპი – კანი, სისხლძარღვის კედელი, ქსოვილების უმეტესობის (ფილტვები, ღვიძლი, ელენთა და ა.შ.) რეტიკულური ბოჭკოები; IV ტიპი – ბაზალური მემბრანები; V ტიპი – ხშირად გვხვდება I ტიპის კოლაგენთან ერთად, განსაკუთრებით რქოვანაში. ამან ბუნებრივად შეუწყო ხელი გავრცელებული სტანდარტული კოლაგენების (კოლაგენები I–V) კომერციულ გამოყენებას მათი იზოლირებისა და გაწმენდის გზით, ძირითადად ადამიანის, მსხვილფეხა რქოსანი პირუტყვისა და ღორის ქსოვილებიდან, ტრადიციული, მაღალი გამოსავლიანობის საწარმოო პროცესებით, რაც მაღალი ხარისხის კოლაგენის პარტიების მიღებას უზრუნველყოფს. (Silva et al., Mar. Drugs 2014, 12)
ენდოგენური კოლაგენი არის ბუნებრივი კოლაგენი, რომელსაც ორგანიზმი ასინთეზებს, ხოლო ეგზოგენური კოლაგენი არის სინთეზური და შეიძლება მიღებულ იქნეს გარე წყაროდან, მაგალითად, საკვები დანამატებიდან. კოლაგენი გვხვდება ორგანიზმში, განსაკუთრებით კანში, ძვლებსა და შემაერთებელ ქსოვილებში. ორგანიზმში კოლაგენის წარმოება მცირდება ასაკის მატებასა და ისეთი ფაქტორების ზემოქმედებასთან ერთად, როგორიცაა თამბაქოს მოხმარება და UV გამოსხივება. მედიცინაში კოლაგენი შეიძლება გამოყენებულ იქნეს ჭრილობის კოლაგენურ სახვევებში, რათა კანის ახალი უჯრედები მიიზიდოს ჭრილობის ადგილას.
კოლაგენი ფართოდ გამოიყენება საკვებ დანამატებსა და ფარმაცევტულ პროდუქტებში, რადგან მას რეზორბციის უნარი აქვს. ეს ნიშნავს, რომ ის შეიძლება დაიშალოს, გარდაიქმნას და კვლავ შეიწოვოს ორგანიზმმა. მისგან ასევე შეიძლება დამზადდეს დაწნეხილი მყარი მასალები ან ბადისებრი გელები. ფუნქციების ფართო სპექტრი და ბუნებრივი წარმოშობა მას კლინიკურად მრავალმხრივსა და სხვადასხვა სამედიცინო მიზნისთვის შესაფერისს ხდის. სამედიცინო გამოყენებისთვის კოლაგენი შეიძლება მიღებულ იქნეს მსხვილფეხა რქოსანი პირუტყვისგან, ღორისგან, ცხვრისგან და ზღვის ორგანიზმებისგან.
ცხოველებისგან კოლაგენის იზოლირების ოთხი ძირითადი მეთოდი არსებობს: მარილით დალექვის, ტუტოვანი, მჟავური და ფერმენტული მეთოდები.
მჟავური და ფერმენტული მეთოდები ყველაზე ხშირად გამოიყენება კომბინაციაში მაღალი ხარისხის კოლაგენის წარმოებისთვის. რადგან კოლაგენის ნაწილი მჟავაში ხსნადია (ASC), ხოლო სხვა ნაწილი – პეფსინში ხსნადი (PSC), მჟავით დამუშავებას მოსდევს ფერმენტული ექსტრაქცია პეფსინით. კოლაგენის მჟავური ექსტრაქცია ხორციელდება ორგანული მჟავების გამოყენებით, როგორიცაა ქლორძმარმჟავა, ლიმონმჟავა ან რძემჟავა. კოლაგენის მჟავური ექსტრაქციის პროცესში დარჩენილი მასალიდან პეფსინში ხსნადი კოლაგენის (PSC) გამოსაყოფად გაუხსნელ მასალას ამუშავებენ ფერმენტ პეფსინით, რათა იზოლირდეს პეფსინში ხსნადი კოლაგენი (PSC). PSC ჩვეულებრივ გამოიყენება 0,5M ძმარმჟავასთან კომბინაციაში. პეფსინი ფართოდ გავრცელებული ფერმენტია, რომელსაც შეუძლია შეინარჩუნოს კოლაგენის სტრუქტურა ცილის ჯაჭვის N-ტერმინალურ უბანსა და არასპირალურ პეპტიდში ბმების გაწყვეტით.
კოლაგენი გამოიყენება საკვებ დანამატებში (ნუტრაცევტიკებში), კოსმეტიკურ პროდუქტებსა და მედიცინაში. ძუძუმწოვრებისა და ზღვის (თევზის) კოლაგენი ხელმისაწვდომია ბაზარზე და მისი შეძენა ნებისმიერი რაოდენობით შეიძლება. მედუზის კოლაგენი არის კოლაგენის ახალი ფორმა, რომელიც ადამიანის ორგანიზმთან ბიოთავსებადია და არ არის ძუძუმწოვრების წარმოშობის (დაავადებებისგან თავისუფალია). მედუზის კოლაგენი არ ემთხვევა კოლაგენის რომელიმე კონკრეტულ ტიპს (ტიპი I-V), მაგრამ ავლენს კოლაგენის I, II და V ტიპების სხვადასხვა თვისებებს.

გლიკოპროტეინები

გლიკოპროტეინები გვხვდება მრავალ ორგანიზმში, ბაქტერიებიდან ადამიანამდე, და სხვადასხვა ფუნქცია აქვს. ეს ცილები, რომლებსაც მოკლე ოლიგოსაქარიდული ჯაჭვები აქვს, მრავალ უჯრედულ პროცესში მონაწილეობს ჰორმონების, ვირუსებისა და სხვა ნივთიერებების მიერ უჯრედის ზედაპირის ამოცნობაში. გარდა ამისა, უჯრედის ზედაპირის ანტიგენები მოქმედებს როგორც ექსტრაცელულური მატრიცის ელემენტის, კუჭ-ნაწლავისა და უროგენიტალური ტრაქტის მუცინის სეკრეტი. პლაზმის თითქმის ყველა გლობულურ ცილას, ალბუმინის, სეკრეტირებული ფერმენტებისა და ცილების გარდა, გლიკოპროტეინული სტრუქტურა აქვს. უჯრედის მემბრანა შედგება ცილის, ლიპიდისა და ნახშირწყლის მოლეკულებისგან. მეორე მხრივ, უჯრედის მემბრანაში გლიკოპროტეინების როლი გავლენას ახდენს ცილების რაოდენობასა და განაწილებაზე. ეს ცილები მონაწილეობს მემბრანიდან ნივთიერებაში გადასვლაში. გლიკოლიპიდებისა და გლიკოპროტეინების რაოდენობა და განაწილება უზრუნველყოფს უჯრედის სპეციფიკურობას.
გლიკოპროტეინები პასუხისმგებელნი არიან უჯრედების ამოცნობაზე, უჯრედის მემბრანის სელექციურ გამტარობაზე და ჰორმონების მიღებაზე. გლიკოპროტეინების ნახშირწყლოვან ნაწილში არის მონოსაქარიდების 7 ძირითადი ტიპი. ეს მონოსაქარიდები ერთიანდებიან სხვადასხვა თანმიმდევრობით და სხვადასხვა ბმის სტრუქტურებით, რაც იწვევს ნახშირწყლოვანი ჯაჭვების სტრუქტურების დიდ რაოდენობას. გლიკოპროტეინი შეიძლება შეიცავდეს ერთ N-ბმულ ოლიგოსაქარიდულ სტრუქტურას ან შეიძლება შეიცავდეს ოლიგოსაქარიდების ერთზე მეტ ტიპს. N-ბმული ოლიგოსაქარიდები შეიძლება იყოს იგივე ან სხვადასხვა სტრუქტურის, ან ასევე შეიძლება იყოს წარმოდგენილი O-ბმულ ოლიგოსაქარიდებში. ოლიგოსაქარიდული ჯაჭვების რაოდენობა მერყეობს ცილისა და ფუნქციის მიხედვით.
გლიკოპროტეინებში სიალის მჟავები, გლიკოკალიქსის ელემენტი, მნიშვნელოვან როლს თამაშობენ უჯრედების ამოცნობაში. თუ სიალის მჟავები რაიმე მიზეზით დაინგრევა, მემბრანის გლიკოკალიქსის სტრუქტურა ირღვევა და უჯრედი ვერ შეასრულებს მითითებული დავალებების უმეტესობას. ასევე, არსებობს ზოგიერთი სტრუქტურული გლიკოპროტეინი. ესენი არიან ფიბრონექტინები, ლამინინები, ნაყოფის ფიბრონექტინები და მათ ყველას აქვთ სხვადასხვა დანიშნულება ორგანიზმში. ასევე ეუკარიოტულ გლიკოპროტეინებში, არსებობს ზოგიერთი მონოსაქარიდი, ძირითადად ჰექსოზის და ამინოჰექსოზის ტიპის. მათ შეუძლიათ ხელი შეუწყონ ცილის დაკეცვას, გააუმჯობესონ ცილის სტაბილურობა და მონაწილეობა მიიღონ უჯრედულ სიგნალიზაციაში.