Kolagēna ekstrakcija no medūzām ar ultraskaņu

Fakti, ko vērts zināt

Kolagēns

Kolagēns ir šķiedraina olbaltumviela ar trīskāršas spirāles struktūru un galvenā nešķīstošā šķiedrainā olbaltumviela ārpusšūnu matricā un saistaudos. Pastāv vismaz 16 kolagēna tipi, taču lielākā daļa kolagēna (aptuveni 90%) pieder pie I, II un III tipa. Kolagēns ir cilvēka organismā visvairāk sastopamā olbaltumviela, kas atrodama kaulos, muskuļos, ādā un cīpslās. Zīdītājiem tas veido 25–35% no visām organisma olbaltumvielām. Tālāk sniegti audu piemēri, kuros attiecīgie kolagēna tipi ir sastopami visvairāk: I tips – kauli, derma, cīpslas, saites, radzene; II tips – skrimšļi, stiklveida ķermenis, pulpveida kodols; III tips – āda, asinsvadu siena, lielākās daļas audu retikulārās šķiedras (plaušās, aknās, liesā u. c.); IV tips – bazālās membrānas; V tips – bieži sastopams kopā ar I tipa kolagēnu, īpaši radzenē. Tas likumsakarīgi veicināja parasto, plaši sastopamo kolagēnu (I–V tipa kolagēnu) komerciālu izmantošanu, tos izolējot un attīrot galvenokārt no cilvēku, liellopu un cūku audiem ar tradicionāliem ražošanas procesiem, kas nodrošina augstu iznākumu, tādējādi iegūstot augstas kvalitātes kolagēna partijas. (Silva et al., Mar. Drugs 2014, 12)
Endogēnais kolagēns ir dabisks kolagēns, ko sintezē organisms, savukārt eksogēnais kolagēns ir sintētisks un var būt iegūts no ārēja avota, piemēram, uztura bagātinātājiem. Kolagēns organismā ir sastopams īpaši ādā, kaulos un saistaudos. Kolagēna ražošana organismā samazinās līdz ar vecumu un tādu faktoru iedarbību kā smēķēšana un UV starojums. Medicīnā kolagēnu var izmantot kolagēna brūču pārsējos, lai piesaistītu jaunas ādas šūnas brūču vietām.
Kolagēnu plaši izmanto uztura bagātinātājos un farmaceitiskajos preparātos, jo tas var rezorbēties. Tas nozīmē, ka to var noārdīt, pārveidot un atkārtoti uzņemt organismā. No tā var veidot arī sapresētas cietvielas vai režģveida gelus. Tā plašais funkciju klāsts un dabiskā sastopamība padara to daudzpusīgi izmantojamu klīniskajā praksē un piemērotu dažādiem medicīniskiem mērķiem. Medicīniskai lietošanai kolagēnu var iegūt no liellopiem, cūkām, aitām un jūras organismiem.
Kolagēna izolēšanai no dzīvniekiem izmanto četras galvenās metodes: izgulsnēšanu ar sāļiem, sārmaino metodi, skābes metodi un enzīmu metodi.
Augstas kvalitātes kolagēna ražošanai visbiežāk kombinē skābes un enzimātisko metodi. Tā kā daļa kolagēna ir skābē šķīstošs kolagēns (ASC), bet pārējā daļa ir pepsīnā šķīstošs kolagēns (PSC), pēc apstrādes ar skābi veic enzimātisku ekstrakciju ar pepsīnu. Kolagēna ekstrakciju ar skābi veic, izmantojot organiskās skābes, piemēram, hloretiķskābi, citronskābi vai pienskābi. Lai no kolagēna ekstrakcijas ar skābi procesā atlikušā materiāla atbrīvotu pepsīnā šķīstošo kolagēnu (PSC), neizšķīdušo vielu apstrādā ar enzīmu pepsīnu, tādējādi izolējot pepsīnā šķīstošo kolagēnu (PSC). PSC parasti izmanto kombinācijā ar 0,5M etiķskābi. Pepsīns ir bieži izmantots enzīms, jo tas spēj saglabāt kolagēna struktūru, veicot šķelšanu pie olbaltumvielas ķēdes N-gala un nespirāliskā peptīda.
Kolagēnu izmanto uztura bagātinātājos (nutraceitiskajos līdzekļos), kosmētikas līdzekļos un medicīnā. Zīdītāju un jūras organismu (zivju) kolagēns ir pieejams tirgū, un to var iegādāties jebkādā daudzumā. Medūzu kolagēns ir jauna kolagēna forma, kas ir bioloģiski saderīga ar cilvēka organismu un nav iegūta no zīdītājiem (nesatur slimību izraisītājus). Medūzu kolagēns neatbilst nevienam konkrētam kolagēna tipam (I–V tipam), taču tam piemīt dažādas I, II un V tipa kolagēna īpašības.

Glikoproteīni

Glikoproteīni ir sastopami daudzos organismos – no baktērijām līdz cilvēkiem –, un tiem ir dažādas funkcijas. Šīs olbaltumvielas ar īsām oligosaharīdu ķēdēm piedalās daudzos šūnu procesos, kuros hormoni, vīrusi un citas vielas atpazīst šūnu virsmu. Turklāt šūnu virsmas antigēni kalpo kā ārpusšūnu matriksa elementa, kuņģa-zarnu trakta un uroģenitālā trakta mucīna sekrēcija. Gandrīz visām plazmas globulārajām olbaltumvielām, izņemot albumīnu, sekretētos enzīmus un olbaltumvielas, ir glikoproteīnu struktūra. Šūnas membrānu veido olbaltumvielu, lipīdu un ogļhidrātu molekulas. Savukārt glikoproteīnu loma šūnas membrānā ietekmē olbaltumvielu skaitu un sadalījumu. Šīs olbaltumvielas piedalās pārejā no membrānas uz vielu. Glikolipīdu un glikoproteīnu skaits un sadalījums nosaka šūnas specifiskumu.
Glikoproteīni nodrošina šūnu atpazīšanu, šūnas membrānas selektīvo caurlaidību un hormonu uzņemšanu. Glikoproteīnu ogļhidrātu daļā ir 7 galvenie monosaharīdu veidi. Šie monosaharīdi savienojas dažādā secībā un ar dažādām saišu struktūrām, veidojot daudzas ogļhidrātu ķēžu struktūras. Glikoproteīns var saturēt vienu ar N saiti saistīta oligosaharīda struktūru vai vairāk nekā viena veida oligosaharīdus. Ar N saiti saistītajiem oligosaharīdiem var būt vienādas vai atšķirīgas struktūras, vai arī tie var būt sastopami ar O saiti saistītos oligosaharīdos. Oligosaharīdu ķēžu skaits atšķiras atkarībā no olbaltumvielas un tās funkcijas.
Glikoproteīnu sastāvā esošajām sialskābēm, kas ir glikokaliksa elements, ir svarīga loma šūnu atpazīšanā. Ja sialskābes kāda iemesla dēļ tiek iznīcinātas, membrānas glikokaliksa struktūra tiek izjaukta un šūna nespēj veikt lielāko daļu minēto uzdevumu. Pastāv arī strukturālie glikoproteīni. Tie ir fibronektīni, laminīni un augļa fibronektīni, un tiem visiem organismā ir dažādi uzdevumi. Arī eikariotu glikoproteīnos ir daži monosaharīdi, galvenokārt heksozes un aminoheksozes tipa. Tie var veicināt olbaltumvielu salocīšanos, uzlabot olbaltumvielu stabilitāti un piedalās šūnu signālu pārraidē.