Ultrazvuková extrakcia kolagénu z medúz

Užitočné fakty

Kolagén

Kolagén je vláknitý proteín so štruktúrou trojitej závitnice a hlavný nerozpustný vláknitý proteín v extracelulárnej matrici a spojivovom tkanive. Existuje najmenej 16 typov kolagénu, ale väčšina kolagénu (približne 90%) patrí k typom I, II a III. Kolagén je najrozšírenejší proteín v ľudskom tele a nachádza sa v kostiach, svaloch, koži a šľachách. U cicavcov tvorí 25–35% všetkých bielkovín v tele. Nasledujúci zoznam uvádza príklady tkanív, v ktorých sú jednotlivé typy kolagénu najviac zastúpené: typ I – kosť, zamša, šľacha, väzy, rohovka; typ II – chrupavka, sklovec, dreňové jadro medzistavcovej platničky; typ III – koža, cievna stena, retikulárne vlákna väčšiny tkanív (pľúca, pečeň, slezina atď.); typ IV – bazálne membrány; typ V – často sa vyskytuje spolu s kolagénom typu I, najmä v rohovke. To prirodzene podporilo komerčné využívanie bežných, hojne sa vyskytujúcich kolagénov (kolagény I–V) ich izoláciou a čistením, prevažne z ľudských, hovädzích a bravčových tkanív, pomocou konvenčných výrobných postupov s vysokou výťažnosťou, ktorými sa získavajú vysokokvalitné šarže kolagénu. (Silva et al., Mar. Drugs 2014, 12)
Endogénny kolagén je prirodzený kolagén syntetizovaný telom, zatiaľ čo exogénny kolagén je syntetický a môže pochádzať z vonkajšieho zdroja, napríklad z výživových doplnkov. Kolagén sa v tele vyskytuje najmä v koži, kostiach a spojivových tkanivách. Tvorba kolagénu v organizme klesá s vekom a pôsobením faktorov, ako sú fajčenie a UV žiarenie. V medicíne sa kolagén môže používať v kolagénových krytiach rán na prilákanie nových kožných buniek do miesta rany.
Kolagén sa široko používa vo výživových doplnkoch a liečivách, pretože sa môže resorbovať. To znamená, že sa môže rozložiť, premeniť a opätovne vstrebať do tela. Možno ho tiež tvarovať do lisovaných pevných útvarov alebo gélov s mriežkovitou štruktúrou. Vďaka širokému spektru funkcií a prirodzenému výskytu má všestranné klinické využitie a je vhodný na rôzne medicínske účely. Na medicínske použitie sa kolagén môže získavať z hovädzieho dobytka, ošípaných, oviec a morských organizmov.
Existujú štyri hlavné metódy izolácie kolagénu zo živočíchov: vysoľovanie, alkalická, kyslá a enzymatická metóda.
Na výrobu vysokokvalitného kolagénu sa najčastejšie používa kombinácia kyslej a enzymatickej metódy. Keďže časť kolagénu tvorí kolagén rozpustný v kyseline (ASC) a inú časť kolagén rozpustný v pepsíne (PSC), po pôsobení kyseliny nasleduje enzymatická extrakcia pepsínom. Kyslá extrakcia kolagénu sa vykonáva pomocou organických kyselín, ako sú kyselina chlóroctová, citrónová alebo mliečna. Na uvoľnenie kolagénu rozpustného v pepsíne (PSC) zo zvyšného materiálu po kyslej extrakcii kolagénu sa nerozpustená hmota ošetruje enzýmom pepsínom, aby sa izoloval kolagén rozpustný v pepsíne (PSC). PSC sa bežne používa v kombinácii s kyselinou octovou s koncentráciou 0,5M. Pepsín je bežne používaný enzým, pretože dokáže zachovať štruktúru kolagénu štiepením na N-konci proteínového reťazca a nehelikálneho peptidu.
Kolagén sa používa vo výživových doplnkoch (nutraceutikách), kozmetických výrobkoch a medicíne. Kolagén z cicavcov a morský (rybí) kolagén sú dostupné na trhu a možno ich kúpiť v akomkoľvek množstve. Kolagén z medúz je nová forma kolagénu, ktorá je biokompatibilná s ľudským organizmom a nepochádza z cicavcov (bez chorôb). Kolagén z medúz nezodpovedá žiadnemu konkrétnemu typu kolagénu (typ I–V), ale vykazuje rôzne vlastnosti kolagénov typu I, II a V.

Glykoproteíny

Glykoproteíny sa nachádzajú v mnohých organizmoch od baktérií až po človeka a majú rôzne funkcie. Tieto proteíny s krátkymi oligosacharidovými reťazcami sa pri mnohých bunkových dejoch podieľajú na rozpoznávaní bunkového povrchu hormónmi, vírusmi a inými látkami. Okrem toho antigény na povrchu buniek slúžia ako sekrécia mucínu zložky extracelulárnej matrix, gastrointestinálneho a urogenitálneho traktu. Takmer všetky globulárne proteíny v plazme okrem albumínu, vylučované enzýmy a proteíny majú glykoproteínovú štruktúru. Bunková membrána sa skladá z molekúl proteínov, lipidov a sacharidov. Úloha glykoproteínov v bunkovej membráne zasa ovplyvňuje počet a rozmiestnenie proteínov. Tieto proteíny sa podieľajú na prechode z membrány do látky. Počet a rozmiestnenie glykolipidov a glykoproteínov určujú špecifickosť bunky.
Glykoproteíny sú zodpovedné za rozpoznávanie buniek, selektívnu priepustnosť bunkovej membrány a príjem hormónov. V sacharidovej časti glykoproteínov sa nachádza 7 hlavných typov monosacharidov. Tieto monosacharidy sa kombinujú v rôznom poradí a s rôznymi väzbovými štruktúrami, čím vzniká veľké množstvo štruktúr sacharidových reťazcov. Glykoproteín môže obsahovať jednu štruktúru N-viazaného oligosacharidu alebo môže obsahovať viac ako jeden typ oligosacharidu. N-viazané oligosacharidy môžu mať rovnaké alebo odlišné štruktúry alebo môžu byť prítomné aj v O-viazaných oligosacharidoch. Počet oligosacharidových reťazcov sa líši v závislosti od proteínu a jeho funkcie.
Kyseliny sialové v glykoproteínoch, ktoré sú súčasťou glykokalyxu, zohrávajú dôležitú úlohu pri rozpoznávaní buniek. Ak sa kyseliny sialové z akéhokoľvek dôvodu zničia, naruší sa štruktúra glykokalyxu membrány a bunka nedokáže vykonávať väčšinu uvedených úloh. Existujú aj štruktúrne glykoproteíny. Patria sem fibronektíny, laminíny a fetálne fibronektíny, pričom všetky majú v tele odlišné úlohy. Aj v eukaryotických glykoproteínoch sa nachádzajú niektoré monosacharidy, prevažne typu hexóz a aminohexóz. Môžu napomáhať skladaniu proteínov, zlepšovať stabilitu proteínov a podieľajú sa na bunkovej signalizácii.