Ultrazvuková extrakcia kolagénu z medúz

Fakty, ktoré stoja za to vedieť

kolagén

Kolagén je vláknitý proteín s trojitou špirálovou štruktúrou a hlavným nerozpustným vláknitým proteínom v extracelulárnej matrici a v spojivovom tkanive. Existuje najmenej 16 druhov kolagénov, ale väčšina z nich (približne 90 %) patrí k typu I, typu II a typu III. Kolagén je najrozšírenejšia bielkovina v ľudskom tele, ktorá sa nachádza v kostiach, svaloch, koži a šľachách. U cicavcov prispieva 25-35% bielkovín v celom tele. Nasledujúci zoznam uvádza príklady tkanív, kde sú typy kolagénu najrozšírenejšie: Typ I – kosť, dermis, šľacha, väzy, rohovka; Typ II – chrupavka, sklovec, jadro pulposus; Typ III – koža, cievna stena, retikulárne vlákna väčšiny tkanív (pľúca, pečeň, slezina atď.); Typ IV - bazálne membrány, typ V - často sa distribuuje spolu s kolagénom typu I, najmä v rohovke. To prirodzene uprednostnilo komerčné využitie štandardných hojných kolagénov (kolagény I-V) ich izoláciou a čistením, väčšinou z ľudských, hovädzích a bravčových tkanív, konvenčnými výrobnými procesmi s vysokou výťažnosťou, čo viedlo k vysoko kvalitným šaržiam kolagénu. (Silva a kol., Mar. Drogy 2014, 12)
Endogénny kolagén je prírodný kolagén syntetizovaný telom, zatiaľ čo exogénny kolagén je syntetický a môže pochádzať z externého zdroja, ako sú doplnky stravy. Kolagén sa vyskytuje v tele, najmä v koži, kostiach a spojivových tkanivách. Produkcia kolagénu v organizme klesá s vekom a vystavením faktorom, ako je fajčenie a UV žiarenie. V medicíne sa kolagén môže použiť v kolagénových obväzoch na rany na prilákanie nových kožných buniek na miesta rany.
Kolagén je široko používaný v doplnkoch a liečivách, pretože sa dá resorbovať. To znamená, že sa dá rozložiť, premeniť a vziať späť do tela. Môže sa tiež formovať do stlačených pevných látok alebo mriežkovitých gélov. Vďaka svojej širokej škále funkcií a prirodzenému výskytu je klinicky univerzálny a vhodný na rôzne lekárske účely. Na lekárske použitie sa kolagén môže získať z hovädzieho dobytka, ošípaných, oviec, morských organizmov.
Existujú štyri hlavné metódy izolácie kolagénu zo zvierat: solenie, zásaditá, kyslá a enzýmová metóda.
Kyslé a enzymatické metódy sa najčastejšie používajú v kombinácii na výrobu vysokokvalitného kolagénu. Keďže časti kolagénu sú kolagén rozpustný v kyselinách (ASC) a ostatné časti sú kolagén rozpustný v pepsíne (PSC), po ošetrení kyselinou nasleduje enzymatická extrakcia pepsínu. Extrakcia kyslého kolagénu sa uskutočňuje pomocou organických kyselín, ako je kyselina chloroctová, citrónová alebo mliečna. Na uvoľnenie kolagénu rozpustného v pepsíne (PSC) zo zvyšného materiálu procesu extrakcie kyslého kolagénu sa nerozpustená hmota spracuje enzýmom pepsín, aby sa izoloval kolagén rozpustný v pepsíne (PSC). PSC sa bežne aplikuje v kombinácii s 0,5 M kyseliny octovej. Pepsín je bežný enzým, pretože je schopný udržiavať kolagénovú štruktúru štiepením na N-koniec proteínového reťazca a nešpirálového peptidu.
Kolagén sa používa v doplnkoch výživy (nutraceutiká), kozmetických výrobkoch a medicíne. Kolagén cicavcov a morských (rýb) je dostupný na trhu a dá sa kúpiť v akomkoľvek množstve. Kolagén medúzy je nová forma kolagénu, ktorý je ľudsky biokompatibilný a nie je cicavcov (bez choroby). Kolagén medúzy sa nezhoduje so žiadnym konkrétnym typom kolagénu (typ IV), ale vykazuje rôzne vlastnosti kolagénu typu I, II a V.

Glykoproteíny

Glykoproteíny sa nachádzajú v mnohých organizmoch od baktérií až po ľudí a majú rôzne funkcie. Tieto proteíny s krátkymi oligosacharidovými reťazcami sa podieľajú na rozpoznávaní bunkového povrchu hormónmi, vírusmi a inými látkami v mnohých bunkových udalostiach. Okrem toho antigény bunkového povrchu slúžia ako sekrécia mucínu prvku extracelulárnej matrice, gastrointestinálneho a urogenitálneho traktu. Takmer všetky globulárne proteíny v plazme okrem albumínu, vylučovaných enzýmov a proteínov majú glykoproteínovú štruktúru. Bunková membrána sa skladá z molekúl bielkovín, lipidov a sacharidov. Úloha glykoproteínov v bunkovej membráne naopak ovplyvňuje počet a distribúciu proteínov. Tieto proteíny sa podieľajú na prechode z membrány na látku. Počet a distribúcia glykolipidov a glykoproteínov dáva bunkovú špecifickosť.
Glykoproteíny sú zodpovedné za rozpoznávanie buniek, selektívnu permeabilitu bunkovej membrány a vychytávanie hormónov. Existuje 7 hlavných typov monosacharidov v sacharidovej časti glykoproteínov. Tieto monosacharidy sa kombinujú s rôznym sekvenovaním a rôznymi väzbovými štruktúrami, čo vedie k veľkému počtu štruktúr sacharidového reťazca. Glykoproteín môže obsahovať jednu N-viazanú oligosacharidovú štruktúru alebo môže obsahovať viac ako jeden typ oligosacharidu. N-viazané oligosacharidy môžu mať rovnakú alebo odlišnú štruktúru alebo môžu byť prítomné aj v O-viazaných oligosacharidoch. Počet oligosacharidových reťazcov sa líši v závislosti od bielkovín a funkcie.
Kyseliny sialové v glykoproteínoch, prvku glykokalyxu, zohrávajú dôležitú úlohu pri rozpoznávaní buniek. Ak sú kyseliny sialové z akéhokoľvek dôvodu zničené, glykokalyxová štruktúra membrány je narušená a bunka nemôže vykonávať väčšinu špecifikovaných úloh. Existujú aj niektoré štrukturálne glykoproteíny. Sú to fibronektíny, laminíny, fetálne fibronektíny a všetky majú v tele rôzne poslanie. Aj v eukaryotických glykoproteínoch sú niektoré monosacharidy, väčšinou v hexózovom a aminohexózovom type. Môžu pomôcť pri skladaní proteínov, zlepšiť stabilitu proteínu a podieľajú sa na bunkovej signalizácii.