الكولاجين هو البروتين الأكثر وفرة في جسم الإنسان، وهو المادة الرابطة للجسم ككل .
كما أنه موجود في العظام والعضلات والجلد والأوتار، حيث يشكل سقالة لتوفير القوة والقوام .
يلعب الكولاجين المنتج داخليا (أي الكولاجين المركب من قبل الجسم) العديد من الأدوار الهامة في مجال الصحة، وبسبب تحطم واستنفاد الكولاجين الطبيعي في الجسم وارتباطه بعدد من المشاكل الصحية. يتم استخدام الكولاجين الخارجي (المضاف) على نحو متزايد لأهداف طبية وتجميلية، بما في ذلك المساعدة على الشفاء وترميم أنسجة الجسم.
[toc]
حقائق سريعة عن الكولاجين
وفيما يلي بعض النقاط المفتاحية حول الكولاجين والمزيد من التفاصيل والمعلومات الداعمة في المقالة الرئيسية:
- تشكل البروتينات حوالي 20٪ من كتلة الجسم، فيما يشكل الكولاجين حوالي 30٪ من البروتين في جسم الإنسان.
- هناك على الأقل 16 نوع من أنواع من الكولاجين، ولكن يتشكل ما يقارب 80-90٪ من الكولاجين في الجسم من أنواع الأول والثاني والثالث.
- النوع الأول من ألياف الكولاجين أقوى من الفولاذ (غرام ل غرام).
- يوجد الكولاجين الأكثر شيوعا داخل الجسم في الجلد والعظام والأنسجة الضامة.
- كلمة “الكولاجين” مشتقة من اللغة اليونانية “كولا”، وتعني الغراء.
- يعطي الكولاجين الجلد قوته وقوامه، و يلعب دورا في استبدال خلايا الجلد الميتة.
- وينخفض إنتاج الكولاجين مع التقدم في العمر (كجزء من الشيخوخة الداخلية)، ويقل أيضا بسبب التعرض للأشعة فوق البنفسجية والعوامل البيئية الأخرى (الشيخوخة الخارجية).
- يمكن أن نستمد الكولاجين في المنتجات الطبية من مصادر إنسانية وبقرية وخنزيرية ومن الأغنام أيضا.
- تجذب ضمادات الكولاجين خلايا الجلد الجديدة لموقع الجرح.
- من غير المرجح أن منتجات التجميل مثل مستحضرات تجديد الشباب (تنشيط) (شد) البشرة التي تزعم أنها تزيد مستويات الكولاجين قد تفعل ذلك، لأن جزيئات الكولاجين كبيرة جدا ليتم امتصاصها من خلال الجلد.
- يمكن تحفيز إنتاج الكولاجين من خلال استخدام العلاج بالليزر واستخدام كل الطرق الدوائية للحمض الريتوئيني (وهو شكل من أشكال فيتامين أ).
- تتضمن العوامل التي يمكن السيطرة عليها والتي تحطم إنتاج الكولاجين : أشعة الشمس، والتدخين وارتفاع استهلاك السكر.
ما هو الكولاجين و ماهو تركيب الكولاجين الكيميائي ؟
الكولاجين هو بروتين ليفي وصلب وغير قابل للذوبان ويشكل ثلث البروتينات في جسم الإنسان. تكمن أهمية الكولاجين بكونه يجمع الجزيئات معا ليشكل ألياف متشابهة ورقيقة جدا
وفقا ل MediLexicon ، يضم الكولاجين عائلة من الجزيئات المتميزة وراثيا، وكلها لديها ترتيب حلزوني ثلاثي فريد لثلاث وحدات عديدة الببتيد المعروفة باسم سلاسل ألفا.
تحتوي كل سلسلة على حوالي 1000 حمض أميني، وعادة ما يحتوي تسلسل الأحماض الأمينية على الجلايسين، البرولين و الهيدروكسي برولين.
هناك العديد من الأنواع المختلفة من الكولاجين، لا تقل عن 16 نوعاً، ولكن ينتمي ما يقارب80-90٪ من الكولاجين في الجسم إلى الأنواع الأول والثاني والثالث. الكولاجين في جسم الإنسان قوي ومرن. ألياف الكولاجين من النمط الأول هي ألياف الشد بشكل خاص، وأقوى من الفولاذ، (غرام ل غرام).
الكولاجين والجسم
وُجد الكولاجين الأكثر شيوعا في الجسم في الجلد والعظام والنسيج الضام ، حيث يوفر هذا الكولاجين الدعم الهيكلي والقوة ودرجة من المرونة (بالاشتراك مع الإيلاستين). وعلى وجه الخصوص، يمكن العثور على الكولاجين في الأنسجة خارج الخلية – حيث يوجد شبكة معقدة من الجزيئات الكبيرة التي تحدد الخصائص الفيزيائية لأنسجة الجسم.
يساعد الكولاجين في الطبقة الوسطى من الجلد – الأدمة – على تشكيل شبكة ليفية، حيث يمكن أن تنمو الخلايا الجديدة .
الكولاجين مطلوب أيضا في استبدال وترميم خلايا الجلد الميت. كما يعمل بعض الكولاجين أيضا كحجاب واقي لأعضاء حساسة في الجسم مثل الكلى.
ينخفض إنتاج الكولاجين بشكل طبيعي مع التقدم في السن، وبالتالي ينقص من السلامة الهيكلية للجلد ويؤدي إلى ترهل الجلد، وتشكيل الخطوط والتجاعيد وضعف الغضروف في المفاصل.
يفرز الكولاجين من قبل مجموعة متنوعة من الخلايا المختلفة، يأتي في المقام الأول خلايا النسيج الضام. وعند الشباب، ينتج الجسم الكولاجين باستمرار، ويبدأ تصنيع الكولاجين في الانخفاض بعمر ال 40سنة، مع انخفاض كبير في التصنيع عند النساء بعد سن اليأس. ويحصل عادة انخفاض كبير في إنتاج الكولاجين بحلول سن الـ 60.
الاستخدامات الطبية للكولاجين
الكولاجين هو بروتين قابل للارتشاف (يمكن تحطيمه وإعادة إستخدامه من قبل الجسم)، أي أنه متنوع وظيفيا و يحدث بشكل طبيعي. وهذا يعني أن الكولاجين لديه العديد من التطبيقات الطبية المختلفة، والتي يمكن استخدامها مع مجموعة متنوعة من الأجهزة الطبية. وبالإضافة إلى ذلك، عندما يتم تحضيره للاستخدام يمكن أن يتحول إلى مواد صلبة مضغوطة أو شبكة شعرية مثل الهلام ، مما يجعل استخدامه متنوع سريريا.
يمكن أن ينتج الكولاجين الذي يستخدم طبيا من مصادر إنسانية وبقرية وخنزيرية ومن الأغنام أيضا.
مالئات الجلد
يمكن حقن الكولاجين لتحسين ملامح الجلد وملء الانخفاضات . كما يمكن استخدامه بشكل تجميلي لإزالة الخطوط المختلفة والتجاعيد من الوجه، وكذلك الندب (بما في ذلك البثرات)، طالما أن الندوب ليس لديها حواف حادة.
يمكن أن تنتج مالئات الكولاجين من مصادر بشرية وبقرية. يمكن تقييد 12 استخدام للكولاجين المحقون في الأشخاص الذين يعانون من الحساسية الشديدة، وعادة ما تكون اختبارات الجلد مطلوبة قبل استخدام الكولاجين البقري.
يستخدم الكولاجين لملء العيوب السطحية نسبيا. وعادة ما يتم ملء العيوب الأكثر اتساعا بمواد مثل الدهون، والسيليكون أو الطعوم.
ضمادات الجروح
خلال التئام الجروح، الكولاجين يجذب خلايا الجلد الجديدة إلى موقع الجرح، ويعزز الشفاء ويوفر أرضية لنمو الأنسجة الجديدة. ولذلك يتم استخدام الضمادات الكولاجين من أجل المساعدة على الشفاء من أنواع معينة من الجرح، بما في ذلك:
- الجروح المزمنة غير القابلة للشفاء
- الجروح النازة
- الجروح النخرية أو المتحببة
- الجروح الجزئية و الكاملة
- الحروق من الدرجة الثانية
- مواقع التبرع بالجلد والطعوم الجلدية.
وينصح ألا تستخدم ضمادات الكولاجين لحروق الدرجة الثالثة، والجروح المغطاة بندبة جافة أو عند المرضى الذين قد يعانون حساسية لمنتجات الأبقار.
ترميم الأنسجة الموجه
استخدمت الأغشية المعتمدة على الكولاجين في اللثة والزرعات العلاجية لتعزيز نمو أنواع محددة من الخلايا. في الجراحة الفموية، يمكن استخدام الحواجز لمنع النمو السريع للخلايا في ظهارة اللثة التي تنتقل إلى الجروح في السن، وتوفير مساحة لخلايا الأسنان لاحتمال تجديدها.
إن الفائدة من استخدام الأغشية المعتمدة على الكولاجين تكون لهذا الهدف، بالإضافة إلى ميزاته الشفائية ، والتي يمكن أن تصنع لتكون قابلة للارتشاف (يحطم الجسم الكولاجين ويستخدم البروتين مع مرور الوقت). وهذا يعني عدم حاجة المرضى لإجراء جراحية ثانية لإزالة الحاجز.
البدائل الوعائية
وقد استخدمت طعوم الأنسجة الكولاجينية من الجهات المانحة في ترميم الأعصاب المحيطية والتعويض الوعائي، كما استخدمت في إعادة تشكيل الشرايين. كما وجد أن بعض البدائل قد تكون خثارية – تسبب تخثر الدم – ولكن في الوقت نفسه، متوافقة مع الجسم المضيف.
علاج هشاشة العظام
قد يكون الكولاجين المركب أو المضاف مفيدا في علاج هشاشة العظام. في عدد من التجارب، وجد أنها تنقص بضع درجات من الألم. ولكن ، في تجارب أخرى، لم يتم العثور على أي فائدة إضافية من استخدامها.
ووجد في مقابلة عام 2006 أن حلمهة الكولاجين تساعد بشكل كبير على الإنقاص من الأعراض المؤلمة في هشاشة العظام مع تحسين وظيفة المفصل. حيث تم امتصاص الشكل المضاف منه بشكل جيد، مما أدى إلى تراكم الكولاجين في الغضروف، وساعد ذلك على تحفيز الخلايا المتخصصة في المفاصل والتي تسمى الخلايا الغضروفية لخلق المطرق خارج الخلية.
ترميم الجلد
تزعم العديد من المنتجات التي تحتوي على الكولاجين، بما في ذلك الكريمات والمساحيق، أنها ترمم الجلد. وبالرغم من التسويق الكبير لهذه المنتجات كوسيلة لزيادة مستويات الكولاجين داخل الجسم، إلا أن جزيئات الكولاجين كبيرة جدا لكي يتم امتصاصها من خلال الجلد.
فوائد هذه المنتجات، حيثما وجدت، هي على الأرجح تعزى إلى آثارها الترطيبة، لكنها لا تقوي الجلد أو تزيد تركيز الكولاجين في الجلد بشكل مباشر. كما أن هذه العلاجات التي لا تحتاج إلى وصفة طبية لا تصنف على أنها أدوية، مما يعني أنه لا حاجة للتحقق العلمي من الادعاءات المقدمة حول فعاليتها.
محفزات الكولاجين
يمكن تحفيز نمو الكولاجين والإيلاستين والميلانين من خلال العلاج بالليزر، والتي تتضمن أطوال موجات مكثفة من الضوء. ويمكن استخدام هذه الطريقة في علاج علامات التمدد.
يتكون الكولاجين – مثل كل البروتينات – من الأحماض الأمينية. وتعتبر تسعة من هذه الأحماض الأمينية أساسية، أي أنها لا يمكن تركيبها من قبل الجسم ويجب الحصول عليها من خلال النظام الغذائي
المغذيات الأخرى التي تدعم تشكيل الكولاجين تشمل:
- البرولين: يوجد في البيض الأبيض واللحوم والجبن وفول الصويا والملفوف
- أنتوسيانيد: يوجد في العليق، العنب البري، الكرز والتوت
- فيتامين C: يوجد في البرتقال والفراولة والفلفل والقرنبيط
- النحاس : يمكن العثور عليه في المحار والمكسرات واللحوم الحمراء وبعض مياه الشرب
- فيتامين A: يوجد في الأطعمة المشتقة من الحيوانات وفي الأطعمة النباتية كما بيتا كاروتين.
أسباب نقص الكولاجين
هناك العديد من العوامل التي يمكن أن تستنزف مستويات الكولاجين الموجودة داخل الجسم. تجنب ما يلي يمكن أن يحافظ على صحة الجلد لفترة أطول:
- ارتفاع استهلاك السكر:
يزيد اتباع نظام غذائي مرتفع في السكر من معدل الغليكاتيون، حيث تتم معالجة السكر في الدم لكي يرتبط بالبروتينات لتشكيل جزيئات جديدة تسمى المنتجات النهائية للغليكاتيون المتطورة (AGEs). تتلف AGEs البروتينات المتجاورة ويمكن أن تجعل من بنية الكولاجين جافة وهشة، وضعيفة.
- التدخين:
تتلف العديد من المواد الكيميائية الموجودة في دخان التبغ كلا من الكولاجين والإيلاستين في الجلد. كما يضيق النيكوتين الأوعية الدموية في الطبقات الخارجية للجلد، مما يقلل من توصيل المغذيات والأكسجين إلى الجلد، و يعرض صحة الجلد للخطر.
- أشعة الشمس:
الأشعة فوق البنفسجية في ضوء الشمس تسبب تفكك الكولاجين بمعدل متزايد، وتحطم ألياف الكولاجين وتحفز تراكم الإيلاستين بشكل غير طبيعي. وهذا الإيلاستين الغير طبيعي يؤدي إلى إنتاج انزيم يستطيع أيضا تحطيم الكولاجين. ويمكن لهذه العملية أن تؤدي لتشكيل الندوب الشمسية
- اضطرابات المناعة الذاتية:
- تسبب بعض اضطرابات المناعة الذاتية أجساما المضادة تجاه الكولاجين.
- يمكن أن تؤثر الطفرات في الجينات المسؤولة عن ترميز سلاسل ألفا للكولاجين على المطرق خارج الخلية، مما يؤدي إلى انخفاض الإفراز في كمية الكولاجين أو إلى إفراز كولاجين ممسوخ مختل وظيفيا.
تستنزف مستويات الكولاجين بشكل طبيعي مع مرور الوقت وليس هناك وسيلة لمنع هذه الشيخوخة الداخلية.
ولكن عند اتخاذ تدابير وقائية، من الممكن الحد من الشيخوخة الخارجية وحماية الكولاجين، والحفاظ على صحة الجلد والعظام والعضلات والمفاصل لفترة أطول
التطورات الأخيرة على الكولاجين
بنى العلماء أول نموذج وظيفي ثلاثي الأبعاد لأنسجة المخ
يسعى الباحثين جاهدين منذ فترة طويلة لتحقيق فهم أكبر للدماغ البشري ولكن وجدوا صعوبة في ذلك، نظرا لتعقيد الأعضاء والتحديات في دراسة علم وظائف الأعضاء في الجسم الحي. الآن، أنشأ باحثون من جامعة Tufts في Medford ، أنشأت MA نموذجا للنسيج ثلاثي الأبعاد باستخدام بروتين الحرير والهلام المعتمد على الكولاجين الذي يمكن أن يحاكي وظائف الدماغ.
وقد اختبرت البحوث التي تقودها جامعة Iowa “التصحيح الحيوي” الذي يجدد العظام المفقودة أو التالفة عن طريق إدخال الحمض النووي في الجسيمات بحجم النانو لتقديم تعليمات جينية في صنع العظام بشكل مباشرة إلى الخلايا.
