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你知道人体有多少种胶原蛋白吗?I型、Ⅱ型、III型胶原又有什么区别?

2024-07-11 14:02| 来源: 网络整理| 查看: 265

图:胶原蛋白在体内的化学结构(A)和分布(B)

根据其超分子组织,胶原蛋白类型可以额外分为不同的家族,如纤维状胶原、基底膜胶原或微纤维胶原等[5]。纤维状胶原蛋白是人体中含量最丰富的胶原蛋白,它们具有独特的分层结构,胶原蛋白分子以平行、交错的方式组装成长原纤维。这些原纤维具有非常高的拉伸强度,在为骨骼、皮肤、血管、肠道或器官纤维囊等身体结构提供结构框架方面发挥着关键作用[6]。I 型、II 型、III 型、V 型和 XI 型胶原蛋白,就是纤维状胶原蛋白。

鉴于胶原蛋白的广泛多样性和胶原蛋白的多种功能,每个组织的胶原蛋白组成都是独一无二的。不过,许多组织中的胶原纤维,多数是由多种胶原蛋白原纤维构建成的异型胶原纤维,例如III型胶原蛋白就常常与I型胶原蛋白一起构建成混合的异型胶原纤维,III型会调节I型胶原蛋白纤维直径大小与密度[7]。

在28种不同类型的胶原蛋白中,最丰富的类型包括I型、II型、III型,它们是纤维状胶原蛋白,主要涉及我们身体各组织强度、弹性、机械完整性和保水能力。

下面,我们就详细介绍人体内最丰富和最突出的I型、III型胶原蛋白,这一对CP。最后,再聊聊Ⅱ型胶原蛋白。

2、I 型胶原蛋白占比80%,为组织提供紧致度与强度!

I 型胶原蛋白是人体中含量最丰富的蛋白质,占总胶原80%以上,它以长原纤维的形状存在于心脏、肌腱、皮肤、骨、肺、角膜等多种组织和脉管系统中[8]。从分子结构上看,I 型胶原蛋白的每个分子通常由两条 a1 链(由COL1A1基因编码)和一条 a2 链(由COL1A2基因编码)组成, 它们以特有的右手三螺旋形式相互缠绕。

图:I 型胶原蛋白的合成

I 型胶原蛋白大约由1000多个氨基酸组成,其长度可达300 nm,宽度为1至5 nm[9]。由于I 型胶原蛋白形成的纤维直径比较粗,含量又最丰富,因此它基本决定了人体整个胶原弹力网的紧致度与强度。

研究发现,I 型胶原蛋白会随着人体衰老而合成减少,尤其是I 型胶原蛋白结构的变化是我们皮肤随时间老化和光老化的标志,其交联的纤维结构断裂,碎片增多,从而形成皱纹[10]。

通俗点说,如果我们皮肤缺少I 型胶原蛋白,我们的脸就垮塌了,眼袋垮了,鱼尾纹、法令纹等皱纹增多加深了,胸部下垂了……

此外,I 型胶原蛋白作为许多细胞的粘附基质也很重要,并且在器官和组织发育、细胞迁移、增殖和分化以及伤口愈合、组织重塑和止血中起着至关重要的作用[11]。

3、III型胶原蛋白占比15%,为组织提供柔韧性!

III 型胶原蛋白的含量仅次于 I 型胶原蛋白,大约占总胶原15%,并且通常与I型胶原蛋白共存。III型胶原蛋白普遍存在于各种弹性组织中,例如胚胎皮肤、肺和血管,以及肠道、声带、膀胱和子宫等可扩张器官中[12]。

图:人体各种软组织的弹性与 III 型胶原蛋白与 I型胶原蛋白的比例的关系

从分子结构上看,III 型胶原蛋白是一种同源三聚体,由三个 α1(III) 链(由COL3A1 基因编码)以右手三螺旋形式形成相互超螺旋[13]。此外,III 型胶原蛋白的一个独特序列特征是甘氨酸对(Gly-Gly-Yaa 和 Gly-Xaa-Gly)基序。甘氨酸是最小的氨基酸,与 I 型和 II 型胶原蛋白相比,甘氨酸对在 III 型胶原蛋白中出现的频率是 I 型和 II 型胶原蛋白的五倍多。研究发现甘氨酸对可以使刚性且紧密堆积的胶原三螺旋具有链灵活性,这也导致III 型比I 型胶原纤维的柔韧性要好,并且可以调节I 型胶原原纤维的机械性能的原因所在[14]。

图:(A) 显示 I、II 和 III 型胶原链中 Gly-Gly 基序的分布图(以黄线表示)。(B) III 型胶原三螺旋结构域的完整序列,甘氨酸对的位置被突出显示。

另外,III 型胶原蛋白的含量在不同组织和不同发育阶段也各不相同,通常在正常成人组织中约占 10−20%。众所周知,新形成的组织含有较高百分比的 III 型胶原蛋白。例如,在伤口愈合的早期阶段、胎儿或新生儿的组织中含有较高比例的 III 型胶原蛋白[15],但是随着伤口重塑或我们逐渐长大成人,III 型胶原含量会逐渐下降[16]。研究发现, III 型胶原蛋白合成缺陷会导致 IV 型埃勒斯-当洛斯综合征,它的主要诊断标准包括动脉、消化道和子宫的脆弱性以及广泛的瘀伤。

III 型胶原原纤维比 I 型原纤维更细 。在一项《I 型胶原中 III 型原胶原的体外原纤维形成影响其相对原纤维拓扑和力学》研究中,对 I 型胶原和 III 型胶原的透射电子显微镜 (TEM) 图像分析表明,I 型原纤维的直径为 150–300 nm,而 III 型原纤维的直径为 25–100 nm[17]。

图:I 型和 III 型原胶原

III型胶原蛋白含量越高,胶原纤维就越细密、柔软[18]。在胎儿皮肤中,III型胶原蛋白占比就高达50%,但到了20岁,我们皮肤中的III型胶原就只占15%[19]。另外,子宫、私密花园中的III型胶原蛋白含量占比都超过50%,乳房中的III型胶原含量占比也有25%。因此,补充III型胶原蛋白对女性的重要性,不言而喻。

4、II 型胶原蛋白占比低于1%,几乎只存在于软骨中!

相比于I型、III型胶原蛋白在人体组织中的广泛分布,II 型胶原蛋白含量低于1%[21],主要存在于软骨、椎间盘和眼睛玻璃体中,而在其它组织中几乎不存在。

II型胶原蛋白是同源三聚体分子,由三条相同的多肽链α1(II)(由COL2A1基因编码)组成。与其他形成原纤维的胶原蛋白一样,它约由1000 个氨基酸组成的右旋三螺旋。

在软骨中,II型胶原蛋白约占90%。II型胶原蛋白的突变会导致几种类型的软骨发育不良,导致过早的骨关节炎。因此,人体试验中多用II型胶原蛋白来“补骨”,尤其是针对50+骨头磨损比较多,患骨关节炎、类风湿关节炎人群。

因此,如果有人跟你推销服用II型胶原蛋白来使皮肤变好,那绝对是事倍功半、南辕北辙。而且,相比于从鱼皮中提取高纯度、高同源性的I 型、III 型胶原蛋白,II型胶原蛋白主要从鱼骨中提取,杂质会比较多,纯度就只有70%[22,23]。

总而言之,我们人体含有28种胶原蛋白,各具有特定的生物学功能。其中I 型+III型胶原蛋白占比95%,几乎存在于所有组织和器官中,并发挥主要作用。而II型胶原主要存在于软骨中。

此外,胶原蛋白不仅随组织类型而变化,还随年龄增长而变化,譬如I 型、III型胶原蛋白的合成随年龄增长而减少。胶原蛋白是衰老过程中非常重要的蛋白质,因为它会影响身体的结构、机械、组织和组织构建特性。因此,我们一定要选好的胶原蛋白进行补充,充足的胶原蛋白,如此才能赋予我们肌肤韧性弹性,并使肌肤保持水润健康。返回搜狐,查看更多



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