Коллаген и фибробласты – клетки нашей молодости

Важными компонентами соединительной ткани являются коллаген, фибробласты, эластин и гиалуроновая кислота. Количество этих веществ в ней прямо пропорционально молодости нашей кожи. Коллаген – это белок, составляющий основу соединительной ткани, обеспечивающий ее прочность и упругость. Эластин – другой тип белка, отвечающий за эластичность тканей, позволяющий им восстанавливаться. Фибробласты – синтезируют межклеточный матрикс. А гиалуроновая кислота – желеобразное вещество, заполняющее пространство между ними. Можно сказать, что это три кита, на которых стоит молодость и красота нашей кожи.

Что такое коллаген

С химической точки зрения, коллаген – это фибриллярный белок, имеющий правозакрученную спиральную структуру из трех аминокислотных цепей. Аминокислотные цепи сплетены между собой в виде жгута и по силе прочнее стали. А все потому, что в состав молекулы коллагена входит структурный белок тропоколлаген, который придает ей небывалую эластичность и прочность.

Благодаря своей спиральной форме коллаген позволяет соединительной ткани оставаться в хорошем состоянии. А из нее организованы наружные покровы всех органов.

Коллаген входит в состав сосудов кровеносной системы, в костную, хрящевую и зубную ткань, в состав сухожилий и связок. Можно сказать, что мы буквально пропитаны коллагеном. Но особенно много его в коже: 70 % общего количества всех белков находится в ней.

Коллаген в организме выполняет определенные функции:

• протекционную;
• поддерживающую;
• регенерирующую;
• вместе с эластином способствует эластичности и прочности ткани.

Благодаря своим уникальным свойствам коллаген «склеивает» все клеточные комплексы. Если бы не он, то наш организм буквально бы рассыпался на атомы. Коллаген выполняет функцию некого уникального пластилина.

Типы коллагена

Коллаген бывает разных типов. Он имеет разную структуру и происхождение. На сегодняшний день известно 19 его типов, которые различаются друг от друга по структуре пептидных цепей, ролью и местонахождением в организме.

Типов коллагена, образующих тройную спираль, значительно больше около 30. Отличаются они друг от друга степенью модификации и аминокислотной последовательностью. Мы рассмотрим основные его виды:

• коллаген, образующий длинные фибриллы: к нему относятся коллаген типа I, III, V и XI типов. Большая часть коллагена в организме составляют тип  I и III, которые представляют собой очень прочные фибриллы. Фибриллы – это нитевидные белковые структуры, которые находятся в клетках и тканях человека. Это почти 90% всего коллагена в коже.

• коллаген, образующий сети: к нему относится коллаген IV типа. Он образует сеть базальных мембран. Базальная мембрана – это бесклеточный слой кожи, разделяющий эпителий от эндотелия. Она включает в себя два пласта: светлый и темный. Если коллаген IV типа имеет здоровую структуру, то и базальная мембрана находится в хорошем состоянии и крепко держит эти два слоя. То есть кожа при этом выглядит упругой, свежей и эластичной.

• коллаген, образующий «заякоренные» фибриллы: к нему относится коллаген VII типа. Этот тип коллагена представляет собой якорьки-зажимы, которые захватывают и крепко держат коллагеновые фибриллы. Это гармоничный процесс представляет собой хорошо налаженное функционирование всех типов коллагена. Благодаря этому процессу коллаген синтезируется своевременно и в результате кожа выглядит молодой и свежей.

• коллаген, связанный с фибриллами. Этот тип коллагена соединяет фибриллы друг с другом и с другими составными частями внеклеточного матрикса. К нему относится коллаген IX, XII, XIV и XVI типов.

Коллаген в косметологии

Несмотря на то, что коллаген употребляется в косметологии достаточно давно, он по сей день вызывает массу споров и околонаучных дебатов. Совершенно точно можно сказать, что спекуляции вокруг коллагена вполне хватает. Чем же вызвал к себе такой интерес невинный белок? А тем, что в последнее время на косметическом рынке появился коллаген «растительного и растительно-морского происхождения».

Внимание! Коллаген – это белок животного происхождения. Ни коллагена «растительного происхождения из пшеничных протеинов» или, что еще абсурдней, коллагена «растительно-морского происхождения» в природе не бывает и быть не может.

Существует коллаген морских рыб (китов, акул), но никак не «растительно-морской».

Все это не более чем маркетинговый ход. Предыстория этого явления связана с участившимися случаями заболеваний  крупного рогатого скота вирусом коровьего бешенства (прионное заболевание). А так как источником коллагена в косметологии служит именно крупный рогатый скот, то потребители стали опасаться косметической продукции на его основе.

Некоторые косметические фирмы стали предлагать потребителям в качестве альтернативы  аналог животного коллагена  – «растительный коллаген». Часто такие предложения сопровождаются околонаучными комментариями о бесспорных преимуществах «коллагена растительно-морского происхождения».

Понятно, что вводя в заблуждение потребителя, производители «растительного коллагена» лоббируют свою продукцию.  В препаратах  на основе растительного белка, быть может, имеются коллагеноподобные структуры, но это далеко не нативный коллаген, и насколько эффективны такие препарат определить трудно.

К тому же использование больных животных на предприятиях по переработке кожевенного сырья, совершенно исключено благодаря тщательному многократному ветеринарно-санитарному контролю. В соответствии с принятыми международными стандартами шкуры животных подвергаются тщательной санитарной обработке.

Очистка коллагена очень долгий и трудоемкий химический процесс. Он занимает длительное время и имеет несколько ступеней.

Как действует коллаген в косметическом средстве

Коллаген в креме способен оказывать несколько важных функций. Во-первых, он обладает значительным увлажняющим действием. Во-вторых, коллаген демонстрирует широкие заживляющие возможности. В- третьих, он является ведущим структурообразующим ингредиентом косметического средства, выполняя роль некой матрицы, где остальные компоненты усиливают свое действие.

Натуральный коллаген в составе кремов, эмульсий и сывороток, соприкасаясь с кожей под действием температуры тела, вступает в химическую реакцию, образуя низкомолекулярные и водорастворимые соединения. Эти соединения с помощью эхансеров (проводников), присутствующих в косметическом средстве, способны миновать роговой слой и подключаться к обменным реакциям, стимулирующим регенеративные процессы в коже.

Стоит уточнить, что когда мы говорим о коллагене в косметическом средстве, речь идет только о гидролизате коллагена.  Гидролизат – это продукт, полученный в процессе гидролиза. Гидролиз –это расщепление сложного вещества с помощью воды. Такие методы переработки сырья применяют для его лучшего усвоения организмом. Например, коллаген расщепляется на легкодоступные для усвоения белки, аминокислоты и пептиды.

Сырье, используемое в косметологии, получают из природных источников: шкур крупного рогатого скота. Такой коллаген подвергается многофазовой отчистке от нежелательных примесей, но его молекулярная масса является достаточно «тяжелой» для проникновения в дерму. По этой причине коллаген подвергают гидролизу.

Выбирая крем, тщательно исследуйте ингредиенты, входящие в его состав. Помните, что коллаген и эластин должны находиться в форме гидролизата,  в такой форме они проникают через роговой слой и демонстрируют свои регенерирующие свойства. Но это никоим образом не относится к гиалуроновой кислоте. Коллаген и эластин – белки, их можно подвергать гидролизу, а гиалуроновая кислота – это химическое соединение. Поэтому, увидев на упаковке словосочетание «гидролизат гиалуроновой кислоты», можете смело отбросить крем в сторону.

Почему мы теряем коллаген?

С годами распад коллагена в организме преобладает над его синтезом. Причем этот процесс начинается в достаточно молодом возрасте. Точно так же обстоят дела и с гиалуроновой кислотой и эластином. Это закономерный биологический процесс.

Процесс распада коллагена способствует ухудшению кожный характеристик. Кожа теряет упругость и эластичность, становится дряблой и сухой, на ней появляются глубокие морщины. Что же способствует распаду коллагена?

Причина № 1. Ультрафиолетовое облучение

Под пагубным воздействием ультрафиолета происходит не только снижение синтеза коллагена, но и изменение его структуры. Длительное облучение ультрафиолетом типа А способствует образованию в коже свободных радикалов. Свободные радикалы – это молекулы-гуляки, которые  гуляют сами по себе, вступают в хаотичные «связи» с организованными молекулами, внося таким образом сумятицу в гармоничную работу клеток.

Новая молекула тоже становится свободно-радикальной и пытается найти уже для себя новую «жертву». Например, ультрафиолет, проникающий глубоко в кожу, может трансформировать молекулы коллагена в свободные радикалы. Молекулы коллагена, ставшие свободными радикалами, связываются  с  другими молекулами, образуют поврежденный, неупругий коллаген. Морфоструктура такого коллагена нарушена, он становится дефектным, в результате чего кожа стареет раньше положенного срока. Этот процесс подобен «принципу домино». Если он запускается, то остановить его совсем не просто.

Причина № 2. Коллаген разрушает фермент коллагеназа

Как и любой белок, коллаген распадается через определенное время. В организме происходит регулярное восстановление и замена старого поврежденного коллагена на новый коллаген. Но с годами молодого коллагена становится все меньше, а старого – все больше, чем должно быть. В молодом организме существует строгое равновесие между этой пропорцией: новый – старый коллаген. В процессе взросления кожи это равновесие нарушается, но, как становится понятным, возраст не единственная причина, по которой  ухудшает синтез коллагена.

В нашем организме присутствует фермент коллагеназа, который расщепляет пептидные связи на некоторых участках спирализированного коллагена. Этот процесс распада и синтеза коллагена можно сравнить со сменой времен года, только, по мере повторения этого процесса, синтезируется молодого коллагена в организме все меньше и меньше. А все потому, что в молодости процесс обмена коллагена протекает с определенной интенсивностью, а с возрастом (особенно в старости) процесс заметно снижается, так как у пожилых людей растет количество поперечных сшивок между молекулами коллагена.

Можно даже сказать, что синтез коллагена не столько снижается, сколько меняется его структура и качество. В результате кожа истончается, становиться дряблой, теряет эластичность, покрывается морщинами. Современные регенеративные технологии, такие как: плазмолифтинг, плацентотерапия, SPRS-терапия – способны «разбудить» фибробласты и побудить их к синтезу коллагена.

Причина № 3. Курение способствует разрушению коллагена

Это банальная фраза, которая давно у всех на слуху, является неопровержимой истиной. Недавние исследования японских ученых показали, что курение стимулирует выработку молекул под названием  матриксная металлопротеиназа (ММР), которые способствует деградации коллагена в организме, а наружное воздействие сигаретного дыма на кожу, способствует его удвоенной выработке. После каждой выкуренной сигареты синтез коллагена в организме уменьшается примерно на 40%.

Причины № 4. Недостаток витамина С

Известно, что витамин С, наряду с витаминами А, Е и селеном, является мощным антиоксидантным комплексом. Антиоксиданты – вещества, которые противостоят окислению клеток и препятствуют образованию свободных радикалов. Как было сказано выше, ультрафиолетовое излучение повреждает молекулы коллагена, превращая их в свободные радикалы. Недостаток витамина С может ускорить и усугубить этот процесс.

Нехватка витамина С в организме уменьшают синтез коллагена и его структуру. Вместо «нормального» коллагена вырабатывается неупругий, дефектный коллаген с пониженной механической прочностью. Например, при нехватке в организме витамина С развивается опасное заболевание – цинга. При этом происходит повреждение коллагеновых волокон.

Как восстановить коллаген в коже

На сегодняшний день восстановить коллаген в коже можно двумя путями:

• восполнить его дефицит с помощью косметических средств;
• повысить стимулирование собственного коллагена.

Скажем честно, что с помощью косметических кремов, эмульсий и сывороток  не происходит  восстановление коллагена в коже. Мы уже писали, что коллаген имеет высокую молекулярную массу. Для того чтобы он проник сквозь роговой слой кожи, следует использовать  гидролизат коллагена. Но даже в этом случае он проникает не дальше верхнего слоя эпидермиса (эпидермис состоит из пяти слоев). Максимум на что способен коллаген  в креме: увлажнять и питает верхний слой эпидермиса. И надо отметить, делает он это отменно.

В инъекциях используют расщепленный коллаген, то есть его молекулу химически обрабатывают до потери видовой идентичности (дробят на очень мелкие части). Инъекции с коллагеном лишь восполняют его дефицит в коже, дают хороший косметический результат, но дополнительное введение коллагена в кожу не способствует синтезу собственного коллагена, а полностью блокирует его выработку.

В медицине существует такой термин, как заместительная терапия. Это когда пациенту назначают вещества (ферменты или гормоны), в которых он испытывает дефицит. Длительное применение таких лекарственных препаратов приводит к торможению собственного синтеза этих веществ, и в результате все только усложняется.

То есть выражение «сидеть на коллагеновых инъекциях» становится объективной реальностью. Примерно через 3-6 месяцев коллаген полностью расщепляется в организме, и для поддержания косметического эффекта требуется  введение новых порций.

К тому же употребление чужеродного коллагена может вызвать аллергическую реакцию и его отторжение, несмотря на высокую степень отчистки продукта.

Для того чтобы запустить синтез собственного коллагена, необходима стимуляция аутологичных (собственных) фибробластов (клетки соединительной ткани, вырабатывающие коллаген, эластин и гиалуроновую кислоту).

В этом случае следует обратиться к процедурам на основе регенеративных технологий, которые запускают естественные процессы омоложения. На данный момент существуют несколько таких технологии: плазмолифтинг, плацентотерапия, применение основных аминокислот коллагена и SPRS-терапия (клеточная терапия на основе аутологичных фибробластов). Плазмолифтинг и плацентотерапия – достаточно известные техники.

Остановимся на последних двух методиках.

Применение основных аминокислот коллагена

Как известно, белки состоят из ключевых аминокислот, и коллаген не является исключением. Он состоит из пролина, лизина, глицина. Также в его состав входят две редкие аминокислоты: оксипролин и оксилизин, которые почти не встречаются в других белках. Соответственно, повышая их поступление в дерму, можно увеличить выработку собственного коллагена.

SPRS-терапия (клеточная терапия на основе аутологичных фибробластов)

Все регенерирующие технологии на основе аутологичных (собственных) веществ способны «разбудить» клетки «от спячки» и заставить их вспомнить молодость. На этом принципе основывается техника плазмолифтинга и техника клеточного омоложения ACR (что в принципе одно и то же).

В чем заключается суть SPRS-терапии? У пациента делают забор материала (в данном случае кусочек кожи), затем путем стандартных технологий выделяют из него аутологичные фибробласты. Но в процессе культивирования осуществляют отсев и стимуляцию только активных и молодых клеток. Затем их размножают до необходимого количества и с помощью инъекций внедряют в те участки кожи, которые нуждаются в коррекции.

Молодые, активные, а главное, собственные фибробласты с легкостью запускают обменные процессы в клетках и способствуют регенерации кожи. В настоящее время данная методика получила мировое признание и с успехом применяется как в России, так и в зарубежных странах.

Что такое фибробласты

Фибробласты – это клетки соединительной ткани, которые синтезируют межклеточный матрикс. Фибробласты выделяют предшественников коллагена и эластина, а также гликозаминогликанов, самая известная из которых – гиалуроновая кислота. Фибробласты являются зародышевой тканью как у человека, так и у животных. Фибробласты имеют разнообразную форму, в зависимости от местонахождения в организме и от уровня своей активности. Слово «фибробласты произошли от  латинского корня «фибра» – волокно и греческого «бластос» – зародыш.

Основная роль фибробластов в организме – синтез компонентов внеклеточного матрикса:

• белков (коллагена и эластина), которые образуют фиброволокна;
• мукополисахаридов (аморфное вещество).

В коже фибробласты отвечают за процесс ее восстановления и обновления. Они синтезируют коллаген и эластин – основной каркас кожи и гиалуроновую кислоту, связывающую в тканях воду. Другими словами, именно фибробласты являются генераторами молодости и красоты нашей кожи. С годами число фибробластов уменьшает, а оставшиеся фибробласты теряют свою активность.

По этой причине темпы регенерации кожных покровов снижаются, коллаген и эластин теряют свою упорядоченную структуру, в результате чего появляется больше поврежденных волокон, неспособных выполнять свои прямые функции. В итоге, наступает возрастное увядание кожи: дряблость, сухость, потеря объемов и появление морщин.

Под влиянием Уф-излучения в коже образуются свободные радикалы, разрушающие коллагеновые и эластические волокна. Но не только свободные радикалы разрушают коллаген и эластин. В процессе разрушения коллагена и эластина также задействованы  ферменты коллагеназа и эластаза, которые тоже синтезируются фибробластами. Ферменты расщепляют волокна белков на основные компоненты, из которых затем фибробласты вырабатывают предшественников коллагена и эластина.

Можно сказать, что фибробласты играют ключевую роль в процессе круговорота деградации и синтеза клеток и волокон.

Еще раз назовем основные функции фибробластов в организме:

• способствуют эпителизации и заживлению поврежденной кожи за счет стимуляции кератиноцитов;
• ускоряют пролиферацию и дифференцировку клеток;
• играют большую роль в заживлении ран, способствуют перемещению фагоцитов;
• синтезируют коллаген, эластин и гиалуроновую кислоту;
• участвуют в процессах регенерации и обновления кожных покровов.

Как активизировать фибробласты?

Выше мы узнали, каковы причины старения организма, и какую роль в этом процессе играют фибробласты. И тут рождается вполне закономерный вопрос: как активизировать фибробласты? Ведь с возрастом их количество не просто снижается, даже если количество фибробластов остается прежним, они становятся пассивными и полностью теряют свою активность. Задача регенеративных биотехнологий найти способы воздействия на фибробласты, чтоб заставить их «вспомнить молодость». Есть ли успехи в этом направлении? С уверенностью можно сказать, что да.

Восполнение в кожи белков молодости – коллагена и эластина – инъекционным методом  не дает надежных  результатов омоложения. Они способны улучшить характеристики кожи лишь на некоторое время. То есть состояние кожи становится лучше, но процесс старения не приостановлен, биологические часы неумолимо идут вперед. И через некоторое время, после деградации коллагена, эластина и гиалуроновой кислоты, состояние кожи оставляет желать лучшего.

Лучшее средство омоложения – это наша естественная система обновления и регенерации. Стимуляция собственных ресурсов организма – вот ключ к нашей молодости. На данный момент существуют регенеративные биотехнологии, способные действительно омолодить организм. Главенствующая роль в этих методиках отводится фибробластам.

Современные регенеративные технологии

В основе современных регенеративных технологий стоит принцип стимуляции аутологичных дермальных фибробластов. Суть этих технологий заключается в пополнении популяции фибробластов молодыми и активными клетками. Этот метод называется SPRS-терапия, что буквально обозначает service for personal regeneration of skin (сервис для индивидуального восстановления кожи).

Как же это происходит? Из кусочка кожи путем определенных лабораторных манипуляций выделяют фибробласты. Отбору и стимуляции подвергаются только молодые и активные фибробласты. Затем их популяция в течение некоторого времени доводится до нужных объемов, и они готовы для внедрения в организм. При внедрении аутологичных (собственных) фибробластов не наблюдается отторжений и аллергических реакций, так как в организм поступают свои собственные клетки.

Новые фибробласты способны регенерировать кожные покровы в течение двух лет и даже больше. Результат заметен сразу же после первого сеанса клеточной терапии. Происходит заметное улучшение кожных покровов: исчезает дряблость и сухость, улучшается цвет лица и структура кожи, полностью исчезают мелкие морщины, а глубокие становятся менее заметными.

Фибробласты, стволовые клетки и онкогенез

Многие пациенты отождествляют фибробласты со стволовыми клетками. Поэтому часто задают вопрос, не являются ли фибробласты стволовыми клетками?  Нет, нет и еще раз нет. Фибробласты не имеют никакого отношения к стволовым клеткам, использование которых, к слову сказать, запрещено во всем мире. Фибробласты относятся к зрелым, специализированным для определенной ткани клеткам.

Они способны превратиться только в фиброциты. Фиброциты – это тоже клетки соединительной ткани, которые не способны делиться. Стволовые клетки – это незрелые, недифференцированные клетки, которые могут дать начало нескольким типам клетки и из которых можно вырастить любую ткань нашего организма.

Другой вопрос, часто задаваемый пациентами, способны ли аутологичные фибробласты переродиться в опухолевые клетки? Это совершенно невозможно. Фибробласты не способны переродится в злокачественные клетки, потому что они не поддаются непрямому делению клеток (митозу). Они запрограммированы на определенное количество делений, после чего погибают, а их место занимают новые клетки.

После внедрения в кожу фибробласты не делятся, но продолжительное время вырабатывают необходимые вещества, способствующие регенерации и омоложению кожи. Таким образом, они остаются совершенно безопасными аутологичными фибробластами как в процессе  культивирования в лаборатории, так и в процессе внедрения в организм.

Культивированные аутологичные фибробласты подвергаются строгому контролю на предмет биологической безопасности и жизнеспособности клеток.