Budowa i zastosowanie w medycynie ogólnej i stomatologii

(1)

Stomatologia praktyczna

Jednym z największych problemów leczenia dysfunkcji układu rucho- wego narządu żucia (urnż) jest pro- blem wzmożonego napięcia mię- śniowego. Napięcie to w mięśniach unerwionych przez nerwy czaszko- we powstaje wskutek połączenia tzw. trzecim neuronem jąder ru- chowych tych nerwów ze wzgórzem i podwzgórzem, które są ośrodkami w mózgu odpowiedzialnymi za po- wstawanie emocji. Tym sposobem emocje sterują napięciem mięśni żwaczowych. Napięcie to powstaje bez udziału świadomości chorego i nieleczone powoduje szereg powi- kłań, z których najdotkliwszym jest ból i zła praca stawów skroniowo

żuchwowych. Ból ma charakter bólu odniesionego – promieniują- cego, często mylonego z migreną.

W trakcie przedłużonych ataków bruksizmu dochodzi do skurczów tężcowych i zmian zapalnych w mię- śniach żwaczowych. Efektem tego jest powstawanie tzw. punktów spusto- wych w obrębie tych mięśni, w któ- rych to miejscach zanika krążenie krwi i chłonki. Zanik krążenia powoduje skurcz i upośledzenie wymiany

Kolagen

Budowa i zastosowanie w medycynie ogólnej i stomatologii

Stefan Baron¹, Jolanta Batko ‑Kapustecka¹, Aleksandra Nitecka ‑Buchta¹, Michał Kapustecki²

Collagen – structure and use in general medicine and dentistry Praca recenzowana

1Zakład Dysfunkcji Narządu Żucia Katedry Dysfunkcji Narządu Żucia i Ortodoncji WLZ w Zabrzu, ŚUM w Katowicach

Kierownik: prof. dr hab. n. med. Stefan Baron

2Poradnia Protetyki Zakładu Dysfunkcji Narządu Żucia Katedry Dysfunkcji Narządu Żucia i Ortodoncji ŚUM Zabrze

Osoba odpowiedzialna za korespondencję: lek. dent. Jolanta Batko ‑Kapustecka e ‑mail: kapustecka@op.pl

Streszczenie

Kolageny to białka będące głównym składnikiem macierzy zewnątrzkomórkowej organizmów zwierzęcych. Białka te występują w większości tkanek i narządów, m.in. w kościach, chrząst- kach, skórze, więzadłach, ścięgnach, rogówce. Podstawowym ich zadaniem jest utrzymanie integralności strukturalnej i sprężystości tkanki łącznej oraz jej wytrzymałości na rozcią- ganie. Rozwój technik badawczych umożliwił poznanie kolagenu. Materiały kolagenowe są zaliczane do najbardziej użytecznych biomateriałów ze względu na takie właściwości, jak minimalna toksyczność, niska antygenowość, wysoka biozgodność oraz biodegradowalność.

Obecnie z powodzeniem są m.in. stosowane w schorzeniach skóry, w ortopedii, medycynie estetycznej czy stomatologii.

Abstract

Collagens are proteins, being the chief component of extracellular matrix in animal organ- isms. These proteins occur in the majority of tissues and organs i.e. in bone, cartilage, skin, ligaments, tendons, corneas. Their basic function is to maintain the integral structure and elasticity of connective tissue and withstanding stretching. The development of research techniques has enabled the understanding of collagen. Collagen materials are considered to be the most useful biomaterials due to properties such as minimal toxicity, low antigenicity, high biocompatibility and biodegradability. At present progress is being made with, among others, in application to skin diseases, in orthopaedics, aesthetic medicine and dentistry.

Hasła indeksowe: kolagen, bruksizm, dysfunkcje narządu żucia Key words: collagen, bruxism, temporomandibular dysfunction

(2)

M^agazyn StoMatologicznynr 4/2016

51

molekularnej w tej strefie mięśnia – w tym kolagenu, który w warunkach fizjologicznych podlega okresowej wymianie (około kilkadziesiąt dni) (1). Mięśnie żwacze to jedne z najsil- niejszych mięśni w organizmie, a pro- mieniowanie bólu z ich punktów spu- stowych jest odczuwalne w różnych miejscach twarzy. W ostatnim czasie do leczenia bruksizmu zaczęto stoso- wać botoks, a także inne środki far- makologiczne (2). Autorzy artykułu pragną przybliżyć czytelnikowi nową substancję, którą z powodzeniem sto- sują od dłuższego czasu w leczeniu bolesnych postaci bruksizmu. Sub- stancją tą jest kolagen.

Kolagen jest głównym białkiem tkanki łącznej w organizmie ludz- kim. Występuje w większości tkanek i narządów: w chrząstkach, kościach, skórze, więzadłach, ścięgnach, ro- gówce. Jego podstawową funkcją jest utrzymanie integralności strukturalnej i sprężystości tkanki łącz- nej oraz jej wytrzymałości na rozcią- ganie. Przyjmuje się, że ok. 25‑30%

białka organizmu ludzkiego to kolagen (3, 4).

Kolagen ma charakterystyczną budowę. Zawiera duże ilości ami- nokwasów glicyny i proliny, a tak- że hydroksyproliny i hydroksylizyny. Pojedyncza cząsteczka białka kolagenu jest zbudowana z trzech długich, skręconych spiralnie łań- cuchów polipeptydowych, złożo- nych z od 19 do 105 aminokwasów.

Łańcuchy te składają się z regular- nych triad aminokwasów: Gly ‑X ‑Y, gdzie Gly – to glicyna, a X i Y to inne aminokwasy. Na ogół X to prolina, Y zaś to hydroksyprolina. Niewiele innych białek wykazuje taką regular- ność. Strukturę superhelisy stabili- zują wiązania wodorowe, wrażliwe na działanie temperatury (wysoka temperatura sprzyja degradacji wią-

zań, a tym samym prowadzi do de- naturacji białek i śmierci organizmu). Wiązania wodorowe tworzone przez hydroksylizynę i hydroksypro- linę odgrywają kluczową rolę w sta- bilizowaniu helisy kolagenu, a tak- że mają silny wpływ na ostateczny kształt włókien zbudowanych z kolagenu (3, 4, 5). Synteza hydroksyproliny i hydroksylizyny, budują- cych kolagen, wymaga konieczno- ści występowania stałego stężenia witaminy C w organizmie. Zablo- kowanie syntezy kolagenu skutku- je chorobą zwaną szkorbutem, pole- gającą na uszkodzeniach skóry, błon śluzowych, kruchości naczyń krwio- nośnych, utrudnionym gojeniu się ran i wypadaniu zębów.

Rodzina białek kolagenowych dzieli się na dwie grupy: kolageny fibrylarne i niefibrylarne (6)

Kolageny fibrylarne

Zostały odkryte jako pierwsze spośród rodziny białek kolagenowych (5,7).

W skład tej grupy wchodzą typy: I, II, III, V, XI, XXIV oraz XXVII, co stanowi około 90% wszystkich białek kolagenowych występujących w organizmach zwierzęcych (6,7, 8).

Cechą wspólną kolagenów fibrylarnych jest długi centralny potrój- ny heliks (ok. 340 tripletów) o śred- nicy 1,5 nm i długości 300 nm (5, 6, 7). W zależności od pełnionej funkcji i miejsca występowania w organizmie, wyróżnia się następujące typy kolagenów fibrylarnych:

Typ I – najpowszechniejszy oraz

•

najlepiej poznany kolagen w organizmie człowieka. Występuje on najobficiej, jako składnik ko- ści, ścięgien, więzadeł, rogówki oraz w skórze, tkance podskórnej i tkance tworzącej blizny. Potrój- na superhelisa kolagenu typu I jest

zazwyczaj zbudowana z dwóch identycznych łańcuchów α1 [I]

i jednego α2 [I], tworząc heterotri- mer. Spotykana jest również po- stać homotrimeryczna zbudowana z trzech łańcuchów α1 [I]. Ten typ kolagenu jest przede wszystkim odpowiedzialny za wytrzyma- łość na rozciąganie tkanek, w któ- rych występuje, oraz za sztywność kości (3, 4, 5, 8).

Typ II – występuje w chrząst-

•

kach stawowych i krążkach mię- dzykręgowych, jest dominują- cym składnikiem tkanki szklistej (ok. 80%), nabłonka rogówki oraz chrząstki (3, 4,8).

Typ III – występuje w tkance two-

•

rzącej się z fibroblastów, w trakcie zabliźniania ran, zanim zostanie wytworzony kolagen typu I, jest elementem skóry właściwej, tkanek wątroby, płuc, śledziony oraz naczyń krwionośnych.

Typ V – śródmiąższowy – wystę-

•

puje na granicy tkanki tworzącej blizny, zawsze jako dopełnienie kolagenu typu I, ponadto w skó- rze, kościach i rogówce.

Typ XI – występuje w chrząstce

•

i dyskach międzykręgowych.

Kolageny typu V i XI odgrywają główną rolę w inicjacji fibrylogene- zy (4).

Kolageny niefibrylarne

a) Kolageny błony podstawnej Typ IV – występuje w błonie pod-

•

stawnej – mikrowłóknach między‑

tkankowych, tworzących cienkie membrany między różnymi tkan- kami organizmu, pełni rolę rusztowania dla innych elementów wy- stępujących w tej strukturze. Jest on umiejscowiony w komórkach nerwowych, tkance tłuszczowej,

(3)

Stomatologia praktyczna

włóknach mięśniowych, nabłon- ku i śródbłonku (4, 6, 9).

b) Kolageny tworzące mikrowłókna Typ VI – odmiana typu V – peł-

•

niąca tę samą funkcję. Kolagen VI odgrywa zasadniczą rolę w utrzy- maniu integralności tkanek łącz- nych przez tworzenie specyficz- nych mikrowłókien (6).

Typ XXVIII i typ XXIX – zostały

•

one przypisane do tej podrodzi- ny ze względu na podobieństwo strukturalne do kolagenu VI. Ko- lagen XXVIII jest głównie zloka- lizowany w komórkach systemu nerwowego. Typ XXIX zaś, wystę- pujący w skórze, buduje włókna mające regiony, które są odpowiedzialne za interakcje białek z róż- nymi ligandami (4,5).

c) Kolageny kotwiczące

Typ VII – występuje w tkance na-

•

błonkowej, m.in. w skórze i na powierzchni tętnic, tworzy włókna ko- twiczące. Jest kluczowym elementem hemidesmosomów, czyli ele- mentów łączących błonę podstaw- ną z blaszką podstawną (4, 9).

d) Kolageny tworzące heksagonal- ne układy sieciowe

Kolageny VIII i X, zaliczane do pod- rodziny makrocząsteczek tworzących heksagonalne układy sieciowe, zo- stały nazwane kolagenami krótko- łańcuchowymi, ponieważ ich łańcu- chy stanowią połowę długości łań- cuchów kolagenów włókienkowych.

Białka te wyróżniają się specyficzną lokalizacją w tkankach, leżąc u pod- stawy komórek śródbłonka. Kolagen X jest homotrimerem występującym w chrząstkach, natomiast typ VIII jest obecny w skórze, mózgu, sercu czy nerkach w postaci homo ‑ i heterotri- merów (3, 4, 6).

e) Kolageny typu FACITs (fibril as- sociated collagens with interrupted triple helices)

W skład grupy wchodzą kolageny typów: IX, XII, XIV, XVI, XIX, XX, XXI, XXII i XXVI. Współwystępowa- nie kolagenów FACITs z kolagenami fibrylarnymi ma zasadniczy wpływ na ich interakcje z różnymi białka- mi macierzy oraz białkami błono- wymi komórek. Niewiele wiadomo na temat funkcji tych białek. Praw- dopodobnie odpowiadają za stabili- zację i integrację macierzy zewnątrz- komórkowej (4, 5, 6, 9, 10).

f) Kolageny zawierające domeny transbłonowe – MACITs (membra- ne associated collagens with inter- rupted triple helices)

Do grupy kolagenów transbłonowych należą homotrimery typów: XIII, XVII, XXIII i XXV. Kolagenowe białka bło- nowe mogą funkcjonować na powierzchni komórki, jako receptory oraz jako rozpuszczalne cząsteczki zewnątrzkomórkowe. W przeciwień- stwie do trzech pozostałych białek tej podgrupy kolagen typu XVII jest znacznie większy. Kolageny typu XIII, XXIII i XXV wykazują duże podobień- stwo strukturalne (4,11).

g) Kolageny typu MULTIPLEXINs Kolageny typu XV i XVIII należące do grupy multipleksów są homotri- merami odznaczającymi się wyso- ką homologią strukturalną w obrę- bie regionu C ‑terminalnego, które- mu przypisuje się właściwości an- tygenowe. Główną funkcją kolagenu XV jest stabilizacja mięśni szkie- letowych i mikronaczyń, natomiast kolagenu typu XVIII – utrzymanie strukturalnej integralności błony podstawnej, rozwój i prawidłowe

funkcjonowanie oczu oraz udział w procesie organogenezy (5,11).

Podstawową funkcją pełnioną przez kolageny jest utrzymywanie strukturalnej integralności tkanek i narządów. Odgrywają ważną rolę w rozwoju narządów, naprawie tkanek, procesie gojenia się ran. Kola- gen jest systematycznie degrado- wany i syntetyzowany w przestrze- ni zewnątrzkomórkowej. Oprócz roli biomechanicznej, kolagen pełni wiele dodatkowych funkcji.

ZASTOSOWANIE KOLAGENU W MEDYCYNIE

Materiały kolagenowe są zaliczane do najbardziej użytecznych biomate- riałów ze względu na takie właściwo- ści, jak minimalna toksyczność, wysoka biozgodność, zdolność do degradacji czy niska antygenowość. Zosta- ły opracowane liczne metody otrzy- mywania kolagenu syntetycznego i rekombinowanego, które mają zastosowanie w nanotechnologii czy biome- dycynie. Naturalny atelokolagen (po- chodna kolagenu typu I), ze względu na całkowite bezpieczeństwo stosowania, jest najczęściej wykorzysty- waną formą tego białka w produkcji biomateriałów kolagenowych, wyko- rzystywanych w kosmetyce i medycynie, np. produkcji gąbek stosowanych w leczeniu oparzeń i ran, gdzie pełni funkcję nośnika białek w tzw. systemach podawania leków (drug delive- ry system – DDS) (4, 12).

Źródłem białek kolagenowych mogą być wszystkie zwierzęta, w tym także organizmy morskie, takie jak gąbki, ryby czy meduzy (13). Coraz większe zainteresowanie budzą badania biologicznych i biomedycz- nych zastosowań kolagenu syntetycznego.

(4)

M^agazyn StoMatologicznynr 4/2016

53

Ważnym krokiem w kierunku wy- korzystywania syntetycznego kolagenu do celów terapeutycznych było otrzymanie peptydów kolagenopo- dobnych (collagen ‑related peptides – CRPs), mających zdolność przy- legania bądź wnikania do wnętrza kolagenu biologicznego. Uzyska- no m.in. peptyd kolagenopodobny CRP wiążący się z nanocząsteczka- mi złota. Nanocząsteczki te miały zdolność uzupełniania luk w strukturze naturalnego kolagenu. Wykaza- no ponadto, iż pewne CRPs, opłasz- czone na nanocząsteczkach latek- sowych, pobudzają agregację pły- tek krwi, co wspomaga proces gojenia się ran (3).

Należy również podkreślić, że opracowano metody otrzymy- wania rekombinowanego kolagenu ludzkiego. Produkcja taka odbywa się przy udziale komórek drożdży, które zapewniają wysoką wydajność procesu technologicznego. Rozwój technologii wykorzystujących systemy mikroorganizmów do uzyski- wania rekombinowanych kolage- nów umożliwia otrzymywanie po- wtarzalnych i bezpiecznych pro- duktów, które charakteryzuje wysoka czystość mikrobiologiczna. No- woczesne technologie pozwalają na wyprodukowanie wszystkich 29 typów białek kolagenowych (4). Bio- materiały kolagenowe mają ogrom- ny wpływ na rozwój medycyny regeneracyjnej oraz inżynierii tkankowej. W ciągu ostatnich 10 lat opracowano różnorodne produkty oparte na zastosowaniu kolagenów w róż- nych schorzeniach.

Schorzenia skóry

Kolageny odznaczające się funkcjo- nalnością biologiczną mogą być stosowane w regeneracji skóry. Żywa

allogeniczna zrekonstruowana skóra jest wykonana z hydrożelu kolagenowego typu I, zawierającego warstwę fibroblastów. Kolagenowe preparaty żelowe w połączeniu z liposomami służą do przedłużonego podawania leków w tkankach poddawanych regeneracji. Biofilmy kolagenowe za- wierające na powierzchni liposomy związane z substancją antybakteryj- ną – kwasem uninowym – znacznie wspomagają proces gojenia się opa- rzeń skóry. W przypadkach ciężkich ran (np. odleżyny, owrzodzenia) i oparzeń korzystne efekty przynosi zastosowanie gąbek kolagenowych w postaci opatrunków (4,14).

Regeneracja tkanek, kości i stawów

W chirurgii stomatologicznej i implantologii wykorzystuje się obecnie błony zaporowe w celu regeneracji tkanek i kości. Są to błony re- sorbowalne, których główną zaletą jest to, iż nie wymagają powtórnego zabiegu chirurgicznego w celu ich usunięcia, co zapobiega uszkodze- niu tkanek, które uległy już regeneracji. Kolagen używany do produkcji błon jest pozyskiwany od świń i krów. W celu wydłużenia czasu re- sorpcji błon kolagenowych stosuje się tzw. sieciowanie (cross ‑linking).

Proces ten polega na stworzeniu no- wych wiązań sieciujących w strukturze kolagenu, w celu zwiększenia trwałości i odporności tego białka na degradację enzymatyczną. Błony te są m.in. stosowane do leczenia kieszonek kostnych, przedimplanta- cyjnej regeneracji kości, zamykania połączeń ustno ‑zatokowych po usu- nięciu zęba (15). Opracowano spe- cjalne systemy odbudowy tkanki kostno ‑chrzęstnej stosowane w leczeniu jej wad. Rusztowania tkanki

kostnej opierają się na utwardzeniu biomateriału kolagenowego przez jego mineralizację z użyciem fos- foranu wapnia i (lub) sieciowanie takimi substancjami, jak hydroksy- apatyt.

Do regeneracji chrząstki stosuje się materiały zbudowane z kolagenu typu II, w przeciwieństwie do więk- szości innych biomateriałów produ- kowanych z kolagenu typu I (13).

Wyniki badań nad jego zastosowaniem w profilaktyce, ograniczaniu dolegliwości związanych z choro- bą zwyrodnieniową stawów i leczeniu schorzeń zapalnych chrząstki stawowej są obiecujące. Suplemen- tacja form zhydrolizowanych kolagenu typu II ma za zadanie wspie- rać procesy anaboliczne zachodzą- ce w chrząstce stawowej. Dzięki do- starczeniu substratów niezbędnych do produkcji endogennego kolagenu typu II staje się możliwe utrzymanie równowagi w zakresie pro- cesów metabolicznych chrząstki.

Przeprowadzone badania naukowe udowodniły, że taka stymula- cja chondrocytów do syntezy kolagenu przynosi oczekiwane rezulta- ty i może się stać narzędziem w te- rapii chorób chrząstki stawowej (4).

Istnieją także dowody na skutecz- ność doustnie przyjmowanych hy- drolizatów zawierających substra- ty do produkcji kolagenu.

Preparaty kolagenowe do iniekcji okazały się skutecznym sposobem leczenia bólu po urazach spor- towych, m.in. stawu kolanowego czy barkowego. Połączenie iniekcji kolagenu z lekami o działaniu ogólnoustro- jowym czy miejscowym oraz z fizjo- terapią i innymi metodami rehabilita- cji stwarza wiele różnorodnych moż- liwości leczenia każdego pacjenta.

W badaniach podkreśla się wyraźną poprawę ruchomości stawów, a tak-

(5)

że zmniejszenie dolegliwości bólo- wych. Nie zaobserwowano również objawów ubocznych. Odnotowuje się poprawę właściwości chrząstki, tore- bek stawowych czy mięśni.

Kolagen znajduje także zastosowanie w leczeniu zespołów bólo- wych kręgosłupa czy bólów w od- cinkach szyjnych spowodowanych nadmiernym napięciem mięśni. Ba- dacze odnotowują znaczne zmniejszenie dolegliwości bólowych i dłu- gotrwały efekt kuracji. Istotna po- prawa dotyczy zarówno bólu odczu- wanego przez pacjenta, progu bólu, jak i ruchomości. Wytworzona barie- ra kolagenowa wygładza i niweluje tarcie, np. między krążkami kręgo- wymi. Działanie specjalistycznych preparatów kolagenowych na mię- śnie i ścięgna zmniejsza ich skurcz toniczny (16, 17).

Prowadzone są też badania nad zastosowaniem implantów atelokolagenowych w chirurgii ortopedycz- nej. Poważne nadzieje na przyszłość budzi śródstawowe zastosowanie atelokolagenu pochodzenia zwierzęcego w chirurgii stawu kolanowego. Wyka- zano korzystne efekty wprowadzenia do stawu kolanowego świni implan- tu atelokolagenowego w postaci gąb- ki czy płytek żelowych w celu przy- spieszenia regeneracji więzadła krzy- żowego przedniego (anterior cruciate ligament – ACL) (13,18).

Systemy dostarczania leków

Atelokolagen jest to przetworzony zwierzęcy kolagen typu I, w którym na skutek trawienia pepsyną usu- nięto telopeptydy odpowiedzialne za jego immunogenność. Ze wzglę- du na swój dodatni ładunek nada- je się on do wprowadzania do organizmu białek o ładunku ujemnym.

Może on wiązać kwasy nukleino-

we – zarówno jedno ‑, jak i dwuni- ciowe DNA i RNA o różnej długo- ści. Atelokolagen jest w stanie chro- nić je przed degradacją w makroor- ganizmie oraz stopniowo uwalniać do komórek. W przypadku reakcji alergicznej na lek lub atelokolagen można je szybko usunąć, ponieważ w temperaturze 37° C atelokolagen się zestala. Jego największą zaletą jest jednak to, że nie wywołuje od- powiedzi immunologicznej i reakcji zapalnej.

Doniesienia naukowe sugerują, iż jak dotąd jest to jedyny nośnik, który może być używany in vivo bez żadnego ryzyka. Najczęściej wykorzystywanymi formami atelokolagenu są roztwór wodny, żel, proszek, włókna, błona, film, rur- ka, minipellet oraz gąbka. Roztwór wodny atelokolagenu oraz minipellet znalazły zastosowanie jako systemy dostarczania leków (drug de- livery system – DDS); postaci gąb- ki i żelu są wykorzystywane w in- żynierii tkankowej. Obecnie atelokolagen jest przede wszystkim wy- korzystywany w systemach dostarczania leków (DDS), jako nośnik białek i kwasów nukleinowych w leczeniu chorób dziedzicznych i nowotworów. Atelokolagen jest stosowany jako nośnik interfero- nu, leku wykorzystywanego w te- rapii chorób wirusowych, m.in.

w przewlekłej żółtaczce typu C, nośnik interleukiny 2 (IL ‑2) znaj- dującej zastosowanie w leczeniu niedoborów odporności, a także nośnik czynnika wzrostu nerwów (neural growth factor – NGF) w leczeniu chorób ośrodkowego układu nerwowego, takich jak np. choroba Alzheimera, i czynnika wzrostu fi- broblastów (basic fibroblast growth factor – bFGF). Jest białkiem odpo- wiedzialnym m.in. za proliferację

(6)

56

^M^agazyn^StoMatologicznynr 4/2016

Stomatologia praktyczna

chondrocytów i może być stosowany, jako lek przyspieszający gojenie się złamań (12).

Schorzenia oczu

Zastosowanie połączenia komórek macierzystych i biomateriału kolagenowego może być pomocne w leczeniu uszkodzeń rogówki. Osłony kolagenowe są stosowane po chirur- gicznym usunięciu nabłonka przedniego rogówki, ponieważ jako nośni- ki leków przyczyniają się do jego od- tworzenia i zapewniają profilaktykę antybiotykową (13,19).

Schorzenia układu moczowo

płciowego

Biomateriały kolagenowe są także wykorzystywane w leczeniu chorób układu moczowo ‑płciowego. Rusz- towania kolagenowe mogłyby za- stąpić stosowane obecnie natural- ne tkanki pochodzące z jelit bądź żołądka podczas chirurgicznej pla- styki pęcherza. Materiały kolagenowe coraz częściej znajdują zastosowanie podczas zwężania cewki moczowej czy leczenia nietrzyma- nia moczu.

Schorzenia aparatu mowy

Blizny fałdu głosowego, powstają- ce m.in. w wyniku uszkodzeń ślu- zówki, przebytych zakażeń, urazów fizyczny czy resekcji chirurgicznej mogą być powodem pojawienia się dysfonii. Najnowszym osiągnięciem inżynierii tkankowej oraz medycyny regeneracyjnej jest skuteczna regeneracja tkanek fałdów głosowych po- przez wszczepianie ksenogenicznych arkuszy (sheet) atelokolagenowych.

Dotychczas zabiegi takie wykonano jedynie na zwierzętach. (20).

Schorzenia układu nerwowego

Regeneracja nerwów obwodowych jest bardzo ważna w medycynie regeneracyjnej, tym samym zainteresowano się wykorzystaniem materiałów kolagenowych do ich regeneracji. Przeprowa- dzone dotychczas badania dają pozy- tywne wyniki i nadzieję na stosowanie tego biomateriału w przyszłości (13).

Medycyna estetyczna

W przemyśle kosmetycznym preparaty kolagenowe są używane w formie nutriceutyków (suplementy diety) oraz preparatów do stosowania na skórę w formie kremów, mase- czek, żeli, płynów. W medycynie estetycznej wykorzystuje się kolagen jako wypełniacz tkanek. Pre- paraty kolagenu do wstrzykiwa- nia są przeznaczone do uzyskania tymczasowego efektu wypełnie- nia tkanek miękkich i stosowane w celu zmniejszenia nasilenia de- fektów skóry powstałych w wyniku zmniejszenia się objętości tkanek miękkich lub bliznowacenia.

Służą do zwiększenia objętości tkanek środkowej i dolnej 1/3 twarzy:

fałdów nosowo ‑wargowych okolicy ust, podniesienia kącików ust, tzw.

linii marionetki i miękkich blizn zanikowych, ponadto do redukcji blizn, np. potrądzikowych, poura- zowych oraz do ogólnego poprawienia kondycji skóry.

Mimo pojawienia się wielu no- wych substancji wypełniających, w szczególności kwasu hialurono- wego, preparaty kolagenu pozostają optymalną opcją terapeutyczną od- znaczającą się minimalną inwazyj- nością. W obrębie grupy wypełnia- czy naturalnych wyróżnia się nastę-

pujące trzy podgrupy wypełniaczy kolagenowych: autogeniczne (pozy- skiwane z tkanki własnej), kseno- geniczne (uzyskane z tkanki zwie- rzęcej, najczęściej bydlęce i wie- przowe) oraz allogeniczne (z tkanki ludzkiej zmarłych dawców, po- zyskiwane z banków tkanek). Przyj- mowanie suplementów diety zawie- rających w swym składzie kolagen bądź jego hydrolizaty jest coraz czę- ściej zalecane w celu poprawienia wyglądu i kondycji skóry (21).

Kolagen jest przedmiotem ba- dań naukowych od wielu lat po dziś dzień. Z każdym bowiem ekspery- mentem odkrywa się nowe oblicza tych białek. Rewolucyjne działa- nie kolagenu opiera się na jego uni- katowych właściwościach, a zdol- ność do regeneracji organizmu daje ogromne możliwości jego stosowania. Za jego największy atut uzna- je się hipoalergiczność. Poznanych jest aż 29 różnych typów białek kolagenowych, ale trudno określić, czy są to już wszystkie typy kola- genów występujące w organizmach zwierząt. Gdy procesy rozkładu ma- krocząsteczek przeważają nad bio- syntezą, powinno się rozpocząć do- starczanie organizmowi tych bia- łek. Kolagen, podobnie jak inne białka, nie jest nam dany raz na zawsze. Rodzi się w swoich komór- kach macierzystych i umiera, czyli podlega procesom syntezy i rozpadu, tak samo jak różne elemen- ty białek podlegają procesom ana- bolicznym i katabolicznym. W organizmie trwa nieustanna wymia- na kolagenu.

Istotne jest to, że w młodym wie- ku, w stanach zdrowia i przy dbało- ści o prawidłową gospodarkę ami- nokwasową kolagen syntetyzuje się dość szybko, natomiast rozpada się w organizmie dosyć powoli. Okres

(7)

P

iśmiennictwo

1. Baron A., Batko ‑Kapustecka J.: Bruksizm – jak to ugryźć? Leczenie. Twój Przegl. Stoma- tol., 2012, 9, 27‑30.

2. Baron S., Krzemień J., Baron A., Adamczyk A.: Toksyna, która leczy. Zastosowanie tok- syny botulinowej w leczeniu dysfunkcji układu ruchowego narządu żucia. e ‑Dentico, 2010, 3, 44‑53.

3. Shoulders M.D., Raines R.T.: Collagen structure and stability. Annu. Rev. Biochem., 2009, 78, 929 – 958.

4. Czubak K.A., Żbikowska H.M.: Struktura, funkcja i znaczenie biomedyczne kolagenów.

Ann. Acad. Med. Siles., 2014, 4, 245‑254.

5. Banaś M., Pietrucha K.: Typy i struktura białka kolagenowego. Zesz. Nauk. PŁ Chem. Spoż.

Biotechnol., 2009, 73, 93‑103.

6. Hulmes D.J.S.: Collagen diversity, synthesis and assembly (w:) Collagen Structure and Mechanics (red. P. Fratzl.) Springer, New York 2008, 15‑49.

7. Exposito J ‑Y. i wsp.: The Fibrillar collagen family. Int. J. Mol. Sci., 2010,11, 407‑426, doi:

10.3390/ijms11020407

8. Gelse K., Pöschl E., Aigner T.: Collagens – structure, function, and biosynthesis. Adv. Drug Deliv. Rev., 2003, 55, 1531‑1546.

9. Kuzan A., Chwiłkowska A.: Różnorodność i funkcje kolagenu w tętnicach. Pol. Merk. Lek., 2011, 182, 111‑113.

10. Gordon M.K., Hahn R.A.: Collagens. Cell Tissue Res., 2010, 339, 247‑257.

11. Richard ‑Blum S., Ruggiero F.: The collagen superfamily: from the extracellular matrix to the cell membrane. Pathol. Biol., 2005, 53, 430‑442.

12. Wysocki T., Sacewicz I., Wiktorska M., Niewiarowska J.: Atelokolagen, jako potencjalny nośnik terapeutyków. Postępy Hig. Med. Dośw., 2007, 61, 646‑654.

13. Parenteau ‑Bareil R., Gauvin R., Berthod F.: Collagen ‑based biomaterials for tissue engi- neering applications. Materials, 2010, 3,1863‑1887.

14. Nunes P.S. i wsp.: Collagen ‑based films containing liposome ‑loaded Usnic acid as dres- sing for dermal burn healing. J. Biomed. Biotechnol., 2011, 2011, 1‑9.

15. Szyszkowska A., Krawczyk K.: Błony zaporowe stosowane w implantologii i stomatolo- gicznych zabiegach regeneracyjnych – praca przeglądowa. Implantoprotet., 2009, 1, 8‑10.

16. Zocco R. i wsp.: Effectiveness of integrated medicine in the control of pain in vertebral disorders: observational study. Physiological Regulating Medicine, 2012, 41.

17. Pavelka K., Svobodová R., Jarošová H.: MD ‑LUMBAR, MD ‑MUSCLE and MD ‑NEURAL in the tratment of low back pain. Physiological Regulating Medicine, 2012, 3‑6.

18. Magarian E.M. i wsp.: Safety of intra ‑articular use of atelocollagen for enhanced tissue repair. Open Orthop. J., 2012, 6, 231‑238.

19. Tint N.L., Rose F.R.: Use of thermoreversible hydrogels in corneal wound repair. Eur. Oph- thalmic Rev., 2009, 3, 1, 61‑63.

20. Kishimoto Y., Welham N.V., Hirano S.: Implantation of atelocollagen sheet for vocal fold scar. Curr. Opin. Otolaryngol. Head Neck Surg., 2010, 18, 507‑511.

21. Carruthers J.,Carruthers A. (red.): Metody wypełniania tkanek miękkich stosowane w ko- smetologii. Elsevier Urban&Partner, Wrocław, 21‑34.

22. Dybka K., Walczak P.: Collagen hydrolysates as a new diet supplement. Scientific Bulletin of the Technical University of Lodz: Food Chemistry and Biotechnology, 2009, 73, 83‑92.

takiego prawidłowego, połowiczne- go rozpadu to średnio 60 dni. Jed- nakże pełny cykl wymiany jest róż- ny czasowo w różnych tkankach.

Od dwudziestu kilku dni w wątro- bie, po blisko czterysta w kościach.

Zaprogramowana przewaga syntezy kolagenu nad jego destrukcją jest kolejną osobliwą cechą tego białka.

Organizm człowieka po ok. 25. ‑30.

roku życia nie jest w stanie zapew- nić równowagi między procesem biosyntezy a degradacji kolagenu w tkankach i narządach. U kobiety przechodzącej menopauzę w ciągu zaledwie dwóch lat dochodzi do sy- tuacji o 20% większej utraty kolagenu od zdolności jego odbudowy. Po- dobnie dzieje się w długich okre- sach złego odżywiania, w przewle- kłych chorobach, stanach zapalnych, w stanach wyeksploatowa-

nia, organizmu np. nałogiem alko- holowym lub narkotykowym.

Ubytek kolagenu ma istotny wpływ na wygląd skóry i paznok- ci, funkcjonowanie naczyń krwio- nośnych i limfatycznych, może być przyczyną poważnych zwyrod- nień stawów i kości, jest związany z przedwczesnym starzeniem się tkanek miękkich oraz występowa- niem wielu innych chorób (4, 21).

Kolagen można spotkać w róż- nych produktach spożywczych.

Niestety codzienna dieta nie po- zwala na całkowite uzupełnienie jego niedoborów, ponieważ w poży- wieniu jest go bardzo niewiele i jest ciężko przyswajalny. O wiele lepsze i szybsze efekty uzupełniania bra- ków kolagenu uzyskuje się dzięki stosowaniu dostępnych suplemen- tów bogatych w łatwo przyswajal-

ny kolagen. Badania wykazały bardzo ważną rolę hydrolizatów kolagenowych w leczeniu chorób zwy- rodnieniowych. Białka kolagenowe są łatwo przyswajalne, a stosowanie suplementów z kolagenem pobu- dza procesy naprawy i regeneracji skóry, ciała, kości i stawów. Wzma- ga produkcję właściwego kolagenu w chrząstce, poprawiając jed- nocześnie jej odporność na obcią- żenia mechaniczne, przynosi ulgę i usuwa konsekwencje uszkodzenia więzadeł, ścięgien, mięśni, chrzą- stek, kości (21, 22). Miejmy nadzie- ję, że dzięki rozwojowi nauki w naj- bliższej przyszłości poznamy więcej właściwości kolagenu, co pozwoli w pełni wykorzystać potencjał tych białek, zwłaszcza w medycynie.

n