Collagen

von griechisch: kolla - Leim
Synonym: Kollagen
Englisch: collagen

1. Definition [bearbeiten]

Die Familie der Collagene stellt eine heterogene Gruppe von Proteinen dar, die etwa ein Viertel der Gesamtproteinmenge im menschlichen Organismus ausmachen. Collagen ist der wichtigste Faserbestandteil von Haut, Knochen, Sehnen, Knorpel, Blutgefäßen und Zähnen. Bisher konnten 25 Kollagenpolypeptide beschrieben werden, die über 28 unterschiedliche Kollagentypen in der extrazellulären Matrix aufbauen.

2. Struktur [bearbeiten]

Collagenmoleküle weisen einen hohen Anteil an Prolin und Glycin auf, daneben eine Reihe hydroxylierter Aminosäuren wie Hydroxyprolin und Hydroxylysin, die eine Quervernetzung der Proteine und die Ausbildung eines stabilen Collagenmatrix ermöglichen.

Collagenfasern bestehen aus drei α-helikalen Proteinketten, von denen jeweils drei Moleküle sich in Form einer Superhelix bzw. Tripelhelix umeinander winden und auf diese Weise Fasern ausbilden. Jede Collagen-Helix kann - in Abhängigkeit von ihrem genauen Typ - aus mehreren Hundert bis mehreren Tausend Aminosäuren aufgebaut sein.

3. Physiologie [bearbeiten]

Collagen findet sich im Organismus vor allem in Bindegewebe, wo es je nach Beschaffenheit den Großteil der extrazellulären Matrix ausmachen kann. Die unterschiedliche Beschaffenheit der verschiedenen Kollagenklassen liegt einer Vielzahl von Eigenschaften des Binde- und Stützgewebes zugrunde. Die Reißfestigkeit von Bändern und Sehnen, die Flexibilität von Knochen oder die Druckresistenz der Gelenkknorpel ist großenteils durch das im Gewebe vorherrschende Collagen bedingt.

4. Pathophysiologie [bearbeiten]

Die Synthese von Collagen ist Ascorbinsäure-abhängig. Ein Mangel an Vitamin C ruft das Krankheitsbild des Skorbut hervor. Eine Vielzahl genetischer Erkrankungen beruhen auf Defekten des Kollagens oder damit assoziierter Proteine (beispielsweise Ehlers-Danlos-Syndrom, Osteogenesis imperfecta, Stickler-Syndrom, Alport-Syndrom).

5. Systematik [bearbeiten]

Bisher sind eine Reihe von Collagentypen entdeckt worden, deren Funktion jedoch teilweise noch ungeklärt ist.

• Collagen I (faserbildend in Kollagenfasern): Haut, Sehnen, Knochen, Dentin, Faserknorpel, Kornea
• Collagen II (faserbildend): Hyaliner Knorpel, Faserknorpel, Elastischer Knorpel, Glaskörper
• Collagen III (faserbildend in Retikulinfasern): Haut, Skelettmuskulatur, Blutgefäße
• Collagen IV (netzförmig): Basallamina (bes. Lamina densa)
• Collagen V (faserbildend): Fetale Gewebe, Plazenta, interstitielles Bindegewebe
• Collagen VI (faserassoziiert, kugelförmig): Bindegewebe
• Collagen VII (Ankerfibrillen): Verankerung von Epithelien auf Basalmembran und Stroma
• Collagen VIII (netzförmig): Descemet-Membran
• Collagen IX (faserassoziiert): Knorpel, Corpus vitreum
• Collagen X (netzförmig): Wachstumszone des Knorpels
• Collagen XI (faserbildend): Knorpel
• Collagen XII (faserassoziiert): embryonale Haut, embryonale Sehnen
• Collagen XIII: unbekannt
• Collagen XIV: unbekannt
• Collagen XV: unbekannt
• Collagen XVI: unbekannt
• Collagen XVII (transmembranär): Assoziation mit Hemidesmosomen von Plattenepithelzellen der Epidermis
• Collagen XVIII: unbekannt
• Collagen XIX: (faserassoziiert): fetale Haut, fetale Sehnen

6. Wirtschaftliche Relevanz [bearbeiten]

Aus durch Säure oder Hitze denaturiertem, tierischen Collagen wurde in der Vergangenheit "Knochenleim" hergestellt. Heute werden aus Collagenfasern resorbierbare Nahtmaterialien und Hauttransplantate synthetisiert.
In der kosmetischen Chirurgie wurde Collagen als Injektionsmaterial zur Formung äußerer Strukturen des Körpers (beispielsweise Lippen) und zur Faltenunterspritzung verwendet.