Colagen de tip I

53 « Back to Glossary Index

(biochimie, reumatologie, dermatologie)

Colagenul de tip I este cel mai abundent colagen din corpul uman și din regnul animal, reprezentând aproximativ 90% din colagenul total al corpului. Este o proteină fibrilară cu structură triplu-helix formată din două lanțuri alfa-1(I) și un lanț alfa-2(I), codificate de genele COL1A1 și COL1A2. Se găsește predominant în os (90% din proteina osoasă), piele (80% din colagenul dermal), tendoane, ligamente, fascii și cornee. Structura sa îi conferă rezistență mecanică excepțională la tracțiune – tendoanele, care sunt formate aproape exclusiv din colagen de tip I aranjat paralel, rezistă la forțe de 50-100 MPa. Este tipul de colagen extras predominant în supele de oase preparate din oase curate sau carcase, și substanța de bază a majorității suplimentelor de colagen hidrolizat.

Structura și biosinteza

•  Structura triplu-helix – fiecare lanț alfa conține secvențe repetate Gly-X-Y pe toată lungimea de ~1000 aminoacizi ai domeniului colagenic; glicina (cel mai mic aminoacid) este obligatorie în fiecare a treia poziție pentru a permite formarea helixului compact; cele trei lanțuri se înfășoară unul în jurul celuilalt în sens opus acelor de ceasornic -> triplu-helix de 300 nm lungime și 1.5 nm diametru (tropocolagenul); tropocolagenele se asamblează lateral și longitudinal cu decalaj de 67 nm -> fibrile de colagen vizibile la microscopul electronic; fibrile -> fibre -> fascicule -> tendon/ligament/os

•  Biosinteza intracelulara – biosinteza colagenului de tip I: transcripa COL1A1 și COL1A2 -> translație ribozomala -> lanțuri pro-alfa cu propeptide N- și C-terminale; hidroxilarea prolinei (vitamina C dependentă) și lizinei în reticulul endoplasmatic; glicozilarea reziduurilor de hidroxilizina; asamblarea triplu-helixului prin nucleerea la propeptidele C-terminale -> procolagen -> exocitoza; clivajul propeptidelor N- și C-terminale (protease BMP1/tolloid) -> tropocolagen -> asamblarea extracelulara în fibrile

•  Crosslink-urile de maturare – tropocolagenele sunt stabilizate covalent în fibrilele mature prin crosslink-uri formate de lizil-oxidaza (LOX), o enzimă dependentă de cupru; LOX oxidează reziduurile de lizina și hidroxilizina -> alehide reactive -> condensare spontana -> crosslink-uri piridinolina și deoxipiridinolina; maturarea crosslink-urilor durează luni de ani; tendoanele și oasele mature au mai mulți crosslink-uri decât colagenul tânăr; impactul nutrițional: deficitul de cupru reduce activitatea LOX -> colagen cu rezistența mecanica redusă

•  Degradarea și turnoverul – colagenul de tip I este degradat de: MMP-1 (colagenaza interstițiala), MMP-8 (colagenaza neutrofilica), MMP-13 (colagenaza 3), care cliveaza triplu-helixul la un singur situs specific; fragmentele sunt ulterior degradate de gelatinaze (MMP-2, MMP-9) și alte proteaze; în condiții normale, sinteza și degradarea colagenului de tip I sunt echilibrate (turnover lent în os: 10-15 ani; mai rapid în piele: 1-2 ani); în boli (osteoporoză, artrite, sindroame de hipermobilitate) sau în procesul normal de îmbătrânire, echilibrul se perturbă în favoarea degradarii

Contexte clinice relevante

•  Osteogeneza imperfectă – boala oaselor de sticlă; mutații în COL1A1 sau COL1A2 produc colagen de tip I deficitar calitativ sau cantitativ; spectru sever: fracturi in utero, deces perinatal; forme moderate: fracturi multiple la traumatisme minore, sclere albastre, hipoacuzie; tratament: bifosfonati (reduc degradarea osoasă), teriparatida (stimulează formarea osoasă), gene therapy în investigare

•  Markerii turnoverului colagenului de tip I – CTX-I (C-telopeptida colagenului de tip I, beta-CrossLaps): marker de degradare a colagenului osos tip I, dozat din ser sau urina; P1NP (propeptida N-terminala a procolagenului tip I): marker de sinteza a colagenului tip I; utilizate în monitorizarea tratamentului osteoporozei și în evaluarea riscului de fracturi; ghidurile ISCD recomandă monitorizarea CTX-I și P1NP la 3-6 luni de la inițierea tratamentului antiresorbtiv

•  Colagenul de tip I și suplimentele – suplimentele de colagen hidrolizat comerciale provin predominant din piele și tendoane bovine sau din piele de pești (colagen marin) – ambele bogate în colagen de tip I; studiile clinice pentru elasticitate cutanată și densitate osoasă au utilizat preponderent colagen de tip I hidrolizat; absorbția di- și tripeptidelor specifice colagenului de tip I (Pro-Hyp, Hyp-Gly) a fost documentată în plasmă după administrare orală, cu concentrații plasmatice detectabile timp de 2-4 ore post-administrare

colagenul de tip I este proteina care conferă rezistenta mecanica majoritatii țesuturilor conjunctive – și este subiectul majorității revendicărilor de marketing ale suplimentelor de colagen. limitele principale: suplimentele de colagen de tip I hidrolizat produc efecte documentate pentru piele (elasticitate, hidratare) și modeste pentru os în studii controlate; efectele pentru cartilaj sunt limitate deoarece cartilajul conține predominant colagen de tip II, nu tip I; a suprapune beneficii documentate pentru piele (colagen tip I) cu afirmații de refacere a cartilajului (colagen tip II) este o confuzie de substrat cu consecințe comerciale, nu clinice.

« Back to Glossary Index