4 курс / Дерматовенерология / Коллаген_в_косметической_дерматологии_Хабаров_В_Н

Уважаемые подписчики!

Книга публикуется в ознакомительных целях!

Запрещено публиковать на сторонних каналах, группах и сайтах!

Наш канал в телеграме MEDKNIGI «Медицинские книги».

ССЫЛКА В ТЕЛЕГРАМЕ : @medknigi

Медицинские книги

@medknigi

Медицинские книги

@medknigi

Предисловие

Только очарование, сопровождающее науку, может победить свойственное людям отвращение к напряжению ума. Гаспар Монж (1746-1818),

французский математик, государственный деятель

Коллагены, образующие семейство фибриллярных белков, - наиболее распространенные биополимерные соединения, составляющие основную массу соединительной ткани. Фактически одной из основных функций соединительной ткани является синтез уникальных типов коллагена и некоторых других молекул матрикса. Несмотря на сложную, многокомпонентную структуру кожи, функциональная роль коллагеновых белков в межклеточном матриксе является одной из самых главных. Старение организма, которое начинается со старения соединительных тканей, невозможно рассматривать без изучения различных факторов, влияющих на процессы синтеза и распада коллагеновых структур дермы. Косметическая дерматология в разделе эстетической медицины уделяет особое внимание вопросам антивозрастной терапии. Инъекционные методики, различные методы аппаратной косметологии, клеточной терапии в конечном итоге направлены на стимуляцию синтеза коллагена, восстановление структурных элементов межклеточного матрикса и нормализацию обменных процессов в дерме, подвергнутой регрессивному изменению в результате хронологического и фотостарения.

Принимая во внимание все преимущества уже имеющихся и появляющихся новых технологий терапевтического воздействия на кожу с целью предотвращения характерных внешних признаков старения, современный дерматолог должен понимать основы биохимических процессов синтеза, распада, химической трансформации, структурной организации коллагеновых белков - важнейших компонентов межклеточного вещества. Это позволит выбрать правильную стратегию при проведении косметологических процедур, иногда достаточно агрессивных, с учетом индивидуальных особенностей пациента и добиться максимального эффекта, снизив риск негативных последствий.

В этой книге мы попытались соединить уже хорошо известные научные данные о коллагене, которые в более полном объеме присутствуют в практически любом учебнике по биохимии, с новейшими исследованиями в области молекулярной биологии, нейроиммуноэн-докринологии, гистохимии, биохимической физики и рассмотреть эти вопросы через призму косметической дерматологии. Фактический материал книги текстуально построен таким образом, что каждая глава, хотя и связана с

Медицинские книги

@medknigi

материалами предыдущих, представляет собой достаточно полный и независимый обзор, который позволяет читателю обращаться только к интересующим его отдельным разделам.

В первой главе даны общие сведения о структуре, синтезе коллагена и эластина. Материал, представленный во второй и третьей главах, посвящен организации и функционированию межклеточного матрикса дермы, биохимическому аспекту координации процессов синтеза и распада коллагена и связанного с этим обновлением матриксных структур кожи. В этих главах приведен очень подробный обзор о матриксных металлопротеиназах, клеточных рецепторах коллагена и эластина, основанный на последних по времени научных исследованиях в области биохимии и молекулярной клеточной биологии. Чтение этих глав безусловно потребует от читателя достаточно глубокого знания предмета, но мы преднамеренно не упрощали изложение материала, чтобы избежать поверхностного взгляда и показать современный научный уровень рассмотрения этих вопросов.

Причины, приводящие к постепенной деградации тканей, связанные с процессами неферментативной химической трансформации коллагеновых белков, рассмотрены в четвертой главе.

Пятая глава «Коллаген в практике эстетической медицины и дерматологии» знакомит читателя с критическим анализом эффективности применения в практике аппаратной косметологии физических методов воздействия на кожу. В этой главе в разделе о молекулярно-клеточном механизме формирования соединительной ткани в результате проведения инвазивных и неинвазивных косметологических процедур делается попытка проследить этапы формирования фиброзной ткани в зависимости от условий проведения эстетических манипуляций. И в последней, шестой, главе обсуждается роль коллагена в жировой соединительной ткани.

За последние 15-20 лет биология в различных её разделах, благодаря внедрению современных методов физики и химии, достигла высочайшего научного уровня экспериментальных исследований. Это формирует качественно новый подход к пониманию основных процессов жизнедеятельности организма, что, в свою очередь, не может не отразиться на врачебной практике. Для практикующего врача дерма-токосметолога, может быть, и не нужно детально разбираться в вопросах молекулярных структур и биохимических функций коллагеновых белков, но иметь общее представление по данной теме, на наш взгляд, просто необходимо. Поэтому в процессе работы над книгой мы ставили цель не просто ознакомить читателей с современным уровнем научных исследований в этой области, а попытаться рассмотреть их в медицинском контексте. Хочется надеяться, что

Медицинские книги

@medknigi

книга вызовет интерес и поможет в практической работе специалистам, работающим в области дерматологии и эстетической медицины.

БЛАГОДАРНОСТИ

Неоценимую помощь в сборе материалов для книги и обсуждении отдельных глав оказали замечательные ученые - профессор, д-р биол. наук П.Я. Бойков и молекулярный биолог, канд. биол. наук А. Полумиенко. Выражаю им глубокую признательность за то время, которое мы провели вместе при работе над рукописью. С полным основанием считаю их моими соавторами.

Хочу выразить благодарность профессору, д-ру мед. наук И.М. Кветному и канд. мед. наук И.К. Жуковой за совместно проведенные иммуногистохимические исследования, результаты которых частично вошли в данное издание. Очень надеюсь на продолжение этой работы в будущем.

Особая благодарность - моей жене Розе Хабаровой, вдохновившей меня на написание этой книги.

В. Хабаров, ноябрь 2017

Медицинские книги

@medknigi

Список сокращений

АФК (ROS) - активные формы кислорода (reaktive oxygen species)

ГК - гиалуроновая кислота (гиалуронан)

СКЖТ - стволовые клетки жировой ткани ТФР (TGF) - трансформирующий фактор роста УФ - ультрафиолетовый

продуктов и медикаментов (Food and Drug Administration)

GEKG - олигопептид глицин-глутамат-лизин-глицин GHK - трипептид глицин-гистидин-лизин

HAS - 1/2/3-гиалуронансинтетазы

KTTKS - олигопептид лизин-треонин-треонин-лизин-серин LOXL - лизилоксидаза

MMP - матриксные металлопротеиназы

Медицинские книги

@medknigi

α-SMA - измененная структура белка актина

Медицинские книги

@medknigi

Введение

Важнейший класс биологически активных веществ - белки, которые играют ключевую роль в качестве основных компонентов в живой клетке, проявляют чрезвычайное многообразие биологических функций. Термин «коллаген» объединяет семейство близкородственных фибриллярных белков, относящихся к разряду структурных, которые являются основными белками межклеточного матрикса соединительных тканей и основными внеклеточными белками, секретируемыми фибробластами и некоторыми другими клетками. В организме человека коллаген составляет от 25 до 33% общего количества белков или примерно 6% массы тела. Около 40% коллагена содержится в коже, примерно 50% - в костных тканях и 10% - в соединительных тканях внутренних органов. Основной функцией коллагеновых белков является обеспечение прочностных характеристик, которые позволяют соединительным тканям обеспечивать разделение тканей и органов, сохранять их необходимую топографию и защищать от внешних стресс-факторов и травм. Кроме того, белки этого класса обладают свойствами регулировать многочисленные процессы в клетках, тканях и органах.

Вкоже человека коллагены составляют примерно 80% сухого веса дермы. Дерма представляет собой классический пример соединительной ткани мезенхимного происхождения. В ней сосредоточено до 40% коллагена и около 50% гиалуроновой кислоты. Белки коллагена и полисахаридные макромолекулы гиалуроновой кислоты являются основными функциональными структурами межклеточного матрикса дермы.

Внаших предыдущих книгах основное внимание было сосредоточено на структуре и функциях гиалуроновой кислоты в соединительных тканях (Хабаров и др., 2012, 2014, 2016). В настоящей монографии рассматриваются структурные, физико-химические и функциональные свойства коллагена соединительной ткани, главным образом кожи. От состояния коллагена во многом зависит здоровье кожи и многие её эстетические проблемы. Косметическая дерматология в разделе эстетической медицины чаще всего связана с функциональными изменениями коллагеновых белков кожи. Известно около 400 мутаций коллагеновых генов и множество метаболических нарушений на разных стадиях синтеза, сборки и обновления коллагена. Нет никакого сомнения в том, что генетические и эпигенетические нарушения этих процессов ведут к патологиям и старению кожи. Описанию механизмов развития, профилактики и терапии этих процессов посвящена настоящая монография.

Медицинские книги

@medknigi

Глава 1. Коллагеновые белки. общие положения

1.1. КОЛЛАГЕНЫ И ИХ ГЕНЫ

С появлением генов коллагена стало возможным формирование соединительных тканей с новыми функциями (Boot-Handford, Tuckwell, 2003). Соединительные ткани способствовали развитию двух наиболее общих тенденций в эволюции высших животных - увеличению размеров тела и усложнению его строения (Хабаров, Бойков, 2016). Разнообразие строения и функций самих соединительных тканей определяется их главным функциональным «дуэтом» - коллагеном и гиалуронаном. В предыдущих обзорах о биологической роли гиалуроновой кислоты (ГК) в эволюционном аспекте мы пришли к предположению, что ГК и гены для ее синтеза появились на «древе жизни» у хордовых животных примерно 570 млн лет назад (Хабаров и др., 2012; Хабаров, Бойков, 2016). Наши предположения совпадают с выводами в работе (Croska, Stern, 2013), где появление этого полисахарида в эволюции датируется 400-600 млн лет назад. Можно предположить, что в этих временных рамках возникали и гены коллагена. Считается, что множественные гены коллагеновых белков образовались путем тандемных дупликаций (Босток, Самнер, 1981; Албертс и др., 1987). Такие процессы в эволюции геномов приводили к дивергенции генов, количественному увеличению их семейств и разнообразию функций кодируемых ими белков.

В геноме человека насчитывается до 42 разных генов, кодирующих белковые a- цепи с различными аминокислотными последовательностями (Briggs et al., 1994). Первичные a-цепи формируют как минимум 28 различных типов коллагена, которые обозначаются римскими цифрами от I до XXVIII (табл. 1.1). Они подразделяются на несколько подсемейств, главным образом в зависимости от длины, количества коллагеновых и неколла-геновых доменов, и отличаются по первичной структуре пептидных цепей, функциям и локализации в организме. Для обозначения каждого вида коллагена используют определенную формулу, в которой тип коллагена записывается римской цифрой в скобках, а обозначение α-цепей - арабскими цифрами. Например, коллагены II и III типов образованы идентичными α1-цепями. Их формулы, соответственно, [α1(II)]3 и [α1(III)]3. Коллагены I и IV типов образуются двумя разными типами a-цепей, их формулы записываются, соответственно, [α1((I)]2α2(I) [α1(IV)]2 α2(IV). Индекс за скобками обозначает количество идентичных α-цепей. Гены коллагена называются соответственно типам коллагена и записываются арабскими цифрами: COL1 - ген коллагена I типа. COL2 - ген коллагена II типа и т.д. К этому символу приписывается буква А (обозначает α-цепь) и арабская цифра (обозначает вид α-цепи). Например, гены COLA1 и COLA2 кодируют соответственно α1- и α2-цепи коллагена I типа.

Практически любая генная мутация ведёт к утрате или изменению функций коллагена, что, в свою очередь, отражается на свойствах тканей и органов. Генные мутации в коллагеновом домене могут привести к изменению формы

Медицинские книги

@medknigi