O colágeno PB ou colagénio PE é uma proteína de importância fundamental na constituição da matriz extracelular do tecido conjuntivo, sendo responsável por grande parte de suas propriedades físicas.
Características Gerais dos Colágenos
O
colágeno é sintetizado intracelularmente em pequenas porções e
exportado para fora da célula, onde, através da atuação de enzimas
polimerizantes, é definido com a estrutura própria de colágeno, em
hélice-tripla. Cada uma destas 3 "fitas" de proteínas são formadas quase
inteiramente por glicina (que representa 1/3 da sequência), prolina e lisina, como por mais dois aminoácidos que são modificados após serem colocados pelos ribossomos: a hidroxiprolina e a hidroxilisina. Esses dois últimos são derivados respectivamente da prolina e da lisina através de processos enzimáticos que são dependentes da vitamina C. Por esse motivo, a deficiência dessa vitamina leva ao escorbuto,
uma doença relacionada a problemas na síntese do colágeno, causando
hemorragia (vasos sanguíneos e pele possuem colágeno na sua
constituição)..
O colágeno ou gelatina, como conhecemos, é a classe mais
abundante de proteínas do organismo humano e representa mais de 30% de
sua proteína total, sendo obtidos industrialmente principalmente através
dos bovinos.
A deficiência de colágeno no organismo denomina-se colagenoses,
acarretando alguns problemas como má formação óssea, rigidez muscular,
problemas com o crescimento, inflamação nas juntas musculares, doenças
cutâneas, entre outros.
Todos os mamíferos fabricam o colágeno e seu uso se estende em
diversas áreas de aplicação. No setor alimentício, ele é usado na
fabricação de iogurtes, embutidos (salsichas, presunto, rosbife) e para
sobremesas de fácil preparação (sobremesas de gelatinas, pudins,
maria-mole, baianu´s e Pint), sendo também muito utilizado na área de
cosméticos e produtos fármacos (cápsulas moles e duras são de gelatina
obtida do processo de hidrólise parcial do colágeno, por exemplo).
O colágeno hidrolisado é o colágeno que passou por processo de
hidrólise (hidros=água + lise=quebra) ou seja a grande cadeia proteica
se quebra em um ponto, agregando uma molécula de água em sua estrutura. O
processo de hidrólise mais comum utilizado pelas indústrias é através
de enzimas específicas que garantem um tamanho mínimo desses fragmentos
proteicos (normalmente próximo de 5000 Daltons). É justamente o tamanho
do fragmento proteico que garante a absorção pelo organismo (cerca de
90%) através do trato intestinal, chegando facilmente à corrente
sanguínea. Já a síntese de colágeno pelo corpo depende de fatores como a
disponibilidade de vitaminas e minerais específicos de cada colágeno,
além da necessidade do organismo em sintetizar aquele tipo de colágeno.
Como a maioria de sua estrutura é composta dos 3 tipos de
aminoácidos já citados, o colágeno é uma boa "fonte de proteínas",
apesar de não oferecer todos os aminoácidos essenciais necessários à boa alimentação.
Classificação quanto ao Tipo
Tipos de colágeno
Colágeno Tipo I
É
o mais comum; aparece nos tendões, na cartilagem fibrosa, no tecido
conjuntivo frouxo comum, no tecido conjuntivo denso (onde é
predominante sobre os outros tipos), sempre formando fibras e feixes, ou
seja, está presente nos ossos, tendões e pele. As espessas fibras de
colágeno organizadas paralelamente são responsáveis pela grande
resistência dos tendões.
Colágeno Tipo II
É
produzido por condrócitos, aparece na cartilagem hialina e na
cartilagem elástica. Não produz feixes. Presente nos discos
intervertebrais, olhos e cartilagem. A suplementação de Colágeno tipo II
é indicado para tratamento de artrose, por ajudar a recompor a
cartilagem das articulações.
Colágeno Tipo III
Presentes em músculo liso, endoneuro e nas trabéculas dos órgãos hematopoieticos (baço, nódulos linfáticos, medula óssea vermelha); artérias, fígado, útero e camadas musculares do intestino.Abundando no tecido conjuntivo frouxo, é encontrado na artéria aorta do coração, nos pulmões, nos músculos dos intestinos, fígado, no útero. Constitui as fibras reticulares.
Colágeno Tipo IV
Aparece na lâmina basal, um dos componentes da membrana basal dos epitélios. Presente nas lentes da cápsula ocular, glomérulos.
Colágeno Tipo V
Está presente na maioria dos tecidos localizados no interior,
especialmente na cobertura de vários elementos funcionais do corpo, tais
como órgãos. Sua missão é dar a essas partes do corpo o poder de
esticar e resistir a todos os tipos de fatores.
Colágeno Tipo VI
Está presente no sangue, camada íntima da placenta.
Colágeno Tipo VII
Está presente nas membranas corioaminióticas e na placenta.
Colágeno Tipo VIII
É endotélio.
Colágeno Tipo IX
Ele tem a função de manter as células unidas e é o principal componente proteico de órgãos
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Colágeno Tipo X, XI e XII
Está presente na cartilagem.
Classificação quanto estrutura e função
Colágeno que formam longas fibrilas
As
fibrilas de colágeno são formadas pela agregação de moléculas de
colágeno do tipo I, II, III, V e XI, que se agregam para formar fibrilas
claramente visíveis ao microscópio eletrônico. O colágeno do tipo I é o
mais abundante, sendo amplamente distribuído no organismo. Ele ocorre
como estruturas classicamente denominadas de fibrilas de colágeno e que formam ossos, dentina, tendões, cápsulas de órgãos, derme etc.
Colágenos associados a fibrilas
Colágenos
associados a fibrilas são estruturas curtas que ligam as fibrilas de
colágeno umas às outras e a outros componentes da matriz extra celular.
Pertencem a este grupo os colágenos do tipo IX, XII e XIV.
Colágeno que forma rede
O
colágeno cujas moléculas se associam para formar uma rede é o colágeno
do tipo IV . O tipo IV é um dos principais componentes estruturais das lâminas basais, onde tem o papel de aderência e de filtração.
Colágeno de Ancoragem
É do tipo VII e está presente nas fibrilas que ancoram as fibras de colágeno tipo I à lâmina basal.
Colágeno líquido, cápsula ou pó
O colágeno hidrolisado pode ser encontrado na forma líquida, em cápsula ou pó.
O colágeno em pó é o mais difundido entre as apresentações do
produto devido à baixa atividade água (umidade normalmente próximo de
8%), o que garante uma estabilidade muito grande da proteína (chegando a
5 anos na embalagem original de fabricação). Esta apresentação em pó
normalmente apresenta um preço mais baixo que as outras apresentações.
Esta apresentação, quando vendido puro (sem aditivos ou sabor) requer
uma melhor qualidade sensorial (sabor neutro).
As cápsulas de colágeno são o produto em pó, inserido na cápsula
garantindo doses, normalmente miligramas do produto. É bastante útil
para quem tem facilidades em ingerir cápsulas e evita a necessidade de
diluição. Esta apresentação permite utilizar um produto de baixa
qualidade sensorial (sabor característico mais evidente). É necessário
avaliar a dose/cápsula para analisar a relação custo/benefício.
O colágeno líquido pode ser obtido através da exclusão da etapa
de secagem do colágeno hidrolisado ou da diluição do colágeno em pó.
Normalmente essa apresentação requer a necessidade de conservantes e
agentes de sabor. É necessário conferir a concentração do produto para
analisar a relação custo/benefício.
Biossíntese do Colágeno Tipo I
1. De
acordo com a codificação do RNAm, polirribossomos ligados à membrana do
retículo endoplasmático rugoso sintetizam cadeias polipeptídicas (preprocolágeno),
que crescem para o interior das cisternas. Logo após a liberação da
cadeia na cisterna do reticulo endoplasmático, o peptídeo sinal é
quebrado, formando-se o procolágeno.
2. À medida que estas cadeias (alfa) se formam, ocorre a
hidroxilação de prolinas e de lisinas. Hidroxilisina e hidroxiprolina
livres não são incorporadas às cadeias polipeptídicas. O processo de
hidroxilação se inicia logo que a cadeia peptídica atinge certo
comprimento e ainda está ligada ao ribossomo e prossegue após a sua
liberação na cisterna do retículo. Duas enzimas são envolvidas neste
processo: a prolina hidroxilase e a lisina hidroxilase.
3. Tão logo a hidroxilisina se forma começa a sua glicosilação.
Diferentes tipos de colágeno têm diferentes graus de glicosilação,
porem todos eles possuem galactose ou glicosil galactose ligados à
hidroxilisina.
4. Cada cadeia alfa é sintetizada com dois peptídeos de
registro em cada uma das extremidades amino e carboxil. Uma das funções
destes peptídeos é alinhar as cadeias peptídicas e por isto são chamados
peptídeos de registro. Os peptídeos de registro garantem que as
cadeias peptídicas se arranjem de maneira apropriada para formar a
tríplice hélice que resulta na formação da molécula de procolágeno.
Esta é uma molécula mais longa que o colágeno maduro, solúvel e que não
se agrega, o que impede a formação de fibrilas de colágeno no interior
da célula. O procolágeno é transportado em vesículas desde o Golgi até a
membrana plasmática, de onde é exocitado para a matriz extracelular.
Este processo depende de microtúbulos, que são um dos elementos do
citoesqueleto.
5. No meio extracelular , os peptídeos de registro são removidos por proteases específicas chamadas procolágenos peptidases. Sem os peptídeos de registro a molécula passa a ser chamada de tropocolágeno,
sendo agora capaz de se polimerizar para formar fibrilas de colágeno.
Os resíduos de hidroxiprolina formam pontes de hidrogênio entre as
cadeias alfa, contribuindo para estabilizar a tríplice hélice do
tropocolágeno.
6. Nos colágenos tipo I e III as fibrilas se agregam
espontaneamente, para formar fibras. Certos proteoglicanos (decorin,
dibromodulin) e glicoproteínas estruturais desempenham papel importante
na agregação do tropocolágeno, determinando a espessura e o padrão de
agregação das fibrilas.
7. A estrutura fibrilar é reforçada pela formação de
ligações covalentes entre as moléculas de tropocolágeno. Este processo é
catalisado pela ação da enzima lisil oxidase (enzima que oxida a lisina), que também atua no espaço extracelular.
Fibras de Colágeno Tipo I
As
fibras colágenas clássicas são as mais numerosas no tecido conjuntivo.
No estado fresco estas fibras têm cor branca, conferindo esta cor aos
tecidos nos quais predominam. A cor branda dos tendões deve-se à riqueza
em fibras colágenas.
Estas fibras são birrefringentes, pois são constituídas por
moléculas alongadas arranjadas paralelamente umas às outras. Desse modo,
quando examinadas ao microscópio de polarização, entre filtros
polaroides, as fibras colágenas aparecem brilhantes contra um fundo
escuro. Alguns corantes ácidos compostos por moléculas alongadas, como,
por exemplo, O Sirius red, são capazes de se ligar paralelamente a
moléculas de colágeno intensificando consideravelmente a sua
birrefringência normal, produzindo uma cor amarela forte. Devido a esta
propriedade, o Sirius red é usado como um método específico para a
detecção do colágeno.
Em alguns locais do organismo, as fibras de colágenos se
organizam paralelamente umas às outras formando feixes de colágeno. As
fibras colágenas são estruturas longas com percurso sinuoso e, por causa
disto, suas características morfológicas são difíceis de serem
estudadas em cortes histológicos. Para esta finalidade, um preparado
histológico por distensão é mais conveniente. O mesentério é
frequentemente utilizado para este propósito e, quando espalhado sobre
uma lamina histológica, sua estrutura é suficientemente fina para ser
atravessada pela luz. Este preparado pode ser corado e examinado
diretamente ao microscópio sem precisar ser cortado em micrótomo. O
mesentério consiste em uma porção central do tecido conjuntivo revestido
em ambos os lados por um epitélio pavimentoso, o mesotélio. Nestes
preparados, as fibras colágenas aparecem como estruturas cilíndricas,
alongadas e tortuosas de comprimento indefinindo e com diâmetro que
varia de 1 a 20 µm.
Ao microscópio de luz as fibras colágenas são basófilas e se
coram em rosa pela eosina, em azul pelo tricromico de Mallory, em verde
pelo tricromico de Masson e em vermelho pelo Sirius red.
Fibras Reticulares
As
fibras reticulares são formadas predominantemente por colágeno do tipo
III. Elas são extremamente finas, com um diâmetro entre 0,5 e 2 mm, e
formam uma rede extensa em certos órgãos. Estas fibras não são visíveis
em preparados corados pela hematoxilina-eosina (HE), mas podem ser
facilmente coradas em cor preta por impregnação com sais de prata. Por
causa de sua afinidade por sais de prata, estas fibras são chamadas de
argirófilas.
As fibras reticulares também são PAS-positiva. Considera-se que
tanto a positividade ao PAS quanto a argirofilia se devem ao alto
conteúdo de cadeias de açúcar associadas a estas fibras. Fibras
reticulares contêm 6-12% de hexoses, enquanto a fibra de colágeno contém
apenas 1%. Estudos imunocitoquimicos e histoquimicos mostraram que as
fibras reticulares são compostas principalmente de colágeno tipo III
associado a elevado teor de glicoproteínas e proteoglicanos. Ao
microscópio eletrônico exibem estriação transversal típica das fibras
colágenas. São formadas por finas fibrilas frouxamente arranjadas,
unidas por pontes provavelmente compostas de proteoglicanos e
glicoproteínas. Devido ao seu pequeno diâmetro, as fibras reticulares se
coram em verde pelo Sirius red quando observadas ao microscópio de
polarização.
As fibras reticulares são particularmente abundantes em músculo
liso, endoneuro e nas trabéculas dos órgãos hematopoéticos como o baço,
nódulos linfáticos, medula óssea vermelha. As finas fibras reticulares
constituem uma delicada rede ao redor de células de órgãos
parenquimatosos como as glândulas endócrinas. O pequeno diâmetro e a
disposição frouxa das fibras reticulares criam uma rede flexível em
órgão que são sujeitos a mudanças fisiológicas de forma ou volume, como
as artérias, baço, fígado, útero e camadas musculares do intestino.
Aplicação Médica
A
síntese de colágeno depende da expressão de vários genes e vários
eventos pós-translacionais. Não é, portanto, surpresa que um grande
número de condições patológicas sejam diretamente atribuídas a uma
síntese ineficiente ou anormal do colágeno.
A osteogenesis imperfecta decorre da mutação nos genes da cadeia
α1 (I) ou α2 (II), sendo que em muitos casos se deve à deleção total ou
parcial do gene 1 (I). Entretanto, a troca de um único aminoácido,
particularmente da glicina, é suficiente para causar certos tipos de
doenças. Isto porque para que a tríplice hélice se forme corretamente, o
aminoácido glicina deve estar presente em cada terceira posição na
cadeia polipeptídica.
Além destas patologias, várias outras doenças resultam do acúmulo
exagerado de colágeno nos tecidos. Na esclerose sistêmica progressiva
quase todos os órgãos podem apresentar um excessivo acúmulo de colágeno
(fibrose). Isto ocorre principalmente na pele, trato digestivo, músculos
e rins, causando grave transtorno funcional nos órgãos implicados.
Outro tipo de fibrose é um espessamento localizado na pele, devido a um
deposito excessivo de colágeno que se forma em cicatrizes da pele. Os
queloides ocorrem com mais frequência em indivíduos da raça negra e são
um problema muito difícil de ser resolvido clinicamente não só pela
desfiguração que promovem, como também pelo de que quase sempre
reaparecem após serem removidos.
Deficiência em vitamina C leva ao escorbuto, doença caracterizada
pela degeneração do tecido conjuntivo. Sem esta vitamina os
fibroblastos produzem um colágeno antigo. Este processo causa uma
degeneração generalizada do tecido conjuntivo que se torna mais
acentuada em áreas nas quais o colágeno deve ser renovado com mais
frequência. O ligamento periodontal que fixa os dentes no osso alveolar
apresenta uma renovação relativamente alta do colágeno;
consequentemente, este ligamento é marcadamente afetado pelo escorbuto, o
qual leva à perda dos dentes de pacientes afetados. O ácido ascórbico é
o cofator para a enzima prolina hidroxilase, a qual é essencial para a
síntese normal de colágeno.
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