コラーゲン  collagen
コラーゲンは、細胞と細胞をつなげる結合組織の主成分である膠原線維を構成するタンパク質の一種です。
  1. コラーゲンは、皮膚や骨を構成するタンパク質の一種。
  2. 生体内では高分子の3重らせん構造になっている。
    • 3重らせん構造が崩れ、
    • ゼラチンやペプチドに変化する。


皮膚や腱・靱帯・目の角膜・内臓や血管、さらには骨や軟骨組織に含まれ全身のタンパク質の約30%を占めています。


  • からだの総タンパク質の1/3以上を占める。 コラーゲンは動物の体の全たんぱく質の3分1を占める。
  • 哺乳類の構成タンパク全体の30%以上を占める

  • コラーゲンの分子は・・・・右巻きの三重らせん構造。
    • らせんの1本1本はアミノ酸がたくさんつながった「ポリペプチド鎖」で、
    • アミノ酸の違いで20種類以上のコラーゲンがある


  • 厚さ2mmの皮膚を形成する3つの層(表皮・真皮・皮下組織)の真皮に存在している。
    • 線維芽細胞の働きが順調だと豊富なコラーゲンが作られ、ハリと弾力のある肌を保つことが出来る。



  • 血管と細胞の間ではコラーゲンを介して栄養の補給や老廃物の排出が行われている。

  • コラーゲンが豊富にあると皮膚の弾力性が保たれ、加齢に伴うシワやたるみも少なく、骨や関節も丈夫に保たれる。
    • ウシから作られたウシ型コラーゲンや、魚から作られた魚型コラーゲンは、アレルギーの心配がある

  • ゼラチン
    • ・皮膚・腱・骨の結合組織中に見られる不溶性の繊維状タンパク。
      ・コラーゲンは鳥の皮や骨などに多く含まれ、加熱によりらせん構造がほどけて『ゼラチン』になる。
    • 魚の煮こごりもそうだ。








コラーゲンは細胞外マトリクスを構成するものの1つ
  • (細胞外マトリクス)
    コラーゲン (構造的基盤)
    27種類
    エラスチン
    プロテオグリカン (クッションの役割)
    フィブロネクチン








線維性コラーゲン
T型コラーゲン 骨に大量に含まれている。
U型コラーゲン 軟骨に含まれている。
V型コラーゲン T型と共存することが多い。
X型コラーゲン α1(V型)鎖、α2(V型)鎖、α3(V型)鎖でできた三量体の混合物









非変性U型コラーゲン
  • ほぼ完全な三重らせん構造(トリプルヘリックス構造)を維持している。
    • (体内の構造と同じ)コラーゲン
  • 分解されずに小腸まで届く(ずべてでは無い)
  • 小腸のパイエル板で認識される=経口トレランス(経口免疫寛容)が誘導される


コラ−ゲンUC-U®
  1. 米のインターヘルス社によって鶏の胸骨軟骨から特殊製法(製法特許)によって非加熱で抽出された非変形U型コラーゲンがUC-U®
  2. コラーゲンは体内の結合組織などを構成するタンパク質で、体内のタンパク質の30%を占める。
  3. コラーゲンの種類・・・・数種類あり、その中のU型コラーゲンは、関節の軟骨に多く分布し、軟骨の主要構成成分です。





変性U型コラーゲン
コラーゲン
  1. 構造が完全に壊れており、アミノ酸やペプチドに分解されている。
    • (体内の構造と異なる)
  2. この状態では生体内の免疫システムが認知せず、経口免疫寛容を誘導しない。
  3. 抗原決定基(エピトープ)が少ないため、効率が悪い。





W型コラーゲン(type W collagen)
  1. W型コラーゲンとは?
    1. 生体内コラーゲンの1つで、生体各組織の基底膜に局在している。
    2. 【基底膜】とは、
      • [皮膚][消化器][筋肉][血管内皮]などに見られ、
      • 上皮組織と結合組織の間を境する膜状構造です
  2. W型コラーゲンの基準値
    • 150ng/ml未満(血清)
  3. W型コラーゲンの検査目的
    • 肝における線維化の進展度を調べる
  4. 高値を示す疾患







コラーゲンの効果
コラーゲンにはT型〜[型まで見つかっている。


皮膚の保湿・新陳代謝を活性化する
  • 2000年、日本大学の浅野隆司教授らは、コラゲナーゼという酵素でコラーゲンを分解した上で摂取すると、皮膚を構成するコラーゲンの合成が最も促進される、ことをラットを使った実験で突き止めた。コラーゲンは皮膚の他、関節や腱に含まれるタンパク質で、飲んだり食べたりすると皮膚の合成を助けることが知られている。

  • 摂取の仕方で有効性が異なることを明らかにしたのは初めて。

  • コラーゲンを4種類の異なる方法で処理して得られたゼラチンを1日1回ラットに与え、12日後に腹部の皮膚が含むアミノ酸を分析して、コラーゲンの指標とされるヒドロキシプロリン(アミノ酸の一種)の濃度を測定した。
    その結果、コラゲナーゼで分解したものを摂取した場合は、他の酵素や熱で分解したものに比べ、ヒドロキシプロリンの濃度が約1.3〜2倍に高まった。
    ヒドロキシプロリンは皮膚の障害や老化などが原因で減るが、コラーゲンを投与すると増えることが知られている。
    コラーゲンは近年、美容の観点から注目されており、様々なコラーゲン含有食品が市場に出ている。それらが含むコラーゲンは、有効性を高めるために酵素で処理したものが多い。


免疫機能を賦活する
  • 牛・豚・クジラなど、由来も製法も異なる14種類のゼラチンをマウスに1週間おきに注射。
    対照群には生理食塩水を注射して、3週間後に、すべてにガン細胞を移植した。
  •  対照群は全部が・・・ガンになり死亡した。
     ゼラチン溶液組は・・・阻止率57%(牛由来)、83%(豚由来)
    生き残ったマウスにゼラチンを投与せずに再びガン細胞を移植したが、1匹もガンに罹らなかった。(大坂医科大学・マウスの実験)


軟骨再生の足場
  • 2010年、物質・材料研究機構生体材料センターの陳国平グループリーダーと川添直輝主任研究員らは、軟骨の組織を再生する足場として使える新しいスポンジ状の材料を開発した。コラーゲンと合成高分子を組み合わせた。
  • スポンジに軟骨細胞を入れてマウスの体内で培養し、厚さ1mmの軟骨組織を作ることに成功した。
  •  スポンジは、乳酸とグリコール酸からなる「PLGA」という合成高分子と、コラーゲンを組み合わせて作製した。まず、PLGAでメッシュを作り、コラーゲンの水溶液でメッシュのすき間を満たす。その後、コラーゲンを凍結乾燥してスポンジ状にし、PLGAに固定した。
  •  作ったスポンジにウシの関節の軟骨細胞をのせて1週間培養すると、スポンジの内部にまで軟骨細胞が入り込むことを確認した。このスポンジをマウスの皮下に入れて培養を続けると、4〜8週間後には軟骨組織ができた。
  •  コラーゲンの配合量を調節してスポンジの厚さをかえることで、0.2〜1mmの厚さの組織を作った。また、スポンジだけをマウスの体内に入れたところ、8〜10週間で自然に分解した。
  • 変形性膝関節症の再生医療に有望。


エラスチンが必要




コラーゲン線維(膠原線維)は筋肉を包み、内臓を被う
  • コラーゲン線維(膠原線維)は筋肉を包み、内臓を被い、それらの内部に侵入して、細胞の1個ずつをも細線維でやさしくラップしている。
    • コラーゲンをつくり線維につむぐのが線維芽細胞。
    その姿は電子顕微鏡で見ると、広い翼を広げた鳥の姿で現れる
    (岩波新書「細胞紳士録」p8〜)





変成コラーゲンリウマチ予防に有効
  • 東京大学農学部の上野川修一教授と日本ハムの研究グループは、軟骨を構成するコラーゲンタンパク質を、加熱などして変成して投与するとリウマチの予防に有効なことを動物実験で確認した。
    生のコラーゲンをリウマチ予防薬にする研究は欧米で進んでいるが、変成コラーゲンの方が優れた効果が期待出来るという。
    軟骨のコラーゲンを蒸気高圧滅菌器に入れて加熱してからマウスの鼻に注入し、標準的な手法でリウマチを発症させた。
    生のコラーゲンを注入した群と比較すると、加熱群はリウマチの発症が倍以上遅れ、症状も軽く済んだ。
    発症の指標となるインターフェロンγの血中濃度は、加熱群は生群の1/3以下だった。
    リウマチは世界人口の1%が苦しむ難治性の病気。
    本来は病原菌などを攻撃する免疫細胞が、関節の軟骨組織を敵と間違えて攻撃することが原因とみられる。ステロイド剤による対処療法には限界があり、完全に治療するには免疫系を再教育しなければならない。
    コラーゲン投与法は、腸壁や鼻などの粘膜から吸収したタンパク質を味方と認識する『免疫寛容現象』を利用する。
    米国と欧州が生のコラーゲンを投与する臨床試験を開始している






コラーゲン分解摂取・・・皮膚合成を促進
  • 日本大学の浅野隆司教授らは、コラゲナーゼという酵素でコラーゲンを分解した上で摂取すると、皮膚を構成するコラーゲンの合成が最も促進されることをラットを使った実験で突き止めた。
    コラーゲンは皮膚の他、関節や腱に含まれるタンパク質で、飲んだり食べたりすると皮膚の合成を助けることが知られている。
    摂取の仕方で有効性が異なることを明らかにしたのは初めて。
    コラーゲンを4種類の異なる方法で処理して得られたゼラチンを1日1回ずつラットに与え、12日後に腹部の皮膚が含むアミノ酸を分析して、コラーゲンの指標とされるヒドロキシプロリンの濃度を測定した。その結果、コラゲナーゼで分解したものを摂取した場合は、他の酵素や熱で分解したものに比べ、ヒロロキシプロリンの濃度が約1.3〜2倍に高まった。
    ヒドロキシプロリンは皮膚の障害や老化などが原因で減るが、コラーゲンを投与すると増えることが知られている。
    コラーゲンは近年、美容の観点から注目されており、様々なコラーゲン含有食品が市場に出ている。それらが含むコラーゲンは、有効性を高めるために酵素で処理したものが多い





テラピアのウロコから
  • 2009年、田中順三・東京工業大学教授や多木化学、産業技術総合研究所と物質・材料研究機構、北海道大学、東京都立産業技術研究センターなどのチームは、ウロコに含まれるタンパク質のコラーゲンを壊さないでうまく取り出すことに成功した。
    コラーゲンは体内では3重螺旋構造を形成しているが、抽出の時に分解して壊れてゼラチンやペプチドになりやすい。
    研究チームは高温にしても分解しにくいウロコを持つ熱帯地方の淡水魚テラピアに着目。月産数十`cの抽出に成功した。
    抽出したコラーゲンを水酸化アパタイトと混ぜてウサギの骨の欠損部分に入れたところ、従来に比べて半分の時間で元に回復した。
    テラピアは「イズミダイ」「チカダイ」などとと呼ばれ養殖されている。





タバコの煙でコラーゲン減少させ皮膚の老化を促す
  • タンパク質の一種であるコラーゲンは、真皮を構成するのに欠かせない。減ると皮膚の弾力が失われ、シワが出来やすくなる。
    名古屋市立大学医学部の辻卓夫教授のグループは、コラーゲンを作り出す細胞を培養し、タバコの煙を液化したものを加えた。するとコラーゲナーゼという、コラーゲンを分解する酵素などが増え、コラーゲンが減少していった。
    こうした結果から、グループは喫煙によって皮膚の老化が起こり得ることが明らかになった。
    一方、この培養液にビタミンCやEを加えると、コラーゲンの分解が抑えられた





コラーゲンを化学的に合成する技術を開発
  • 2004年、奈良先端科学技術大学院大学の谷原正夫教授らは、胚性幹細胞(ES細胞)の培養・分化に適したコラーゲンを化学的に合成する技術を開発した。天然のコラーゲンと違って病原体などが混入する心配が無く、再生医療につながる。
    コラーゲンは皮膚のハリや潤いを保つ効果で化粧品などに使われているほか、ES細胞を培養・分化させせる際の培地としても利用されている。
    谷原教授らは、プロリン・シドロキシプロリン・グリシンという3つのアミノ酸を使い、温度や触媒などを最適化することでそれらを無数に結合させることに成功した。





(スマッドセブン)Smad7
=細胞内伝達物質
  1. コラーゲンの合成をジャマする。
  2. 紫外線照射で増加する。
  3. ヒト皮膚細胞にリコピンを添加した実験では、スマッドセブンの含有量が低下した(名古屋大学と○○






心臓の硬化
  • 自然科学研究機構生理学研究所の西田基宏教授らは、高血圧などが原因で心臓が硬くなり、うまく伸びなくなる仕組みを解明した。
  • 血圧が高くなると、特定のたんぱく質が活性化し、硬化の原因となるコラーゲンが多くできた。
  • 研究グループは圧力が高くなると活性化するTRPC3と呼ぶタンパク質に注目した。
  • 心臓から血液が流れる大動脈を縛って高血圧を再現したマウスは、コラーゲンが増えて心臓が硬化し、心不全になった。
  • TRPC3が働かなくすると、心不全にならなかった。
  • ラットの心臓細胞を軟らかい容器で培養。容器を引っ張って力を加えたところ、TRPC3が活性酸素をつくる特定のたんぱく質を活性化することが分かった。
  • 活性酸素が増えると、コラーゲンが多くなった。
  • 心不全患者のうち、約半数が心臓が硬くなって伸びなくなることが原因という。
  • 高血圧などで心臓に圧力がかかるとコラーゲンが溜まって硬くなるとされるが、詳しい仕組みは不明だった。
  • 九州大学・北海道大学との共同成果。
  • 英のサイエンティフィック・リポーツに掲載。




コラーゲン異常症 (collagen disorder)
  1. コラーゲンの構造ないし代謝の異常を持つ先天性代謝異常の総称。
  2. 以下の疾患を含む
  3. 鑑別・・・以下と混同してはならない




コラーゲンを含んでいる食品
  • 手羽先
    豚足
    ホルモン
    鶏ガラスープ
  • 煮こごり
    • 魚や鶏肉などを煮て、その煮汁を冷蔵庫に入れたりすると固まってきます。これが煮こごりで、いわば 煮汁のゼリー寄せです。
      日本では、サメ・エイ・タイ・ヒラメ・スッポンなど、魚の煮こごりが多いのですが、中国などでは鶏肉も使います。
      煮こごりができるのは、魚や、鶏肉と皮の結合組織のコラーゲンが加熱によって分解・切断されてできたゼラチンが固まるからです。





コラーゲンを含んでいない食品
  • 鶏卵
    牛乳
    刺身







北京ダック
  • NHKためしてガッテンで、どのタンパク質を摂ると、より多くのコラーゲンを作ることが出来るか、体内のコラーゲン工場ともいえる線維芽細胞を使って実験した。


  • この際、ビタミンCを加えるとコラーゲンの合成が促進される。
    この点から、北京ダックとビタミンCの多い野菜・果物を一緒に摂ることは合理的。






コラーゲンの吸収
◇有効・・(日本大学薬学部・マウス実験)

◇“食べたり飲んだりしたコラーゲンが、そのまま肌のコラーゲンとなると考えない方がいい”
  (多島新吾・防衛医科大学教授)

◇消化管でバラバラにされアミノ酸やペプチドとなってから初めて腸で吸収される。
  • 分解されたコラーゲン由来のアミノ酸やペプチドが肌のコラーゲンの材料になる可能性は残っているが、これらが直接肌に到達しコラーゲンになった証拠は見つかっていない(二宮善文・岡山大学教授)






ビタミンC とコラーゲン
  • ビタミンCが不足すると、コラーゲンの生成ができなくなります

  • コラーゲンの構造はほかのタンパク質と異なり、グリシン・プロリン・ヒドロキシプロリンなどのアミノ酸と各種酵素で合成される。
    • 生成過程で酵素の働きをスムーズにさせるのがビタミンC
    • ビタミンCが不足するとコラーゲンの生成ができなくなり、キズの治りが悪くなったり、骨の形成や関節の働きがおかしくなります

  • ビタミンCは毛細血管を正常に保つ作用があります。
    • 即ち、血管壁の構成成分であるコラーゲンを生成する過程で、アミノ酸であるプロリンやリジンがヒドロキシル化され分子間架橋が起こり、高分子となり、水に不溶性になることが必要であるが、ビタミンCはこれらのアミノ酸をヒドロキシル化するプロリルヒドロキシラーゼ・リシルヒドロキシラーゼが活性を保つのに必要です






チェック
エラスチン」「免疫グロブリン」「骨の再生」「ビタミンC」「サメ軟骨








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