За что отвечает эластин
За что отвечает эластин
• Основная функция эластина состоит в обеспечении эластических свойств тканей
• Мономеры эластина (известные как тропоэластиновые субъединицы) организованы в волокна, настолько прочные и устойчивые, что функционируют в течение всей жизни организмов
• Прочность этих волокон обусловлена образованием ковалентных сшивок между боковыми цепями лизина, находящегося в соседних мономерах эластина
• Эластичность волокон связана с наличием гидрофобных областей, которые при приложении силы растягиваются, а при снятии нагрузки спонтанно сокращаются
• Сборка волокон тропоэластина происходит во внеклеточном пространстве и находится под контролем трехступенчатого процесса
• Мутации в гене эластина являются причиной развития разнообразных патологических состояний, начиная от образования морщин на коже и заканчивая ранней детской смертностью
Как следует из названия, эластин представляет собой белок внеклеточного матрикса, главным образом, обеспечивающий эластические свойства тканей. Благодаря эластину, ткань может растягиваться и возвращаться к исходному размеру, дополнительно не расходуя энергию. Эластина особенного много в таких тканях, как кровеносные сосуды, кожа и легкие, где эластичность является критическим фактором, обеспечивающим правильное функционирование органа.
Например, эластичность кровеносных сосудов играет важную роль в поддержании надлежащего уровня кровяного давления, а эластичность легких с каждым вдохом обеспечивает их заполнение воздухом и последующее опорожнение.
Схематическое строение релаксированных и растянутых эластиновых волокон.
Отметьте выраженные различия в структуре эластиновых субъединиц в каждом случае.
Детали строения субъединиц пока неизвестны.
Эластин синтезируется и секретируется фибробластами, представляющими собой один из наиболее распространенных типов клеток у животных, а также клетками гладкой мускулатуры. Эти клетки также секретируют коллагены, которые противостоят растяжению. В результате внеклеточный матрикс каждого органа характеризуется комбинацией свойств эластичности и прочности. Изменяя соотношение эластина и коллагена во внеклеточном матриксе, клетки могут регулировать эластические свойства органов.
Как следует из рисунка ниже, эластин организован в волокна, которые состоят из основной области эластиновых белков, окруженной оболочкой микрофибриллярных белков диаметром 10-12 нм. Основным компонентом этой оболочки является гликопротеин, связанный с микрофибриллами, который ассоциирован с мономером эластина и способствует его включению в более крупные эластиновые волокна. Эти волокна настолько прочны и стабильны, что функционируют на протяжении всей жизни организмов (т. е. не деградируя и не замещаясь). Присутствующий в этих волокнах эластин является наименее растворимым белком позвоночных.
Каким образом, эластин, обладая высокой прочностью и стабильностью, тем не менее, проявляет высокую эластичность? Ответ лежит в особенностях его структуры. Ген эластина содержит 36 экзонов, которые кодируют две совершенно разных последовательности аминокислот: некоторые из них проявляют гидрофильные свойства и содержат много остатков лизина, в то время, как другие обогащены гидрофобными аминокислотами, особенно глицином, пролином, аланином и валином.
Гидрофобные последовательности вкраплены среди гидрофильных областей, что обусловливает существование большого по размеру белка, обладающего двумя различными свойствами. Прочность эластиновых волокон, в основном определяется ковалентными связями, возникающими между боковыми цепями лизина в примыкающих друг к другу белках, подобно тому как это имеет место в коллагене. Наоборот, гидрофобные области обеспечивают эластичность за счет сворачивания молекулы в спираль в нерастянутом состоянии, и ее растяжения при приложении силы. При снятии напряжения эти области снова спонтанно сворачиваются. Даже после многолетних исследований биологи не пришли к заключению о точной конформации эластиновых белков в волокнах.
Сборка таких нерастворимых белков ставит перед клеткой особые проблемы. Если эти белки, до момента их секреции из клетки, спонтанно агрегируют, они могут повлиять на секрецию других белков, «закупоривая» секреторные пути, а также вызывать разрыв органелл или плазматической мембраны. Клетки синтезируют и секретируют эластиновые белки в виде мономеров, однако собирают волокна только во внеклеточном пространстве, после того как белки вышли из клетки, не нарушив ее внутреннюю среду.
Как иллюстрирует рисунок ниже, образование эластина включает три основных этапа:
• Вскоре после образования эластиновых мономеров (известных под названием тропоэластина) они связываются в ЭПР с белком-шапероном мол. массы 67 кДа. В течение всего процесса секреции этот шаперон остается связанным с тропоэластином и предотвращает агрегацию эластина в клетке.
• После завершения секреции комплекс с помощью шаперона удерживается на поверхности клетки до тех пор, пока он не вступит в контакт с оболочкой эластинового волокна. После этого вновь секрети-рованный тропоэластин встраивается в эластиновое волокно с участием сахарных компонентов его оболочки, которые замещают шапероны.
• Большая часть боковых цепей лизина, присутствующего в мономере тропоэластина, дезаминируется при действии фермента лизилоксидазы. При этом образуются аллизины, которые ковалентно связываются с аллизинами или немодифицированными лизинами, присутствующими в других эластиновых белках волокна. Название зрелый эластин используют для обозначения эластиновых белков, которые были модифицированы лизилоксидазой и образовали полимер.
Таким образом, трехэтапный метод обеспечивает полную сборку эластина только в тех местах клетки, где это является необходимым.
Как можно ожидать, изменения, наступающие в процессе сборки или функционировании эластина и эластиновых волокон, могут иметь серьезные последствия для клетки. Дряблость кожи, заболевание, которое выражается в утрате эластиновых волокон в коже и соединительной ткани, по тяжести проявления может варьировать от незначительного разрушения волокон и возникновения морщин до практически полной утраты волокон. У больных, в клетках которых мало эластиновых волокон или они вообще отсутствуют, не поддерживается целостность тканей, и они умирают в раннем детстве.
У больных с синдромом Вильямса образуются укороченные формы эластина, в которых отсутствуют некоторые домены связывания, и нарушен процесс организации в волокна. У этих больных развивается сильное сужение крупных артерий, по-видимому, обусловленное аномальным ростом вокруг артерий клеток гладкой мускулатуры. Это служит компенсаторной реакцией в ответ на утрату эластиновых волокон, обычно присутствующих в стенке артерий.
Во время транспорта к клеточной поверхности эластиновые мономеры (тропоэластины) связаны с шаперонами.
Связывание шаперонов с оболочкой микроволокна приводит к высвобождению мономеров эластина.
Полимеризация катализируется поперечными сшивками тропоэластинов, которые образуются при действии лизилоксидазы.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Эластин и эластокины
В организме человека присутствует два вида белков: коллаген и эластин, которые отвечают за целостность, структуру и динамическое движение всех тканей. В данной статье обсудим именно эластин, его формирование и роль в организме.
Образование эластина происходит в межклеточном матриксе в несколько этапов.
Данный процесс называется эластогенез. Сначала формируются мономерные молекулы тропоэластина, далее они подвергаются продольной сшивке лизилоксидазой (LOX). При связывании с фибулином, молекулы тропоэластина образовывают водонерастворимый клубок. Процесс связывания десятков таких аморфных клубков приводит к образованию волокон полимерных молекул эластина, в которых хаотичным образом создаются поперечные сшивки лизин-пролина и лизин-аланина, благодаря которым волокна зрелого эластина легко подвергаются растяжению, а затем способны быстро принимать прежнюю форму.
Активный синтез эластина у млекопитающих происходит в период формирования плода в утробе матери, с рождением синтез эластина начинает постепенно замедляться и к 50 годам полностью прекращает свою активность. Локальная активация синтеза эластина обнаружена при повреждении соединительной ткани или кожи, а также при патологиях, например, при онкологии. Важнейшую роль в синтезе эластина играют цитокины, которые способоны, как активировать, так и подавлять данный процесс. Доказано, что стимулирующее воздействие на формирование эластина оказывают факторы: TGFβ1 и IGF-I. Одновременно им противодействуют bFGF/FGF-2, HBEGF,EGF, PDGF-BB, TGFα, TNF-α и IL-1β факторы.
Говоря о деградации волокон эластина, данный процесс осуществляется под действием трех ферментов эластазы:
При этом в случае повреждения глубокой дермы происходит стимуляция синтеза эластаза ММР-12, который при нормальных условия производится макрофагами.
Огромное влияние на состояние и изменение внеклеточного матрикса оказывает ультрафиолет. Было выявлено, что УФ-излучение снижает содержание гомолога 1 лизилоксидазы (LOXL1) и активирует элафин. Как результат, накапливается нефункциональный эластин, который представляет собой агрегаты с элафином, при этом количество полноценных фибрилл значительно снижается. Кроме этого, с возрастом активируется эластаза неприлизин, производимый фибробластами. Он разрушает волокна эластина, которые уже ранее пострадали от эластаз ММР-7,9 и 12, что в итоге приводит к упадку эластиновых структур и общему ухудшению показателей кожи: упругости и эластичности.
Эластокины
Информация о способности фибрилл эластина взаимодействовать с клетками, дала возможность определить рецепторы эластина. Было установлено, что контакт производится через белок-медиатор эластонектин. Формирование эластонектина стимулируется фрагментами волокон эластина.
Главным рецептором для VGVAPG и других пептидов эластина является белок ЕВР.
Выявлено, что продолжительная активация данного белка приводит, например, к утолщению сосудистой ткани и пролиферации мускольной ткани.
У белка ЕВР отсутствует ферментативная функция, но он обладает двумя функциональными областями:
Среди ученых есть предположение, что до сих пор не выявлены все белки, с которыми происходит контакт эластокинов. При некоторых видах онкологии связывание VGVAPG с рецепторами коррелируется с активностью протеинкиназы С, но пока эмпирически выявлено этого не было. Также на сегодняшний день нет данных о «странствующих» рецепторах эластина, несмотря на то, что фрагменты эластины были найдены в кровотоке и эластин может влиять на эндотелий.
В заключении необходимо добавить, что сегодня эластин является крайне популярным объектом для изучения. Уже сейчас были выделены эластиноподобные полипептиды (ЭПП), которые по своим характеристикам не устапают естественному эластину. Однако, для выведения их в повсеместное использование они должны зарекомендовать себя, как безопасные и не вызывающие воспалительные реакции субстанции.
Эластин: роль в организме, особенности синтеза, источники
Этот нитеобразный белок обладает резиноподобными свойствами и обеспечивает упругость и растяжимость, способствуя возврату органа в изначальное состояние (защемление кожи, вдох-выдох, опустошение мочевого пузыря и т.п.). Достаточное содержание эластина в организме важно для функционирования сердечно-сосудистой системы, здоровья кровеносных сосудов, адекватной работы органов, подверженных систематическому сжатию и растяжению (сердце, легкие, мочевой пузырь, кожа, сухожилия, сфинктеры).
Суммарное содержание эластина и коллагена в организме человека достигает 35% от общего количества белков, необходимых для сохранения:
Эластин продуцируется самим организмом, но с течением времени его выработка снижается. Это обуславливает необходимость систематического пополнения запасов эластина во избежание возрастных проблем со здоровьем. Дополнительное поступление эластина нужно и в молодом возрасте, особенно при условии интенсивных занятий спортом.
Недостаток выработки и получения эластина: последствия для организма
При условии постоянной нехватки эластина в организме и невосполнении его запасов, могут наблюдаться различные функциональные нарушения:
К тяжелым заболеваниям, связанным с недостаточным уровнем эластина и коллагена, относят несовершенный остеогенез, болезнь Книста, синдром Стиклера и Вагнера, синдром Элерса-Данло-Русакова, синдром Альпорта, синдром Гудпасчера, буллезный эпидермолиз.
Причины снижения уровня эластина
Данный белок синтезируется организмом человека. Естественными причинами снижения его количества становятся старение и разрушение в процессе интенсивной физической активности. Иными причинами выступают несбалансированное питание, злоупотребление алкоголем и табакокурением, обезвоживание, болезни ЖКТ, стрессовый фактор, интенсивное ультрафиолетовое воздействие и гормональная перестройка организма.
Синтез этого белка напрямую связан с уровнем половых гормонов (тестостерона у мужчин и эстрогена — у женщин). Особенно заметна взаимосвязь выработки эластина у женщин в период менопаузы, в первые годы которой при резком падении уровня эстрогенов синтез эластина и коллагена снижается на 30%. Эта взаимосвязь обуславливает необходимость в проведении заместительной гормональной терапии у женщин в климактерическом периоде для сохранения эластичности кожи и поддержания функциональности хрящей, мышц, связок, сухожилий и в целом опорно-двигательного аппарата.
Эластин и его источники: меню на каждый день
Существуют только два способа восполнения запасов коллагена и эластина:
При интенсивных физических нагрузках синтезируемых в организме коллагена и эластина не всегда достаточно для восстановления физической формы и поддержания собственного тела. В этом случае на выручку спортсменам и тем, кто просто следит за состоянием здоровья, приходят продукты питания и спортпит. При этом нужно принять во внимание, что для усвоения и расщепления поступающего с пищей белка, необходим ряд микроэлементов и минералов, без которых синтез эластина и коллагена невозможен:
Прием вспомогательных препаратов рекомендован не только спортсменам. После 30-40 лет, когда выработка организмом коллагена и эластина неуклонно снижается, коррекция плана питания и введение в свой рацион пищевых добавок становится необходимым для всех. Для достижения наибольшего лечебно-профилактического эффекта рекомендуется принимать коллагено- и эластиносодержащие препараты наряду с глюкозамин сульфатом, хондроитин сульфатом, кальцием в биодоступной форме, витамином Д и в целом с витаминно-минеральным комплексом.
Как стимулировать выработку коллагена в коже
Лишь немногие смогут открыто признаться, что их действительно беспокоят вопросы старения. Даже в 30 лет, когда лицо и тело выглядят молодо, мы начинаем немного дольше задерживать взгляд на отражении в зеркале. С возрастом кожа начинает меняться, появляются признаки старения — морщинки, небольшой птоз, потеря упругости и нежно-розового оттенка.
Одной из причин этих изменений является снижение синтеза коллагена и эластина. В этой статье мы поговорим о важности этих белков для организма и как повысить их выработку.
Чем важны коллаген и эластин
Коллаген — это основа всех соединительных тканей. Он играет роль белковой составляющей костной и хрящевой ткани, суставных сумок и связок, поддерживая их упругость. Его наличие в синовиальной жидкости направлено на плавное скольжение суставных поверхностей. За счет коллагена сосудистая стенка сохраняет свою прочность и тонус. Поэтому появление варикозного расширения вен связано, прежде всего, с нарушением структуры коллагена. И, конечно, коллаген в комплексе с эластином отвечает за плотность, упругость и эластичность кожных покровов, предотвращая раннее образование морщин.
Почему коллаген и эластин теряются со временем
Коллаген, эластин, как и любые другие белки, постоянно обновляются нашим организмом. Молекулы этих протеинов выполняют свою роль в организме на протяжении нескольких недель или месяцев, а после разрушаются. Этот процесс происходит из-за влияния двух факторов: действия фермента коллагеназы или избыточного содержания свободных радикалов в крови.
Снижение выработки кожей коллагена и эластина обусловлено рядом следующих причин:
В поисках способа повышения выработки коллагена в коже для начала стоит пересмотреть свой образ жизни.
Как усилить выработку коллагена и эластина в коже
Если вы не знаете чем способствовать выработке коллагена в коже, то для начала стоит разобраться в том, что в организме не усваивается коллаген, который поступает в него извне. Все протеины в пищеварительном тракте расщепляются до аминокислот, а уже из них впоследствии строятся новые белковые глобулы.
По этой причине важно позаботиться не только о достаточном употреблении пищи, в которой содержится животный и растительный белок, но и о продуктах, насыщенных веществами, способствующими выработке эластина и коллагена. К ним относится медь, железо, аскорбиновая и никотиновая кислота, витамин В6.
Белок и правильное питание
При коррекции своего рациона стоит взять во внимание суточную потребность в протеинах. Для большинства людей она составляет 1 грамм на 1 кг веса тела. У людей, которые активно занимаются силовыми видами спорта, этот показатель может увеличиваться до 1,5-2 грамм.
При выборе подходящих продуктов стоит обратить внимание на рыбу и морепродукты, мясо птицы (курица, индейка), творог, соя или тофу, блюда, содержащие желатин (мармелад, желе). Эти продукты для выработки коллагена в коже являются основными источниками белка.
Минералы и витамины для синтеза протеинов
Кроме сбалансированного белкового питания достаточно внимания стоит уделить различным витаминам и микроэлементам:
Достаточное поступление этих веществ с пищей или биологически активными добавками Sibella «Коллаген» направлено на поддержание здоровья и улучшение процессов обновления белка.
Косметические процедуры
Особый уход за кожей должен стать частью правильного образа жизни для тех, кто заботится о собственной внешности и пытается найти эффективные способы как усилить выработку коллагена в коже. Косметологические средства, в которых содержится витамин С и ретинол, стимулируют синтез этого белка. А при посещении косметологических салонов можно прибегнуть к следующим процедурам:
Эффект аппаратных методов заключается в дозированном повреждении кожи. Ее последующее интенсивное восстановление активирует синтез собственного коллагена.
Защита от ультрафиолета
Воздействие солнечного света полезно для кожи, однако солнечные ванны нужно принимать ограниченно, поскольку длительное влияние ультрафиолета неблагоприятно влияет на состояние кожи. Солнце способствует более быстрому появлению морщин. Для нивелирования этого негативного влияния загорать нужно только до или после полудня, а непосредственно перед прогулками на открытом воздухе использовать солнцезащитный крем. Выбор оптимального SPF фильтра исходит из особенностей кожи.
Витамины и БАДы
Выработка коллагена и эластина в коже лица напрямую зависит от образа жизни, питания и косметических средств. Добавление в рацион биологически активных добавок может повысить эффективность синтеза этих белков. Использование БАДов положительно сказывается на здоровье опорно-двигательного аппарата, состоянии кожи, ногтей и волос.
Как уже отмечалось ранее, преимущество стоит отдавать комплексам, в составе которых содержатся витамин С, витамины группы В,жирные Омега-3-6-9 кислоты и аминокислоты (лизин, глицин, пролин и т.д.). Sibella «Коллаген» — это биодобавка, в составе которой содержатся все необходимые микроэлементы для синтеза протеинов. При регулярном приеме препарата кожа лица заметно улучшается и постепенно уходит нежелательная пигментация.
Откройте для своей кожи 8 пищевых продуктов, богатых коллагеном
Влияние коллагена, что важно?
Коллаген является основным компонентом, который составляет основу соединительной ткани организма: мышц, сухожилий, связок, кожи, хрящей, суставов и т.д. Это один из главных компонентов, отвечающий за ь прочность и эластичности всей соединительной ткани, в том числе и стенок кровеносных сосудов и сердца.
С возрастом выработка коллагена постепенно снижается. Примерно после 35-40 лет выработка коллагена в организме сокращается, что может вызывать проблемы (дряблость и провисание кожи, появление морщин). Кроме того, снижение выработки коллагена может привести к таким заболеваниям как: остеоартрит, боли в суставах и мышцах.
Преимущества коллагена для кожи
К основным преимуществам коллагена для кожи относятся:
Продукты, которые улучшают выработку коллагена в коже
Не секрет, что для того, чтобы организм получал все необходимые витамины и питательные вещества, питание должно быть разнообразным и сбалансированным. Употребление достаточного количества жидкости также влияет на выработку коллагена и гидратации кожи. Это самый простой и доступный способ поддерживать выработку коллагена.
Не существует никаких чудодейственных препаратов и средств для кожи, но есть те, которые способствуют повышению упругости кожи и позволяют ей выглядеть здоровой.
Мы составили список продуктов, которые способствуют выработке коллагена:
1. Животный белок: мясо и рыба
В белке животного происхождения (мясо, субпродукты, желатин животного происхождения) содержится большое количество коллагена.
Важно избегать полуфабрикатов.
Эксперты рекомендуют употреблять мясо красного цвета умеренно (не более одного раза в неделю).
Рыба, особенно лосось, тунец или форель с высоким содержанием омега-3 жирных кислот естественно повышает концентрацию коллагена (также являясь полезными для костей и суставов).
2. Фрукты и овощи
А фрукты богатые витамином С необходимы для производства коллагена: апельсин, киви, грейпфрут, манго, ананас и некоторых других. Например, лимон не стимулирует производство коллагена, но и действует, как антиоксидант.
3. Яйца
Яйца являются лучшей пищей для нашей кожи, ведь в них большая концентрация ценных белков и витаминов группы В, Е, аминокислот и серы).
4. Сухофрукты и орехи
Арахис, грецкие орехи, фисташки, миндаль также стимулирует выработку коллагена.
5. Молочные продукты
Молочные продукты (молоко, сыр, йогурт и т.д.) благотворно влияют на производство коллагена благодаря высокому содержанию белка.
6. Серные продукты
Нужно употреблять в пищу продукты, которые содержат серу в своём составе (чеснок, лук, сельдерей, огурцы, оливки, виноград) они тоже обеспечивают хороший уровень коллагена в организме.
7. Чай
Чай (зеленый, белый, черный или красный) является натуральным антиоксидантом, который предотвращает снижение коллагена в нашем организме.
8. Желе
Желатин в организме превращается в коллаген и это тоже ценный источник животного белка.
Масло Bio-Oil способствует улучшению эластичности вашей кожи
Употребляйте в пищу полезные продукты и не забывайте про ритуал красоты с использованием масла Bio-Oil утром и вечером для сохранения красоты и молодости вашей кожи.