Какими физическими свойствами должны обладать эластины
Строение и функции эластина (эластиновых волокон)• 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.
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.
— Также рекомендуем «Строение и функции ламининов» Оглавление темы «Цитология»:
|
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 13 июля 2019;
проверки требуют 6 правок.
Эласти́н — белок соединительной ткани, обладающий эластичностью.
Состав[править | править код]
Эластин, выделенный из стенки аорты коровы
Эластин является фибриллярным белком с молекулярной массой около 68 кДа[1]. Эластин содержит около 27 % глицина, 19 % аланина, 10 % валина, 4,7 % лейцина. Наличие большого количества гидрофобных радикалов препятствует созданию стабильной глобулы, в результате полипептидные цепи эластина не формируют регулярные вторичную и третичную структуры[2].
Синтез[править | править код]
Эластин у млекопитающих кодируется геном ELN[1][3] и синтезируется фибробластами. Синтез эластина начинается в фибробластах с образования предшественника эластина — белка тропоэластина. Тропоэластин — растворимый мономер, гидрофильные участки которого обогащены остатками лизина. В межклеточном матриксе при участии медьзависимой лизилоксидазы остатки лизина окисляются до аллизина, которые формируют поперечные сшивки, стабилизирующие молекулу эластина. В результате других посттрансляционных модификаций остатков лизина в составе молекул эластина также появляются нетипичные аминокислоты десмозин и изодесмозин, способные входить в состав нескольких пептидных цепей одновременно. За счет этого эластиновые нити объединяются в сетку прочными ковалентными связями[2].
Расщепление[править | править код]
Для эластина характерны нерастворимость, высокая стабильность и низкая скорость метаболизма. Большинство протеиназ неспособны расщеплять эластин. В расщеплении эластина при перестройках соединительной ткани участвует эластаза полиморфноядерных лейкоцитов, эндопептидаза, которая преимущественно расщепляет связи, образованные карбоксильными группами алифатических аминокислот. Она активна в слабощелочной среде (рН 7,5-8,5) и гидролизует во внеклеточном пространстве не только эластин, но и другие белки — протеогликаны, гемоглобин, коллаген, иммуноглобулины. Активность эластазы ингибирует белок α1-антитрипсин (α1-АТ). Наибольшее количество α1-АТ синтезируется печенью и находится в крови. В тканях α1-АТ синтезируется макрофагами.[2]
При переваривании мясной пищи эластин гидролизуется ферментом поджелудочной железы панкреатической эластазой.
Функции в организме[править | править код]
Эластин наряду с коллагеном и некоторыми другими фибриллярными белками находится в межклеточном веществе (матриксе) соединительной ткани, формируя трехмерную сеть белковых волокон. Эта сеть не только важна для механической прочности ткани, но также обеспечивает контакты между клетками, формирует пути миграции клеток, вдоль которых они могут перемещаться (например, при эмбриональном развитии), изолирует разные клетки и ткани друг от друга (например, обеспечивает скольжение в суставах)[4].
Эластин выполняет важные функции в органах, подверженных постоянному растяжению и сжатию, например, в артериях, легких, коже, сухожилиях, различных сфинктерах[5]. Эластиновые и коллагеновые волокна помогают органам восстанавливать исходные размеры после растяжения, например, при защемлении кожи или после опустошения мочевого пузыря[6].
При снижении образования десмозинов (или их отсутствии) поперечные сшивки между волокнами эластина образуются в недостаточном количестве или не образуются вообще. Вследствие этого у эластических тканей снижается предел прочности на разрыв и появляются такие нарушения, как истончённость, вялость, растяжимость, то есть утрачиваются их резиноподобные свойства. Клинически такие нарушения могут проявляться кардиоваскулярными изменениями (аневризмы и разрывы аорты, дефекты клапанов сердца), частыми пневмониями и эмфиземой лёгких[7]. При нарушении синтеза эластина в организме в результате мутации гена ELN развивается наследственное заболевание артерий — суправульвулярный аортальный стеноз (supravalvular aortic stenosis, SVAS)[3].
Примечания[править | править код]
- ↑ 1 2 Эластин человека в базе данных по белкам Uniprot
- ↑ 1 2 3 Биохимия тканей и жидкостей полостей рта: учебное пособие / Вавилова Т. П. — 2-е изд., испр. и доп. — 2008. — 208 с. : ил.
- ↑ 1 2 Curran, Mark E.; Atkinson, Donald L.; Ewart, Amanda K.; Morris, Colleen A.; Leppert, Mark F.; Keating, Mark T. The elastin gene is disrupted by a translocation associated with supravalvular aortic stenosis (англ.) // Cell : journal. — Cell Press (англ.)русск., 1993. — 9 April (vol. 73, no. 1). — P. 159—168. — doi:10.1016/0092-8674(93)90168-P.
- ↑ Я.Кольман, К.-Г. Рём. Наглядная биохимия
- ↑ Урология : учебник / Б. К. Комяков. — 2012. — 464 с.: ил.
- ↑ Многофотонная микроскопия в изучении морфологических особенностей радиационно-индуцированных повреждений мочевого пузыря. С. С. Кузнецов, В. В. Дуденкова, М. В. Кочуева, Е. Б. Киселева, Н. Ю. Игнатьева, О. Л. Захаркина, Е. А. Сергеева, К. В. Бабак, А. В. Масленникова. Современные технологии в медицине, 2016, том 8, номер 2, стр. 31-39.
- ↑ Биохимия: Учеб. для вузов, Под ред. Е.С. Северина., 2003. 779 с. ISBN 5-9231-0254-4 (недоступная ссылка). Дата обращения 27 августа 2016. Архивировано 4 сентября 2016 года.
Регенерация кожи после понесенных потрясений – ран, ожогов, растяжений или царапин, – происходит благодаря эластину. Он входит в состав эпидермиса, постоянно вырабатывается организмом человека или животных. В молодом возрасте заживление происходит гораздо быстрее, чем в зрелом, поскольку с годами выработка природного белка замедляется и уменьшается. Это приводит к образованию морщин, дряблости, увядающей коже, рубцам на теле. Выглядеть коже в любом возрасте молодой, подтянутой, ухоженной помогают современные косметические средства и процедуры.
Понятие эластина
Разобраться, зачем нужен этот компонент, можно, подробнее узнав его суть и понятие. Эластин – это фибриллярный белок сосудов и легких, который не растворяется в воде, имеет большую массу молекул. Он содержится в организме человека и рогатых млекопитающих в соединительной ткани: коже, стенках кровеносных сосудов, легких, артериях, костях, связках.
Белок выполняет множество важных функций в органах человека. Например, его волокна вместе с коллагеновыми помогают восстанавливать первоначальные размеры после опорожнения кишечника, опустошения мочевого пузыря, когда ткани сначала растягиваются, а потом сжимаются. Эластин для кожи необходим, он способствует восстановлению, регенерации клеток. С возрастом у организма начинается нехватка этого вещества, поэтому его искусственный заменитель содержится во многих омолаживающих и заживляющих кремах, мазях.
Состав эластина
Он содержит следующие аминокислоты: 27% глицина, 10% валина, 19% аланина, 4,7% лейцина, 2,0% пролина, 3,3% десмозина и 3,1% изодесмозина. Две последние аминокислоты действуют комплексно, скрепляют нити эластина в прочные ковалентные связи, входят в состав нескольких пептидных цепей одновременно. Основная функция аминокислот – контролировать выработку подкожного сала. Эластин и коллаген работают в паре, вместе они находятся в соединительной ткани, формируют ее прочность, регулируют контакты между клетками.
Свойства эластина
Самый пик выработки данного вещества у организма происходит около 20-25 лет. В этот период раны и воспаления быстро заживают, царапины затягиваются, а операции переносятся легче. Всем этим процессам способствует эластин. К 40 годам женщины и мужчины замечают более медленное заживление мелких порезов, растяжения связок, становится более ярко выраженной мимика. Появляются глубокие морщины, которые можно немного затормозить с помощью искусственных веществ. Свойствами натурального эластина, который вырабатывается организмом человека, являются:
- заживление ран;
- восстановление кожи после растяжения;
- увлажнение неглубоких слоев эпидермиса;
- способность придавать упругость коже;
- контроль выработки подкожного сала;
- регенерация поврежденной поверхности дермы.
Виды эластина
Вещество, которое вырабатывается нашим организмом в молодом возрасте, полностью выполняет свои функции. После тридцати лет выработка замедляется, поэтому косметические компании придумали кремы на основе эластина. Заменить натуральный компонент искусственным на все 100% не получится, поскольку он не сможет проникнуть глубоко внутрь эпидермиса и полностью убрать морщины. Есть три вида эластина:
- натуральный – вырабатывается организмом, способствует быстрому заживлению и восстановлению кожи после ран, ожогов, растяжений;
- искусственный – создан косметическими фирмами с целью заменить природный компонент, когда его становится недостаточно человеку; добавляется к составу омолаживающих кремов, которые помогают лицу, шее, рукам, зоне декольте выглядеть свежими, ухоженными, увлажненными; проникает под верхние слои эпидермиса, питая его, убирает шелушение, но не способен устранить морщины навсегда;
- гидролизированный – продукт, вырабатываемый из соединительной ткани животных; отличается от натурального тем, что растворяется в воде, поэтому хорошо усваивается кожей, удерживает влагу внутри нее, устанавливая барьер для выхода наружу; восстанавливает эластичность; применяется для изготовления кремов, средств для волос и тела.
Способы восполнения эластина
Мало кто из молодых людей задумывается о состоянии кожи, правильном питании, косметических процедурах. В более зрелом возрасте женщины начинают всерьез заниматься лицом и телом. В этом возрасте появляются первые морщины – поперечные на лбу, мимические, носогубные складки. Необходимо начинать пользоваться кремами, которые будут способствовать увлажнению и здоровому виду лица, но полностью морщины не исчезнут. Помочь коже вернуть молодость и красоту можно в любом возрасте.
Медикаментозные препараты
Перешагнув тридцатилетний рубеж, необходимо сделать постоянными походы к косметологу. Он составит план процедур по уходу за лицом, например, посоветует механическую чистку, подберет средства для волос и тела. Салоны красоты работают с профессиональными кремами, которые могут за максимально короткое время улучшить внешний вид лица. Пяти или шести процедур с периодичностью через день хватает, чтобы восстановить природную красоту кожи. Если у клиента нет противопоказаний по состоянию здоровья, косметолог назначит следующие процедуры:
- Эластин в косметике в ампулах предназначен для профилактики и лечения морщин. Препарат содержат протеины сои, растворимый эластин, которые способствуют восстановлению эластичности кожных покровов, обладают тонизирующим эффектом, оказывают активное влияние на гидрофильные свойства кожи. Ампулы можно наносить самостоятельно на предварительно очищенную поверхность лица, либо под мезороллер в косметическом кабинете. С помощью них отлично убираются носогубные складки.
- Эластин в таблетках должен использоваться при комплексном лечении старения эпидермиса. Перед применением необходимо проконсультироваться с лечащим врачом. Если нет аллергических реакций на состав лекарства, можно принимать согласно инструкции.
Есть один известный препарат, который назначается регулярно всем пациентам:
- название: Коллаген эластин тотал лифт;
- цена: 1950 рублей;
- характеристики: входит в группу биологически-активных пищевых добавок; масса – 880 мг; способ применения: по две таблетки три раза в день во время еды; курс рассчитан на четыре недели; состав: гидролизированный коллаген, сухой экстракт проростков пшеницы и ягод шиповника, облепихи, алоэ вера, стеарат магния, дикальция фосфат, диоксид кремния, жиры растительного происхождения;
- плюсы: источник глицина – восстанавливает эластичность эпидермиса;
- минусы: нельзя применять во время беременности и лактации.
В продуктах питания
Восполнить нехватку природных компонентов могут не только биологически-активные добавки, но и правильно подобранное питание. С продуктами можно получить все необходимые для здорового функционирования организма человека вещества. Грамотно составленное меню на день поможет восполнить недостающие элементы, улучшить цвет лица, состояние волос, ногтей. Главные продукты, содержащие белок:
- морепродукты – креветки, мидии, устрицы;
- жирная рыба, богатая омега кислотами – скумбрия, лосось, кета, форель, печень трески, тунец, сардина;
- кисломолочная продукция;
- сливочное масло;
- желток;
- рыбий жир;
- молочные сливки натуральные;
- растительные масла – кунжутное, льняное, оливковое (как заправка для салата);
- зелень петрушки, укропа, кинза, сельдерей, базилик, шпинат, листья салата;
- орехи – миндаль, арахис, грецкие;
- каши – овсяная, гречневая, пшенная;
- свежие фрукты, овощи – морковь и свекла.
В косметических средствах
Косметологи рекомендуют восполнять недостаток природного белка с помощью косметических средств. Они используются при проведении различных процедур, например, плазмалифтинг. С его помощью коллаген и эластин проникают в глубокие слои эпидермиса и заставляют вырабатывать необходимые вещества. Процедура состоит в том, что с помощью инъекций собственная плазма, насыщенная тромбоцитами, поставляется внутрь проблемных участков кожи, тем самым улучшается регенерация и функционирование клеток.
Восполнить недостаток ценного белка помогут филлеры. Это инъекции, которые выполняются микроиглами, с веществами плотной, вязкой консистенции. Они предназначены для восполнения пустот подкожного пространства, разглаживания морщин. Вторым названием филлеров является контурная пластика. Эффект от процедуры рассчитан на четыре месяца, после чего курс рекомендуется повторить.
Еще одна процедура, которая приведет к молодости, это биоревитализация. Ее можно делать курсами, либо после или до инъекций с филлерами. Суть заключается в том, что под кожу вводится гиалуроновая кислота с помощью микропрокалываний точечным методом. Цель – заставить вырабатываться коллаген и белок естественным способом, с помощью стимулирования гиалуроновой кислотой. Опытный косметолог определит через какое время после филлеров можно делать биоревитализацию.
Видео
Про коллаген, эластин, фибробласты. Как быть моложе?
Внимание! Информация, представленная в статье, носит ознакомительный характер. Материалы статьи не призывают к самостоятельному лечению. Только квалифицированный врач может поставить диагноз и дать рекомендации по лечению, исходя из индивидуальных особенностей конкретного пациента.
Нашли в тексте ошибку? Выделите её, нажмите Ctrl + Enter и мы всё исправим!