Kollagen Synthese: Definition & Erklärungen (01/21)

Im Zusammenhang mit körperlicher Gesundheit und jung bleibendem Aussehen wird Kollagen als essentielle Quelle angepriesen. Kollagen ist ein Protein, das Elastizität, Reißfestigkeit und Druckresistenz den Geweben verleiht. Kollagen, zusammen mit Hyaluronsäure, ist ebenso ein Anti-Aging-Mittel. Es gibt der Haut Feuchtigkeit und ein faltenfreies, sanftes und glattes Aussehen.

Sollte ein Kollagenmangel entstehen, sind damit eventuelle Folgeerscheinungen verbunden, die du unter keinen Umständen unterschätzen solltest.

In unserem Beitrag zur Kollagen Synthese erhältst du alle wichtigen Informationen rund um den Ablauf der Kollagen Synthese. Wir erklären dir was unter Kollagen Synthese zu verstehen ist. Darüber hinaus erfährst du auch wo die Synthese stattfindet, welche Bausteine für den Aufbau von Kollagen essentiell sind und welche Wirkung Kollagen im menschlichen Körper hat.

Das Wichtigste in Kürze

• Kollagen ist der wichtigste Fasernbestandteil von Haut, Knochen, Sehnen, Knorpel, Blutgefäßen und Zähnen. Die Synthese von Kollagen findet intrazellulär und extrazellulär statt. Der Ablauf beginnt mit dem intrazellulären Synthetisieren und endet mit dem extrazellulären.
• Kollagen hat viele nützliche Eigenschaften für unseren Körper. Es unterstützt beim Anti-Aging, bei der Muskelregeneration und bei Gelenk-, Knochen- und Bindegewebebeschwerden.
• Kollagen befindet sich in zahlreichen Lebensmitteln. Dazu zählen vor allem tierische Produkte, wie Knochenbrühe, Gelatine, Schweine- und Hühnerhaut und viele mehr. Vitamin C, E und Zink reiche Lebensmittel regen die Kollagenbildung besonders an.

Kollagen Synthese: Der Begriff Kollagen Synthese im Detail erklärt

Möglicherweise bist du bereits auf den Begriff “Kollagen Synthese” gestoßen. Was bedeutet er aber? Damit du umfassend informiert bist, haben wir für dich in den folgenden Abschnitten die wichtigsten Fragen rund um das Thema Kollagen Synthese aufgegriffen. So weißt du, worauf es ankommt und bist Experte, wenn es an den Ablauf des Kollagens geht.

Was ist eine Kollagen Synthese?

Kollagen stellt eine heterogene Gruppe von Proteine dar, die knapp ein Viertel der Gesamtproteinmenge im menschlichen Organismus ausmacht. Kollagen ist der wichtigste Fasernbestandteil von Haut, Knochen, Sehnen, Knorpel, Blutgefäßen und Zähnen.

Kollagen ist essentiell für eine jungaussehende Haut und ist ein gutes Anti-Aging-Mittel.
(Bildquelle: Alexandr Ivanon / pexels)

Proteine sind aus Aminosäuren zusammengebaut. Das Protein Kollagen besteht hauptsächlich aus Glycin, Prolin und Hydroxyprolin. Der Anteil jeder Aminosäure im Kollagen wird folgendermaßen aufgeteilt:

• Glycin: 33 %
• Prolin: 12 %
• Hydroxyprolin: 10 %.

Die Synthese von Kollagen findet intrazellulär und extrazellulär statt. Der Ablauf beginnt mit dem intrazellulären Synthetisieren und endet mit dem extrazellulären.

Kollagen wird hauptsächlich in Fibroblasten, Chondroblasten, Osteoblasten und Odontoblasten hergestellt, jedoch wird Kollagen auch in vielen anderen Zelltypen synthetisiert.

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Mehrere Informationen über den genauen Ablauf der Synthese findest du in den weiteren Abschnitten.

Wie funktioniert die Kollagen Synthese?

Bei allen tierischen Wesen hält Kollagen die Zellen zusammen und verbindet sie zu Geweben und Organen. Kollagen alleine ist, beispielsweise, noch kein Bindegewebe, sondern es muss sich mit anderen Zellen und fibrillären Elementen verknüpfen.

Kollagen, genauso wie alle andere Proteine, entsteht im somalen Apparat der Zelle als Peptidfaden, d.h. als Kette von aneinandergereihten Aminosäuren.

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Gebildet wird Kollagen von Bindegewebszellen, auch Fibroblasten genannt. Diese Fibroblasten reihen mehr als 1.000 Aminosäuren zu sogenannten Alpha-Ketten aneinander. Das sind die Polypeptide. Die Alpha-Ketten winden sich in Form einer Helix und werden durch Wasserstoffbrückenbindungen stabilisiert. Aufgrund der Helix-Struktur muss jede dritte Aminosäure Glycin sein, denn es ist die kleinste aller Aminosäuren.

Wenn sich drei solcher Alpha-Ketten nun umeinander winden, nennt man dies Tropokollagen-Einheit.

Lagern sich mehrere Tropokollagen-Einheiten im Extrazellulärraum (außerhalb der Zelle) aneinander, bilden sich dünne Kollagenfibrillen. Fügen sie sich weiter zusammen, entstehen dickere Kollagenfasern.

Kollagen bildet außerhalb der Zellen zusammen mit anderen Komponenten ein Gerüst um die Zellen.

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Welcher ist der Ablauf einer Kollagen Synthese?

Wie die Definition der Kollagen Synthese besagt, erfolgt diese sowohl intrazellulär als auch extrazellulär. Der Ablauf der Synthese beginnt mit der intrazellulär stattfindende Synthese. Nachdem das Kollagen in der Zelle synthetisiert wird, erfolgt die extrazelluläre Synthese.

Intrazelluläre Synthese

Intrazelluläre Synthese

Anfänglich werden im Firoblasten Kollagenhelices synthetisiert, die als alpha1- bzw. alpha2-Prokollagene bezeichnet werden. Ihr Kennzeichen sind sogenannte Propeptide, die wichtig für die spätere Zusammenlagerung der Kollagentripelhelices sind.

Anschließend kommt es zur Hydroxylierung von Prolylresten und Lysylresten, die Vitamin C als Cofaktor benötigt. An die Hydroxylierung schließt sich die Glykosylierung der Hydroxylysylreste mit Glucose und Galactose an.

Nach der Zusammenlagerung dreier Kollagenhelices entsteht die Tripelhelix, die durch Disulfidbrücken am N- und C-terminalen Ende stabilisiert wird. Das N-terminale Ende eines Proteins oder Peptids ist der Teil des Moleküls, der die freie, nicht an einer Peptidbindung beteiligte Aminogruppe enthält. Die C-terminale Region eines Proteins oder Peptids ist der Teil des Moleküls, der die freie, nicht an einer Peptidbindung beteiligte Carboxylgruppe (-COOH) enthält.

Nachdem diese Schritte durchgeführt wurden, folgt die Sekretion in den Extrazellularraum.

Extrazelluläre Synthese

Extrazelluläre Synthese

Zunächst erfolgt die Kollagen Synthese außerhalb der Zelle. Sobald der extrazelluläre Raum erreicht wurde, das heißt nach der Sekretion, erfolgt die Entfernung der Propeptide durch Peptidasen. Peptidasen sind Enzyme, die Proteine spalten. Dadurch entsteht das sogenannte Tropokollagen, das im Wasser unlöslich ist.

Diese chemische Abspaltung wird Desaminierung genannt.

Die Aneinanderreihung verschiedener Tropokollageneinheiten führt zur Bildung von Mikrofibrillen. Die Quervernetzung der Tropokollageneinheiten beruht auf einer chemischen Abspaltung von Lysylresten zu Aldehydgruppen durch die Lysyloxidase.

Die aus der Desaminierung entstandenen Aldehydgruppen bilden mit Aminogruppen anderer Lysylreste eine Verbindung, bei der eine primäre Aminogruppe mit der Carbonylgruppe eines Aldehyds bzw. eines Ketons eine kovalente Bindung eingeht. Diese Verbindung wird Schiff’sche Base bezeichnet.

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Wo wirkt Kollagen?

Im Zusammenhang mit körperlicher Gesundheit und jung bleibendem Aussehen wird Kollagen als essentielle Quelle angepriesen. Kollagen hat viele nützliche Eigenschaften für den menschlichen Körper.

Kollagen verleiht Geweben wie Haut, Lunge, Blutgefäßen, Knorpel, Knochen, Sehnen und Bändern ihre Elastizität, Reißfestigkeit und Druckresistenz. Je nach der Zusammensetzung des Kollagens werden verschiedene Kollagen-Typen unterschieden. Die Eigenschaften jedes Typs bestimmen welche Rolle das Kollagen im Körper übernimmt. (5)

Kollagen-Typen	Funktion
Kollagen-Typ I	wichtig für Haut, Sehnen, Knochen, Dentin, Faszien, Gefäße, innere Organe
Kollagen-Typ II	wichtig für Knorpel, Glaskörper des Auges
Kollagen-Typ III	wichtig für Haut, Uterus, Blutgefäßen
Kollagen-Typ IV	wichtig für Nieren-Glomeruli, Augenlinse, Basallamina von Epithel- und Endothelzellen
Kollagen-Typ V	wichtig für Basallamina von glatten und gestreiften Muskelzellen

Kollagen hat eine positive Wirkung auch auf die Haare, im Darm, verbessert die Cellulite und somit das Hautbild und fördert die Regeneration der Muskeln.

Welche Bausteine sind essentiell für die Bildung von Kollagen?

Damit der Körper Kollagen bildet, benötigt er Aminosäuren und Vitamin C. Aminosäure reiche Nahrungsmittel wie Fleisch, Fisch, Ei, Knochenbrühe solltest du mit Vitamin C-reichen Nahrungsmitteln kombinieren. So ermöglichst du deinem Körper eine optimale Bildung von Kollagen.

Kombiniere Vitamin C reiche Produkte mit Produkten reich an Aminosäuren, um die Kollagenbildung anzukurbeln. Vitamin C gilt auch als hochwirksames Antioxidans.
(Bildquelle: Alex Block / unsplash)

Stress, starke Sonneneinstrahlung, Rauchen und chronische Erkrankungen führen zum Abbau von Kollagen!

Nahrungsmittel, die reich an Zink, Silizium und Antioxidantien sind – wie Hagebutte, Sanddorn, Kürbiskerne oder Hirse – fördern ebenfalls den Aufbau von Kollagen und verzögern seinen Abbau. Darüber hinaus fördern Lebensmittel reich an Vitamin E und D die natürliche Kollagenbildung.

Fazit

Kollagen wird  von deinem Körper gebildet, dafür braucht er Lebensmittel mit Aminosäuren und Vitaminen, wie C und E. Die Kollagen Synthese erfolgt hauptsächlich in Fibroblasten, Chondroblasten, Osteoblasten und Odontoblasten, jedoch wird Kollagen auch in vielen anderen Zelltypen synthetisiert. Die Synthese des Kollagens beginnt intrazellulär und endet außerhalb der Zelle.

Lebensmittel, vor allem tierische Produkte, aber auch pflanzliche Produkte, haben einen hohen Kollagengehalt. Dazu zählen zum Beispiel Knochenbrühe, Gelatine, Schweine- und Hühnerhaut, Eier, Avocados, Zitrusfrüchte und viele andere. Diese Produkte enthalten wichtige Bestandteile, die die natürliche Kollagenbildung und somit Kollagen Synthese anregen.

Bildquelle: Ryabushkina/ 123rf.com