Kolagén

Kolagén je najhojnejší proteín ľudského tela, ktorý tvorí štruktúrnu osnovu pokožky, šliach, kĺbov a kostí - a terapia červeným svetlom patrí medzi najlepšie zdokumentované nefarmakologické metódy na stimuláciu jeho prirodzenej tvorby.

Kolagén je fibrilárny štrukturálny proteín tvorený trojzávitkovou helikálnou štruktúrou troch polypeptidových reťazcov. Je najhojnejší proteín v ľudskom tele - tvorí zhruba 30 percent celkovej bielkoviny tela a 70 až 80 percent suchej hmotnosti kože. Vyrábajú ho predovšetkým fibroblasty - bunky dermis - ale tiež chondrocyty v chrupavke, osteoblasty v kosti a ďalšie bunky spojivového tkaniva.

S pribúdajúcim vekom produkcia kolagénu prirodzene klesá: po 25. roku života sa znižuje o 1 až 1,5 percenta ročne, čo sa postupne prejavuje ako rednutie pokožky, vznik vrások, znížená pružnosť pleti a horšia regenerácia kĺbov. Práve tu vstupuje do hry fotobiomodulácia - terapia červeným svetlom, ktorá stimuluje fibroblasty k zvýšenej tvorbe kolagénu bez invazívnych zákrokov.

Typy kolagénu a kde v tele pôsobia

Vedci identifikovali viac ako 28 typov kolagénu. Z hľadiska zdravia pleti, kĺbov a pohybového aparátu sú najdôležitejšie tieto:

Kolagén typ I
Najrozšírenejší typ v tele - tvorí 90 percent celkového kolagénu. Nachádza sa v koži, šľachách, väzoch, kostiach a zuboch. Zodpovedá za pevnosť a odolnosť tkanív. Práve tvorbu kolagénu typu I fotobiomodulácia primárne stimuluje - červené svetlo (630 až 670 nm) zvyšuje expresiu génu COL1A, čo vedie k histologicky merateľnému nárastu hustoty kolagénových vlákien v dermis.

Kolagén typ II
Dominantný kolagén chrupaviek - nachádza sa predovšetkým v kĺbnej chrupavke, medzistavcových platničkách a sklovitom tele oka. Jeho degradácia je hlavným znakom artrózy. NIR svetlo (810 až 850 nm) pri dostatočnej hĺbke prieniku dosahuje kĺbnu chrupavku a podporuje jej regeneráciu.

Kolagén typ III
Nazývaný aj retikulárny kolagén - nachádza sa v koži, cievach, črevách a vnútorných orgánoch. Spolupracuje s typom I pri tvorbe štruktúrnej siete dermis. Tvorba kolagénu typu III je obzvlášť dôležitá pri hojení rán.

Kolagén typ IV a V
Nachádzajú sa v bazálnych membránach a komplexných tkanivových štruktúrach. Ich produkcia je ovplyvňovaná celkovým stavom fibroblastov a dostupnosťou ATP.

Červené svetlo a kolagén: vedecky zdokumentovaný mechanizmus

Fotobiomodulácia zvyšuje produkciu kolagénu cez viacero súčasne pôsobiacich mechanizmov:

1. Aktivácia fibroblastov cez mitochondrie
Červené svetlo (630 až 760 nm) absorbuje Cytochróm C oxidáza (CCO) vo fibroblastoch. Zvýšená produkcia ATP dodá fibroblastom energiu potrebnú pre syntézu kolagénu a jeho sekréciu do extracelulárnej matrix. Fibroblasty vystavené červenému svetlu vykazujú výrazne zvýšenú hustotu a metabolickú aktivitu, s abundantnou prítomnosťou kolagénových a elastínových vlákien v okolí.

2. Upregulárcia génov pre kolagén
Fotobiomodulácia zvyšuje expresiu génov COL1A (kolagén typu I) a TGF-β1 (transformujúci rastový faktor), ktorý je hlavným signálom pre fibroblasty na začatie kolagénovej syntézy. Zároveň znižuje expresiu metaloproteináz (MMP) - enzýmov degradujúcich kolagén.

3. Zníženie oxidačného stresu
Oxidačný stres je jednou z hlavných príčin predčasného rozkladu kolagénu. Fotobiomodulácia obnovuje redox rovnováhu v bunkách, čím chráni existujúce kolagénové vlákna pred degradáciou reaktívnymi kyslíkovými radikálmi.

4. Uvoľnenie rastových faktorov
Červené a NIR svetlo stimuluje produkciu FGF2 (fibroblastový rastový faktor), VEGF (vaskulárny endoteliálny rastový faktor) a ďalších signálnych molekúl, ktoré koordinujú proliferáciu fibroblastov a remodeláciu extracelulárnej matrix.

Klinické výsledky: čo dokumentujú štúdie

Hustota kolagénu a redukcia vrások
Kontrolovaná klinická štúdia (Wunsch a Matuschka) u 136 dobrovoľníkov dokumentovala po 30 sedeniach terapie červeným a NIR svetlom štatisticky významné zvýšenie hustoty dermálneho kolagénu merané vysokofrekvenčným ultrazvukom (20 MHz). Dermatológovia hodnotiaci fotografie slepou metódou zhodnotili v 69 percentách prípadov zlepšenie textúry pleti a redukciu vrások. [R]

Objem periorbitálnych vrások
Randomizovaná kontrolovaná štúdia dokumentovala zníženie objemu vrások okolo očí o 30 percent po 10 sedeniach fotobiomodulácie (660 nm a 590 nm, 3,8 J/cm², 137 žien vo veku 40 až 65 rokov). Meranie bolo realizované profilometrickým prístrojom VisioFace.

Pružnosť a elasticita
Štúdia dokumentovala nárast hustoty fibroblastov a zlepšenie elasticity pokožky o až 72 percent po 150 dňoch terapie červeným svetlom s NIR zložkou.

Meta-analýza LED terapie
Systematický prehľad a meta-analýza 31 randomizovaných kontrolovaných štúdií a prípadových štúdií potvrdila štatisticky významnú redukciu vrások a zlepšenie textúry pleti pri LED terapii, pričom červené spektrum (630 až 660 nm) bolo najdôslednejšie hodnotené. [R]

Kolagén a kĺby: za hranice estetiky

Kolagén nie je len záležitosťou pokožky. Kĺbna chrupavka je tvorená z 60 až 70 percent kolagénom, pričom kĺbna chrupavka nemá vlastné krvné zásobovanie - živiny a kyslík dostáva difúziou zo synoviálnej tekutiny. To ju robí mimoriadne citlivou na oxidačný stres a zápal.

NIR svetlo (810 až 850 nm) preniká dostatočne hlboko, aby dosahalo kĺbnú chrupavku. Viaceré klinické štúdie dokumentujú zníženie bolesti a zlepšenie funkcie kĺbov po fotobiomodulácii — čiastočne prostredníctvom zníženia zápalu, čiastočne cez podporu syntézy chrupavkového kolagénu (typ II) a ochranu existujúcich kolagénových vlákien pred enzymatickou degradáciou.

Okrem chrupavky je kolagén kľúčový aj pre šľachy, väzy a fascie, ktoré sú pravidelne vystavené mechanickému zaťaženiu. Podpora kolagénovej syntézy prostredníctvom fotobiomodulácie je preto relevantná pre športovcov aj pre všetkých, ktorí sa zaoberajú aktívnou pohybovou regeneráciou.

Súvisiace pojmy

Fibroblast - bunka dermis zodpovedná za produkciu kolagénu, elastínu a hyaluronátu; primárny cieľ fotobiomodulácie pri rejuvenácii pleti
Elastín - proteín spolupracujúci s kolagénom; zabezpečuje pružnosť a elasticitu pokožky; jeho produkciu červené svetlo tiež stimuluje
Extracelulárna matrix (ECM) - sieť proteínov a polysacharidov vypĺňajúca priestor medzi bunkami; kolagén tvorí jej hlavnú štruktúrnu zložku
TGF-β (transformujúci rastový faktor) - kľúčový signál pre začatie kolagénovej syntézy vo fibroblastoch; fotobiomodulácia jeho expresiu zvyšuje
MMP (metaloproteinázy) - enzýmy degradujúce kolagén; fotobiomodulácia ich aktivitu znižuje
COL1A - gén pre kolagén typu I; fotobiomodulácia zvyšuje jeho expresiu
Fotobiomodulácia - terapia červeným a NIR svetlom stimulujúca fibroblasty a produkciu kolagénu
ATP - bunková energia potrebná pre syntézu kolagénu; jej produkciu červené svetlo zvyšuje
Oxidačný stres - jeden z hlavných faktorov degradácie kolagénu; fotobiomodulácia ho znižuje
Hyaluronát (kyselina hyalurónová) - glykozaminoglykán spolupracujúci s kolagénom pri hydratácii a štruktúre dermis

Časté otázky o kolagéne

Čo je kolagén a prečo je dôležitý?

Kolagén je najhojnejší proteín ľudského tela, tvorí zhruba 30 percent celkovej bielkoviny. Vytvára pevnú štruktúrnu sieť v pokožke, kĺboch, šľachách, väzoch a kostiach. V pokožke tvorí 70 až 80 percent suchej hmotnosti a zodpovedá za jej pevnosť, pružnosť a mladistvý vzhľad. Bez dostatočného kolagénu pokožka stráca elasticitu, kĺby sa regenerujú horšie a rany sa hoja pomalšie.

Kedy telo začína strácať kolagén?

Prirodzený pokles produkcie kolagénu začína po 25. roku života a postupuje tempom zhruba 1 až 1,5 percenta ročne. Po menopauze sa u žien tento pokles výrazne urýchľuje - v prvých 5 rokoch po menopauze môže pokožka stratiť až 30 percent kolagénu. Urýchľujúce faktory zahŕňajú UV žiarenie, fajčenie, oxidačný stres, nadmerné množstvo cukru v strave (glykácia kolagénu) a nedostatok spánku.

Ako červené svetlo zvyšuje produkciu kolagénu?

Červené svetlo (630 až 760 nm) absorbuje Cytochróm C oxidáza (CCO) vo fibroblastoch dermis. Zvýšená aktivita CCO produkuje viac ATP, čo fibroblastom poskytuje energiu pre syntézu kolagénu. Zároveň svetlo aktivuje TGF-β signalizáciu, zvyšuje expresiu génu COL1A a znižuje aktivitu metaloproteináz (MMP), ktoré kolagén degradujú. Výsledkom je nárast hustoty dermálneho kolagénu merateľný ultrazvukovým senzom po sérii sedení.

Koľko sedení červeného svetla je potrebných na viditeľný efekt pri kolagéne?

Klinické štúdie pracujú väčšinou s 8 až 30 sedeniami pri frekvencii 2 až 5-krát týždenne. Viditeľné zlepšenie textúry pleti a redukcia vrások sa v štúdiách dokumentujú po 4 až 8 týždňoch pravidelného používania. Nárast hustoty kolagénu meraný ultrazvukom je zaznamenaný po 30 sedeniach. Výsledky sú závislé od dávky (J/cm²), vlnovej dĺžky, frekvencie sedení a individuálnych biologických faktorov.

Je kolagén v tabletkách rovnako účinný ako stimulácia červeným svetlom?

Ide o dva odlišné prístupy s odlišnými mechanizmami. Perorálny kolagén (hydrolyzovaný) poskytuje aminokyseliny (glycín, prolín, hydroxyprolín), ktoré môžu slúžiť ako stavebné kamene pre syntézu vlastného kolagénu. Jeho vstrebávanie a biologická dostupnosť sú však predmetom diskusie. Červené svetlo stimuluje vlastné fibroblasty k produkcii kolagénu aktiváciou bunkovej energetiky - nejde o dodávanie stavebných kameňov, ale o aktiváciu biologického procesu. Oba prístupy sa navzájom dopĺňajú a nie sú v protiklade.

Môže červené svetlo pomôcť aj pri kĺbnych problémoch súvisiacich s kolagénom?

Áno. NIR svetlo (810 až 850 nm) preniká dostatočne hlboko, aby dosahovala kĺbnu chrupavku tvorenú z 60 až 70 percent kolagénom. Klinické štúdie dokumentujú zníženie bolesti pri artróze kolena, tendinopatiách a bolestiach chrbta. Mechanizmy zahŕňajú zníženie zápalovej odpovede, podporu syntézy chrupavkového kolagénu (typ II) a ochranu existujúcich kolagénových vlákien pred enzymatickou degradáciou metaloproteináz.

Čím sa líši kolagén od elastínu?

Oba sú proteíny extracelulárnej matrix dermis, no plnia odlišné funkcie. Kolagén (predovšetkým typ I) poskytuje tkanivom pevnosť a ťahovú odolnosť. Elastín zabezpečuje pružnosť a schopnosť obnoviť tvar po deformácii. V zdravej pokožke kolagén a elastín spolupracujú. Fotobiomodulácia stimuluje produkciu oboch proteínov - fibroblasty vystavené červenému svetlu produkujú nielen viac kolagénu, ale aj viac elastínu.

Zhrnutie

Kolagén je základný štrukturálny proteín tvorí asi 30 percent celkovej bielkoviny tela a 70 až 80 percent suchej hmotnosti kože. Jeho produkcia s vekom klesá o 1 až 1,5 percenta ročne, čo vedie k vráskam, rednutiu pokožky a horšej regenerácii kĺbov. Fotobiomodulácia červeným svetlom (630 až 760 nm) aktivuje fibroblasty cez Cytochróm C oxidázu, zvyšuje produkciu ATP, upreguluje COL1A a znižuje aktivitu kolagén-degradujúcich metaloproteináz. Klinické štúdie dokumentujú merateľný nárast hustoty dermálneho kolagénu a redukciu vrások po sérii sedení.

Zaujíma Vás starostlivosť o pleť prostredníctvom fotobiomodulácie? Pozrite si naše zariadenia Mitochondriak®, prečítajte si, ako červené svetlo pomáha s pokožkou, alebo si pozrite sekciu Lepšia pleť.

Vedecké štúdie a zdroje

Wunsch A, Matuschka K. A controlled trial on red and NIR light: intradermal collagen density increase, wrinkle reduction, skin rejuvenation — 136 dobrovoľníkov, 30 sedení, 69 % zlepšenie hodnotené dermatológmi. Photomed Laser Surg. 2014. PMC3926176
Ngoc LTN et al. Utilization of LEDs for skin therapy — systematic review and meta-analysis 31 RCTs, kolagén, aknea, hojenie rán. Photodermatol Photoimmunol Photomed. 2023. doi.org/10.1111/phpp.12841
Reverse skin aging signs by red light PBM — mechanizmus stimulácie fibroblastov, kolagénu a elastínu červeným svetlom 630 nm. Skin Research and Technology. 2023. PMC10311288
Unlocking the Power of Light on the Skin — naratívny prehľad PBM v dermatológii, mechanizmus stimulácie kolagénu, TGF-β, COL1A. MDPI IJMS. 2024. doi.org/10.3390/ijms25084483