Collagen là protein nhiều nhất trong cơ thể người, chiếm 5 – 6% trọng lượng cơ thể người trưởng thành (Hall, 1964). Đơn vị cơ bản của collagen là tropocollagen, một glycoprotein được cấu tạo bởi 4 amino acid (Proline, hydroxyproline, glycine và lysine), tổ chức trong một chuỗi xoắn 3 ba.
Chuỗi xoắn ba ( 3 chuỗi alpha) của tropocollagen, đơn vị cơ bản của collagen trưởng thành. Phân tử được ổn định bởi sự có mặt của chuỗi alpha có các amino acids liên kết hydro giúp các chuỗi này vững chắc và cứng rắn. Tropocollagen cung cấp chất nền cho các collagen trưởng thành, cấu tạo nên các sợi, sau đó là bó sợi.
Chuỗi xoăn ba ( 3 chuỗi alpha) của tropocollagen, đơn vị cơ bản của collagen trưởng thành. Phân tử được ổn định bởi sự có mặt của chuỗi alpha được hình thành bởi các amino acids liên kết với nhau bằng các liên kết hydro giúp cấu trúc này trở nên vững chắc.
- Mặt cắt ngang của sợi gân. Các sợi collagen được nhóm lại trong các bó riêng biệt ở các câp độ khác nhau
- Cấu trúc phân cấp của gân theo Kastelic et Al., 1978 (được xây dựng lại và cập nhật)
Collagen là một protein cấu trúc, linh hoạt và vững chắc
Các sợi collagen đóng vai trò quan trọng cấu thành nên các tổ chức mô liên kết và ngoại bào, tạo nên giàn dáo của cơ thể, là thành phần chính của da, xương, cơ, gân, dây chằng, bao khớp, sụn và khuôn ngoại bào.
Các chức năng khớp tối ưu được đảm bảo bởi các cấu trúc ổn định tìm thấy trong:
- Thành phần ngoài khớp (gân, cơ, dây chằng, bao khớp
- Thành phần nội khớp ( dây chằng nội khớp và sụn khớp)
Những cấu trúc này cho phép sự ổn định và linh động diễn ra trong cùng một lúc, bao gồm chủ yếu là collagen. Do đó, collagen khỏe mạnh vô cùng cần thiết đối với hệ thống cơ xương khớp. Collagen cũng đóng vai trò rất cần thiết đối với việc kích hoạt quá trình sửa chữa mô; tuy nhiên, sự tái tạo collagen sinh lý vô cùng chậm.
A – Sự liên tục của các sợi collagen trong dây chằng của chuột trưởng thành. Hình ảnh kính hiển vi điện tử từ Provenzano P.P. và Vanderby R. Jr. – Hình thái và tổ chức của sợi Collagen : Ý nghĩa của việc truyền lực trong dây chằng và gân. Sinh học khuôn ngoại bào 25 (2006) 71-84.
B – Sửa chữa sau chấn thương của kết cấu collagen. Hình ảnh kính hiển vi điện tử từ Provenzano P.P., Hurschler C., Vanderby R. Jr. – Connect. Tiss. Độ phân giải 42: 123-133, 2001.
Thời điểm đỉnh của sinh tổng hợp collagen xảy ra giữa 45 – 60 tuổi. Sau độ tuổi này, Collagen giảm mạnh kèm theo sự giảm của elastin và proteoglycans
Đường cong vòng đời của các đại phân tử quan trọng nhất trong khuôn ngoại bào
Tuổi tác, chấn thương, tư thế sai và các bệnh lý viêm nhiễm mạn tính phá hủy tính toàn vẹn và chất lượng của các sợi collagen. Các sợi collagen không còn được tổ chức dưới dạng đường thẳng nữa mà bị đứt gãy và chồng chéo lên nhau. Điều này khiến khiến collagen giảm hoặc mất chức năng hỗ trợ cơ học cũng như giàn dáo sinh học cho toàn bộ cơ thể.
Hơn thế nữa, sự thiếu hụt collagen cũng được biểu hiện thành tình trạng viêm hoặc các bệnh lý thoái hóa của hệ thống cơ xương khớp và những cấu trúc có nguồn gốc trung bì khác.
COLLAGEN TRONG BỆNH LÝ VIÊM – THẤP KHỚP
Các rối loạn khớp – thấp khớp là bệnh lý viêm hoặc/và thoái hóa của hệ thống cơ – xương – khớp và những cấu trúc có nguồn gốc trung bì khác như là các mô liên kết.
Ước tính rằng có đến 15 – 20% dân số chung mắc các bệnh lý cơ xương khớp, định nghĩa rõ rang hơn là rối loạn thấp khớp, chiếm đến 70% bệnh nhân đau mạn tính.
Xã hội hiện đại đặc trưng bởi sự gia tăng các yếu tố như tuổi thọ, thừa cân, hoạt động thể thao chuyên và không chuyên, ăn uống không lành mạnh, dùng thuốc không đúng khiến cho tỷ lệ mắc các bệnh lý này tăng lên nhanh chóng và sẽ còn tăng trong tương lai.
Tất cả các rối loạn khớp – thấp khớp đều đặc trưng bởi rối loạn/thiếu hụt collagen ( giảm và thoái hóa sinh tổng hợp collagen)
Sau 50 tuổi, sự tổng hợp collagen giảm một cách đáng kể. Các sợi collagen yếu ớt gây ra sự lỏng lẻo trong cấu trúc giải phẫu cần thiết để duy trì và ổn định khớp. Hệ quả là rối loạn khớp gây ra đau khớp và dẫn đến thoái hóa tiến triển sụn và gân.
Do đó, nguyên nhân cơ bản của đau khớp là sự suy yếu của cấu trúc collagen ở khoang ngoài khớp , và những khớp ( gối, vai, háng) có dây chằng nội khớp. Rối loạn khớp, quá tải và sử dụng sai làm tăng áp lực cơ học và gây ra quá trình lạm dụng liên quan đến viêm trong khoang nội khớp và ngoài khớp.
Điều trị các rối loạn khớp – thấp khớp thường kết hợp giữa:
- Điều trị không dùng thuốc (e.g. liệu pháp siêu âm, từ trị liệu, laser, trị liệu bằng tecar, TENS, châm cứu, massages…)
- Điều trị nắn xương và phục hồi chức năng, giáo dục thay đổi lối sống ( tập thể dục, chế độ ăn,…)
- Điều trị dùng thuốc. E.g. COXIB, NSAIDS, paracetamol, corticosteroids, ASA. Tuy nhiên, các thử nghiệm lâm sàng EBM chỉ ra rằng NSAIDs và những thuốc ức chế chọn lọc COX 2 chỉ có tác dụng trong thời gian ngắn, chống lại triệu chứng viêm, thậm chí gây ra nhiều tác dụng phụ mạnh mẽ. Trong các bệnh lý mạn tính, việc lạm dụng những thuốc này sẽ ức chế quá trình sửa chữa gây ra sự thiếu sức bền cơ học và phá hủy sụn trong thời gian dài. NSAIDS làm suy giảm quá trình tổng hợp collagen mới. Hơn thế nữa, việc sử dụng những thuốc này còn chống chỉ định trong suốt quá trình điều trị với thuốc chống đông máu.
- Chất nhờn với acid hyaluronic trọng lượng phân tử khác nhau vào các khớp lớn ( vai, háng, gối) , mục đích là để thay thế acid hyaluronic của dịch khớp, với tác dụng bôi trơn và giảm xóc ở khoang nội khớp.
- Điều trị phẫu thuật: chân giả hoặc cố định
- Guna Collagen Medical Devices: một liệu pháp mới
Dẫn link: Lợi ích của collagen trong điều trị các rối loạn viêm – thấp khớp
COLLAGEN TRONG CHẤN THƯƠNG CHỈNH HÌNH, Y HỌC THỂ THAO, PHỤC HỒI CHỨC NĂNG
Đau do chấn thương, quá tải hoặc tuổi tác, phá hủy tính toàn vẹn của collagen, sợi collagen không còn ở dạng đường thẳng nữa mà có thể bị đứt gãy. Đây thường là những ca tổn thương gân, cơ, dây chằng cấp tính ở những người chơi thể thao chuyên hoặc không chuyên.
Hơn thế nữa, các vi chấn thương liên tục gây ra bởi áp lực điển hình lặp đi lặp lại của các hoạt động thể thao cũng ảnh hưởng bất lợi lên cấu trúc collagen.
Các mô bị tổn thương trải qua quá trình phục hồi kéo dài: Một giai đoạn viêm ngắn theo sau bởi giai đoạn sửa chữa và tái cấu trúc.
Trong suốt giai đoạn sửa chữa, các nguyên bào sợi được kích thích để xây dựng và tái tổ chức lại giàn giáo của khuôn ngoại bào – có thành phần chính là collagen.
Trong suốt giai đoạn tái cấu trúc tiếp theo, việc cải thiện sức chịu đựng của các tế bào bị tổn thương rất quan trọng nhằm tránh tái phát trong tương lai.
COLLAGEN TRONG Y HỌC THẨM MỸ
Con người càng già đi thì quá trình sản xuất collagen càng giảm kèm theo sự tăng sinh enzyme phá hủy collagen – collagenase.
Điều này dẫn đến hệ quả là lượng collagen trong da giảm. Một yếu tố khác góp phần làm giảm collagen là các tia UV tự do. Những vị trí không còn được collagen nâng đỡ sẽ trở nên dúm dó, các nếp nhăn được hình thành. Sự phá hủy hệ thống collagen cũng là nguyên nhân chính dẫn đến làm mất đi sự thay thế đồng thời làm thay đổi cấu trúc da tiến triển theo tuổi tác.
