【2017年整理】胶原蛋白的研究进展.docVIP

胶原蛋白研究进展 *： HYPERLINK mailto:通讯作者.23465145378@ 通讯作者.23465145378@ 摘要: 胶原蛋白以其独特的生物特性而具有广阔的应用前景． 对近年来国内外学者与生产厂家对胶原蛋白的制备、生物学功能作用及应用方面的研究进展进行了综述，以期充分有效地利用该生物资源． 关键词: 胶原蛋白; 制备; 功能; 应用 引言: 胶原蛋白( collagen) 是细胞外基质的主要成分，约占胶原纤维固体物的85%，占动物体内蛋白质总量的25% ～ 30%，它广泛存在于动物的结缔组织( 骨、软骨、皮肤、腱、韧等) 中，对机体和脏器起着支持、保护、结合，以及形成界隔等作用［1］． 目前，已发现的胶原蛋白有20 多种，它们在动物体内有着不同生理功能，其中，科研人员研究较多较深入的是Ⅰ型胶原蛋白． Ⅰ型胶原蛋白( 以下所述胶原蛋白均指Ⅰ型胶原蛋白) 分子长度约为300 nm，直径约为115nm，呈棒状，由3 条多肽链构成3 股螺旋结构，即: 2条αⅠ链，1条αⅡ链，αⅠ链和αⅡ链只是在氨基酸顺序上有微小差异． 胶原蛋白特有的左旋α 链相互缠绕构成胶原蛋白的右手复合螺旋结构，在螺旋区段，氨基酸呈现( Gly-X-Y) n 周期性排列． 胶原蛋白中，甘氨酸( Gly) 含量较大，约占30%，脯氨酸( Pro)和羟脯氨酸( Hyp) 共占约25%，而一般动物蛋白质中羟脯氨酸含量极微少． 可以说，羟脯氨酸是胶原蛋白特有的氨基酸，其含量多少与胶原蛋白的稳定性、变性温度成正性相关［2］． 同时，胶原蛋白具有很强的生物活性及生物功能，能参与细胞的迁移、分化和增殖，使动物的骨、腱、软骨和皮肤保持一定的机械强度． 此外，胶原蛋白因其弱的抗原性和良好的生物相容性，在烧伤、创伤、眼角膜疾病、美容、矫形、硬组织修复、创面止血等医药卫生领域用途广泛． 目前,国内外关于胶原蛋白的研究极为活跃，本文拟对胶原蛋白的制备、生物学功能及应用进行综述，以期充分有效利用该生物资源． 1.胶原蛋白的制备 目前，对胶原蛋白的提取主要有3 种方法，即酸法、酶法与碱法． 因此，根据提取方法的不同，胶原蛋白也可以分为酸溶性胶原蛋白、酶溶性胶原蛋白以及碱溶性胶原蛋白，这3 种胶原蛋白的结构、理化性质与用途都不同．此外，随着动物年龄的增长，胶原蛋白中的分子间架桥随之增多． 对于年龄较小的动物，一般采用中性盐溶液( 1 mol /L 以下的NaCl 溶液或Na2HPO4溶液) 或者稀酸溶液( pH 值4． 5 以下的酸性溶液) 便可以将可溶性胶原蛋白从动物结缔组织中提取出来． 稀酸溶液能切断分子间架桥，较中性盐溶液的提取能力强，通过酸处理后仍然不能溶解提取的胶原蛋白一般称为不可溶性胶原蛋白，通常采用酶或者碱处理的方法进行提取．由于受口蹄疫、疯牛病等的影响，人们对提取制备胶原蛋白的原料，已从常用的猪、牛真皮逐渐开始采用鱼鳞、鱼皮等原料． 但鱼类胶原蛋白中羟脯氨酸含量较低，导致其变性温度也相对较低，如果温度稍微提高，胶原蛋白容易变性，不能制成产品．目前，胶原蛋白的研究热点之一是开发耐热胶原蛋白，旨在保持原有胶原蛋白特性的基础之上，提高胶原蛋白的耐热性，进而达到制备安全、稳定、有效的胶原蛋白制品的目的． 井原等［3］采用酸法对胶原蛋白进行提取，再用蛋白酶除去提取物两端的抗原性肽链，生成“脱端肽胶原”; 之后加入磷酸缓冲液调节至中性，此时，胶原蛋白分子会再次形成纳米纤维构造，变性温度上升10 ℃; 再将胶原蛋白用架桥剂水溶性碳二亚胺( EDC) 处理，实现更多分子间架桥，从而将变性温度从28 ℃提高到55 ℃，实现了提高变性温度的目的． 2 胶原蛋白的生物学功能 2． 1 细胞功能调节功能 细胞外基质( extracellular matrix，ECM) 与细胞支架相互作用可将化学和机械信号通过细胞膜上的受体进行转换，并导致细胞形态、蛋白质和其他细胞功能发生变化． 在ECM 与细胞膜成分之间的相互作用关系中，胶原蛋白能直接与细胞膜受体相互作用，或间接与ECM 中的糖蛋白或糖胺聚糖相互作用，对细胞膜受体施加影响以参与细胞行为的调控．而在生理或病理机制的调控下，胶原蛋白有机地参与细胞迁移和代谢，从而使细胞更准确地发挥其功能．此外，研究发现，采用注射合成胶原结合肽的凝胶，可以在动物体内体外增强成骨作用．通过Ⅰ型胶原蛋白处理后的ADAMTS-1 可提高动物成骨细胞的三维生长． 将可吸收胶原蛋白海绵与人类基本成纤维细胞生长因子重组体结合，可促进鼠坐骨神经的再生［4］． 2． 2 止血、创伤愈合功能 天然胶原蛋白聚集体是一种很好的止血剂． 研究人员在实验中发现，出血小板首先黏附于胶原蛋白表面，诱导血小板释放，大量的血小板聚集最终产生止血栓，胶原蛋白的止血活