kolagen

Kolagen je nejhojnější protein lidského těla, který tvoří strukturální osnovu pokožky, šlach, kloubů a kostí - a terapie červeným světlem patří mezi nejlépe zdokumentované nefarmakologické metody pro stimulaci jeho přirozené tvorby.

Kolagen je fibrilární strukturální protein tvořený trojšroubovicovou helikální strukturou tří polypeptidových řetězců. Je to nejhojnější protein v lidském těle - tvoří zhruba 30 procent celkové bílkoviny těla a 70 až 80 procent suché hmotnosti kůže. Produkují ho především fibroblasty - buňky dermis - ale také chondrocyty v chrupavce, osteoblasty v kosti a další buňky pojivové tkáně.

S přibývajícím věkem produkce kolagenu přirozeně klesá: po 25. roce života se snižuje o 1 až 1,5 procenta ročně, což se postupně projevuje jako ztenčování pokožky, vznik vrásek, snížená pružnost pleti a horší regenerace kloubů. Právě zde vstupuje do hry fotobiomodulace - terapie červeným světlem, která stimuluje fibroblasty k zvýšené tvorbě kolagenu bez invazivních zákroků.

Typy kolagenu a kde v těle působí

Vědci identifikovali více než 28 typů kolagenu. Z hlediska zdraví pleti, kloubů a pohybového aparátu jsou nejdůležitější tyto:

Kolagen typ I
Nejrozšířenější typ v těle - tvoří 90 procent celkového kolagenu. Nachází se v kůži, šlachách, vazech, kostech a zubech. Odpovídá za pevnost a odolnost tkání. Právě tvorbu kolagenu typu I fotobiomodulace primárně stimuluje - červené světlo (630 až 670 nm) zvyšuje expresi genu COL1A, což vede k histologicky měřitelnému nárůstu hustoty kolagenních vláken v dermis.

Kolagen typ II
Dominantní kolagen chrupavek - nachází se především v kloubní chrupavce, meziobratlových ploténkách a sklivci oka. Jeho degradace je hlavním znakem artrózy. NIR světlo (810 až 850 nm) při dostatečné hloubce průniku dosahuje kloubní chrupavky a podporuje její regeneraci.

Kolagen typ III
Nazývaný také retikulární kolagen - nachází se v kůži, cévách, střevech a vnitřních orgánech. Spolupracuje s typem I při tvorbě strukturální sítě dermis. Tvorba kolagenu typu III je obzvlášť důležitá při hojení ran.

Kolagen typ IV a V
Nacházejí se v bazálních membránách a komplexních tkáňových strukturách. Jejich produkce je ovlivňována celkovým stavem fibroblastů a dostupností ATP.

Červené světlo a kolagen: vědecky zdokumentovaný mechanismus

Fotobiomodulace zvyšuje produkci kolagenu prostřednictvím několika současně působících mechanismů:

1. Aktivace fibroblastů přes mitochondrie
Červené světlo (630 až 760 nm) absorbuje Cytochrom C oxidáza (CCO) ve fibroblastech. Zvýšená produkce ATP dodá fibroblastům energii potřebnou pro syntézu kolagenu a jeho sekreci do extracelulární matrix. Fibroblasty vystavené červenému světlu vykazují výrazně zvýšenou hustotu a metabolickou aktivitu, s bohatou přítomností kolagenních a elastinových vláken v okolí.

2. Upregulace genů pro kolagen
Fotobiomodulace zvyšuje expresi genů COL1A (kolagen typu I) a TGF-β1 (transformující růstový faktor), který je hlavním signálem pro fibroblasty k zahájení kolagenové syntézy. Zároveň snižuje expresi metaloproteináz (MMP) - enzymů degradujících kolagen.

3. Snížení oxidačního stresu
Oxidační stres je jednou z hlavních příčin předčasného rozkladu kolagenu. Fotobiomodulace obnovuje redoxní rovnováhu v buňkách, čímž chrání existující kolagenní vlákna před degradací reaktivními kyslíkovými radikály.

4. Uvolnění růstových faktorů
Červené a NIR světlo stimuluje produkci FGF2 (fibroblastový růstový faktor), VEGF (vaskulární endoteliální růstový faktor) a dalších signálních molekul, které koordinují proliferaci fibroblastů a remodelaci extracelulární matrix.

Klinické výsledky: co dokumentují studie

Hustota kolagenu a redukce vrásek
Kontrolovaná klinická studie (Wunsch a Matuschka) u 136 dobrovolníků dokumentovala po 30 sezeních terapie červeným a NIR světlem statisticky významné zvýšení hustoty dermálního kolagenu měřené vysokofrekvenčním ultrazvukem (20 MHz). Dermatologové hodnotící fotografie slepou metodou vyhodnotili v 69 procentech případů zlepšení textury pleti a redukci vrásek. [R]

Objem periorbitálních vrásek
Randomizovaná kontrolovaná studie dokumentovala snížení objemu vrásek kolem očí o 30 procent po 10 sezeních fotobiomodulace (660 nm a 590 nm, 3,8 J/cm², 137 žen ve věku 40 až 65 let). Měření bylo realizováno profilometrickým přístrojem VisioFace.

Pružnost a elasticita
Studie dokumentovala nárůst hustoty fibroblastů a zlepšení elasticity pokožky až o 72 procent po 150 dnech terapie červeným světlem s NIR složkou.

Meta-analýza LED terapie
Systematický přehled a meta-analýza 31 randomizovaných kontrolovaných studií a případových studií potvrdila statisticky významnou redukci vrásek a zlepšení textury pleti při LED terapii, přičemž červené spektrum (630 až 660 nm) bylo nejdůsledněji hodnoceno. [R]

Kolagen a klouby: za hranice estetiky

Kolagen není jen záležitostí pokožky. Kloubní chrupavka je tvořena z 60 až 70 procent kolagenem, přičemž kloubní chrupavka nemá vlastní krevní zásobení - živiny a kyslík získává difuzí ze synoviální tekutiny. To ji činí mimořádně citlivou na oxidační stres a zánět.

NIR světlo (810 až 850 nm) proniká dostatečně hluboko, aby dosáhlo kloubní chrupavky. Více klinických studií dokumentuje snížení bolesti a zlepšení funkce kloubů po fotobiomodulaci - částečně prostřednictvím snížení zánětu, částečně přes podporu syntézy chrupavkového kolagenu (typ II) a ochranu existujících kolagenních vláken před enzymatickou degradací.

Kromě chrupavky je kolagen klíčový také pro šlachy, vazy a fascie, které jsou pravidelně vystaveny mechanickému zatížení. Podpora kolagenové syntézy prostřednictvím fotobiomodulace je proto relevantní pro sportovce i pro všechny, kteří se věnují aktivní pohybové regeneraci.

Související pojmy

Fibroblast - buňka dermis zodpovědná za produkci kolagenu, elastinu a hyaluronátu; primární cíl fotobiomodulace při rejuvenaci pleti
Elastin - protein spolupracující s kolagenem; zajišťuje pružnost a elasticitu pokožky; jeho produkci červené světlo také stimuluje
Extracelulární matrix (ECM) - síť proteinů a polysacharidů vyplňující prostor mezi buňkami; kolagen tvoří její hlavní strukturální složku
TGF-β (transformující růstový faktor) - klíčový signál pro zahájení kolagenové syntézy ve fibroblastech; fotobiomodulace jeho expresi zvyšuje
MMP (metaloproteinázy) - enzymy degradující kolagen; fotobiomodulace jejich aktivitu snižuje
COL1A - gen pro kolagen typu I; fotobiomodulace zvyšuje jeho expresi
Fotobiomodulace - terapie červeným a NIR světlem stimulující fibroblasty a produkci kolagenu
ATP - buněčná energie potřebná pro syntézu kolagenu; její produkci červené světlo zvyšuje
Oxidační stres - jeden z hlavních faktorů degradace kolagenu; fotobiomodulace ho snižuje
Hyaluronát (kyselina hyaluronová) - glykosaminoglykan spolupracující s kolagenem při hydrataci a struktuře dermis

Časté otázky o kolagenu

Co je kolagen a proč je důležitý?

Kolagen je nejhojnější protein lidského těla, tvoří zhruba 30 procent celkové bílkoviny. Vytváří pevnou strukturální síť v pokožce, kloubech, šlachách, vazech a kostech. V pokožce tvoří 70 až 80 procent suché hmotnosti a odpovídá za její pevnost, pružnost a mladistvý vzhled. Bez dostatečného kolagenu pokožka ztrácí elasticitu, klouby se regenerují hůře a rány se hojí pomaleji.

Kdy tělo začíná ztrácet kolagen?

Přirozený pokles produkce kolagenu začíná po 25. roce života a postupuje tempem zhruba 1 až 1,5 procenta ročně. Po menopauze se u žen tento pokles výrazně urychluje - v prvních 5 letech po menopauze může pokožka ztratit až 30 procent kolagenu. Urychlující faktory zahrnují UV záření, kouření, oxidační stres, nadměrné množství cukru ve stravě (glykace kolagenu) a nedostatek spánku.

Jak červené světlo zvyšuje produkci kolagenu?

Červené světlo (630 až 760 nm) absorbuje Cytochrom C oxidáza (CCO) ve fibroblastech dermis. Zvýšená aktivita CCO produkuje více ATP, což fibroblastům poskytuje energii pro syntézu kolagenu. Zároveň světlo aktivuje TGF-β signalizaci, zvyšuje expresi genu COL1A a snižuje aktivitu metaloproteináz (MMP), které kolagen degradují. Výsledkem je nárůst hustoty dermálního kolagenu měřitelný ultrazvukovým senzorem po sérii sezení.

Kolik sezení červeného světla je potřeba pro viditelný efekt na kolagen?

Klinické studie pracují většinou s 8 až 30 sezeními při frekvenci 2 až 5-krát týdně. Viditelné zlepšení textury pleti a redukce vrásek jsou ve studiích dokumentovány po 4 až 8 týdnech pravidelného používání. Nárůst hustoty kolagenu měřený ultrazvukem je zaznamenán po 30 sezeních. Výsledky jsou závislé na dávce (J/cm²), vlnové délce, frekvenci sezení a individuálních biologických faktorech.

Je kolagen v tabletách stejně účinný jako stimulace červeným světlem?

Jedná se o dva odlišné přístupy s rozdílnými mechanismy. Perorální kolagen (hydrolyzovaný) poskytuje aminokyseliny (glycin, prolin, hydroxyprolin), které mohou sloužit jako stavební kameny pro syntézu vlastního kolagenu. Jeho vstřebávání a biologická dostupnost jsou však předmětem diskuse. Červené světlo stimuluje vlastní fibroblasty k produkci kolagenu aktivací buněčné energetiky - nejde o dodávání stavebních kamenů, ale o aktivaci biologického procesu. Oba přístupy se vzájemně doplňují a nejsou v protikladu.

Může červené světlo pomoci i při kloubních problémech souvisejících s kolagenem?

Ano. NIR světlo (810 až 850 nm) proniká dostatečně hluboko, aby dosahovalo kloubní chrupavky tvořené z 60 až 70 procent kolagenem. Klinické studie dokumentují snížení bolesti při artróze kolene, tendinopatiích a bolestech zad. Mechanismy zahrnují snížení zánětlivé odpovědi, podporu syntézy chrupavkového kolagenu (typ II) a ochranu existujících kolagenních vláken před enzymatickou degradací metaloproteináz.

Čím se liší kolagen od elastinu?

Oba jsou proteiny extracelulární matrix dermis, ale plní odlišné funkce. Kolagen (především typ I) poskytuje tkáním pevnost a tahovou odolnost. Elastin zajišťuje pružnost a schopnost obnovit tvar po deformaci. Ve zdravé pokožce kolagen a elastin spolupracují. Fotobiomodulace stimuluje produkci obou proteinů - fibroblasty vystavené červenému světlu produkují nejen více kolagenu, ale i více elastinu.

Shrnutí

Kolagen je základní strukturální protein, tvoří asi 30 procent celkové bílkoviny těla a 70 až 80 procent suché hmotnosti kůže. Jeho produkce s věkem klesá o 1 až 1,5 procenta ročně, což vede k vráskám, ztenčování pokožky a horší regeneraci kloubů. Fotobiomodulace červeným světlem (630 až 760 nm) aktivuje fibroblasty přes Cytochrom C oxidázu, zvyšuje produkci ATP, upreguluje COL1A a snižuje aktivitu kolagen degradujících metaloproteináz. Klinické studie dokumentují měřitelný nárůst hustoty dermálního kolagenu a redukci vrásek po sérii sezení.

Zajímá Vás péče o pleť prostřednictvím fotobiomodulace? Podívejte se na naše zařízení Mitochondriak®, přečtěte si, jak červené světlo pomáhá s pokožkou, nebo si prohlédněte sekci Lepší pleť.

Vědecké studie a zdroje

Wunsch A, Matuschka K. A controlled trial on red and NIR light: intradermal collagen density increase, wrinkle reduction, skin rejuvenation - 136 dobrovolníků, 30 sezení, 69 % zlepšení hodnocené dermatology. Photomed Laser Surg. 2014. PMC3926176
Ngoc LTN et al. Utilization of LEDs for skin therapy - systematic review and meta-analysis 31 RCTs, kolagen, akné, hojení ran. Photodermatol Photoimmunol Photomed. 2023. doi.org/10.1111/phpp.12841
Reverse skin aging signs by red light PBM - mechanismus stimulace fibroblastů, kolagenu a elastinu červeným světlem 630 nm. Skin Research and Technology. 2023. PMC10311288
Unlocking the Power of Light on the Skin - narativní přehled PBM v dermatologii, mechanismus stimulace kolagenu, TGF-β, COL1A. MDPI IJMS. 2024. doi.org/10.3390/ijms25084483