kolagen

Kolagen jest najobficiej występującym białkiem w ludzkim organizmie, które tworzy strukturalną podstawę skóry, ścięgien, stawów i kości - a terapia czerwonym światłem należy do najlepiej udokumentowanych niefarmakologicznych metod stymulacji jego naturalnej produkcji.

Kolagen jest włóknistym białkiem strukturalnym zbudowanym z potrójnej helikalnej struktury trzech łańcuchów polipeptydowych. Jest najobficiej występującym białkiem w ludzkim ciele - stanowi około 30 procent całkowitej ilości białka oraz 70 do 80 procent suchej masy skóry. Produkowany jest głównie przez fibroblasty - komórki skóry właściwej - ale także przez chondrocyty w chrząstce, osteoblasty w kościach oraz inne komórki tkanki łącznej.

Wraz z wiekiem produkcja kolagenu naturalnie spada: po 25. roku życia zmniejsza się o 1 do 1,5 procent rocznie, co stopniowo objawia się jako ścieńczenie skóry, powstawanie zmarszczek, utrata elastyczności oraz gorsza regeneracja stawów. W tym miejscu wkracza fotobiomodulacja - terapia czerwonym światłem, która stymuluje fibroblasty do zwiększonej produkcji kolagenu bez inwazyjnych zabiegów.

Typy kolagenu i ich funkcje w organizmie

Naukowcy zidentyfikowali ponad 28 typów kolagenu. Z punktu widzenia zdrowia skóry, stawów i układu ruchu najważniejsze są następujące:

Kolagen typu I
Najbardziej rozpowszechniony typ w organizmie - stanowi 90 procent całkowitej ilości kolagenu. Występuje w skórze, ścięgnach, więzadłach, kościach i zębach. Odpowiada za wytrzymałość i odporność tkanek. To właśnie produkcja kolagenu typu I jest pierwotnie stymulowana przez fotobiomodulację - czerwone światło (630–670 nm) zwiększa ekspresję genu COL1A, co prowadzi do histologicznie mierzalnego wzrostu gęstości włókien kolagenowych w skórze właściwej.

Kolagen typu II
Dominujący kolagen chrząstki - występuje głównie w chrząstce stawowej, krążkach międzykręgowych oraz ciele szklistym oka. Jego degradacja jest główną cechą choroby zwyrodnieniowej stawów. Światło NIR (810–850 nm), przy odpowiedniej głębokości penetracji, dociera do chrząstki stawowej i wspiera jej regenerację.

Kolagen typu III
Nazywany również kolagenem retikularnym - występuje w skórze, naczyniach krwionośnych, jelitach i narządach wewnętrznych. Współdziała z kolagenem typu I przy tworzeniu strukturalnej sieci skóry właściwej. Produkcja kolagenu typu III jest szczególnie istotna w procesie gojenia ran.

Kolagen typu IV i V
Występują w błonach podstawnych i złożonych strukturach tkankowych. Ich produkcja zależy od ogólnego stanu fibroblastów oraz dostępności ATP.

Czerwone światło a kolagen: naukowo udokumentowany mechanizm

Fotobiomodulacja zwiększa produkcję kolagenu poprzez kilka równocześnie działających mechanizmów:

1. Aktywacja fibroblastów przez mitochondria
Czerwone światło (630–760 nm) jest absorbowane przez cytochrom C oksydazę (CCO) w fibroblastach. Zwiększona produkcja ATP dostarcza fibroblastom energii niezbędnej do syntezy kolagenu oraz jego wydzielania do macierzy zewnątrzkomórkowej. Fibroblasty wystawione na działanie czerwonego światła wykazują wyraźnie zwiększoną gęstość i aktywność metaboliczną, z obfitą obecnością włókien kolagenowych i elastynowych w ich otoczeniu.

2. Regulacja w górę genów kolagenowych
Fotobiomodulacja zwiększa ekspresję genów COL1A (kolagen typu I) oraz TGF-β1 (transformujący czynnik wzrostu), który jest głównym sygnałem dla fibroblastów inicjującym syntezę kolagenu. Jednocześnie obniża ekspresję metaloproteinaz (MMP) — enzymów odpowiedzialnych za degradację kolagenu.

3. Redukcja stresu oksydacyjnego
Stres oksydacyjny jest jedną z głównych przyczyn przedwczesnego rozpadu kolagenu. Fotobiomodulacja przywraca równowagę redoks w komórkach, chroniąc istniejące włókna kolagenowe przed degradacją przez reaktywne formy tlenu.

4. Uwalnianie czynników wzrostu
Czerwone i NIR światło stymuluje produkcję FGF2 (czynnik wzrostu fibroblastów), VEGF (naczyniowy śródbłonkowy czynnik wzrostu) oraz innych cząsteczek sygnałowych, które koordynują proliferację fibroblastów i remodelowanie macierzy zewnątrzkomórkowej.

Wyniki kliniczne: co pokazują badania

Gęstość kolagenu i redukcja zmarszczek
Kontrolowane badanie kliniczne (Wunsch i Matuschka) przeprowadzone na 136 ochotnikach wykazało po 30 sesjach terapii czerwonym i NIR światłem statystycznie istotny wzrost gęstości kolagenu w skórze właściwej, mierzony za pomocą ultrasonografii wysokiej częstotliwości (20 MHz). Dermatolodzy oceniający zdjęcia metodą ślepą stwierdzili w 69 procentach przypadków poprawę struktury skóry oraz redukcję zmarszczek. [R]

Objętość zmarszczek okołooocznych
Randomizowane badanie kontrolowane wykazało zmniejszenie objętości zmarszczek wokół oczu o 30 procent po 10 sesjach fotobiomodulacji (660 nm i 590 nm, 3,8 J/cm², 137 kobiet w wieku 40–65 lat). Pomiar wykonano za pomocą urządzenia profilometrycznego VisioFace.

Sprężystość i elastyczność
Badanie wykazało wzrost gęstości fibroblastów oraz poprawę elastyczności skóry nawet o 72 procent po 150 dniach terapii czerwonym światłem z komponentem NIR.

Metaanaliza terapii LED
Systematyczny przegląd i metaanaliza 31 randomizowanych badań kontrolowanych oraz badań przypadków potwierdziły statystycznie istotną redukcję zmarszczek oraz poprawę struktury skóry przy terapii LED, przy czym czerwone spektrum (630–660 nm) było najbardziej konsekwentnie oceniane. [R]

Kolagen i stawy: poza estetyką

Kolagen to nie tylko kwestia skóry. Chrząstka stawowa składa się w 60 do 70 procentach z kolagenu, przy czym nie posiada własnego ukrwienia - składniki odżywcze i tlen otrzymuje poprzez dyfuzję z płynu maziowego. To czyni ją szczególnie wrażliwą na stres oksydacyjny i stan zapalny.

Światło NIR (810–850 nm) penetruje wystarczająco głęboko, aby dotrzeć do chrząstki stawowej. Liczne badania kliniczne dokumentują zmniejszenie bólu oraz poprawę funkcji stawów po fotobiomodulacji - częściowo poprzez redukcję stanu zapalnego, a częściowo poprzez wsparcie syntezy kolagenu chrząstki (typ II) oraz ochronę istniejących włókien kolagenowych przed degradacją enzymatyczną.

Oprócz chrząstki kolagen jest kluczowy także dla ścięgien, więzadeł i powięzi, które są regularnie narażone na obciążenia mechaniczne. Wspieranie syntezy kolagenu poprzez fotobiomodulację ma więc znaczenie zarówno dla sportowców, jak i dla wszystkich zajmujących się aktywną regeneracją ruchową.

Powiązane pojęcia

Fibroblast - komórka skóry właściwej odpowiedzialna za produkcję kolagenu, elastyny i hialuronianu; główny cel fotobiomodulacji w regeneracji skóry
Elastyna - białko współdziałające z kolagenem; zapewnia sprężystość i elastyczność skóry; jej produkcja również jest stymulowana przez czerwone światło
Macierz zewnątrzkomórkowa (ECM) - sieć białek i polisacharydów wypełniająca przestrzeń między komórkami; kolagen stanowi jej główny składnik strukturalny
TGF-β (transformujący czynnik wzrostu) - kluczowy sygnał inicjujący syntezę kolagenu w fibroblastach; fotobiomodulacja zwiększa jego ekspresję
MMP (metaloproteinazy) - enzymy degradujące kolagen; fotobiomodulacja obniża ich aktywność
COL1A - gen kodujący kolagen typu I; fotobiomodulacja zwiększa jego ekspresję
Fotobiomodulacja - terapia czerwonym i NIR światłem stymulująca fibroblasty i produkcję kolagenu
ATP - energia komórkowa niezbędna do syntezy kolagenu; jej produkcja wzrasta pod wpływem czerwonego światła
Stres oksydacyjny - jeden z głównych czynników degradacji kolagenu; fotobiomodulacja go redukuje
Hialuronian (kwas hialuronowy) - glikozaminoglikan współdziałający z kolagenem w utrzymaniu nawodnienia i struktury skóry

Najczęściej zadawane pytania o kolagen

Czym jest kolagen i dlaczego jest ważny?

Kolagen jest najobficiej występującym białkiem w ludzkim organizmie i stanowi około 30 procent całkowitej ilości białka. Tworzy silną strukturę w skórze, stawach, ścięgnach, więzadłach i kościach. W skórze stanowi 70–80 procent suchej masy i odpowiada za jej jędrność, elastyczność oraz młody wygląd. Bez odpowiedniej ilości kolagenu skóra traci sprężystość, stawy regenerują się gorzej, a rany goją się wolniej.

Kiedy organizm zaczyna tracić kolagen?

Naturalny spadek produkcji kolagenu rozpoczyna się po 25. roku życia i postępuje w tempie około 1 do 1,5 procent rocznie. Po menopauzie u kobiet proces ten znacząco przyspiesza — w pierwszych 5 latach skóra może stracić nawet 30 procent kolagenu. Czynniki przyspieszające obejmują promieniowanie UV, palenie tytoniu, stres oksydacyjny, nadmiar cukru w diecie (glikacja kolagenu) oraz niedobór snu.

Jak czerwone światło zwiększa produkcję kolagenu?

Czerwone światło (630–760 nm) jest absorbowane przez cytochrom C oksydazę (CCO) w fibroblastach skóry właściwej. Zwiększona aktywność CCO prowadzi do większej produkcji ATP, co dostarcza fibroblastom energii potrzebnej do syntezy kolagenu. Jednocześnie światło aktywuje sygnalizację TGF-β, zwiększa ekspresję genu COL1A i obniża aktywność metaloproteinaz (MMP), które rozkładają kolagen. Efektem jest wzrost gęstości kolagenu w skórze, mierzalny ultrasonograficznie po serii zabiegów.

Ile sesji terapii czerwonym światłem jest potrzebnych, aby zobaczyć efekt?

Badania kliniczne najczęściej wykorzystują 8 do 30 sesji przy częstotliwości 2–5 razy w tygodniu. Widoczna poprawa struktury skóry i redukcja zmarszczek pojawia się zwykle po 4–8 tygodniach regularnego stosowania. Wzrost gęstości kolagenu mierzony ultrasonograficznie obserwuje się po około 30 sesjach. Wyniki zależą od dawki (J/cm²), długości fali, częstotliwości terapii oraz indywidualnych czynników biologicznych.

Czy kolagen w suplementach jest tak samo skuteczny jak stymulacja światłem czerwonym?

To dwa różne podejścia o odmiennych mechanizmach działania. Kolagen doustny (hydrolizowany) dostarcza aminokwasów (glicyna, prolina, hydroksyprolina), które mogą być wykorzystane do syntezy własnego kolagenu. Jego biodostępność i skuteczność są jednak przedmiotem dyskusji. Czerwone światło stymuluje własne fibroblasty do produkcji kolagenu poprzez aktywację energetyki komórkowej — nie dostarcza budulca, lecz uruchamia proces biologiczny. Oba podejścia mogą się uzupełniać.

Czy czerwone światło pomaga również przy problemach stawowych związanych z kolagenem?

Tak. Światło NIR (810–850 nm) penetruje wystarczająco głęboko, aby dotrzeć do chrząstki stawowej, która w 60–70 procentach składa się z kolagenu. Badania kliniczne wykazują zmniejszenie bólu w chorobie zwyrodnieniowej stawów, tendinopatiach oraz bólach pleców. Mechanizmy obejmują redukcję stanu zapalnego, wsparcie syntezy kolagenu chrząstki (typ II) oraz ochronę istniejących włókien kolagenowych przed degradacją przez metaloproteinazy.

Czym różni się kolagen od elastyny?

Oba są białkami macierzy zewnątrzkomórkowej skóry, ale pełnią różne funkcje. Kolagen (głównie typ I) zapewnia tkankom wytrzymałość i odporność na rozciąganie. Elastyna odpowiada za sprężystość i zdolność powrotu do pierwotnego kształtu. W zdrowej skórze kolagen i elastyna współdziałają. Fotobiomodulacja stymuluje produkcję obu tych białek - fibroblasty pod wpływem czerwonego światła wytwarzają więcej zarówno kolagenu, jak i elastyny.

Podsumowanie

Kolagen jest podstawowym białkiem strukturalnym stanowiącym około 30 procent całkowitej ilości białka w organizmie oraz 70–80 procent suchej masy skóry. Jego produkcja wraz z wiekiem spada o 1–1,5 procent rocznie, co prowadzi do powstawania zmarszczek, ścieńczenia skóry oraz gorszej regeneracji stawów. Fotobiomodulacja czerwonym światłem (630–760 nm) aktywuje fibroblasty poprzez cytochrom C oksydazę, zwiększa produkcję ATP, podnosi ekspresję COL1A i obniża aktywność metaloproteinaz degradujących kolagen. Badania kliniczne dokumentują mierzalny wzrost gęstości kolagenu w skórze oraz redukcję zmarszczek po serii zabiegów.

Interesuje Cię pielęgnacja skóry z wykorzystaniem fotobiomodulacji? Sprawdź nasze urządzenia Mitochondriak®, przeczytaj, jak czerwone światło pomaga skórze, lub odwiedź sekcję Lepsza skóra.

Badania naukowe i źródła

Wunsch A, Matuschka K. A controlled trial on red and NIR light: intradermal collagen density increase, wrinkle reduction, skin rejuvenation - 136 ochotników, 30 sesji, 69% poprawy ocenionej przez dermatologów. Photomed Laser Surg. 2014. PMC3926176
Ngoc LTN et al. Utilization of LEDs for skin therapy - przegląd systematyczny i metaanaliza 31 RCTs, kolagen, trądzik, gojenie ran. Photodermatol Photoimmunol Photomed. 2023. doi.org/10.1111/phpp.12841
Reverse skin aging signs by red light PBM - mechanizm stymulacji fibroblastów, kolagenu i elastyny światłem czerwonym 630 nm. Skin Research and Technology. 2023. PMC10311288
Unlocking the Power of Light on the Skin - przegląd narracyjny PBM w dermatologii, mechanizm stymulacji kolagenu, TGF-β, COL1A. MDPI IJMS. 2024. doi.org/10.3390/ijms25084483