De ruimtes tussen de cellen in het uit moleculen en moleculaire ketens opgebouwde lichaam, zijn gevuld met een extracellulaire matrix (ECM). Collageenvezels, elastinevezels en proteoglycanen zijn, zoals beschreven in de publicatie Modifications of collagen and chromatin in ECM-related disease, enkele door zogenoemde fibroblasten gemaakte bouwstenen in die ruimte.

De fibroblast is de belangrijkste cel van het bindweefsel en verantwoordelijk voor de synthese van alle elementen binnen de extracellulaire matrix. Van deze elementen is het macromolecuul collageen, dat gevormd wordt door een netwerk van collageenvezels, het meest voorkomende eiwit in het menselijk lichaam.

Collageenstructuur en functie

Collageen vormt het basismolecuul voor alle bindweefsels in het lichaam en is verantwoordelijk voor de stabiliteit van de huid, pezen, spieren, botten en overig bindweefsel. Volgens Gerjo van Osch, hoogleraar bindweefselregeneratie aan het Erasmus MC, wordt het in de onderste lagen van de ‘dermis’ of lederhuid dusdanig georganiseerd dat de vezels in een bepaalde richting liggen, en zorgen voor een grote trekspanning.

Dankzij het golvende collageenverloop en de verschuifbaarheid van de onderlinge vezels is het heel soepel, flexibel en zacht. In het boek Dynamiek van het menselijk bindweefsel onderscheidt Jan Jaap de Morree meer dan twintig collageentypen. De typen zijn onderverdeeld in de categorieën vezelvormend (zie tabel 1.), vezelverbindend en netwerkvormers.

Collageen is essentieel voor het lichaam omdat de bindweefsels anders alleen uit gel zouden bestaan. Direct na de synthese van collageen is het macromolecuul nog weinig stabiel en trekvast, aldus De Morree. De vorming van meerdere collageenvezels tot een netwerk kan pas tot stand komen na een aantal enzymatische stappen.

Dit proces kan dagen tot weken in beslag nemen. Het voordeel hiervan is dat in een zich vormend of herstellend weefsel de collagene vezels tijdelijk kunnen worden aangelegd. Eenmaal functioneel neergelegd heeft collageen in principe een lange levensduur. Hiermee komt wederom het stabiele aspect van het eiwit naar voren. Dat wil overigens niet zeggen dat het niet afbreekbaar is.

Breuken in het collageennetwerk

Van Osch: “Bij het ouder worden treedt moleculaire slijtage op. Hierdoor beschadigt het collageen door gebruik of door ontstekingen. Sommige beschadigingen blijven zitten, waardoor het collageennetwerk slapper wordt.” Wanneer dit bijvoorbeeld gebeurt in de huid zal deze slapper worden en rimpels vertonen.

De structuur gaat verloren. Zodoende kan gesteld worden dat het collageennetwerk breuken gaat vertonen. Maar collageen kan ook stugger worden met de leeftijd en omdat het dan minder flexibel is, eerder ‘breken’.

Afbraak van collageen kan bijvoorbeeld na trauma (zoals een huidwond of botbreuk) optreden. De resten in het beschadigd weefsel worden door de cellen opgeruimd.

Na beschadiging wordt er dan weer nieuw collageen aangemaakt. Maar dit gaat minder snel naarmate de leeftijd hoger ligt. “Het litteken dat gevormd wordt, ontstaat omdat het collageen niet meer zo mooi georganiseerd is dan in het oorspronkelijke weefsel. Dit komt omdat de cellen in het lichaam een wond zo snel mogelijk proberen te herstellen”, aldus Van Osch.

Eveneens in gezond weefsel breekt collageen af. De turnover of halfwaardetijd verschilt per type bindweefsel. Dit is de tijd die nodig is tot de helft van het aanwezige collageen is vervangen in volwassen personen (zie tabel 2).
Een zeer hoge turnover vindt plaats in het paradontale ligament (PDL).

Prof. dr. Sijo Thoden van Velzen en Prof. dr. Paul Wesselink leggen in Endodontologie uit dat het PDL een ondersteunend ligament is (band van bindweefsel om een gewricht), dat de tand vasthoudt in de botholte van de boven- of onderkaak. De collageenvezels in PDL lopen in de ruimte tussen de tand en het bot van de holte.

Ze helpen bij het absorberen van schokken en om beweging van de tand in de botholte mogelijk te maken. Wanneer er bijvoorbeeld bloedend tandvlees en loslating van tanden uit de tandkas optreedt, komt dit doordat de ligamenten die de tanden aan het kaakbot fixeren, verzwakken.

De getroffen persoon is er dan bij gebaat wanneer de ruimte in het gebroken collageennetwerk wordt hersteld. Dit kan door het aanbrengen van een collageenvezellaagje.

Toepasbaarheid van collageen

In de regeneratieve geneeskunde bestaan er diverse producten gemaakt uit extracellulaire matrix eiwitten (ofwel collageen), die van buitenaf aangebracht kunnen worden in het wondbed, om de vorming van granulatie of littekenweefsel te stimuleren. “Dit moet gezien worden als een soort steiger die het lichaam helpt bij het aanmaken van nieuw weefsel”, legt van Osch uit.

Door de jaren heen zijn er verscheidene pogingen gedaan om wondherstel te stimuleren door extracellulaire matrix eiwitten aan te bieden. Soms volledig afkomstig uit dermis van dierlijk collageen, dat compatibel is met menselijk weefsel.

Of als matjes van oplosbaar (biocompatibel) materiaal. De theorie hierachter is volgens de publicatie Fabricage van extracellulaire matrix-afgeleide schuimen en microdragers dat deze materialen worden ingebouwd in het weefsel en daar de dermis vervangen.

Op deze wijze ontstaat na verloop van tijd via afbraak en heropbouw door de fibroblasten, nieuw lichaamseigen materiaal. In sommige gevallen lukt dat. Producten van biocompatibel, inert of afbreekbaar materiaal worden op beperkte schaal gebruikt in de chirurgie. Bijvoorbeeld matjes die een buikwand verstevigen na een opengesprongen buikwond, of vaatprothesen om een aorta te repareren.

Dit artikel is verschenen in ons magazine Mijn Gezondheidsgids – editie 1.