胶原蛋白在整形美容中的研究进展

张浩玮 胡竟一 王岚

【摘 要】胶原蛋白是人体及动物细胞外基质中一种非常重要的结构蛋白，是组织的填充物和支持物，占体内总蛋白质的25%～30%。近年来，随着生物医用材料的不断发展，因其具有的低抗原性、组织相容性高、生物可吸收性以及促进细胞生长的特性，胶原蛋白在临床应用上有广泛的应用，特别是在整形美容领域受到了越来越多的关注。本文在简述胶原蛋白结构和生物学特性基础上，重点介绍了胶原蛋白在整形美容领域中的应用优势和范畴，并进一步分析了其在整形美容面临的挑战和发展趋势。

【关键词】胶原蛋白;蛋白结构;生物学特性;美容整形

中图分类号： R622 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）02-0152-003

【Abstract】Collagen is an important structural protein in the extracellular matrix， accounting for 25% to 30% of the total protein in the body， which is the tissue support and filler. With the development of medical polymer materials， collagen has received extensive attention， especially in the field of cosmetic surgery， due to its extremely low antigenicity， biodegradability， bioabsorption， hemostatic properties and cell growth promoting functions. Based on a brief description of collagen structure and biological properties， this paper focuses on the application and research progress of collagen in cosmetic surgery， and analyzes challenges and developing trends in cosmetic surgery.

【Key words】Collagen; Protein structure; Biological property; Cosmetic surgery

0 前言

膠原蛋白是人体及动物分布最广泛的蛋白质之一，其含量约占体内总蛋白含量的25%～30%。胶原蛋白是细胞外基质（ECM）中的一种生物大分子，其基本结构由三条多胜肽炼互相缠绕成超螺旋结构[1]。胶原蛋白是组织的填充物和支持物，维持着细胞结构完整性和其他生物功能的行使，限定组织的形状和形式，使骨骼、肌腱、软骨和皮肤具有一定的机械强度。胶原蛋白具有很高的生物活性和生物功能性，能参与诸多种类细胞的迁移、增殖和分化，行使其特殊的生物功能[2]。在过去的几十年中，胶原蛋白其生物相容性良好和抗原性低，以各种形式被作为一种安全的生物医用材料广泛应用在烧伤、眼科、创伤、美容整形、硬组织修复等临床领域，并且得到患者和临床医生的普遍认可[3]。

人体皮肤组织富含50%以上的胶原蛋白，以胶原纤维和弹力纤维的形式维持着皮肤的基本结构，对皮肤的水润、弹性和质地起着非常重要作用。但随着年龄增长，人体内胶原蛋白会逐渐大量流失，是导致皮肤衰老最主要的原因。皮肤衰老会导致一系列负面反应如肌肤暗沉、干涸等，从而需要不断补充胶原蛋白才可以保持皮肤年轻[4]。研究表明，口服胶原蛋白对改善皮肤几乎不会产生作用，只有将其注射到真皮深层，才能起到美容整形的作用。医用美容整形胶原一般为高度纯化的人或动物胶原蛋白，具有很好的组织相容性，可以很自然地被皮肤吸收或降解;同时其在美容创面修复可以起到止血作用，缩短炎症反应周期;另外，胶原蛋白可以刺激真皮成纤维细胞新产生胶原蛋白，进而再生修复细胞和皮肤组织[5]。目前，胶原蛋白是在整形美容中应用最广泛的生物医用材料，已有诸多产品问世，并取得了较满意的临床应用效果，另外，也有一些新型胶原蛋白类整形美容产品正在研制开发，预期具有广阔的临床应用前景。

1 胶原蛋白的三螺旋结构

胶原蛋白的基本结构由三条独立的聚脯氨酸链，以左手螺旋围绕一公共轴线，通过氢键作用相互缠绕连接形成的一个右手超螺旋棒状结构[6]，其三螺旋结构如图1所示。

1.1 一级结构

胶原蛋白的最基本单位是氨基酸，通常情况下含有18种氨基酸。氨基酸残基的排列顺序称作为胶原蛋白的一级结构，并且决定了胶原蛋白的空间结构[6]。在组成胶原蛋白的肽链中，氨基酸排列顺序具有重复的特征，表现为每3个残基都出现一个甘氨酸，一般可以写成Gly-Xaa-Yaa，其中Gly为甘氨酸，Xaa和Yaa表示任何其他的氨基酸残基，通常为脯氨酸（Pro）和赖氨酸（Lys）[7]。

1.2 二级结构

胶原蛋白的二级结构指骨架多肽链中原子的空间分布及排列情况，主要包括α螺旋、β折叠、β转角等形式[8]。胶原蛋白的二级结构一般是由聚脯氨酸-II型结构经左手螺旋形成的特殊结构，该结构进一步组装形成具有右手超螺旋的胶原蛋白三螺旋结构[8]。

1.3 三级结构

胶原蛋白二级结构经过进一步的缠绕或折叠，形成具有一定排列规律的三级结构[6]。三级结构主要揭示胶原蛋白分子中肽链之间次级键的作用，包括氨基酸残基侧链的极性基团产生的氢键、离子键和范德华力以及非极性基团产生的疏水键、范德华力等作用力，使胶原蛋白三级结构得以稳定[8]。

2 胶原蛋白的生物学特征