コラーゲン線維とは｜真皮での役割・種類・入れかわり

この記事でわかること

コラーゲン線維の形と、真皮での役割
真皮のコラーゲンの種類と割合
つくられ方と、約15年かかる入れかわり

コラーゲンという名前はよく聞くけれど、肌の中でどんな形をしていて、何をしているのかまでは、なかなかイメージしにくいですよね。

結論から言うと、コラーゲン線維は、真皮の中で肌を支える丈夫なロープのような線維です。真皮の線維の90%以上を占め、引っぱる力に強いのが特徴です。形、種類、つくられ方、入れかわり方の順に見ていきましょう。

コラーゲン線維は、真皮を支える丈夫なロープ

コラーゲン線維は、真皮の線維の90%以上を占める、真皮の骨組みです。真皮の乾燥重量（水分を除いた重さ）でみても、約70〜75%がコラーゲンです。

コラーゲンは、体の組織どうしをつなぐ結合組織の主なたんぱく質で、体のたんぱく質全体の約25%を占めます。皮膚では、真皮と、表皮と真皮の境目にある基底膜（表皮と真皮をつなぐ薄い膜）にあります。コラーゲン線維は膠原線維とも呼ばれ、真皮のほぼ全体に、からみ合ってうねるように広がっています。

性質は、引っぱる力に強く、あまり伸びないことです。皮膚を支える役目は、伸び縮みするエラスチン線維と分担しています。コラーゲン線維は、皮膚の強さを受けもつ線維です。

3本の鎖のらせんが集まって、太い線維の束になる

コラーゲン線維は、小さな分子が何段階も集まってできた線維です。1本のロープが、細い糸をより合わせてできているのと似ています。

いちばん小さな単位は、3本の鎖がゆるくより合わさった、らせん形の分子です。鎖には、グリシンというアミノ酸が3つに1つの割合でくり返し並び、残りの位置の約30%はプロリンなどのアミノ酸です。この分子が、長さの4分の1ずつずれながら規則正しく並んで、細線維（ごく細い線維）になります。ずれて並ぶため、電子顕微鏡で見ると67ナノメートルごとの縞模様が見えます。

コラーゲン線維が組み上がる段階。

真皮の太い束は、太さ2〜15マイクロメートル（1マイクロメートルは1000分の1ミリ）です。コラーゲン線維は、分子・細線維・線維・束の4段階で組み上がっています。

真皮のコラーゲンは、約8割がI型

真皮のコラーゲンは、I型が約80%、III型が約15%を占めます。コラーゲンにはたくさんの種類があり、場所ごとに合った種類が使われているからです。

真皮のコラーゲンの種類の割合。

コラーゲンは、I型、II型のようにローマ数字で呼ばれ、約28種類あります。真皮では、I型とIII型の残りの大部分はV型です。I型が中心の太い線維は、骨や腱のように強さが必要な場所と、真皮の網状層にあります。III型とV型を多く含む比較的細い線維は、血管や真皮の乳頭層のように柔軟さが必要な場所にあり、I型の線維の太さを調節しています。

線維にならない種類もあります。基底膜には、シートのような形をつくるIV型があり、線維芽細胞と、表皮のケラチノサイト（表皮の大部分をつくる細胞）の両方がつくっています。真皮を支える太い線維の中心は、いちばん多いI型です。

線維芽細胞が材料をつくり、細胞の外で線維に組み上がる

コラーゲンは、おもに真皮の線維芽細胞（真皮で線維をつくる細胞）がつくっています。ただし、細胞の中でできるのは材料までで、線維に組み上がるのは細胞の外です。

細胞の中では、まずコラーゲンの鎖のもとがつくられ、プロリンとリシンというアミノ酸の一部に、水酸基（酸素と水素が1つずつ結びついたもの）が付けられます。こうしてできたプロコラーゲン（コラーゲンの1つ前の形）が、細胞の外に送り出されます。

細胞の外では、酵素が両端の余分な部分を切りとって、コラーゲン分子になります。分子は規則正しく集まり、分子どうしをつなぐ架橋（分子のあいだにかかる橋）をつくって細線維になります。細線維が結びついて束になったものが、コラーゲン線維です。材料は細胞の中、組み立ては細胞の外、と覚えておきましょう。

皮膚のコラーゲンは、約15年で半分が入れかわる

皮膚のコラーゲンは、つくられては分解されながら、とてもゆっくり入れかわっています。コラーゲンはふつうのたんぱく質分解酵素では切れず、分解できる酵素が限られているからです。

コラーゲンを分解するのは、コラゲナーゼやMMP（マトリックスメタロプロテアーゼ。コラーゲンなどを分解する酵素の仲間）です。熱で形がくずれてゼラチンになると、ふつうの酵素でも分解されるようになります。

体のコラーゲンが入れかわる速さを調べた研究では、皮膚のコラーゲンは約15年で半分が入れかわる計算になり、軟骨のコラーゲンの約117年よりずっと速い、という結果があります。

コラーゲンの半分が入れかわる年数。

年齢とともに、真皮のコラーゲン線維は細くなり、量も減っていきます。真皮のコラーゲンの量は、つくる働きと分解する働きのバランスで保たれています。

エラスチン線維や線維芽細胞と組んで、真皮をつくる

コラーゲン線維は、エラスチン線維や線維芽細胞と組になって、真皮をつくっています。強さはコラーゲン線維、弾力はエラスチン線維と、役目を分けているからです。

線維の並び方を調べた研究では、コラーゲン線維は網の目のように交差して並び、エラスチン線維はその束に沿って同じ向きに走っていた、という結果があります。

コラーゲン線維をつくる線維芽細胞は、まわりをコラーゲン線維に囲まれ、ほかの細胞とはあまり接していません。そのぶんコラーゲン線維と結びついていて、線維の状態が、細胞が物をつくる・分解する・増えるといった働きに大きくかかわります。真皮の中で、線維と細胞はおたがいに影響し合っています。

まとめ

コラーゲン線維は膠原線維とも呼ばれ、真皮の線維の90%以上を占める、引っぱる力に強い線維です
3本の鎖のらせん形の分子が、細線維、線維、束へと組み上がっています
真皮のコラーゲンは、I型が約80%、III型が約15%です
線維芽細胞が材料をつくって外へ送り出し、細胞の外で線維に組み上がります
皮膚のコラーゲンは約15年で半分が入れかわり、コラゲナーゼなどの酵素で分解されます

ロープのようなコラーゲン線維は、つくられては分解されながら、長い時間をかけて肌を支えています。

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