コラーゲン、線維芽細胞、細胞外マトリックス
少し詳しく知りたい方のために、コラーゲン、線維芽細胞、細胞外マトリックス、結合組織などについて解説します。

多細胞動物では、細胞が協同して機能的集団(組織)を作り、その組織が組み合わさって器官を作ります。そして別々の機能をもつ多くの器官により、個体が完成し、生命が維持されていくわけです。組織は細胞だけでできているわけではありません。細胞と細胞外マトリックスでできています。細胞外マトリックスとは、聞きなれない言葉ですが、細胞の周りを構成する骨格構造です。建物にすむ人間に例えますと、建物が細胞外マトリックスで、人間が細胞です。人間は建物の中で守られて活動できますが、建物がなければ生きていけません。建物だけでは、死んだ建物になってしまいます。人間は自分を守る建物も建設・改築しながら、生命活動に必要な各自の仕事をしていくことになります。細胞の移動や相互作用は細胞外マトリックスを通じて行われており、細胞外マトリックスはきわめて大事なのです。血管だけが栄養と思っている方も多いと思います。建物まで血管が来ていて、それから建物のなかは細胞外マトリックスを通じて栄養の補給がおこなわれています。驚異なのは、細胞自体もこの細胞外マトリックを通じて移動できることです。実は細胞ひとつひとつも大きな単位です。その中には、生物の教科書でならった、ミトコンドリア、ゴルジ装置、小胞体、リボゾームなど多数の構成体からなっています。細胞は組織の修復などの緊急時には、活動が盛んになり、電子顕微鏡ではゴルジ装置、小胞体の形態の増大が観察されます。

人間の体は、   @血管、神経、リンパ管、
         A筋肉、
         B上皮組織 (皮膚あるいは肺・腸・血管の内側表面)
         C支持組織 (脂肪組織、軟骨、骨、線維性結合組織)   で構成されます。

上皮組織は栄養吸収、外界との遮断など機能をめいっぱい果たさなければいけないため、細胞外マトリックスはほとんどありません。上皮組織を支えるのは下にある支持組織です。さきほどの建物でいえば、建物の屋上にソーラーシステムを置き、太陽の栄養を吸収しているようなもので、その目的のために表層に集中したものといえます。
支持組織は、体のすべてを支え、さまざまな部分を結び付けている組織で、骨、軟骨、靱帯、腱、脂肪組織、線維性結合組織、弾性組織などです。支持組織は主に結合組織と呼ばれます。結合組織では細胞外マトリックスが多く、細胞はまばらです。この細胞外マトリックスを作成(分泌)しているのが、その細胞自身であるのです。結合組織では線維芽細胞、軟骨では軟骨細胞、骨では造骨細胞、脂肪組織では脂肪細胞です。線維芽細胞がもっとも基本的細胞で、これが軟骨細胞になったり、造骨細胞になったり、脂肪細胞になったりします。すなわち、軟骨では線維芽細胞が軟骨細胞に特化したものと考えていいのです。

線維芽細胞は全身の結合組織に散在し、組織が損傷を受けると、近くの線維芽細胞は損傷部に移動して大量のコラーゲンを作り修復を助けます。
図の腱組織は、ピンクの横方向の蜜できれいな
コラーゲンの中に、れを生産する線状の線維芽細胞が
多数みられます。この線維芽細胞は非活動期です。
組織が損傷すると、線維芽細胞は形が楕円形になり、コラーゲンなどの
細胞外マトリックスを多量に生産し、組織を修復しようとします。
この組織では修復は途中でコラーゲンはまだらで、均一になっていません。
均一できれいなコラーゲンが完成すると、線維芽細胞は左図のような
線状形(非活動期)になります。

細胞外マトリックス
@ 繊維状たんぱく (a)構造性たんぱく: コラーゲン、エラスチン
(b)接着性たんぱく: フィブロネクチン、ラミニン
A グリコサミノグリカン(GAG)多糖類 GAGであるヒアルロン酸、コンドロイチンは、蛋白と共有結合してプロテオグリカンの形で存在します。

コラーゲンは、骨、軟骨、靱帯、腱、臓器など全ての結合組織の主要な要素です。構造性たんぱくであるコラーゲンは形を維持したり、その結合組織の土台を作っています。簡単にいえば、骨はコラーゲンにカルシウムが沈着したもの、軟骨はコラーゲンの骨格にプロテオグリカンが加わって大量の水を保持したものです。すべての組織で コラーゲンは必須のもの です。
細胞の中では、リボゾームで合成されたコラーゲンポリペプチド鎖が小胞体に送り込まれ、プロコラーゲンになり、この原線維コラーゲンが細胞外に分泌され、そこでプロペプチドが除かれ、コラーゲン分子になります。プロコラーゲンの生産には ビタミンC が重要な役割を担っています。前世紀までの船乗りによく見られたビタミンC欠乏症(壊血病)では正常のコラーゲンが形成されず、血管はもろくなり歯ががたがたになります。
結合組織での老化とは一般に、組織学的にはヒアルロン酸の減少、コラーゲンの相対的増加、弾性線維の低下をいいます。ヒアルロン酸の減少は水分保持能力の減少になり、また骨格蛋白であるコラーゲンの増加、柔軟性を作る弾性線維の減少は硬い組織につながります。皮膚で言えば、はりのあるみずみずしい皮膚が、はりのない・しわのある皮膚になっていくようなものなのです。このようなことが軟骨・靱帯でもおきているのです。実際に手術で見た軟骨は、10歳代はうす青白くいきれいな色をしていますが、70歳代の軟骨は黄色がかっています。靱帯もみずみずしい弾力あるものが、線維間のヒアルロン酸がなくなりコラーゲン線維のみ目立ってぱさぱさの感じになってきます。