Colágeno

Qué es el colágeno

El colágeno es una glucoproteína fibrosa que constituye el componente mayoritario de la matriz extracelular en prácticamente todos los tejidos conectivos del organismo. Su nombre procede del griego κόλλα (kólla, «cola» o «pegamento») y del sufijo -γενής (-genés, «que genera»), en referencia a que de la cocción de pieles y huesos se obtenía una sustancia pegajosa empleada desde la Antigüedad como adhesivo. El término fue acuñado en el ámbito de la química industrial antes de pasar al vocabulario médico a mediados del siglo XIX.

Desde el punto de vista bioquímico, lo que llamamos «colágeno» no es una sola molécula sino una familia de proteínas emparentadas. Todas comparten un rasgo estructural que las distingue del resto de proteínas corporales: la triple hélice. Tres cadenas polipeptídicas (denominadas cadenas alfa) se enrollan entre sí formando una estructura helicoidal dextrógira, un diseño que recuerda vagamente a una cuerda trenzada y que otorga una resistencia a la tracción extraordinaria.

La triple hélice y la composición aminoacídica

La secuencia de aminoácidos del colágeno sigue un patrón repetitivo muy característico: glicina ocupa cada tercera posición (Gly-X-Y), lo que supone aproximadamente un 33 % de todos los residuos. La razón es puramente espacial: la glicina es el aminoácido más pequeño, y solo ella cabe en el centro de la triple hélice sin impedir el empaquetamiento de las tres cadenas. La posición X está ocupada con frecuencia por prolina y la posición Y por hidroxiprolina, un aminoácido modificado postraduccionalmente que estabiliza los puentes de hidrógeno entre las cadenas.

La hidroxilación de la prolina requiere vitamina C como cofactor. Cuando esta vitamina falta en la dieta, el colágeno recién sintetizado es inestable y se degrada con rapidez. Esa es la base bioquímica del escorbuto, enfermedad que asoló durante siglos a las tripulaciones navales y cuyas manifestaciones (encías sangrantes, caída de dientes, hemorragias subcutáneas) reflejan el colapso del armazón de colágeno en los tejidos.

Tipos de colágeno y distribución tisular

De los 28 tipos descritos hasta la fecha, los cinco primeros concentran la mayor relevancia clínica. El tipo I constituye cerca del 90 % de todo el colágeno corporal y forma fibrillas densas en piel, huesos, tendones, dermis, ligamentos, fascias y córnea. Es el colágeno que confiere resistencia mecánica a la tracción en estructuras que soportan carga.

El tipo II predomina en el cartílago hialino y en los discos intervertebrales. Sus fibrillas son más delgadas que las del tipo I, y su organización en malla permite al cartílago absorber impactos sin fracturarse (una propiedad que los ingenieros de materiales llamarían viscoelasticidad). El tipo III acompaña al tipo I en la piel, las paredes arteriales y el estroma de órganos como el bazo y el hígado; predomina en tejidos que necesitan cierta distensibilidad además de resistencia.

El tipo IV no forma fibrillas sino redes laminares, y es el componente principal de las membranas basales que separan el epitelio del estroma subyacente. Mutaciones en los genes que codifican el colágeno IV causan el síndrome de Alport, una nefropatía hereditaria. El tipo V, minoritario pero ubicuo, regula el diámetro de las fibrillas de tipo I y tipo III durante su ensamblaje.

Biosíntesis del colágeno

Los fibroblastos son las células que más colágeno producen, aunque osteoblastos, condrocitos y células del músculo liso vascular también lo sintetizan en sus respectivos tejidos. El proceso comienza en el retículo endoplásmico rugoso, donde se traducen las cadenas alfa y se ensambla una molécula precursora llamada procolágeno, que conserva extensiones peptídicas en ambos extremos.

Una vez secretado al espacio extracelular, enzimas específicas (las procolágeno peptidasas) escinden esos propéptidos terminales y liberan la molécula de tropocolágeno. Los monómeros de tropocolágeno se alinean entonces de forma escalonada, con un desfase de un cuarto de longitud entre moléculas vecinas, y se estabilizan mediante enlaces covalentes cruzados catalizados por la lisil oxidasa, una enzima dependiente de cobre. El resultado son las fibrillas de colágeno maduras, visibles al microscopio electrónico por su característica estriación periódica de 67 nm.

Enfermedades asociadas a defectos del colágeno

Las mutaciones en genes del colágeno originan un grupo heterogéneo de trastornos hereditarios del tejido conectivo. La osteogénesis imperfecta se debe a defectos en el colágeno tipo I y cursa con fragilidad ósea de intensidad variable. Varios subtipos del síndrome de Ehlers-Danlos obedecen a anomalías en los colágenos tipo I, III o V, y se manifiestan con hiperlaxitud articular e hiperextensibilidad cutánea. El síndrome de Alport, mencionado antes, afecta al colágeno tipo IV de las membranas basales glomerulares.

Conviene distinguir estos trastornos genéticos de las llamadas colagenosis, término histórico que agrupaba enfermedades autoinmunes con degeneración fibrinoide del tejido conectivo (lupus, esclerodermia, dermatomiositis). En las colagenosis el colágeno no es defectuoso de origen: el daño lo causa la respuesta inmunitaria del propio organismo.

Degradación del colágeno y papel de las colagenasas

El recambio del colágeno en los tejidos depende de un equilibrio entre su síntesis y su degradación. Las colagenasas (MMP-1, MMP-8 y MMP-13) son las únicas enzimas capaces de escindir la triple hélice del colágeno fibrilar nativo en un punto específico, generando dos fragmentos (de tres cuartos y un cuarto de longitud) que se desnaturalizan espontáneamente y quedan expuestos a la acción de otras proteasas. Este mecanismo es indispensable para la remodelación ósea, la cicatrización y la involución uterina posparto, entre otros procesos fisiológicos.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra «colágeno»?

Del griego κόλλα (kólla), que significa «cola» o «pegamento», y -γενής (-genés), «que produce». La denominación alude a que la cocción prolongada de pieles y huesos animales genera una sustancia adhesiva, la cola animal, compuesta principalmente por colágeno desnaturalizado (lo que hoy llamamos gelatina).

¿Cuántos tipos de colágeno existen?

Se han descrito al menos 28 tipos genéticamente distintos, pero en la práctica clínica los cinco primeros acaparan casi toda la atención. Solo el tipo I ya supone cerca del 90 % de todo el colágeno del organismo.

¿Es lo mismo colágeno que tejido conectivo?

No. El colágeno es una proteína, un componente molecular. El tejido conectivo es un tejido completo que incluye, además de colágeno, otras proteínas como elastina y fibronectina, sustancia fundamental (proteoglicanos, ácido hialurónico) y células como fibroblastos y macrófagos. El colágeno es el componente proteico mayoritario de ese tejido, pero no lo agota.

¿La falta de vitamina C afecta al colágeno?

Sí. La vitamina C es cofactor de las prolil y lisil hidroxilasas, enzimas que modifican la prolina y la lisina en las cadenas alfa del colágeno. Sin esa modificación, la triple hélice no se estabiliza correctamente. El resultado clínico es el escorbuto.

Referencias

1. MedlinePlus. Enfermedades del tejido conectivo.
2. Nemours KidsHealth. ¿Qué es el colágeno?.
3. MedlinePlus. Enfermedad vascular del colágeno.
4. Manual MSD. Tendones y bolsas sinoviales.