KollagenNetzwerke

Kollagennetzwerke sind dreidimensionale Strukturen, die aus kollagenen Fasern bestehen und als zentraler Bestandteil der extrazellulären Matrix vieler Gewebe dienen. Kollagen ist das häufigste Strukturprotein des Körpers und bildet in verschiedenen Geweben spezialisierte Netzwerke, die mechanische Festigkeit, Formstabilität und ein Matrixgerüst für Zellen bereitstellen.

Durch verschiedene Kollagentypen entstehen unterschiedliche Netzwerktopologien. Fibrilläre Kollagene wie Typ I, II und III bilden dasertragende Fasern und Bündel, während netzwerkbildende Kollagene wie Typ IV in Basalmembranen und Typ VII an Grenzflächen zwischen Geweben netzwerkartige Strukturen liefern. Die Moleküle bestehen aus Triple-Helix-Strängen, die außerhalb der Zelle zu Tropokollagen verarbeitet werden, anschließend fibrillieren und durch Enzyme wie Lysyl-Oxidase (LOX) quervernetzt werden. Diese Quervernetzung erhöht Festigkeit und Beständigkeit des Netzwerks.

Kollagennetzwerke beeinflussen Zellverhalten, indem sie Bindungsstellen für Integrine bieten, Zellmigration steuern und Signale an Zellen übermitteln. Sie regulieren Gewebeentwicklung, Wundheilung und mechanische Adaptation. In der Gewebetechnik dienen Kollagengele, -gels und decellularisierte Matrizes als scaffoldings, um Zellen zu unterstützen und Gewebe zu rekonstruieren.

Störungen der Kollagenarchitektur treten in Fibrose, Osteogenesis imperfecta, Ehlers-Danlos-Syndromen und Vitamin-C-Mangel (Skorbut) auf, wobei Netzwerkkonsistenz und Quervernetzung beeinträchtigt sind. Methoden zur Charakterisierung umfassen Mikroskopie (EM, Konfokale), rheologie und spektrale Techniken wie SAXS, die Porenstruktur, Faserorientierung und mechanische Eigenschaften des Netzwerks erfassen.