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Editor:
Dr. med.
H. Jastrow
Conditions
of use
Overview collagen fibres (Fibrae collagenosae):
Pages with explanations are linked to the text below the images if available! (Labelling is in German)
An entire English version of this page is in preparation!
collagen fibrils type1
tendon (rat)		 collagen fibrils with
67 nm striping (rat)		 collagen fibrils
ovary stroma (rat)		 collagen fibrils type 1
and 3 (rat)		 type 1 + 3 collagen fibrils of sub-
cutaneous connective tissue (rat)		 human collagen fibres formed
of type 1 + 3 collagen fibrils
collagen fibrils type 1 +
elastic fibres (monkey)
 bundle of type 1 collagen
fibrils of monkey cornea		 collagen fibres, mast cell
Ligamentum ovarii (rat)		 human collagen fibrils type 1
human collagen fibrils
type 1, cross-section
 detail thereof human collagen
fibrils		 collagen and elastic fibres
from liver stroma (rat)		 collagen fibres next to a large elastic
fibre in human subcutis
Kollagenfasern (Terminologia histologica: Fibra collageni; englisch: collagen fibres) sind stabile Fasern im extrazellulären Bindegewebe, die aus Kollagenfibrillen (Terminologia histologica: Fibrilla collageni; englisch: collagen fibrils) bestehen. Sie können sich zu größeren Bündeln (Terminologia histologica: Fasciculi collageni englisch: Collagen fascicles) zusammenlagern. Kollagenfasern sind im normalen Lichtmikroskop kaum lichtbrechend, unter polarisiertem Licht zeigen sie jedoch eine Doppelbrechung. Die unverzweigten Fasern sind sehr zugfest und ca. 5 % dehnbar. In kochendem Wasser sind sie löslich und bilden Leim, woher sich ihr lateinischer Name ableitet (kolla = Leim). Sie quellen nach Zugabe von Säure, lösen sich in Laugen auf und lassen sich schnell durch Pepsin verdauen. Lichtmikroskopisch sind kollagene Fasern wie folgt anfärbbar: Rot (Hämatoxylin-Eosin; "van Gieson"); Grün ("Goldner"); Blau (Azan); Gelb bis graugrün (Eisenhämatoxylin).
Im elektronenmikroskopischen Bild sieht man im Längsanschnitt meist mehrere Mikrometer lange Kollagenfibrillen mit charakteristischer Streifung (s.u.), werden die Fibrillen quer angeschnitten, sind sie rundlich mit Durchmessern von meist um 50 bis maximal 200 nm.
Hier werden 14 verschiedene Kollagentypen unterschieden, es sind aber inzwischen weitere bekannt geworden (siehe Fachliteratur):
Typ Ketten Aufbau der Dreifachhelix Dreifachhelix Länge, Strukturdetails Vorkommen, Besonderheiten
Kollagene, die lange Fibrillen mit 67 nm-Periodizität ausbilden
I
 a1(I); a2(I) [a1(I)]2[a2(I)] 300 nm; Fibrillendurchmesser 50 bis maximal 200 nm
Ketten 1.050 Aminosäuren lang; 		 Unterhautbindegewebe, Sehne, Knochen, Dentin,
in so gut wie allen Bindegewebsarten
If
 a1(I); a2(I) [a1(I)]3 300 nm fetale Form
II
 a1(II) [a1(II)]3 300 nm; Durchmesser nur ca. 30 nm;
von visköser Proteoglykanmatrix überzogen		 hyaliner- und Faserknorpel, Glaskörper des Auges,
Chorda dorsalis
III
 a1(III) [a1(III)]3 300 nm; Durchmesser ca. 40 nm; meist mit Typ I Unterhautbindegewebe, Muskel, Blutgefäßwände,
lockeres Bindegewebe, bilden retikuläre Fasern
V
 a1(V); a2(V); a3(V) [a1(V)]3, [a1(V)]2[a2(V)]
und [a1(V)][a2(V)][a3(V)]		 390 nm; N-terminale globuläre Domäne;
meist zusammen mit Typ I		 fetale Gewebe + Membranen; interstitielles Gewebe,
um glatte Muskelzellen, Corium, Knochen, Plazenta
XI
 a1(XI); a2(XI); a3(XI) [a1(XI)][a2(XI)][a3(XI)] 300 nm; oft mit Typ II, dünne Fasern Knorpel
Fibrillen-assoziierte Kollagene mit unterbrochener Dreifachhelix
IX
 a1(IX); a2(IX); a3(IX) [a1(IX)][a2(IX)][a3(IX)] 200 nm; N-terminale globuläre Domäne; mit Typ II Knorpel, Glaskörper, bindet Glykosaminoglykane
XII
 a1(XII) [a1(XII)]3 große N-terminale globuläre Domäne; kreuzförmiges
Molekül; interagiert mit Kollagen Typ I		 embryonale Sehnen, Unterhautbindegewebe
XIV
 a1(XIV) [a1(XIV)]3 große N-terminale globuläre Domäne;
kreuzförmiges Molekül		 fetales Unterhautbindegewebe, Sehnen
Fibrillen-assoziierte Kollagene, die perlschnurartige Filamente bilden
VI
 a1(VI); a2(VI); a3(VI) [a1(VI)][a2(VI)][a3(VI)] 150 nm; N- und C-terminale globuläre Domäne;
Banden mit 150 nm Periodik; Typ I assoziiert		 in den meisten interstitiellen Geweben
Kollagene, die sich blattförmig anordnen
IV
 a1 bis 5(IV) [a1(IV)]2[a2(V)]
und andere Formen		 60 nm lange Dreifachhelixregion und 40 nm lange
globuläre Domänen; Bildung von Tetrameren 		 alle Basalmembranen, Ausbildung eines
zweidimensional verknüpften Netzwerks
VIII
 a1(VIII); a2(VIII) ? reguläres dreieckiges Gitter subendotheliales Gewebe, Descemet-Membran
X
 a1(X) [a1(X)]3 150 nm; C-terminale globuläre Domäne  Epiphysenfuge bei der Knochenmineralisation
Kollagene, die Ankerfibrillen bilden
VII
 a1(VII) [a1(VII)]3 450 nm; Dimer; an beiden Enden globuläre Domäne verankert die Basallamina von Epithelien mit dem
darunterliegenden Bindegewebe
Kollagene, für die bisher nur die c-DNA nachgewiesen wurde
XIII
 a1(XIII) ? ? nur C-DNA dafür in Endothelzellen gefunden
Die häufigsten Typen sind I, II und III. Im elektronenmikroskopischen Längsschnitt zeigen die Typen I, II, III, V, XI eine typische 67 nm Periodizität, die durch eine regelmäßige Verschiebung der Einzelmoleküle in der fertigen Fibrille zustandekommt. Biochemisch bestehen die einzelnen kollagenen Proteine aus a-Ketten mit Gly-Pro-X als häufigste Aminosäurefolge, bei der X jede beliebige AS sein kann.
Die Synthese von Kollagenen erfolgt an den Ribosomen des rauhen endoplasmatischen Retikulums in ortsständigen Bindegewebszellen, meist Fibroblasten/-cyten. An die zunächst einzelnen Ketten werden hier Signalpeptide angeknüpft, dann werden einzelne Prolin und Lysinreste hydroxyliert und Oligosaccharide angelagert sowie Galactose an Hydroxylysin geknüpft. Die Ketten lagern sich zu einer ersten Dreifachhelix zusammen und bilden Disulfidbrücken aus. Das dreifach helikale Prokollagen bildet sich vom C- zum N-Ende hin aus und wird in den Golgi-Apparat transportiert, wo Glukose an die O-verknüpften Oligosaccharide gebunden wird. Über Golgi-Vesikel wird das Material zur Exocytose an die Zellmembran transportiert. Im Extrazellularraum werden N- und C-terminale Propeptide abgespalten, wodurch der "Einzelbaustein" der Fibrillen, das Tropokollagenmolekül gebildet wird. Dieses ist 1,2 nm dick und ca. 300 nm lang. Die einzelnen Tropokollagenmoleküle lagern sich, um jeweils ein Viertel ihrer Länge verschoben, einander seitlich an und bilden untereinander kovalente Bindungen aus. Hierbei bilden sich zunächst noch nicht quergestreifte, weniger als 18 nm dicke Filamente aus. Diese vergrößern sich durch weitere Anlagerung von Tropokollagenmolekülen allmählich zu den periodisch quergestreiften Kollagenfibrillen. Durch Aggregation von vielen Kollagenfibrillen und deren Quervernetzung durch Proteoglykane entstehen schließlich die Kollagenfasern, die eine charakteristische Textur (Verlaufsrichtung) aufweisen.

--> other fibres in connective tissue: elastic, reticular
--> ground substance, mobile and immobile connective tissue cells, connective tissue
--> Electron microscopic atlas Overview
--> Homepage of the workshop

Two images were kindly provided by Prof. H. Wartenberg; other images, page & copyright H. Jastrow.