概述與組成
- 膠原 (collagen) 是真皮主要的細胞外基質 (extracellular matrix) 成分。脊椎動物組織中已鑑定出 29 種膠原，依發現順序以羅馬數字命名；人類皮膚至少有 8 種。
- 由多種細胞合成，具組織特異性：dermal fibroblasts、keratinocytes、vascular endothelial cells、smooth muscle cells。
- 每個膠原分子由三條次單位多肽組成：同三聚體 (homotrimer) 三條相同，或異三聚體 (heterotrimer) 含 2–3 條基因相異的多肽。人類基因體中編碼這些次單位的基因超過 40 個。
合成與交聯重點
- 特徵胺基酸為 hydroxyproline 與 hydroxylysine，由 proline／lysine 殘基於粗糙內質網經 prolyl 與 lysyl hydroxylases 羥化而成；此酵素需 ascorbic acid、分子氧、亞鐵離子 (ferrous iron) 為輔因子。
- Prolyl 羥化：穩定生理溫度下的三股螺旋構形 (triple helix)。
- Hydroxylysyl 殘基：形成穩定共價交聯 (cross-links) 所必需。
- 流程：粗糙內質網形成三聚體與三股螺旋 → 經 Golgi 囊泡分泌至細胞外 → 特異性蛋白酶切除非膠原性肽延伸段 → 超分子組織 (supramolecular organization) → 分子內／分子間共價交聯獲得纖維強度。Type I collagen 最常見交聯衍生自 lysine 與 hydroxylysine。
病理學觀察要點
- 乳頭真皮 (papillary dermis)：膠原纖維纖細，常呈垂直排列。
- 網狀真皮 (reticular dermis)：寬厚纖維束，多平行於表面上皮。
- 穿透式電鏡縱切面顯示週期約 64 nm 的橫紋 (cross-striations)，源於成熟原纖維組裝時膠原分子的縱向重疊。
- 纖維性長間距膠原 (fibrous long-spacing collagen)：週期 90–120 nm 的變異型，特徵性見於周邊神經與中樞神經系統腫瘤（具鑑別意義）。
- 膠原束具各向異性 (anisotropy)，偏光下呈雙折射 (birefringent)。
圖 1-84：膠原：其特徵為週期 64 nm 的橫紋 (cross-striations)。
Fig. 1.84 Collagen: it is characterized by cross-striations with a periodicity of 64 nm.
圖 1-85：纖維性長間距膠原：與鄰近傳統膠原纖維相比，週期截然不同。
Fig. 1.85 Fibrous long-spacing collagen: compare with the adjacent conventional collagen fibers. There is a very different periodicity.
圖 1-86：網狀真皮的膠原：注意偏光下的雙折射性 (birefringence)。Masson trichrome。
Fig. 1.86 Collagen of the reticular dermis: note the birefringence when viewed with polarized light. Masson trichrome.