Коллаген является наиболее распространенным белком в организме и основным структурным белком соединительной ткани. Добавки с коллагеном могут улучшить симптомы артрита и здоровье суставов, а некоторые питательные вещества могут помочь организму вырабатывать больше собственного коллагена. Читайте дальше, чтобы узнать больше.
Что такое коллаген?
Суперсемейство коллагена и внеклеточный матрикс
Ткани состоят не только из клеток. Большая часть объема ткани состоит из внеклеточного матрикса (ECM), разнообразной сети белков и сахаров, вырабатываемой определенными клетками, которая действует как раствор, связывающий наши клетки вместе [ 1 ].
ВКМ состоит из двух компонентов: протеогликанов и волокнистых белков. Коллаген, эластины, фибронектины и ламинины — все это волокнистые белки, составляющие основу ВКМ. Протеогликаны заполняют пространство между ними [ 2 ].
Коллаген является одним из многих белков, встроенных в ЕСМ. Фактически, это самый распространенный белок в тканях животных. Тридцать процентов общей белковой массы у млекопитающих состоит из коллагена [ 3 ].
Термин «коллаген» восходит к греческому слову kólla , означающему «клей» [ 4 ].
Белки коллагена производятся клетками соединительной ткани животных, называемыми фибробластами. Для того, чтобы классифицировать белок как коллаген, он должен образовывать коллагеноподобную тройную спираль и обеспечивать структурную поддержку в ECM [ 5 ].
Коллагеновая структура
Тропоколлаген
Тропоколлаген является основным строительным блоком коллагена. Он состоит из трех нитей пептидов (групп аминокислот), которые скручены вместе в виде спирали. Эти нити известны как альфа-цепи (α-цепи) [ 6 , 7 ].
Коллагеновая область : эта область представляет собой серию из трех аминокислот. Первая аминокислота, глицин , является наиболее важной. Следующие две могут быть любой аминокислотой, но обычно это пролин и гидроксипролин. Повторяющаяся аминокислотная последовательность отвечает за спиральную структуру тропоколлагена [ 8 ].
Три пептидные цепи тропоколлагена богаты глицином. Продукты, содержащие много коллагена, также содержат высокий уровень глицина . Глицин помогает защитить сосудистую систему, поскольку он способен уменьшать образование тромбов и воспаление [ 9 ].
Неколлагеновая область : в этой области отсутствует повторяющаяся аминокислотная последовательность, необходимая для спиральной структуры. Он содержит сайты связывания для взаимодействия с другими молекулами ECM [ 6 ]. Множественные тропоколлагены сшиваются, образуя коллагеновые фибриллы [ 7 ].
Типы коллагена
Коллаген расположен по всему телу и выполняет множество известных и неизвестных функций. У людей есть 28 различных типов белков коллагена и еще больше генов, связанных с коллагеном [ 3 ].
Некоторые коллагены встречаются гораздо чаще, чем другие. Более 80% коллагена относится к типу I, II или III, который содержится в основном в коже, костях, сухожилиях, хрящах, легких, кишечнике и сосудистой системе [ 10 ].
Коллаген типа IV также очень распространен, поскольку он является основным компонентом внеклеточного матрикса, продуцируемого клетками кожи [ 11 ].
Существует пять основных типов коллагена:
- Тип I
- Тип II
- Тип III
- Тип IV
- Тип V
Синтез коллагена и требования к сворачиванию
Синтез белков коллагена в организме представляет собой сложный процесс. Во-первых, клетки должны правильно прочитать гены в нашей ДНК, чтобы произвести α-цепи. Затем три α-цепи наматываются друг на друга. Идентичность α-цепей зависит от типа коллагена [ 12 ].
Когда эти одиночные α-цепи продуцируются внутри клетки, ферменты (пролилгидроксилаза и лизилгидроксилаза) модифицируют аминокислоты пролин и лизин . Эти модификации необходимы для формирования стабильной тройной спирали [ 13 ].
Свертывание коллагена обычно происходит до того, как он будет экспортирован из клетки (из аппарата Гольджи) [ 13 , 14 ].
Каждый тип коллагена имеет определенное соотношение глицина, пролина, гидроксипролина и гидроксилизина. Мутации, затрагивающие коллаген, могут иметь негативные последствия для здоровья .
Генетические нарушения, снижающие выработку коллагена
Болезнь хрупких костей (несовершенный остеогенез)
Несовершенный остеогенез (НО) представляет собой связанное с коллагеном заболевание, которое передается по наследству и неизлечимо. Это болезненное заболевание, характеризующееся хрупкостью костей и аномальными тканями [ 15 ].
В зависимости от мутации у человека может быть диагностировано легкое, тяжелое или летальное состояние НО, но любая форма состояния увеличивает риск переломов костей у человека [ 15 ].
НО является аутосомно-доминантным заболеванием, а это означает, что требуется мутировать только один из двух генов, чтобы увидеть эффект в организме. Единственная мутация в гене COL1A1 может уменьшить количество коллагена типа I и вызвать легкое расстройство НО [ 15 ].
Наиболее распространенная мутация представляет собой замену аминокислоты глицина в триплете, что обычно вызывает неправильное складывание тройной спирали. Тяжелые и летальные формы НО являются результатом мутаций в генах COL1A1 или COL1A2 ,которые нарушают тройную спираль [ 16 , 17 , 15 ].
Синдром Элерса-Данлоса
Синдром Элерса-Данлоса (EDS) вызван дефицитом коллагена или дефектной структурой коллагена. Чаще всего СЭД связан с мутациями COL1A1, COL1A2, COL3A1 , COL5A1 , COL5A2 , которые влияют на коллаген типов I, III и V. Все эти мутации влияют на фибриллярный коллаген, необходимый для кожи, сухожилий и сосудистой системы [ 18 ] .
Многие механизмы и мутации могут снижать выработку коллагена и приводить к СЭД. Существует по крайней мере 10 различных подтипов EDS [ 19 ].
Как правило, все пациенты с СЭД имеют одни и те же особенности: высокоэластичную кожу, хрупкую кожу, гибкие суставы и легкое образование синяков. Пациенты с СЭД обычно имеют нестабильные суставы и более склонны к вывихам и хронической боли . Некоторые формы СЭД гораздо более опасны для жизни, поскольку у пациентов может быть повышен риск разрыва кровеносных сосудов [ 19 , 20 ].
Потенциальные преимущества добавок коллагена
Потенциальная эффективность для
1) Ревматоидный артрит и остеоартроз
У 60 пациентов с тяжелым ревматоидным артритом (РА) трехмесячный прием куриного коллагена типа II уменьшил количество опухших и болезненных суставов по сравнению с плацебо (DB-RCT). У четырех пациентов в группе коллагена исчезли все симптомы и остановилось прогрессирование заболевания [ 21 ].
Более крупное исследование с участием 274 пациентов с РА показало, что многократные дозы (20, 100, 500 и 2500 мкг) уменьшали количество опухших и болезненных суставов [ 22 ].
Исследование 52 пациентов с остеоартритом показало, что 90 дней приема куриного коллагена II типа уменьшили симптомы их состояния, уменьшили боль и улучшили их способность выполнять повседневные действия, включая ходьбу вверх и вниз по лестнице [ 23 ].
У собак с артритом коллаген II типа в течение 90 дней уменьшал боль и повышал физическую активность [ 24 ].
2) Здоровье суставов
Исследование 147 спортсменов с болью в суставах показало, что гидролизат коллагена в течение 24 недель значительно уменьшил их боль [ 25 ].
В другом исследовании 139 спортсменов с болью в колене пять граммов коллагеновых пептидов в день в течение 12 недель уменьшали боль, связанную с физической активностью [ 26 ].
3) Здоровье кожи
Кожа является самым большим органом тела, а коллаген является одним из ее основных компонентов. С возрастом содержание коллагена уменьшается на 1% в год (на единицу площади поверхности кожи). Это уменьшение можно увидеть в виде морщин, ослабления и провисания кожи [ 27 ].
Одно исследование с участием 69 женщин показало, что ежедневный прием коллагена в течение восьми недель повышает эластичность кожи, что является показателем повышенного уровня коллагена [ 28 ].
Другое исследование с участием 85 женщин показало, что восемь недель гидролизата коллагена улучшили влажность кожи, эластичность, морщины и шероховатость (все признаки повышенного содержания коллагена) [ 29 ].
4) Рост волос
В исследовании с участием 15 женщин с истонченными волосами 180 дней приема коллагена привели к увеличению объема волос, охвата кожи головы, блеска и густоты. Влажность и гладкость кожи также улучшились [ 30 ].
Местное введение коллагена может быть полезным для роста волос, так как он может прикрепляться и проникать во внешний слой (кутикулу) волосяных фолликулов и увеличивать их толщину [ 31 ].
В дополнение к добавкам с коллагеном вы также можете искать средства по уходу за волосами и кожей, содержащие гидролизат коллагена.
5) Сахар в крови
Нормальный уровень сахара в крови составляет от 70 до 130 мг/дл между приемами пищи и не превышает 180 мг/дл через два часа после еды.
Пятьдесят человек, которые принимали добавки коллагена в течение трех месяцев, имели более низкие уровни сахара в крови, артериального давления, холестерина и креатинина [ 32 ].
Чтобы контролировать уровень глюкозы в крови, врачи обычно рекомендуют диету и физические упражнения . Люди также могут дополнить свой рацион коллагеном, чтобы снизить уровень сахара в крови и повысить уровень инсулина [ 32 ].
6) Пролежни
В исследовании 89 пациентов с пролежнями (пролежнями) прием гидролизата коллагена три раза в день в течение восьми недель улучшал заживление пролежней [ 33 ].
7) Плотность костей
Коллаген также является основным компонентом костей. С возрастом в наших костях уменьшается выработка коллагена, что снижает плотность костей. Люди старше 70 лет имеют более низкую плотность костей и повышенный риск травм.
Пациенты, страдающие остеопорозом и болезнью пористых костей, теряют кость быстрее, чем обычно .
Гидролизованный коллаген увеличивал плотность костей у крыс [ 34 ].
Гидролизованный коллаген также увеличивал количество коллагена I типа в костях крыс с остеопорозом [ 35 ].
Гидролизованный коллаген стимулирует клетки, продуцирующие хрящ (хондроциты), производить больше молекул внеклеточного матрикса, включая сам коллаген [ 36 ].
Факторы, снижающие выработку коллагена
1) УФ-излучение
УФ-излучение активирует несколько факторов роста клеток и рецепторы цитокинов, что увеличивает выработку ММР (матриксной металлопротеиназы) и снижает выработку коллагена I типа [ 37 ].
Воздействие солнца нарушает стабильность ВКМ из-за снижения выработки коллагена и повышенного разрушения внеклеточного матрикса [ 37 ].
2) Дефицит витамина С
Витамин С необходим для правильного образования коллагена. Дефицит витамина С может привести к цинге. Цинга является результатом неправильного формирования коллагена во внеклеточном матриксе . Это приводит к деградации тканей и может в конечном итоге привести к смерти [ 38 , 39 ].
3) Курение
Курение табака может снизить выработку коллагена. Курильщики производят на 18% меньше коллагена типа I и на 22% меньше коллагена типа III в своей коже, чем некурящие [ 40 ].
Матриксные металлопротеиназы (ММП) ответственны за деградацию белков матрикса, таких как коллаген. Уровни MMP -8 в 2 раза выше у курильщиков, чем у некурящих, что означает, что белки матрикса расщепляются быстрее [ 40 ].
Тканевой ингибитор матриксных металлопротеиназ (ТИМП-1) обычно не дает ММР разрушать коллаген. Уровни ТИМП-1 в коже курильщиков на 14% ниже [ 40 ].
Уменьшая выработку коллагена, курение ускоряет старение кожи и ухудшает способность нашего организма восстанавливать раны [ 40 , 41 ].
Одной из причин, по которой курение снижает выработку коллагена, может быть то, что курильщики потребляют больше витамина С, чем некурящие [ 42 ].
4) Стресс и недостаток сна
Общеизвестно, что стресс негативно влияет на наше здоровье. Стресс может косвенно привести к ускоренному старению кожи и плохому заживлению ран за счет снижения целостности коллагена [ 43 ].
Недостаток сна вызывает стресс и повышает уровень кортизола [ 44 , 45 , 46 , 47 ].
Кортизол снижает выработку коллагена и его способность складываться. Это снижает стабильность коллагена [ 48 ].
5) Высокий уровень сахара в крови и диабет
Коллаген является долгоживущим белком (имеет низкий биологический оборот). Аминокислоты в коллагеноподобном лизине и гидроксилизиле могут накапливать сахара с возрастом. Высокий уровень сахара в крови (гипергликемия) делает коллаген более восприимчивым к накоплению глюкозы [ 4 , 49 ].
С возрастом коллаген становится жестче. Исследователи могут предсказать возраст человека по тому, насколько хорошо его коллаген переваривается в лаборатории. У людей с диабетом обычно наблюдается более жесткий коллаген [ 50 ].
У пациентов с высоким уровнем сахара в крови меньше ферментативных поперечных связей между нитями коллагена, что приводит к менее стабильному образованию коллагена [ 51 ].
Сахара блокируют фермент LOX от правильного формирования коллагена [ 51 ].
У диабетиков повышен уровень гомоцистеина , что также снижает активность фермента LOX. Высокий уровень сахара и гомоцистеина снижает качество коллагена [ 51 ].
Сахар также может блокировать рецепторы коллагена. Когда эти рецепторы заблокированы, это делает их неузнаваемыми для рецепторов. Из-за этого диабет может изменить передачу сигналов клетками, связанными с коллагеном, и экспрессию генов, а также вызвать высвобождение провоспалительных молекул и свободных радикалов [ 52 ].
Факторы, увеличивающие выработку коллагена
В исследованиях на животных и людях было обнаружено, что некоторые продукты, добавки и стратегии образа жизни увеличивают выработку коллагена. Ваш врач может помочь вам определить, подходят ли вам такие стратегии; ни при каких обстоятельствах не используйте эти стратегии для замены того, что рекомендует или прописывает ваш врач.
Возможно Эффективно
1) Питательные вещества
Существует много типов коллагеновых добавок, но часто требуется несколько доз в течение дня. В интересах поддержки способности организма вырабатывать собственный коллаген некоторые питательные вещества взаимодействуют с ним и влияют на его выработку, в том числе:
- Витамин С – содержится во многих фруктах и овощах. Это необходимо ферментам для гидроксилирования коллагена и формирования здоровых поперечно-сшитых фибрилл [ 38 , 39 ].
- Лизин и пролин – содержатся в нежирном мясе, таком как курица и рыба. Это аминокислоты, необходимые для построения стабильных спиралей тропоколлагена [ 13 ].
- Витамин B3 ( ниацин ) – также известен как ниацинамид и никотинамид. В высоких концентрациях содержится в нежирном мясе, арахисе и грибах. Это предшественник НАД /НАДН, который может стимулировать синтез коллагена [ 53 ].
- Витамин А , также известный как ретинол , содержится в печени, яйцах и молочных продуктах. Он может снижать активность матриксной металлопротеиназы (ММП) и увеличивать выработку коллагена [ 54 ].
2) Ортокремниевая кислота
Кремний является микроэлементом, который, вероятно, участвует в производстве коллагена. Кремний увеличивает выработку коллагена и количество фермента, необходимого для производства коллагена (пролилгидроксилазы) в хрящевых и костных клетках [ 55 ].
Форма кремния, называемая ортокремниевой кислотой (OSA), увеличивает выработку коллагена 1 типа в костных клетках [ 56 ].
У крыс, лишенных кремния, снижается выработка коллагена в ранах и костях [ 57 ].
ОАС повышает уровень коллагена в коже телят [ 58 ].
Исследование 134 женщин с низкой плотностью костей (остеопенией), низкой плотностью костей или остеопорозом показало, что прием ОАС в течение 12 месяцев увеличивает маркеры синтеза коллагена 1 типа и минеральной плотности костей в бедренной кости [ 55 ].
Другое исследование с участием женщин с поврежденной солнцем кожей показало, что ОАС повышает гладкость кожи и снижает ломкость волос и ногтей, что указывает на увеличение выработки коллагена [ 59 ].
Недостаточно доказательств для
3) Упражнения
После тренировки увеличивается количество мРНК, кодирующих коллаген типов I, III и IV. Это указывает на то, что выработка коллагена может увеличиваться после тренировки [ 60 , 61 ].
Исследования, проведенные на мышах и крысах, показывают, что концентрации гидроксипролина и здорового коллагена увеличиваются после тренировки [ 62 , 63 ].
4) Алоэ Вера
Алоэ Вера — это растение, которое широко используется в продуктах для кожи и волос, таких как лосьоны, мази и шампуни. Традиционно алоэ используется для уменьшения раздражений кожи, таких как солнечные ожоги или другие виды раздражения.
Добавки алоэ вера могут уменьшить морщины на коже за счет увеличения выработки коллагена и уменьшения деградации коллагена. У пациентов, которые использовали алоэ вера в течение 90 дней, наблюдалось увеличение выработки коллагена и снижение активности гена MMP-1 [ 64 ].
Исследования на животных (отсутствие доказательств)
Нет клинических данных, подтверждающих перечисленные ниже подходы к увеличению коллагена. Ниже приводится краткое изложение существующих исследований на животных и клетках, которые должны служить ориентиром для дальнейших исследований. Тем не менее, исследования, перечисленные ниже, не следует интерпретировать как подтверждающие какую-либо пользу для здоровья.
5) Маточное молочко
Маточное молочко (RJ) выделяется железами медоносных пчел. Он содержит много белков, сахаров, жиров, витаминов и минералов. RJ также содержит ненасыщенные жирные кислоты, которые увеличивают выработку коллагена и уменьшают деградацию коллагена у крыс (снижают активность MMP ) [ 65 ].
Одно исследование показало, что крысы, которых кормили 1%-ной добавкой RJ, вырабатывали больше коллагена в своей коже [ 65 ].
Коллагеновые добавки
Коллагеновые добавки обычно получают от коров, свиней или рыб. Большинство этих добавок гидролизуются, что означает, что связи, удерживающие коллагеновые нити вместе, разрушаются .
Трипептид коллагена, гидролизат коллагена, желатин, гидролизат желатина и гидролизованный желатин — другие названия гидролизованного коллагена. Гидролизованные пептиды коллагена меньше, чем обычные коллагеновые структуры, что, как предполагается, позволяет организму лучше усваивать и использовать их.
Желатин и гидролизат коллагена происходят из одних и тех же источников: кожи и костей. Между двумя добавками коллагена есть два основных различия.
Во- первых, пептиды в гидролизованном коллагене намного меньше, чем в негидролизованном желатине . Негидролизованные или частично гидролизованные желатины имеют более длинные коллагеновые пептиды и плохо растворяются в воде [ 66 ].
Во- вторых, гидролизованный коллаген легче усваивается и усваивается организмом. Большие негидролизованные пептиды коллагена могут связываться только с переносчиком пептидов, PEPT1. Небольшие пептиды способны связываться как с переносчиками PEPT1, так и с PEPT2, позволяя гидролизованному коллагену легче переваривать и всасываться [ 66 , 67 , 68 ].
Побочные эффекты и безопасность
Коллаген считается чрезвычайно безопасным для употребления, особенно с учетом того, что это простой белок животного происхождения, который присутствует в некоторых продуктах. Нет сообщений о побочных эффектах от приема самого коллагена ; однако коллаген, полученный из рыбных источников, может иметь более высокую концентрацию кальция [ 69 , 28 , 70 ].
В редких случаях у некоторых людей может развиться аллергия на бычий коллаген [ 71 , 72 ].
Отзывы Пользователей
Большинство людей, которые принимали коллаген, сообщают о хорошем опыте. Они заметили значительное уменьшение боли в суставах, повышение гибкости и ускорение роста волос и ногтей. Есть несколько негативных отзывов, но чаще всего плохие отзывы связаны с отсутствием эффекта, а не с неблагоприятными побочными эффектами.
