Коллаген

Коллаген – важный структурный белок соединительной ткани, составляет около 30 % от общего количества белка в нашем организме. Он есть в коже, сухожилиях, хрящах, мышцах, костях, сосудах. Само слово «коллаген» происходит от греческого «kólla» (в переводе – клей) и точно отражает роль этого белка. Вместе с другими компонентами он входит в состав внеклеточного матрикса, удерживает клетки в определённом положении и формирует прочные ткани.

У многих людей коллаген ассоциируется с молодостью кожи. Чем старше мы становимся, тем меньше этого белка вырабатывает организм. Однако функции коллагена не ограничиваются только кожей. Он также влияет на прочность костей, амортизационные свойства хряща, скорость регенерации тканей и другие процессы.

Компенсировать снижение выработки коллагена помогают специальные добавки. Интересно, что первые их прототипы были ещё в древней китайской медицине. Порядка 2000 лет назад путём длительного вываривания ослиных шкур там готовили целительный экстракт Эцзяо, который помогал излечиться от болезней и продлить молодость. А какие коллагеновые добавки есть в современном мире? И как они работают?

Эндогенный синтез коллагена – это сложный многостадийный процесс с участием разных ферментов, витаминов, минералов.

Для полипептидной цепи этого белка характерна повторяющаяся последовательность трёх аминокислот: –Глицин–X–Y–. Положения X и Y могут занимать любые аминокислоты, но чаще на месте Х находится пролин, а на месте Y – гидроксипролин или гидроксилизин. Такая аминокислотная последовательность и организация полипептидных цепей в более сложные структуры обеспечивает коллагену уникальные механические свойства и высокую прочность.

Особенности его аминокислотного состава:

• высокое содержание глицина и пролина;
• низкое содержание серосодержащих аминокислот;
• отсутствие триптофана;
• наличие в структуре редких аминокислот – 3-гидроксипролина, 4-гидроксипролина, 5-гидроксилизина.

Коллагеновые волокна имеют толщину от 1 до 10 мкм и формируются в ходе поэтапной ступенчатой сборки. В них выделяют следующие уровни структурной организации:

• Полипептидная цепь;
• Тропоколлаген;
• Микрофибриллы;
• Фибриллы;
• Коллагеновые волокна.

Синтез коллагена начинается в фибробластах со сборки полипептидной цепи на рибосоме. Так образуется предшественник коллагена – проколлаген. Далее он проходит посттрансляционную модификацию, включающую реакции гидроксилирования, гликозилирования, фосфорилирования аминокислотных остатков, отщепления N- и C-концевых пептидных последовательностей. Наиболее важна из них реакция гидроксилирования остатков пролина и лизина, благодаря которой становятся возможны водородные, ионные, ковалентные связи, открывающие путь к дальнейшей упаковке и сборке коллагенового волокна. Реакции гидроксилирования протекают при участии специфических железосодержащих ферментов (пролилгидроксилазы и лизилгидроксилазы), а также витамина C, цинка и меди, необходимых для активации этих ферментов.

Дальнейшая сборка происходит внутри эндоплазматического ретикулума. Сначала цепь проколлагена образует левозакрученную спираль, а затем 3 таких цепи посредством дисульфидных и других связей соединяются вместе и скручиваются в правую тройную суперспираль – тропоколлаген. Каждая цепь в тропоколлагене состоит примерно из 1000 аминокислотных остатков. Спиральная форма обеспечивает прочность, эластичность, устойчивость к растяжению.

Далее молекула тропоколлагена транспортируется в комплекс Гольджи, где упаковывается в секреторные везикулы и переходит во внеклеточную среду. Последующий синтез белка происходит уже вне клетки и включает формирование микрофибрилл, фибрилл, коллагенового волокна.

Микрофибриллы образуются путём линейного выстраивания молекул тропоколлагена в длинные цепочки и последующего объединения 5 – 6 таких цепочек в небольшие пучки за счёт боковых водородных связей.

Далее микрофибриллы связываются друг с другом гликозаминогликанами и формируют фибриллы толщиной от 50 до 90 нм. Коллагеновые волокна образуются при агрегации коллагеновых фибрилл. Количество фибрилл в одном волокне варьирует от нескольких штук до нескольких десятков.

Синтез коллагена включает множество биохимических реакций и чрезвычайно чувствителен к обеспечению витаминами и минералами, участвующими в различных этапах посттрансляционной модификации и сборки.

Известно более 28 типов коллагенов и более 40 генов, кодирующих их синтез. Разные типы отличаются аминокислотной последовательностью, степенью гидроксилирования и гликозилирования остатков пролина и лизина, локализацией, свойствами и функциями в организме. Коллаген участвует в формировании волокнистых, микроволокнистых структур межклеточного матрикса и базальных мембран.

Наиболее распространены 5 типов коллагена:

• I тип – самый важный в организме, входит во все соединительные ткани, является основным компонентом кожи. Он есть в сухожилиях, внутренних органах, кровеносных сосудах, органической части костной ткани;
• II тип – основной компонент хряща. Присутствует в стекловидном теле глаз, пульпозном ядре межпозвоночных дисков, хрящах;
• III тип – встречается вместе с коллагеном I типа. Поддерживает структуру мышц, внутренних органов, артерий;
• IV тип – главный компонент базальных мембран между эпидермисом и дермой. Присутствует в капсуле хрусталика глаза. Особенность коллагена IV типа в том, что он существует в виде сетчатой структуры, а не образует во¬лок¬на;
• V тип содержится в роговице глаз, поддерживает костный матрикс, интерстициальный матрикс мышц, печени, лёгких, плаценты.

Несмотря на многообразие коллагенов от 80 до 90 % в нашем организме приходится на коллагены I, II и III типа.

В молодости коллагеновые волокна постоянно обновляются. Но уже в возрасте от 18 до 29 лет этот процесс постепенно замедляется. После 40 лет выработка коллагена снижается со скоростью 1 % в год. Причём уменьшается не только его количество, но и качество. Он становится фрагментированным и не так плотно распределяется в тканях. Всё это приводит к появлению морщин, снижению упругости и эластичности кожи, потере прочности хрящевой, костной ткани, ослаблению мышц, повышению жёсткости связок, сухожилий.

Чтобы замедлить возрастное снижение уровня коллагена, нужно стимулировать его естественный синтез и минимизировать факторы, ускоряющие его разрушение.

Для синтеза коллагена важно, чтобы в организм поступало достаточное количество специфичных для него аминокислот (пролина, глицина, лизина), витамина C, цинка, меди. Источником этих нутриентов могут быть продукты питания и специальные добавки.

Для поддержки выработки коллагена в рационе должны быть:

• аминокислоты – птица, рыба, мясо, молочные продукты, яичный белок, бобы, грибы;
• витамин С – болгарский перец, смородина, облепиха, цитрусовые, листовая зелень;
• медь – морепродукты, орехи, семена кунжута, чечевица, красное мясо, цельнозерновые продукты;
• цинк – бобовые, орехи, семена, сыр, морепродукты, нут, чечевица, какао-продукты.

Для выработки коллагена и его правильного функционирования ещё важны антиоксиданты, защищающие волокна от разрушения негативными факторами, витамины D, A, кальций, магний, железо, фосфор, сера, фосфолипиды, омега-3 полиненасыщенные жирные кислоты.

Более быстрым и эффективным по сравнению с продуктами питания источником «сырья» для эндогенного синтеза коллагена считаются специальные добавки с гидролизованным коллагеном.

Гидролизованный коллаген, который широко применяют в медицине и косметологии, представляет собой короткие цепочки аминокислот (пептиды). Получают их путём гидролиза коллагена, выделенного из животного материала или полученного с помощью систем синтеза рекомбинантного белка. Особенность гидролизованного коллагена в том, что в отличие от полноценных плотно упакованных волокон он имеет высокую биодоступность, легко переваривается и усваивается.

Одна из популярных сфер использования такого коллагена – замедление старения. С этой целью его добавляют в антивозрастные кремы, сыворотки, филлеры для уменьшения морщин, увлажнения и омоложения кожи.

Однако более эффективным для поддержания молодости считают не наружное, а внутреннее применение коллагена в виде БАД. Их положительное влияние на кожу подтверждено многими исследованиями [1, 2]. Показано, что при длительном применении добавки с коллагеном:

• повышают увлажнённость кожи;
• уменьшают выраженность пигментных пятен и препятствуют их образованию;
• сглаживают морщины;
• увеличивают толщину и плотность дермы;
• улучшают эластичность, упругость, тонус, текстуру кожи.

Кроме этого добавки с коллагеном укрепляют ногти, делают более густыми и прочными волосы.

Ещё одно полезное действие коллагеновых добавок – поддержка опорно-двигательного аппарата. Они стимулируют восстановление хрящевой ткани, защищают её от разрушения, улучшают подвижность суставов. В целях профилактики коллагеновые добавки часто принимают профессиональные спортсмены, суставы которых регулярно подвергаются микротравмам. Польза коллагена для спортсменов также в том, что он способствует росту мышц и усиливает эффективность тренировок.

В исследовании на женщинах в постменопаузе показано, что пептиды коллагена повышают минеральную плотность костей [3], помогают снизить риск развития остеопороза, переломов и травм.

Наружные средства с коллагеном используют не только в косметологии, но и в медицине. Гидролизованный коллаген обладает высокой биосовместимостью и в комплексах с другими биополимерами применяется как биоматериал в тканевой инженерии для лечения тяжёлых ран, ожогов, язв.

Вопрос о механизме действия интересует многих, кто задумывается о приёме коллагеновых добавок. Может ли принятый коллаген встроиться в межклеточный матрикс и восполнить дефицит этого белка в коже или других структурах? Напрямую, конечно, нет. Но он делает это опосредованно. При внутреннем приёме гидролизованный коллаген попадает в тонкий кишечник, где всасывается в кровоток как в виде короткоцепочечных пептидов, так и в виде свободных аминокислот.

Предполагают 3 механизма действия:

1. Короткоцепочечные пептиды являются ценным и легкодоступным источником аминокислот, необходимых для эндогенного синтеза коллагена и другого важного для молодости и красоты белка – эластина. Как и коллаген, эластин на ⅓ состоит из аминокислотных остатков глицина и содержит много пролина.
2. Некоторые олигопептиды гидролизованного коллагена работают как лиганды рецепторов на мембранах фибробластов. Связываясь с ними, они стимулируют пролиферацию фибробластов и повышают синтез нового коллагена, а также эластина и гиалуроновой кислоты [4].
3. Коллаген и его фрагменты могут индуцировать регуляторные Т-клетки, которые улучшают состояние кожи за счёт поляризации макрофагов в сторону М2-подобных макрофагов. Такой тип макрофагов повышает продукцию внеклеточного матрикса фибробластами и способствует восстановлению структуры тканей [5].

Большинство добавок содержат самый распространённый в организме коллаген I типа, что обусловлено его универсальным анти-эйдж действием и преимуществами для всех типов соединительных тканей. Часто встречаются продукты с комбинацией коллагенов I и III типа. Также выпускают добавки с коллагеном II типа, который присутствует в хрящевой и костной ткани. Они могут содержать только коллаген II типа, коллаген II типа в комбинации с другими поддерживающим здоровье суставов компонентами или с коллагенами I и III типов. Выбирать добавку по типу коллагена нужно в зависимости от того, какие проблемы вас беспокоят, какой эффект вы хотели бы получить.

По форме выпуска средства с коллагеном бывают в виде порошка, капсул, жидких растворов.Лучше всего принимать коллаген в жидком виде, так как в этом случае он будет максимально быстро и легко усваиваться организмом. В продаже есть 2 варианта таких форм – готовые растворы и порошки для самостоятельного приготовления растворов. Мы рекомендуем выбирать коллаген в виде порошка, так как готовые растворы часто включают искусственные красители, ароматизаторы, подсластители. Порошок удобен в применении. Кроме приготовления растворов его можно добавлять в йогурты, смузи, каши и другие блюда.

По источнику происхождения бывает коллаген, выделенный из крупного рогатого скота, свиней, курицы и рыбы. Все они незначительно отличаются по аминокислотному составу. При выборе источника учитывайте свои особенности. Если у вас аллергия на рыбу, то при употреблении морского коллагена тоже возможна аллергическая реакция. А если вы имеете религиозные ограничения, придерживаетесь пескетарианства или просто не едите мясо, то морской коллаген отлично вам подойдёт. Есть мнение, что он усваивается лучше, чем говяжий и другие виды.

Более эффективными считают добавки, которые кроме самого коллагена включают компоненты, поддерживающие его естественную выработку и дополняющие его действие.

В нашем онлайн магазине Вы можете приобрести говяжий и рыбий коллаген в виде порошка с приятным ароматом ванили марки Рукето, дополнительно содержащие:

• мощный антиоксидант витамин С, который участвует в регенерации тканей, укрепляет иммунитет, стимулирует эндогенный синтез коллагена и усиливает его анти-эйдж эффект;
• гиалуроновую кислоту, которая обеспечивает увлажнение и восстановление кожи, входит в состав хряща и синовиальной жидкости, улучшает скольжение между суставными поверхностями.

Возраст – не единственная причина, по которой снижается уровень коллагена. Этот процесс ускоряют дефицит нутриентов, нездоровое питание, стресс, алкоголь, курение, пребывание на солнце без солнцезащитных средств. Особенно негативно сказывается нездоровое питание, включающее высокое потребление сахара. Оно приводит к гликированию белков, в том числе и коллагена, что нарушает его функции, взаимодействие с окружающими клетками и белками. Чтобы получить от приёма добавок лучший результат, важно подумать не только о пополнении запасов коллагена, но и об исключении разрушающих его факторов.

Список литературы:

[1] León-López A., Morales-Peñaloza A., Martínez-Juárez V.M., Vargas-Torres A., Zeugolis D.I., Aguirre-Álvarez G. Hydrolyzed Collagen-Sources and Applications // Molecules – 2019. – 24(22) – 4031.

[2] de Miranda R.B., Weimer P , Rossi R.C. Effects of hydrolyzed collagen supplementation on skin aging: a systematic review and meta-analysis // Int. J. Dermatol. – 2021. – Vol. 60, № 12. – 1449 – 1461.

[3] König D., Oesser S., Scharla S., Zdzieblik D., Gollhofer A. Specific Collagen Peptides Improve Bone Mineral Density and Bone Markers in Postmenopausal Women-A Randomized Controlled Study // Nutrients. – 2018. – Vol. 10, № 1. – 97.

[4] Sibilla S., Godfrey M., Brewer S., Budh-Raja A., Genovese L. An Overview of the Beneficial Effects of Hydrolysed Collagen as a Nutraceutical on Skin Properties: Scientific Background and Clinical Studies // The Open Nutraceuticals Journal. – 2015. – Vol. 8. – 29 – 42.

[5] Barati M., Jabbari M., Navekar R., Farahmand F., Zeinalian R., Salehi-Sahlabadi A., Abbaszadeh N., Mokari-Yamchi A., Davoodi S.H. Collagen supplementation for skin health: A mechanistic systematic review // J Cosmet Dermatol. – 2020. – 19 (11). – 2820 – 2829.