Tripeptydy kolagenu

Kolagen jest najobficiej występującą formą białka strukturalnego w ludzkim organizmie. Ten podstawowy składnik tkanki łącznej naturalnie znajduje się między innymi w skórze, mięśniach, kościach, ścięgnach, więzadłach, naczyniach krwionośnych oraz wyściółce jelit ^[1]. Stale rosnąca liczba badań naukowych pokazuje, iż kolagen wywiera korzystny wpływ na organizm człowieka (zwłaszcza skórę i układ kostno-stawowy), stąd preparaty kolagenowe (w tym tripeptydy kolagenu) cieszą się obecnie dużym zainteresowaniem ze strony konsumentów.

Czym jest kolagen?

Kolagen jest podstawowym składnikiem tkanki łącznej, który stanowi blisko jedną trzecią białkowej masy organizmu człowieka ^[1]. Zasadniczą rolą kolagenu jest utrzymanie tkanki łącznej w dobrej kondycji oraz zachowanie ochronnych właściwości mechanicznych skóry. Kolagen jest bowiem głównym komponentem strukturalnym macierzy zewnątrzkomórkowej skóry właściwej (ECM), która stanowi ponad 70% suchej masy ludzkiej skóry właściwej ^[2].

Poza tym kolagen stanowi 65-80% suchej masy ścięgna, a wiązania kolagenowe pomagają strukturze ścięgna budować odporność na działanie intensywnych naprężeń i sił ścinających. Z tego powodu kolagen odgrywa istotną rolę w utrzymaniu zdrowia ścięgien i łagodzeniu potencjalnego ryzyka odniesienia kontuzji w sporcie. Kolagen jest obecnie szeroko stosowanym bioaktywnym składnikiem w przemyśle spożywczym, kosmetycznym oraz farmaceutycznym ze względu na swoje właściwości biologiczne i funkcjonalne.

Kolagen – budowa

Kolagen charakteryzuje się wysokim stężeniem trzech aminokwasów – glicyny, proliny i hydroksyproliny, które tworzą jego charakterystyczną strukturę potrójnej helisy. Warto zwrócić szczególną uwagę na obecność hydroksyproliny, ponieważ występuje ona niezwykle rzadko w innych białkach pochodzenia zwierzęcego ^[3]. Jak się okazuje wraz z dietą nie dostarczymy aż tak dużych ilości glicyny i proliny. Dla przykładu w 100 g piersi z kurczaka bez skóry znajduje się około 2 g glicyny i proliny, natomiast już w niewielkiej ilości kolagenu (10 g) mamy prawie trzykrotnie większą ilość tych aminokwasów (około 6 g).

Kolagen ulega hydrolizie enzymatycznej, w rezultacie której dochodzi do rozkładu kolagenu na mniejsze bioaktywne peptydy, które są łatwo wchłaniane w przewodzie pokarmowym zanim trafią one ostatecznie do krwioobiegu. Dzięki hydrolizie peptydy kolagenowe nie posiadają właściwości żelujących żelatyny i są rozpuszczalne w zimnej wodzie. Do najbogatszych źródeł peptydów kolagenowych obecnie dostępnych na rynku suplementów diety zalicza się hydrolizowany kolagen wołowy, morski, wieprzowy oraz drobiowy.

Właściwości kolagenu

Kolagen wzmacnia naczynia krwionośne, poprawia elastyczność i nawilżenie skóry, zwiększa wytrzymałość mechaniczną kości oraz warunkuje prawidłową budowę chrząstki stawowej ^[1-8]. Sugeruje się, że suplementacja diety preparatami kolagenu może łagodzić stan zapalny, dolegliwości bólowe i obrzęk stawów u pacjentów chorujących na chorobę zwyrodnieniową stawów. Oprócz zmniejszania uciążliwych objawów związanych z chorobą zwyrodnieniową stawów i reumatoidalnym zapaleniem stawów, kolagen wywiera korzystny wpływ na kondycję skóry, włosów i paznokci.

W niedawnym przeglądzie systematycznym obejmującym 15 badań klinicznych z randomizacją (RCTs) z przeważającym udziałem sportowców rekreacyjnych stwierdzono, że stosowanie hydrolizowanego kolagenu miało najbardziej korzystny wpływ na poprawę funkcjonalności stawów oraz zmniejszenie odczuwanych dolegliwości bólowych stawów ^[2].

Zaobserwowano również pewną poprawę w składzie ciała, sile mięśniowej i regeneracji mięśni szkieletowych, w szczególności u starszych mężczyzn z sarkopenią. Warto dodać, że szybkość syntezy kolagenu była najbardziej nasilona podczas przyjmowania hydrolizowanego kolagenu w dawce 15 g na dzień, aczkolwiek nie miała ona znaczącego wpływu na proces syntezy białek mięśniowych (MPS), w porównaniu z białkami serwatkowymi.

Zaś rezultaty metaanalizy opublikowanej w 2019 roku, uwzględniającej 5 RCTs wykazały, że przyjmowanie preparatów zawierających kolagen przyczyniło się do znaczącej redukcji nasilenia objawów (zwłaszcza sztywności stawów) ocenianych za pomocą skali WOMAC oraz VAS u chorych na chorobę zwyrodnieniową stawów ^[8]. Zainicjowanie procesu naprawy przez nagromadzenie peptydu kolagenowego w tkance chrzęstnej pomaga w utrzymaniu struktury i funkcji chrząstki, czego pozytywnym następstwem jest złagodzenie dolegliwości bólowych i zmniejszenie tempa degradacji chrząstki stawowej.

Wchłanianie kolagenu

Kolagen ma konfigurację potrójnej helisy (Gly-X-Y), w której Gly to glicyna, zaś X i Y to głównie prolina (Pro) i hydroksyprolina (Hyp) ^[9]. Po spożyciu tripeptyd Gly-Pro-Hyp jest częściowo hydrolizowany przez aminopeptydazy rąbka szczoteczkowego nabłonka jelita cienkiego w celu wyeliminowania glicyny ^[10]. Następnie dipeptyd Pro-Hyp, główny składnik aktywny peptydów pochodzących z kolagenu, może być transportowany do komórek nabłonka jelita cienkiego z udziałem jelitowego oligopeptydowego transportera Pept-1 ^[11].

Wyższy poziom glicyny, proliny i hydroksyproliny w osoczu krwi wykryto po doustnym spożyciu hydrolizatów kolagenu o niskiej masie cząsteczkowej lub tripeptydów kolagenu w porównaniu z peptydem kolagenowym o dużej masie cząsteczkowej ^[12]. Ponadto poprzednie badania wykazały, że tripeptyd Gly-Pro-Hyp i dipeptyd Pro-Hyp były stabilne w płynie żołądkowo-jelitowym oraz osoczu krwi bez rozkładu przez kwas żołądkowy i enzymy – pankreatynę lub peptydazy krwi. Wyniki te wskazują, że doustne przyjmowanie tripeptydów kolagenu może być skutecznym podejściem do przyjmowania bioaktywnych peptydów ze względu na stabilność enzymatyczną i przepuszczalność jelitową Gly-Pro-Hyp i Pro-Hyp.

Co to są tripeptydy kolagenu?

Tripeptydy kolagenu uważane są za żywność funkcjonalną, która charakteryzuje się wysoką zawartością trzech aminokwasów – glicyny, proliny i hydroksyproliny ^[11]. Tripeptydy kolagenu są enzymatycznie hydrolizowaną formą kolagenu, co umożliwia ich stosowanie jako suplementów diety oraz kosmetyków do pielęgnacji skóry. Wskazuje się, że tripeptydy kolagenowe charakteryzują się lepszą rozpuszczalnością i biodostępnością, a także niższymi właściwościami alergizującymi w porównaniu z tradycyjnymi formulacjami kolagenu.

Tripeptydy kolagenu vs peptydy kolagenowe o dużej masie cząsteczkowej

Uważa się, że opisywane korzystne efekty przyjmowania hydrolizatu kolagenu można przypisać aktywności fizjologicznej krótkich peptydów krążących we krwi po spożyciu źródeł kolagenu ^[13]. Warto zauważyć, że stężenia krótkich peptydów w surowicy krwi są przeważnie wyższe po spożyciu tripeptydu kolagenu, aniżeli po spożyciu peptydu kolagenowego (tzw. peptydu makrocząsteczkowego). Wykazano, że tripeptydy kolagenu są wydajniej wchłaniane z przewodu pokarmowego niż peptyd kolagenowy.

Tripeptydy kolagenowe to hydrolizat kolagenu zawierający wysokie stężenie tripeptydów z sekwencją Gly-X-Y, takich jak glicyna-prolina-hydroksyprolina. Zauważono, że wchłanianie trójpeptydów kolagenu z przewodu pokarmowego jest relatywnie wyższe niż w przypadku innych produktów spożywczych zawierających kolagen, przy czym stężenie maksymalne glicyny, proliny i hydroksyproliny we krwi wynosi 10 nmol/ml u zdrowych osób po spożyciu 4 g na 50 kg masy ciała żywności bogatej w tripeptydy kolagenu (zawartość 50% aminokwasów). Ponadto zaobserwowano, że tripeptydy kolagenu są selektywnie wchłaniane do tkanki łącznej po podaniu pojedynczej dawki glicyny, proliny i hydroksyproliny znakowanej trytem, dzięki czemu ich wykrycie było możliwe autoradiografią ^[14].

Przeprowadzone badania wskazują, że tripeptydy kolagenu mogą być wykrywalne we krwi nawet po upływie 10 minut od doustnego spożycia (porównywalne z podaniem dootrzewnowym), osiągając maksymalne stężenie w ciągu 30 minut ^{[13, 14]}. Wchłanianie trójpeptydów kolagenowych z przewodu pokarmowego przebiega bardzo szybko ze względu na ich niewielki rozmiar i strukturę, co ułatwia przekroczenie bariery błony jelitowej i przedostanie się do krwiobiegu.

Wykrywalne stężenie tripeptydów kolagenu we krwi może utrzymywać się nawet przez kilka godzin. Sugeruje się również, że peptydy kolagenowe poniżej masy cząsteczkowej 500 Da są bardziej podatne na rozpad na wolne aminokwasy, co może przyczyniać się do zmniejszenia efektywności suplementacji diety kolagenem, aczkolwiek wymaga to potwierdzenia w kolejnych badaniach ^[15].

Wpływ tripeptydów kolagenu na serce i naczynia krwionośne

Stosowanie tripeptydów kolagenu może przyczyniać się do zapobiegania, jak i wspomagania leczenia miażdżycy naczyń krwionośnych. Wykazano, że doustne podawanie tripeptydów kolagenu królikom z hipercholesterolemią zmniejszało powierzchnię blaszki miażdżycowej, stężenie cholesterolu całkowitego w surowicy krwi oraz liczbę makrofagów i komórek mięśniowych w blaszkach miażdżycowych ^[16].

Badania in vitro wykazały zaś, że tripeptydy kolagenu hamują proliferację i migrację hodowanych komórek mięśni gładkich aorty ^[17]. Badanie otwarte z udziałem 32 zdrowych osób dorosłych wykazało, że przyjmowanie tripeptydów kolagenu dwa razy dziennie podczas śniadania i kolacji (całkowite dzienne spożycie 16 g, w tym 2,4 g aminokwasów glicyna-prolina-hydroksyprolina) przez okres sześciu miesięcy doprowadziło do istotnej redukcji toksycznych zaawansowanych końcowych produktów glikacji (TAGE) oraz wskaźnika naczyniowego serce-kostka (CAVI) u wszystkich badanych ^[18].

Sześciomiesięczna suplementacja preparatem zawierającym tripeptydy kolagenu przyczyniła się również do poprawy stosunku LDL-C/HDL-C w grupie wysokiego ryzyka (wartość początkowa powyżej 2,5), co wskazuje na to, że tripeptydy kolagenowe mogą być skuteczne głównie u osób podatnych na rozwój blaszek miażdżycowych, u których obserwuje się brak równowagi tych dwóch poziomów lipoprotein we krwi.

Sugeruje się, że tripeptydy kolagenowe są skuteczne w warunkach, w których dochodzi do rozwoju stanu zapalnego i uszkodzenia ścian naczyń krwionośnych. Spadek wartości indeksu naczyniowego CAVI wskazuje na poprawę elastyczności ścian naczyń krwionośnych po spożyciu tripeptydu kolagenu. Oczekuje się, że tripeptydy kolagenu będą skuteczne w profilaktyce i wspomaganiu leczenia zaawansowanej miażdżycy u osób z wieloma czynnikami ryzyka chorób sercowo-naczyniowych.

Wpływ tripeptydów kolagenu na cukrzycę

Sekwencja aminokwasów glicyna-prolina-hydroksyprolina (Gly-Pro-Hyp), która stanowi główny składnik tripeptydów kolagenu może prawdopodobnie hamować aktywność dipeptydylopeptydazy-IV (DPP-4) – enzymu odpowiedzialnego za degradację hormonu jelitowego GLP-1 (glukagonopodobnego peptydu-1) ^[19]. Wskazuje to zatem, iż tripeptydy kolagenu mogą mieć potencjalne zastosowanie w zapobieganiu rozwojowi cukrzycy, choć wymaga to dalszych badań ^[20].

Wpływ tripeptydów kolagenu na skórę

Hydrolizowane tripeptydy kolagenowe stają się coraz bardziej popularnym składnikiem występującym w kosmetykach i produktach do pielęgnacji skóry. Są one zaliczane do grupy przeciwutleniaczy, który zapewniają skórze działanie przeciwstarzeniowe ^[21]. Przeprowadzone badania pokazały, że hydrolizowane tripeptydy kolagenu wykazują właściwości przeciwzapalne i przeciwstarzeniowe, chociaż ich dokładny mechanizm nie został jeszcze w pełni poznany.

Badania z udziałem u chorych na atopowe zapalenie skóry (AZS) dowiodły, że zarówno doustne, jak i miejscowe stosowanie trójpeptydów kolagenu działa przeciwzapalnie, co skutkowało złagodzeniem objawów schorzenia, w tym poprawą nawilżenia skóry i zmniejszeniem jej swędzenia ^[22]. Hydrolizat kolagenu został również zidentyfikowany jako bezpieczny składnik preparatów kosmetycznych do stosowania miejscowego o dobrych właściwościach nawilżających warstwę rogową naskórka, zmniejszając w ten sposób efekt starzenia się skóry (suchość, wiotkość i zmarszczki) ^[23].

Podczas procesu starzenia się skóry kolageny są modyfikowane przez mineralizację, akumulację zaawansowanych produktów końcowych glikacji (AGEs) i wyczerpywanie się glikozaminoglikanów (GAG). Procesy te negatywnie wpływają na stabilność włókien kolagenowych i zwiększają degradację białek skóry za pośrednictwem metaloproteinaz macierzy zewnątrzkomórkowej (MMP).

W niedawnym prospektywnym badaniu pilotażowym z udziałem 22 Azjatek, które stosowały przez cztery tygodnie miejscowo tripeptydy kolagenu stwierdzono znaczne spłycenie zmarszczek, poprawę elastyczności i gęstości skóry oraz zmniejszenie gromadzenia się w skórze zaawansowanych produktów końcowych glikacji (AGEs), bez żadnych działań niepożądanych ^[21]. Badanie in vitro wykazało zapobiegawczy wpływ stosowania miejscowego trójpeptydów kolagenowych na gromadzenie się AGEs, produkcję denaturowanego kolagenu i reaktywnych form tlenu w fibroblastach skóry.

Ponadto stosowanie tripeptydów kolagenu zmniejszyło indukcję aktywności metaloproteinaz macierzy zewnątrzkomórkowej (MMP), jednocześnie zwiększając poziom kolagenu typu I. Wyniki te wskazują, że stosowanie miejscowe trójpeptydów kolagenu może poprawić fenotypy przedwczesnego starzenia się skóry poprzez hamowanie tworzenia zaawansowanych produktów glikacji i redukcję stresu oksydacyjnego, co prowadzi do opóźnienia starzenia się komórek.

Dowody naukowe dotyczące korzyści wynikających ze stosowania tripeptydów kolagenowych w zakresie poprawy kondycji skóry i zapobiegania przedwczesnemu starzeniu się skóry, cały czas się gromadzą. W randomizowanym, podwójnie ślepym, kontrolowanym placebo badaniu klinicznym, w którym wzięły udział 64 zdrowe kobiety w wieku 40-60 lat odnotowano poprawę nawilżenia i elastyczności skóry oraz zmniejszenie zmarszczek po 12 tygodniach doustnego stosowania niskocząsteczkowych tripeptydów kolagenu w dobowej dawce wynoszącej 1000 mg ^[24].

Zaś w innym randomizowanym, podwójnie ślepym, kontrolowanym placebo badaniu klinicznym z udziałem 84 kobiet w wieku od 40 do 60 lat wykazano, że doustne przyjmowanie tripeptydów kolagenu pozyskiwanych ze skóry tilapii nilowej (Oreochromis niloticus) w dobowej dawce 1000 mg przez 12 tygodni przyczyniło się do zmniejszenia przeznaskórkowej utraty wody i poprawy nawilżenia skóry ^[25]. Stosowanie trójpeptydów kolagenu było dobrze tolerowane przez kobiety w średnim wieku i nie zgłoszono żadnych poważnych skutków ubocznych w obydwu grupach (interwencyjnej i placebo).

Tripeptydy kolagenu – inne potencjalne możliwości zastosowania

Badania przeprowadzone na myszach w średnim wieku wykazały, że preparaty zawierające zarówno peptydy kolagenowe, jak i tripeptydy kolagenu znacząco zwiększyły masę mięśnia czworogłowego uda, piszczelowego przedniego i brzuchatego łydki oraz zmniejszyły zawartość tkanki tłuszczowej po 12 tygodniach stosowania ^[26]. Suplement zawierający tripeptydy kolagenu zwiększył ekspresję IGF-1, PI3K/AKT i kinazy mTOR, natomiast peptydy kolagenowe nasiliły ekspresję IGF-1 oraz kinazy AMPK w mięśniu brzuchatym łydki u starzejących się myszy.

Sugeruję się zatem, że peptydy kolagenowe i tripeptydy kolagenu mogą łagodzić sarkopenię związaną z wiekiem poprzez różne mechanizmy działania. Zaś w niedawnym badaniu na szczurach stwierdzono, że podawanie tripeptydów kolagenu o niskiej masie cząsteczkowej (<500 Da) pochodzących ze skóry ryb w ilości 100 μg/ml zwiększyło proliferację (15,0% i 28,2%), aktywność fosfatazy alkalicznej (29,3% i 32,0%), syntezę kolagenu (1,25- i 1,14-krotnie) i odkładanie wapnia (1,18- i 1,15-krotnie) odpowiednio w komórkach osteoblastopodobnych MG-63 i chondrocytach SW1353 ^[27].

Ponadto stwierdzono, że tripeptydy kolagenowe mogą promować wzrost podłużny i wysokość płytki wzrostowej kości piszczelowej u szczurów w okresie dzieciństwa. Trójpeptydy kolagenu mogą promować kostnienie śródchrzęstne i wzrost kości poprzez zwiększenie ekspresji insulinopodobnego czynnika wzrostu-1 (IGF-1) oraz białek morfogenetycznych kości (BMP).

Podsumowanie

Peptydy kolagenowe i tripeptydy kolagenu to suplementy diety, które wykazują szereg efektów biologicznych. Stale rośnie liczba badań naukowych, które pokazują szerokie możliwości zastosowania preparatów kolagenowych, między innymi we wspomaganiu leczenia nadciśnienia tętniczego krwi ^[28], cukrzycy typu 2 ^[29], nadwagi i otyłości ^[30] oraz powysiłkowych uszkodzeń mięśni szkieletowych ^[31].

Dostępne dane literaturowe wskazują, że tripeptydy kolagenu mogą szczególnie korzystnie wpływać na kondycję skóry i zapobiegać jej przedwczesnemu starzeniu się. Obiecujące doniesienia obejmują również potencjalne właściwości przeciwmiażdżycowe i przeciwcukrzycowe trójpeptydów kolagenowych.

Dietetyk kliniczny i sportowy  

Mgr Mateusz Durbas

O mnie: 

Magister dietetyki o specjalności dietetyka kliniczna, szkoleniowiec, autor setek artykułów na temat żywienia i suplementacji w branżowych czasopismach oraz portalach internetowych popularyzujących wiedzę opartą na faktach naukowych. Pasjonuje się szczególnie dietetyką kliniczną i sportową. Współpracuje na co dzień z pacjentami w poradni dietetycznej zlokalizowanej w śródmieściu Krakowa, jak również prowadzi konsultacje żywieniowe w formie online.

Specjalizuje się zwłaszcza w dietoterapii dolegliwości ze strony przewodu pokarmowego (zespół jelita drażliwego, zespół rozrostu bakteryjnego jelita cienkiego, wrzodziejące zapalenie jelita grubego, choroba Leśniowskiego-Crohna, celiakia, refluks żołądkowo-przełykowy, refluks krtaniowo-gardłowy, niealkoholowa stłuszczeniowa choroba wątroby) oraz zaburzeń hormonalno-metabolicznych (niedoczynność tarczycy, choroba Hashimoto, cukrzyca, insulinooporność, zespół policystycznych jajników). Prywatnie miłośnik książek i filmów, siatkówki, ćwiczeń siłowych i stretchingowych, leśnych wędrówek oraz trekkingu górskiego.

Bibliografia: