Kollageeni struktuurilised omadused
Kollageen on inimkehas kõige rikkalikum valk. See valk moodustab kõigi organite kudede rakuvahelise maatriksi (täitematerjali), andes neile kuju ja tugevuse. Sellel on mitmekülgsed ja olulised funktsioonid. See on üks peamistest luude, naha, lihaste, kõõluste ja sidemete ehituslikest elementidest. Kollageeni leidub ka paljudes teistes kehaosades, sealhulgas veresoonedes, sarvkestas ja hammaste koes. Kollageen võib esineda geelitaolise kujuna (näiteks rakuvahelises ruumis) või keritud kiududena (näiteks kõõlustes). Ligikaudu 80–90% kogu inimkehas olevast kollageenist on kiuline kollageen. Valdavalt on vähemalt 16 kollageeni tüüpi, kuid kolm tüüpi - I, II ja III - moodustavad umbes 90% kogu organismi kollageenist. Kollageenikiud koosnevad erinevat tüüpi kollageenist. Näiteks domineerivad nahas I ja III tüüpi kollageenid – I tüüpi kollageen moodustab 80% kogu naha massist, III tüüpi kollageen moodustab ülejäänud 15%. I tüüpi kollageeni leidub ka luudes, kõõlustes, sidemetes, arterite seintes, sarvkestas, nahaaluses koes, lihaskiududes, luudes, hammaste koes, juustes, küüntes ja soolestiku limaskestas. II tüüpi kollageeni enamus asub kõhredes, samuti klaaskehas ja lülivaheketaste koes. III tüüpi kollageeni leidub arterite seintes, nahas, sooleseintes, kopsudes, maksas, põrnas, emaka kudedes ja lihastes. On ka IV ja V tüüpi kollageeni, kuid need moodustavad väga väikese osa. Kiulise kollageeni põhiline struktuuriühik on pikk (300 nm), õhuke (1,5 nm läbimõõduga) valk, mis koosneb kolmest polüpeptiidist ahelast. Iga ahela koostis on 1050 aminohapet, mis on kokku keritud üksteise kõrvale spiraaliks. On tõestatud, et kõigis kollageenides on sarnane kolme nööri spiraalne struktuur ning iga kollageeni unikaalsed omadused tulenevad peamiselt segmentidest, mis katkestavad selle spiraali ja moodustavad teistsuguse kolmemõõtmelise struktuuri. Selline kolmekordne spiraalne kollageeni struktuur on domineeriv tänu kolme aminohappe - glütsiini, proliini ja hüdroksüproliini - ebatavalisele rohkusile. I tüüpi kollageenikiud on väga venivad - nii palju, kui saab kollageeni kahjustamata venitada. Need ligikaudu 50 nm läbimõõduga ja mõne mikromeetri pikkused kiud domineerivad kõõlustes, mis ühendavad lihaseid luudega ning peavad taluma suuri jõude – I tüüpi kollageen on tugevam kui teras. II tüüpi kollageen on peamine kõhre kollageen. Selle kiud on läbimõõdult väiksemad kui I tüübil ja paiknevad paksus rakuvahelises maatriksis, andes tugevuse ja võimaldades liigestel lööke neelata.
Hüdrolüüsitud kollageen ja selle eelised
Kollageeni toodab keha loomulikult, kuid seda saab ka toidust ja toidulisanditest. Enamik toidulisandeid saadakse erinevatest loomsetest ja taimsest allikatest, millest kõige sagedamini on veised, sead ja kalad, meduusid ja käsnad (ingl sponge). Vähem levinud allikad on geneetiliselt muundatud pärmid ja bakterid. Hüdrolüüsitud kollageen koosneb väikese molekulmassiga (0,3–8 kDa) peptiididest, mis saadakse loomade (näiteks veiste, sead ja kalade) luudest, nahast ja sidekoest pärinevast loomulikust kollageenist. Tänu madalale molekulmassile on hüdrolüüsitud kollageen kerge seedida, imenduda ja jaotuda inimese kehas. Lõpliku hüdrolüüsitud kollageeni kvaliteet sõltub selle keskmisest molekulmassist, mis võib erineda vastavalt töötlemismeetodile. Kollageeni peptiidide molekulmass varieerub 0,3 kuni 8 kDa vahel.
Erinevused mere- ja loomse kollageeni vahel
Merepõhine kollageen koosneb veise kollageenist väiksematest peptiididest, mistõttu seda on 1,5 korda kergem seedida, imenduda ja levitada kogu kehas. On tõestatud, et merepõhine kollageen on ohutum ning selle lahustuvus on suurem. Kaladest saadud kollageen sisaldab 8-st 9-st organismile vajaliku aminohappe hulgast valku moodustamiseks. Selle tüübi kollageenile on iseloomulik suur glütsiini, proliini ja hüdroksüproliini aminohapete sisaldus. Veisekollageen sisaldab nii I kui ka III tüüpi kollageeni (valdav on III tüüpi), samas kui merepõhine kollageen on peamiselt I tüüpi. See tähendab, et selle struktuur on inimese kollageeniga kõige sarnasem, mistõttu sobib see ideaalselt inimese organismi kollageenivajaduse rahuldamiseks. Merepõhine kollageen kaitseb suurepäraselt naha vananemise vastu, parandades niiskuse säilitamist, suurendades hüaluroonhappe hulka ning täiendades kollageeni ja elastiini kiude. Kuigi on tõestatud, et veisekollageen samuti suurendab naha kollageeni hulka, ei avaldanud see olulist mõju naha niiskusele ega hüaluroonhappe sisaldusele. Kuna veisekollageenis domineerib III tüüpi kollageen, võib see sobida paremini neile, kellele on tähtis soolestiku ja siseorganite seisund. Merepõhine kollageen on teadusuuringutes suhteliselt uus. Sellegipoolest on teadusuuringud näidanud paljulubavaid tulemusi selle kollageeni kasulikkusest luukoe regeneratsioonis, kortsude vähendamises, UV-kiirguse kaitses ja haavade paranemises. Kui te ei söö liha või olete kalade suhtes tundlik, on merepõhine kollageen sobiv valik. Kui teie prioriteediks on naha, juuste ja küünte tervise parandamine, peaksite valima merepõhise kollageeni. Kui soovite aga toetada üldist organismi tervist ja taastumist, on heina söödetud veisekollageen suurepärane valik.
Kollageeni kasu tervisele
Vanusega väheneb kollageeni süntees umbes 1,5% aastas. Vananevas nahas muutuvad kollageenikiud paksemaks ja palju lühemaks ning I tüüpi kollageen kaob. Seega, muutudes kollageeni tüüpide suhtarvul, väheneb naha elastus ja tugevus ning naha struktuur halveneb. Arvatakse, et kollageenil on oluline roll fibroblastide moodustumisel, mis stimuleerivad uute rakkude kasvu ja aitavad asendada surnud naharakke. Fibroblastide aktiveerimisel suureneb kollageeni tootmine. Uuringud on näidanud, et sõltuvalt vanusest on võimalik kollageeni sünteesi vähenemist taastada, võttes spetsiaalseid bioaktiivseid kollageenilisandeid. Kollageeni tarbimine võib suurendada küünte tugevust, takistades nende rabedust. Lisaks soodustab see juuste ja küünte kasvu. Kollageeni sünteesiks on organismil hädavajalik C-vitamiin. Seega võib C-vitamiini lisamine toitumisse aidata organismil kollageeni loomulikku tootmist stimuleerida. Kollageen on väga oluline ka soolestiku tervisele. On teatud tõendid, et kollageeni aminohapped, eriti glütsiin, võivad aidata seedetrakti põletiku kontrollimisel. Lisaks on glutamiin, teine kollageeni aminohape, võti soolestiku põletiku ja oksüdatiivse stressi vähendamiseks. On tõestatud, et optimaalne kollageeni kogus aitab säilitada soolestiku õiget mikrofloorat ning sooleseina seisundit. Just kaks aminohapet - glütsiin ja glutamiin - võivad olla eriti kasulikud, kuna mõlemad mängivad olulist rolli kude toetamisel, mis vooderdab seedetrakti. Glütsiin on eriti kasulik põletiku vastu võitlemisel, aidates kontrollida põletikulisi soolestiku haigusi, samal ajal kui glutamiin on vajalik enterotsüütide ehk sooleseina rakkude terviklikkuse säilitamiseks. Seega võib soolestiku tervise parandamiseks hästi sobida nii loomne kui ka merepõhine kollageen. Kollageenil on oluline roll sidekoe funktsioonis, mis tähendab, et sobiv kollageeni kogus on oluline keha jõu säilitamiseks vananedes. Mõned uuringud on näidanud, et kollageen võib aidata kontrollida valulikke sümptomeid patsientidel, kes põevad liigesehaigusi (reumatoidartriit, osteoartriit). Teadlased oletavad, et lisakollageen võib koguneda kõhredesse ja stimuleerida kollageeni tootmist, mis võib põhjustada põletiku vähenemist, paremat liigeste toestust ja valulikkuse vähenemist, kuigi täpne bioloogiline mehhanism, kuidas kollageenilisandid liigesevalu leevendavad, on endiselt ebaselge. Teised teadlased arvavad, et kollageen ei suurenda organismi enda kollageeni hulka, vaid pigem soodustab põletikuvastaseid protsesse ja seeläbi leevendab üldisi sümptomeid. Mõned uuringud on näidanud merepõhise kollageeni kasu luukoele – see aktiveerib osteoblaste – luurakke, mis vastutavad luu sünteesi ja mineraliseerimise eest. Osteoblastid toodavad ka kollageeni, et luu mittesoolustunud osa ehk osteoid moodustuks. Kuna kollageen moodustab suure osa luukoest, andes sellele struktuuri ja aidates säilitada tugevust, võib vananedes ja luudes kollageeni vähenedes tekkida haigusi nagu osteoporoos, mida iseloomustab madal luutihedus ja suurem luumurdude risk. 1–10% lihaskoe massist moodustab kollageen. See valk on vajalik lihaste tugevuseks ja korrektseks funktsioneerimiseks. Uuringud näitavad, et kollageenilisandid aitavad suurendada lihasmassi inimestel, kellel on sarkopeenia – vanusega seotud lihasmassi kadu. Uurijad on leidnud, et kollageeni tarbimine võib soodustada lihasvalkude, nagu kreatiini, sünteesi pärast füüsilist koormust. Kuid lihasmassi suurendamise potentsiaali uurimiseks on vaja veel uuringuid.
Mis kahjustab kollageeni tootmist?
Suur tarbitava suhkru kogus kiirendab glükatsiooniprotsessi, moodustades lõplikke glükatsioonitoodangu ühendeid, mille liig võib kahjustada ja lagundada teisi valke. Glükatsioonitooted jäävad kauaks kudedesse, kus nad tekivad, põhjustades kudede valkude funktsiooni kadumist. Aja jooksul võib liigse suhkru tarbimine kollageeni hulka vähendada ja nõrgendada. Kollageen laguneb kiiresti korduva ja pikaajalise ultraviolettkiirguse mõjul. Lisaks kahjustab päike naha keskkihti – dermist –, mis aktiveerib kortsude ja pigmentatsiooni teket. Suitsetamine võib kahjustada kollageeni sünteesi – on teada, et tubakasuitsus leiduvad kemikaalid kahjustavad naha struktuurivalke: elastiini ja kollageeni. See kahjustab oluliselt ka haavade paranemist ja soodustab kortsude teket.
Kollageenilisandid
Tuleb märkida, et kollageen on laialdaselt kasutusel nii toidulisandina kui ka toidulisandina. Lisaks on see kosmeetikatööstuses üha populaarsem alternatiivse vahendina, mis vähendab naha vananemise tagajärgi. Praegu on kõige populaarsem ja laialdasemalt kasutatav hüdrolüüsitud kollageen. Hüdrolüüsitud kollageeni leidub erinevates vormides, sealhulgas pulbritena, tablettidena ja kapslitena. Hüdrolüüsitud kollageeni võib tarbida pillidena või pulbrina ning segada erinevate jookidega, näiteks kohvi, apelsinimahla või smuutidega. Seda võib lisada ka erinevatesse küpsetistesse ja maiustustesse. Kuna suur osa kollageenist saadakse loomsete osade kaudu, on oluline veenduda, et ostetud toode on kvaliteetne ja ei sisalda lisasaasteaineid. Sama kehtib ka merepõhise kollageeni kohta – kuna merekollageen saadakse tavaliselt kalade nahast, luudest või soomustest, on oluline kala päritolu ning saasteainete (nagu elavhõbeda ja raskemetallide) puudumine.
- Asserin, J., Lati, E., Shioya, T., & Prawitt, J. (2015). Suukaudse kollageeni peptiidi toidulisandi mõju naha niiskusele ja dermise kollageenivõrgustikule: tõendid eks vivo mudelist ja randomiseeritud, platseebokontrolliga kliinilistest uuringutest. Journal of Cosmetic Dermatology, 14(4), 291-301.
- Avila Rodríguez, M. I., Rodriguez Barroso, L. G., & Sánchez, M. L. (2018). Kollageen: ülevaade selle allikatest ja potentsiaalsetest kosmeetilistest kasutusaladest. Journal of Cosmetic Dermatology, 17(1), 20-26.
- Bello, A. E., & Oesser, S. (2006). Kollageeni hüdrolüsaat osteoartriidi ja teiste liigesehaiguste raviks: kirjanduse ülevaade. Current Medical Research and Opinion, 22(11), 2221-2232.
- Bosch, R., Philips, N., Suárez-Pérez, J. A., Juarranz, A., Devmurari, A., Chalensouk-Khaosaat, J., & González, S. (2015). Foto vananemise ja naha fotokartsinogeneesi mehhanismid ning taimsete ühenditega fotokaitse strateegiad. Antioxidants, 4(2), 248-268.
- Chen, P., Cescon, M., & Bonaldo, P. (2015). Kollageen VI puudumine soodustab haava tekkel juuste kasvu. Journal of Investigative Dermatology, 135(10), 2358-2367.
- Danby, F. W. (2010). Toitumine ja vananev nahk: suhkur ja glükatsioon. Clinics in Dermatology, 28(4), 409-411.
- Exposito, J. Y., Valcourt, U., Cluzel, C., & Lethias, C. (2010). Kiuline kollageeniperekond. International Journal of Molecular Sciences, 11(2), 407-426.
- Gillies, A. R., & Lieber, R. L. (2011). Skeletilihase ekstratsellulaarse maatriksi struktuur ja funktsioon. Muscle & Nerve, 44(3), 318-331.
- Hexsel, D., Zague, V., Schunck, M., Siega, C., Camozzato, F. O., & Oesser, S. (2017). Suukaudne spetsiifiliste bioaktiivsete kollageeni peptiidide lisamine parandab küünte kasvu ja vähendab haprate küünte sümptomeid. Journal of Cosmetic Dermatology, 16(4), 520-526.
- Hoyer, B., Bernhardt, A., Heinemann, S., Stachel, I., Meyer, M., & Gelinsky, M. (2012). Biomimeetiliselt mineraalitud lõhe kollageenist raamistikud luukoe inseneri rakendusteks. Biomacromolecules, 13(4), 1059-1066.
- Knuutinen, A., Kokkonen, N., Risteli, J., Vähäkangas, K., Kallioinen, M., Salo, T., ... & Oikarinen, A. (2002). Suitsetamine mõjutab inimnaha kollageeni sünteesi ja ekstratsellulaarse maatriksi ainevahetust. British Journal of Dermatology, 146(4), 588-594.
- León-López, A., Morales-Peñaloza, A., Martínez-Juárez, V. M., Vargas-Torres, A., Zeugolis, D. I., & Aguirre-Álvarez, G. (2019). Hüdrolüüsitud kollageen — allikad ja rakendused. Molecules, 24(22), 4031.
- Lim, Y. S., Ok, Y. J., Hwang, S. Y., Kwak, J. Y., & Yoon, S. (2019). Mereline kollageen kui paljulubav biomaterjal biomeditsiinilisteks rakendusteks. Marine Drugs, 17(8), 467.
- Lin, M., Zhang, B., Yu, C., Li, J., Zhang, L., Sun, H., ... & Zhou, G. (2014). L-Glutamaadi lisamine parandab imetamise lõpetanud põrsaste peensoole arhitektuuri ning suurendab jejunaalse limaskesta aminohapete retseptorite ja transpordi ekspressiooni. PloS One, 9(11), e111950.
- Liu, J., Zhang, B., Song, S., Ma, M., Si, S., Wang, Y., ... & Guo, Y. (2014). Põllumajandusliku kollageeni peptiidide ühendid soodustavad MC3T3-E1 pre-osteoblastide proliferatsiooni ja diferentseerumist. PLoS One, 9(6), e99920.
- Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S. L., Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Kollageen: maatriksi kiulised valgud. Molecular Cell Biology, 4.
- Porfírio, E., & Fanaro, G. B. (2016). Kollageeni toidulisandina kasutamine luuhaiguste ja osteoartriidi ennetamisel ja ravis: süsteemne ülevaade. Revista Brasileira de Geriatria e Gerontologia, 19(1), 153-164.
- Proksch, E., Segger, D., Degwert, J., Schunck, M., Zague, V., & Oesser, S. (2014). Spetsiifiliste kollageeni peptiidide suukaudne lisamine avaldab kasulikke mõjusid inimese naha füsioloogiale: topeltpime, platseebokontrollitud uuring. Skin Pharmacology and Physiology, 27(1), 47-55.
- Ricard-Blum, S. (2011). Kollageeniperekond. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 3(1), a004978.
- Silva, T. H., Moreira-Silva, J., Marques, A. L., Domingues, A., Bayon, Y., & Reis, R. L. (2014). Merelise päritoluga kollageenid ja nende potentsiaalsed rakendused. Marine Drugs, 12(12), 5881-5901.
- Song, H., Zhang, S., Zhang, L., & Li, B. (2017). Suukaudne bovini luukollageeni peptiidide manustamine aeglustab naha vananemist loomulikult vananevatel hiirtel. Nutrients, 9(11), 1209.
- Subhan, F., Ikram, M., Shehzad, A., & Ghafoor, A. (2015). Mereline kollageen: tõusvas rollis biomeditsiinilistes rakendustes. Journal of Food Science and Technology, 52(8), 4703-4707.
- Varani, J., Dame, M. K., Rittie, L., Fligiel, S. E., Kang, S., Fisher, G. J., & Voorhees, J. J. (2006). Vähendatud kollageeni tootmine vananevas nahas: vanusest tingitud fibroblastide funktsiooni muutused ja defektne mehaaniline stimulatsioon. The American Journal of Pathology, 168(6), 1861-1868.
- Viguet-Carrin, S., Garnero, P., & Delmas, P. D. (2006). Kollageeni roll luu tugevuses. Osteoporosis International, 17(3), 319-336.
- Vollmer, D. L., West, V. A., & Lephart, E. D. (2018). Naha tervise parandamine: looduslike ühendite ja mineraalide suukaudse manustamise mõju nahamikroobioomile. International Journal of Molecular Sciences, 19(10), 3059.
- Zdzieblik, D., Oesser, S., Baumstark, M. W., Gollhofer, A., & König, D. (2015). Kollageeni peptiidi toidulisand koos jõutreeninguga parandab kehakoostist ja suurendab lihasjõudu eakates sarkopeenilistes meestes: randomiseeritud kontrolluuring. British Journal of Nutrition, 114(8), 1237-1245.
