مطالب پربازدید
کلاژن هیدرولیز شده؛ کاربرد در مکمل های سلامت، زیبایی و جوانساز
ریحانه معصومی، دکترای تخصصی شیمی آلی، گروه فرمولاسیون، مرکز تحقیقات گیاهان دارویی باریج
مقدمه
زیبایی در جامعه جنبه‌ای است که از زمان تولد دختر یا پسر، همواره ضرورت نیاز به آن حس می شود. امروزه پوست جوان و سالم معیار استاندارد زیبایی است که ضرورت پذیرش را در مصرف کنندگان این عصر ایجاد می کند و در نتیجه افزایش تحقیقات و دستیابی به جایگزین هایی ایجاد می شود که بافت پوست را به ظاهری صاف و جوان برساند. کلاژن به عنوان یک پروتئین کلیدی در بدن عمدتاً در مواردی از جمله پوست، استخوان ها، غضروف، تاندون ها و دندان ها یافت می‌شود و نقش مهمی در ساختار و عملکرد سلول ها و بافت های بدن از جمله رگ های خونی، قرنیه (گنبد شفاف جلوی چشم)، لثه و پوست سر ایفا می کند. همچنین این پروتئین باعث بهبود زخم و ترمیم استخوان می شود [1, 2].
کلاژن پروتئین اصلی است که بافت های همبند انسان از جمله پوست، ماهیچه ها، مفاصل و تاندون ها را می سازد. اما با گذشت زمان، بدن به دلیل افزایش سن و عادات بدی مانند سیگار کشیدن، رژیم غذایی نامتعادل و بسیاری عوامل دیگر تولید خود را کاهش می دهد. از دست دادن کلاژن بین 18 تا 29 سالگی شروع می شود و پس از 40 سالگی، بدن می تواند حدود 1٪ از کلاژن خود را در سال از دست بدهد. در حدود 80 سالگی، تولید کلاژن می تواند به طور کلی 75٪ در مقایسه با بزرگسالان جوان کاهش یابد.
برای جبران کمبود این ماده مهم، بسیاری از افراد کلاژن هیدرولیز شده را به شکل مکمل های آنتی اکسیدانی مصرف می کنند، محصولاتی که در سال های اخیر به خصوص در بین بانوان و ورزشکاران محبوبیت زیادی پیدا کرده است.
ساختار شیمیایی کلاژن
ساختار اولیه کلاژن متشکل از اسیدهای آمینه، عمدتا توسط گلیسین (33٪)، پرولین و هیدروکسی پرولین (22٪) است. ساختار ثانویه از زنجیره های α آمینواسیدهایی تشکیل شده است که به صورت مارپیچ با سه آمینو اسید در هر نوبت بسته می شوند، که در اطراف یکدیگر رگ به رگ می شوند و یک ساختار سوم محکم را تشکیل می دهند. ساختار اساسی کلاژن، ساختار چهارتایی مربوط به ابرمارپیچ است. تاکنون 29 نوع کلاژن کشف شده است. کلاژن نوع I شایع‌ترین نوع کلاژن در پوست، استخوان، دندان، تاندون، رباط‌ها، لیگاتور عروقی و اندام‌ها است. کلاژن نوع II در غضروف ها وجود دارد. برای کلاژن نوع III ، پوست، ماهیچه ها و عروق خونی رایج ترین منابع این پروتئین هستند. کلاژن نوع IV در لایه اپیتلیوم ترشح شده غشای پایه و لایه پایه گزارش شده است. کلاژن نوع V یکی از اجزای اصلی سطوح سلولی و جفت است. تمایز ماهیت کلاژن با وجود زنجیره های α مختلف، ایزوفرم های ذرات و ساختارهای فوق مولکولی هر نوع کلاژن تعیین می شود. تنوع انواع کلاژن نیز به دلیل تفاوت در بیان ژن های دخیل در بیوسنتز پروتئین است.
پروسه بیوسنتز کلاژن نوع Ι
کلاژن جزء اصلی تشکیل دهنده پوست است. ارگانیسم آن را به عنوان پروکلاژن از فیبروبلاست ها سنتز می کند و بعداً پروکلاژن را به ذره کلاژن تبدیل می کند که 85 تا 90 درصد آن شامل کلاژن نوع I است و 10 تا 15 درصد باقی مانده مربوط به نوع III کلاژن است. بیوسنتز پروتئین ها تا حد زیادی مشابه است، اما بیوسنتز کلاژن دارای ویژگی های منحصر به فرد خود است، مانند شکل پیش ساز (پروکلاژن)، که عملکردهای مهمی را انجام می دهد، و چند تغییر نادر پس از ترجمه که پس از تجمع آمینو اسیدها به این سه اسید ظاهر می شود. زنجیره های پپتیدی برای ویژگی های ساختاری کلاژن بسیار مهم است. بیوسنتز کلاژن یک فرآیند چند مرحله‌ای است که به عوامل بیوشیمیایی و رویدادهای متعدد در شرایط مناسب نیاز دارد [1].
پروسه بیوسنتز کلاژن نوع ΙΙΙ
منابع تامین کلاژن
کلاژن بومی نوع I را می توان از منابع مختلف استخراج کرد، با این حال، منبع اصلی آن، استخراج گاوی به دلیل در دسترس بودن و همچنین زیست سازگاری آن است. استخراج کلاژن را می توان از بافت های مختلف مانند استخوان، تاندون، بافت ریه یا حتی بافت همبند انجام داد. یکی دیگر از منابع رایج محصولات جانبی خوک است. این منبع شباهت زیادی به کلاژن انسانی دارد. هیچ محدودیتی از نظر حساسیت زایی برای استفاده از آن وجود ندارد زیرا به طور گسترده به عنوان تقویت کننده تاندون، ترمیم فتق و برای بهبود پوست و زخم به عنوان یک ماده جراحی پلاستیک و ترمیمی استفاده شده است. منابع جایگزین برای استخراج کلاژن بومی که منشأ گاو یا خوک ندارند، از تاندون و پوست گوسفند، بافت ماهی مانند استخوان، پوست و فلس یا محصولات جانبی زائد ماهی یا سایر منابع مانند پوست مرغ، اردک و خرگوش نیز استفاده می گردد [1].
کلاژن هیدرولیز شده
کلاژن هیدرولیز شده (Hydrolyzed collagen (HC)) به عنوان یک مکمل “ضد پیری” به بازار عرضه می شود. مشخص شده است که کلاژن هیدرولیز شده که برای دستیابی به مواردی از جمله کاهش چین و چروک، تسکین درد مفاصل، بهبود سلامت استخوان و تسریع پروسه کاهش وزن کمک می کند [2].
کلاژن حاوی اسیدهای آمینه، بلوک های سازنده پروتئین است. شکل هیدرولیز شده کلاژن، همچنین به عنوان پپتیدهای کلاژن یا پپتیدهای هیدرولیز شناخته می شود، به راحتی در جریان خون جذب می شود. کلاژن هیدرولیز شده محصولی است که با قرار دادن کلاژن در فرآیند هیدرولیز به دست می آید. پپتیدهای کلاژن که معمولاً به آنها کلاژن هیدرولیز شده نیز گفته می شود، به راحتی در جریان خون جذب می شود. کلاژن هیدرولیز شده، پپتیدهای کوچکی هستند (وزن مولکولی متوسط 3.3 کیلو دالتون) که از کلاژن، پروتئین ساختاری اولیه در رباط ها، تاندون ها، پوست و استخوان ها مشتق می شوند. رایج ترین روش مورد استفاده برای تولید پپتیدهای کلاژن شامل هیدرولیز جزئی کلاژن جدا شده برای تشکیل ژلاتین و سپس درمان ژلاتین با پروتئینازهای خاص برای تشکیل پپتیدهای کلاژن کوتاه تر است. هیدرولیز به کلاژن اجازه می دهد تا به پپتیدها، یعنی قطعات پروتئینی با وزن مولکولی کمتر از شکل اصلی آن، تجزیه شود تا راحت تر هضم و جذب شود. علاوه بر این، این فرآیند توانایی خنثی کردن یا افزایش قدرت ژل شدن پروتئین را دارد [3]. به طور کلی، کلاژن گاوی، کلاژن خوک، کلاژن مرغ یا کلاژن ماهی (به اصطلاح کلاژن دریایی هیدرولیز شده) برای تنظیم دقیق هیدرولیز، با توجه به کاربردهای مورد نظر استفاده می شود. پس از هیدرولیز شدن به پپتیدها، کلاژن در آب و مایعات دیگر حل می شود؛ به راحتی در روده و پوست جذب می شود؛ به راحتی هضم می شود و خواص آنتی اکسیدان بیشتری دارد. به دلایل ذکر شده، کلاژن هیدرولیز شده اغلب به عنوان یک ماده بهینه در فراورده های آرایشی و دارویی استفاده می شود [3].
حقایق مکمل کلاژن هیدرولیز شده [3-5]
ترکیبات فعال: اسیدهای آمینه، پپتیدها
نام های جایگزین: پپتیدهای کلاژن، هیدرولیز کلاژن، گلیسیریزینات دی پتاسیم
وضعیت حقوقی: مکمل بدون نسخه (OTC) در ایالات متحده
دوز پیشنهادی: 5 تا 10 گرم (گرم) در روز برای درد مفاصل
ملاحظات ایمنی: هیچ داده ایمنی برای کودکان، افراد مبتلا به بیماری های مزمن، یا کسانی که باردار یا شیرده هستند وجود ندارد.
فواید کلاژن هیدرولیز شده برای سلامتی
استفاده از مکمل ها باید به صورت فردی و توسط یک متخصص مراقبت های بهداشتی مانند یک متخصص تغذیه یا داروساز یا ارائه دهنده مراقبت های بهداشتی بررسی شود. فواید متعددی برای مکمل های کلاژن در راستای سلامتی گزارش شده است. تحقیقات کلاژن به طور خاص بر روی مواردی از جمله کاهش اثرات پیری بر روی پوست، سلامت استخوان ها و مفاصل، التیام زخم، ترکیب بدنی و همچنین تحقیقات کمتری در مورد اثرات کلاژن بر کاهش وزن، رشد ناخن، سلامت قلب و سلامت چشم انجام شده است.
سلامت پوست
کلاژن حدود 70 تا 75 درصد پوست ما را تشکیل می دهد. پوست به عنوان بزرگترین عضو بدن، از آسیب های خارجی محافظت می کند؛ به تنظیم دما کمک می کند و سایر عملکردهای حیاتی بدن را انجام می دهد. با افزایش سن، کلاژن در لایه داخلی پوست کاهش می یابد و منجر به خشکی، از دست دادن خاصیت ارتجاعی و خطوط و چین و چروک می شود. کلاژن هیدرولیز شده تولید کلاژن، الاستین و هیالورونیک اسید را در پوست افزایش می دهد.
مطالعات اخیر نشان داده است که مکمل های خوراکی کلاژن هیدرولیز شده می توانند با علائم پیری پوست مبارزه کنند، چین و چروک ها را کاهش و هیدراتاسیون و خاصیت ارتجاعی پوست را بهبود بخشند. برای مبارزه با پیری پوست، کلاژن هیدرولیز شده باید حداقل به مدت هشت هفته مصرف شود. منبع کلاژن هیدرولیز شده اهمیت ویژه ای دارد و محصولات دریایی (بر پایه ماهی) برای پوست موثرترین هستند [2, 6-8].
سلامت مفاصل و استخوان
کلاژن هیدرولیز شده می تواند وارد بافت های مفصل شود و به ترمیم غضروف آسیب دیده کمک کند. برای افراد مبتلا به بیماری مفاصل استئوآرتریت که دچار سایش و پارگی مفاصل هستند که با پیری همراه است، کلاژن هیدرولیز شده حداقل درد و عملکرد مفاصل را بهبود می دهد. تحقیقات بیشتری برای تعیین دوز بهینه و مدت زمان مصرف مکمل کلاژن هیدرولیز شده مورد نیاز است. دوزهای روزانه از 720 میلی گرم برای چند هفته تا 10 گرم به مدت شش ماه مورد مطالعه قرار گرفته است [4].
درمان زخم
کلاژن هیدرولیز شده دارای اثرات ضد میکروبی و آنتی اکسیدانی است و فرم پودر آن به عنوان پانسمان زخم به بازار عرضه می شود. طبق یک کارآزمایی بالینی کوچک، مکمل‌های مبتنی بر کلاژن هیدرولیز شده ممکن است بهبود زخم را بهبود بخشند و زمان سپری شده در بیمارستان را برای بیماران سوختگی به حداقل برسانند. از آنجایی که تنها 31 نفر در این مطالعه حضور داشتند، تحقیقات بیشتری برای تعیین اثرات کلاژن هیدرولیز شده مورد نیاز است [9].
ترکیب بدنی
مطالعات انسانی در مورد اثرات پپتیدهای کلاژن بر کاهش چربی بدن بسیار محدود است.کلاژن هیدرولیز شده ممکن است بهبود مختصری در ترکیب بدن ارائه دهد، اما تحقیقات بیشتری مورد نیاز است. بر اساس یک کارآزمایی بالینی، مصرف مکمل های کلاژن هیدرولیز شده علاوه بر تمرینات مقاومتی (وزنه برداری) می تواند توده بدون چربی را افزایش دهد. اثرات کلاژن هیدرولیز شده بر ترکیب بدن در یک مطالعه بر روی مردان مسن بیشتر از افراد جوان بود [10].
عوارض جانبی و اقدامات احتیاطی
به طور کلی، کلاژن هیدرولیز شده برای بسیاری از افراد بی خطر است و هیچ عارضه جانبی شدیدی گزارش نشده است [11]. عوارض جانبی خفیف گوارشی که کلاژن هیدرولیز شده ممکن است ایجاد کند عبارتند از:
حالت تهوع
گاز معده
سوزش سردل [12].
کسانی که به ماهی یا صدف آلرژی دارند باید از محصولات حاوی این مواد مانند کلاژن دریایی اجتناب کنند. محصولات کلاژن حاوی ترکیبات جانبی حیوانی خاصی هستند و همچنین ممکن است برای افرادی که دارای الگوهای غذایی از جمله گیاه خواری، وگان، کوشر و حلال هستند مناسب نباشند.
برای اطلاعات بیشتر حتما برچسب های روی محصول را بررسی کنید. اطلاعات ایمنی کافی برای دانستن اینکه آیا کلاژن هیدرولیز شده در دوران بارداری یا شیردهی، یا برای کودکان یا کسانی که شرایط پزشکی دارند، ایمن است، وجود ندارد. مصرف کنندگان باید همیشه قبل از شروع هر رژیم مکمل با ارائه دهنده مراقبت های بهداشتی خود مشورت کنند.
دوز مصرفی
همیشه قبل از مصرف مکمل با یک ارائه دهنده مراقبت های بهداشتی صحبت کنید تا مطمئن شوید که مکمل و دوز برای نیازهای فردی شما مناسب است. در بیشتر موارد، مکمل های کلاژن به صورت خوراکی، به صورت قرص، کپسول یا پودر مصرف می شوند [2].
دوزهای کلاژن هیدرولیز شده بسته به شرایطی که از آن استفاده می شود متفاوت است. برخی از دوزهای مورد استفاده در آزمایشات بالینی عبارتند از:
5 تا 10 گرم در روز برای درد مفاصل [4].
روزانه 2.5 تا 10 گرم برای پوست [11].
15 گرم در روز برای ترکیب بدن [13].
توجه به این نکته مهم است که همه مکمل‌های کلاژن یکسان ساخته نمی‌شوند. به این معنا که بسیاری از مکمل‌های کلاژن هیدرولیز شده بدون نسخه حاوی مواد دیگری مانند هیالورونیک اسید، ویتامین‌ها و مواد معدنی هستند که می‌تواند تعیین دوز کلاژن مورد نیاز برای به دست آوردن اثر مطلوب را پیچیده کند.
کاربرد کلاژن در صنایع آرایشی بهداشتی
پوست از بافتی تشکیل شده است که عمدتاً توسط کلاژن نوع I،III و V ساخته شده است. نوع غالب کلاژن در پوست نوع I است. طبق تحقیقات اخیر،کلاژن دریایی در این نوع کلاژن فراوان است، بنابراین، کلاژن دریایی مطلوب ترین منبع کلاژن در زمینه آرایشی است.
بررسی کلاژن به‌دست‌آمده از پوست تیلاپیا نشان داد که کلاژن محلول در اسید و کلاژن محلول در پپسین دارای ویژگی‌های کلاژن نوع I هستند. کلاژن یکی از اجزای اصلی فرمولاسیون آرایشی و بهداشتی را به دلیل خواص مرطوب کنندگی، بازسازی کننده و تشکیل فیلم نشان می دهد. توانایی عالی در اتصال آب به حفظ محتوای آب مناسب در پوست در طول روز کمک می کند و پوست را نرم و مرطوب نگه می دارد. خاصیت تشکیل فیلم کلاژن، از دست دادن آب از طریق اپیدرم را کاهش می دهد، بنابراین یک مرطوب کننده طبیعی است. انسداد پپتید از آسیب پوست و مو ناشی از آسیب های مکانیکی جلوگیری می کند. علاوه بر این، پوست را درخشان‌تر، روشن‌تر و صاف‌تر می‌کند. تحقیقات نشان داده است که کلاژن بهبود زخم را تسریع می کند و به بازسازی بافت کمک می کند. بنابراین، کلاژن به طور گسترده ای در زمینه آرایشی استفاده می شود. هم چنین برای مراقبت از پوست و هم برای مو قابل استفاده است.
از پُرکننده های کلاژن در پزشکی زیبایی نیز استفاده می شود. تزریق زیر جلدی کلاژن محلول باعث بهبود کیفیت و تراکم پوست و ترمیم عیوب پوستی آن می شود. پُرکننده های کلاژن برای از بین بردن علائم پیری استفاده می شود. گسترش دهنده باید زیست سازگار، غیر آلرژیک باشد، به راحتی جدا شود و در زمان زیست تخریب پذیر باشد. قبل از انجام این روش، آزمایش های آلرژی باید انجام شود. پرکننده های کلاژن به دلایل مختلف از جمله غیر سمی بودن، طبیعی و زیست تخریب پذیر بودن و اثرات قابل تکرار به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. کاربرد کلاژن در فرمولاسیون های آرایشی و زیبایی می تواند خاصیت ارتجاعی پوست را بازگرداند و عملکرد ضد پیری را تقویت کند.
چشم انداز آینده
کلاژن هیدرولیز شده را می توان از زباله های کشاورزی (استخوان ها، تاندون ها و پوست) به دست آورد. بازیافت این محصولات جانبی می تواند به کاهش آلودگی ناشی از این نوع زباله ها کمک کند و آنها را به محصولی جدید با ارزش عملکردی بالا تبدیل کند. به طور سنتی، دناتوره سازی کلاژن با اسیدها یا محصولات قلیایی انجام می شود. با این حال، استفاده از فناوری های نوظهور مانند ترکیب دما و فشار بالا و همچنین امواج فراصوت با شدت بالا به منظور کاهش دفع محصولات شیمیایی مورد بررسی قرار گرفته است. پپتیدهای با وزن مولکولی کم را می توان در سیستم های غذایی استفاده کرد، به عنوان مثال، نوشیدنی های حاوی کلاژن هیدرولیز شده مزایای ویژه ای از جمله هضم آسان، جذب بالا (حدود 80٪) و جذب خوب در سطح روده را نشان می دهند. تولید نوشیدنی‌های حاوی کلاژن هیدرولیز شده بسیار مهم است زیرا این نوشیدنی‌ها دارای خواص کاربردی برای مصرف در اکثر افراد به دلیل سمیت بی‌ثمر و حساسیت‌زایی صفر خواهند بود [2, 14, 15].
References
[1] A. Sionkowska et al., Collagen Based Materials in Cosmetic Applications: A Review, Materials 2020, 13, 4217.
[2] A. León-López, et al., Hydrolyzed collagen—sources and applications. Molecules. 2019, 24 (22):4031.
[3] G. Aguirre-Cruz et al., Collagen hydrolysates for skin protection: Oral administration and topical formulation. Antioxidants (Basel). 2020, 9(2) 181.
[4] D. Martínez-Puig et al., Collagen supplementation for joint health: The link between composition and scientific knowledge. Nutrients, 2023, 15(6) 1332.
[5] National Center for Biotechnology Information. PubChem Compound Summary for CID 656852, Glycyrrhizinate Dipotassium.
[6] M.H. Lupu et al., Beneficial effects of food supplements based on hydrolyzed collagen for skin care (Review). Experimental and Therapeutic Medicine, 2019 20 (1) 12-17.
[7] R. B. de Miranda et al., Effects of hydrolyzed collagen supplementation on skin aging: a systematic review and meta-analysis. International Journal of Dermatology, 2021, 60 (12) 1449-1461.
[8] S. Y. Pu et al., Effects of oral collagen for skin anti-aging: A systematic review and meta-analysis, Nutrients. 2023, 15 (9) 2080.
[9] V. Apostolopoulos et al., A global review on short peptides: Frontiers and perspectives. Molecules. 2021, 26(2) 430.
[10] M Khatri et al., The effects of collagen peptide supplementation on body composition, collagen synthesis, and recovery from joint injury and exercise: a systematic review. Amino Acids, 2021, 53 (10) 1493-1506.
[11] F.D. Choi et al., Oral collagen supplementation: A systematic review of dermatological applications. Journal of Drugs in Dermatology, 2019, 18 (1) 9-16.
[12] F.M. Bianchi et al., Evaluation of the efficacy of a hydrolyzed collagen supplement for improving skin moisturization, smoothness, and wrinkles. The Journal of Clinical and Aesthetic Dermatology, 2022, 15(3) 48-52.
[13] M. Kirmse et al., Prolonged collagen peptide supplementation and resistance exercise training affects body composition in recreationally active men. Nutrients, 2019, 11(5) 1154.
[14] P. Hashim et al., Collagen in food and beverage industries, International Food Research Journal, 2015, 22, 1–8.
[15] S.B. Sontakke et al., Orally available collagen tripeptide: Enzymatic stability, intestinal permeability, and absorption of Gly-Pro-Hyp and Pro-Hyp. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2016, 64, 7127–7133.
اشتراک در
وارد شدن
0 Comments