口服膠原蛋白水解物對(duì)皮膚的修復(fù)作用

孟萌菲，李 博

(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083)

膠原蛋白是動(dòng)物源蛋白質(zhì)中含量最為豐富的蛋白質(zhì)，占總蛋白的25%—30%［1］。膠原蛋白中甘氨酸含量最高，占所有氨基酸的27%左右，其一級(jí)結(jié)構(gòu)為“Gly-X-Y”重復(fù)序列。脯氨酸和羥脯氨酸的含量也特別高，分別占14%左右，其中羥脯氨酸是膠原蛋白特有的氨基酸。此外，羥脯氨酸在維持膠原蛋白三螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面發(fā)揮著重要作用。目前已發(fā)現(xiàn)的膠原蛋白有29 種，其中I 型膠原蛋白含量最高，約占90%［1］。

膠原蛋白特有的三股超螺旋結(jié)構(gòu)使得膠原蛋白性質(zhì)十分穩(wěn)定，普通的加工溫度及短時(shí)的加熱處理均不能使膠原蛋白分解。因而，膠原蛋白不易被人體消化吸收，很難被人體充分利用。膠原蛋白經(jīng)蛋白酶水解為小分子量的膠原蛋白水解物后，三股超螺旋結(jié)構(gòu)遭到破壞，膠原蛋白穩(wěn)定性降低，使得膠原蛋白更容易消化吸收，其營(yíng)養(yǎng)、功能特性等都得到了顯著的改善。膠原蛋白水解物營(yíng)養(yǎng)及生理功能主要體現(xiàn)在以下方面:蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)功效，其體內(nèi)消化吸收率可達(dá)100%［2］;促進(jìn)皮膚膠原蛋白生成;促進(jìn)骨膠原蛋白生成;保護(hù)胃粘膜及抑制血壓上升等。

膠原蛋白能為皮膚再生提供需要的養(yǎng)分，促進(jìn)皮膚修復(fù)，能為真皮層提供有力的支撐，從而使皮膚保持結(jié)實(shí)并具有彈性。膠原蛋白能夠減少面部皺紋，減輕皮膚的色斑與曬斑，從而使皮膚變得柔潤(rùn)光澤［3］。近年來(lái)，膠原蛋白產(chǎn)品在歐美、日本等國(guó)風(fēng)靡，并被稱為“口服的化妝品”。人體從25 歲起，膠原蛋白每年以1.5%的速率開(kāi)始流失，45 歲時(shí)流失膠原蛋白量約為30%［4］。因而，很有必要及時(shí)補(bǔ)充外源性膠原蛋白，來(lái)對(duì)抗機(jī)體膠原蛋白的自然流失。如果及時(shí)補(bǔ)充膠原蛋白，可使皮膚保濕、消皺與防皺。

近年以來(lái)，口服膠原蛋白是否有保健作用在網(wǎng)絡(luò)上引起了巨大的爭(zhēng)議。許多專家也隨之表示，口服膠原蛋白并不能改善皮膚狀態(tài);膠原蛋白是從豬皮、魚(yú)皮等食品加工廢棄物中提取而來(lái)，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低，幾乎沒(méi)有美容功效。還有學(xué)者稱，膠原蛋白是動(dòng)物源蛋白中品質(zhì)較差的蛋白，過(guò)多攝入膠原蛋白會(huì)給機(jī)體帶來(lái)很大的副作用［5］。本文綜述了口服膠原蛋白水解物對(duì)皮膚修復(fù)作用的研究進(jìn)展。

1 膠原蛋白水解物在體內(nèi)的吸收利用

自19 世紀(jì)發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)以來(lái)，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)人們普遍認(rèn)為蛋白質(zhì)在腸腔內(nèi)是完全水解成游離氨基酸然后被人體吸收的。但是后期有學(xué)者研究了蛋白質(zhì)在小腸內(nèi)的降解作用，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)在腸腔內(nèi)的降解產(chǎn)物并不完全是游離氨基酸，而是以二肽和三肽為主的寡肽。肽與氨基酸之間存在著相互獨(dú)立的轉(zhuǎn)運(yùn)吸收系統(tǒng)。氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)逆濃度梯度進(jìn)行，是主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程，轉(zhuǎn)運(yùn)的動(dòng)力來(lái)源于Na+濃度梯度。肽在小腸的轉(zhuǎn)運(yùn)主要有四種方式［6］:一是依照濃度梯度進(jìn)行的被動(dòng)擴(kuò)散;二是由PepT-1 載體調(diào)節(jié)的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)(主要是二肽和三肽);三是通過(guò)小腸上皮細(xì)胞間的緊密連接進(jìn)行的細(xì)胞旁路轉(zhuǎn)運(yùn);四是通過(guò)小腸上皮細(xì)胞的囊泡進(jìn)行的轉(zhuǎn)胞吞作用(10 肽以上的寡肽以及蛋白質(zhì))。肽在小腸內(nèi)的吸收受到很多因素的影響，而分子量是其中最重要的一個(gè)影響因素。膠原蛋白經(jīng)酶水解生產(chǎn)小分子量的膠原蛋白肽，也可以經(jīng)由上述肽吸收轉(zhuǎn)運(yùn)路徑進(jìn)入血液循環(huán)，從而被人體吸收利用。

Koji Iwai 等人［7］鑒定了人口服膠原蛋白水解物后血液中膠原蛋白肽的種類，試驗(yàn)中膠原蛋白來(lái)自豬皮、雞爪和軟骨，健康的志愿者禁食12 h 后，口服9.4—23 g膠原蛋白水解物。實(shí)驗(yàn)前測(cè)定血液中含Hyp 的肽含量，口服1—2 h 后其值達(dá)到最大值(20—60 nmol/mL)，口服后4 h 其值為最大值的一半。血清和血漿中含量最多的膠原蛋白肽被鑒定為Pro-Hyp，同時(shí)也存在一定數(shù)量的Ala-Hyp、Ala-Hyp-Gly、Pro-Hyp-Gly、Leu-Hyp、Ile-Hyp and Phe-Hyp。日本學(xué)者［8］研究了低分子量膠原蛋白水解物(LMW-CH)的吸收機(jī)制，給小鼠喂食14C 標(biāo)記Pro 和14C 標(biāo)記Gly-Pro-Hyp 的LMW-CH，小鼠在攝入LMW-CH 后3 h，血漿中的LMW-CH 濃度就達(dá)到峰值。LMW-CH 以肽的形式被吸收進(jìn)血液?？诜﨤MW-CH 后2—6 h，14C 標(biāo)記的Gly-Pro-Hyp 三肽分布至全身各主要器官?？诜?4 d 后，皮膚中的放射水平仍高達(dá)70%。對(duì)小鼠皮膚水解并分析表明，其皮膚中的Gly-Pro-Hyp 三肽就是來(lái)自雞爪的膠原蛋白三肽。

2 口服膠原蛋白水解物對(duì)皮膚修復(fù)作用的研究進(jìn)展

2.1 對(duì)人真皮成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)的促進(jìn)作用

Postlethwaite AE 等［9］研究了人體真皮成纖維細(xì)胞對(duì)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型膠原蛋白及膠原蛋白水解物的趨藥性，體外研究結(jié)果表明，三種膠原蛋白及其水解物均能誘導(dǎo)真皮成纖維細(xì)胞的生長(zhǎng)。而且經(jīng)膠原酶降解或人工合成的含羥脯氨酸的二肽或三肽，也能誘導(dǎo)真皮成纖維細(xì)胞的生長(zhǎng)。已有研究表明，在損傷及炎癥組織部位，膠原蛋白降解并重新合成。因此，膠原蛋白或膠原蛋白水解物可能通過(guò)誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞的生長(zhǎng)，修復(fù)受損組織。Hiroki Ohara 等［10］利用體外培養(yǎng)人體真皮成纖維細(xì)胞的方法，研究膠原蛋白肽對(duì)真皮細(xì)胞外基質(zhì)成分和細(xì)胞增殖的影響。在多組膠原蛋白肽的試驗(yàn)中，200 nmol/mL 的Pro-Hyp 可使細(xì)胞增殖速度提高1.5 倍、透明質(zhì)酸合成速度提高3.8 倍、透明質(zhì)酸合成酶2 (HAS2)的mRNA 水平提高2.3 倍，提示膠原蛋白肽Pro-Hyp 可通過(guò)激活HAS2 的轉(zhuǎn)錄，刺激成纖維細(xì)胞有絲分裂和透明質(zhì)酸合成。

2.2 對(duì)小鼠皮膚損傷的修復(fù)作用

Yongliang Zhuang 等［11］研究了水母膠原蛋白和膠原蛋白水解物對(duì)UV 誘導(dǎo)的小鼠皮膚光老化的影響，結(jié)果表明，膠原蛋白(JC)和膠原蛋白水解物(JCH)能夠減輕UV 誘導(dǎo)后抗氧化因子的異常變化，能夠保護(hù)UV誘導(dǎo)的皮膚脂質(zhì)和膠原蛋白的損傷，而且，神經(jīng)酰胺和粘多糖的變化也得到恢復(fù)。JC 和JCH 在體內(nèi)具有抗氧化和修復(fù)內(nèi)源性膠原蛋白合成等作用。而且，小分子量JCH 的作用高于JC。這些結(jié)果表明，JCH 可作為一種天然抗光老化劑應(yīng)用于化妝品或食品行業(yè)。Tomoko Okawa等［12］研究了口服膠原蛋白三肽對(duì)丙酮誘導(dǎo)的皮膚干燥和瘙癢的影響，結(jié)果表明膠原蛋白三肽(CTP)提高了體外培養(yǎng)的人體真皮纖維細(xì)胞數(shù)量和小鼠皮膚透明質(zhì)酸的含量?？诜﨏TP 后，丙酮誘導(dǎo)的小鼠皮膚TEWL 值、抓撓行為均有顯著地減少，表皮神經(jīng)生長(zhǎng)也受到抑制。定量PCR 分析和免疫組織化學(xué)研究表明，CTP 廢除了丙酮誘導(dǎo)的神經(jīng)生長(zhǎng)因子NGF 的增加和Sema3A 水平的增加。Chisato Oba 等［13］研究了膠原蛋白水解物對(duì)UVB 誘導(dǎo)的無(wú)毛小鼠表皮屏障因子和皮膚彈性流失的影響，并以酪蛋白水解物作為對(duì)照。對(duì)照組小鼠進(jìn)行單劑量UVB輻射，結(jié)果導(dǎo)致表皮屏障因子功能紊亂，而服用膠原蛋白水解物的小鼠TEWL 和表皮厚度顯著減小，角質(zhì)層含水量顯著增加。重復(fù)UVB 輻射的對(duì)照組小鼠，皮膚的彈性和真皮透明質(zhì)酸(HA)的含量減少。然而服用膠原蛋白水解物的小鼠，顯著抑制了TEWL 的增加和角質(zhì)層含水量的減少，改善了皮膚的彈性和HA 的含量。

2.3 口服膠原蛋白水解物在臨床實(shí)驗(yàn)上的研究進(jìn)展

日本某公司［14］實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，口服高劑量魚(yú)膠原多肽粉組(4 g/d)的女性眼下皮膚抵抗皺紋形成能力及濕度在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)得到了顯著改善;口服低劑量魚(yú)膠原多肽粉組(2 g/d)的女性前臂皮膚濕度在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)也得到了顯著的提高;口服高、低劑量膠原多肽粉組的女性皮膚彈性、活性在第4w 也都得到了改善。美國(guó)學(xué)者Skovgaard［15］等研究了口服魚(yú)膠原蛋白水解物對(duì)100名絕經(jīng)后女性皮膚的作用，實(shí)驗(yàn)采用隨機(jī)雙盲、安慰劑對(duì)照。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，和服用安慰劑組的志愿者相比，口服魚(yú)膠原蛋白水解物的志愿者前額、口周和眼周皺紋有明顯的減輕，色斑、松弛、黑眼圈和整個(gè)面部狀況都有顯著改善(P＜0.05)。口服魚(yú)膠原蛋白水解物志愿者皮膚密度也有非常顯著的提高(P＜0.000 1)。因而，口服魚(yú)膠原蛋白水解物明顯改善皮膚結(jié)構(gòu)、狀況，提高皮膚的堅(jiān)實(shí)度。日本學(xué)者M(jìn)atsumoto 等［16］初探了I 型魚(yú)膠原蛋白水解物對(duì)皮膚的改善作用，選用25 名皮膚粗糙干燥的志愿者，口服魚(yú)膠原蛋白水解物6w 后(5 g/d)，臉頰部位的皮膚水分含量明顯提高，頸部背面和前臂的水分含量也明顯提高，臉頰處皮膚的彈性、柔韌性、光滑度、皺紋都有了顯著改善。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，口服膠原蛋白水解物對(duì)皮膚的改善程度高達(dá)到60%—100%。

Proksch E 等［17］研究了口服膠原蛋白補(bǔ)充劑對(duì)婦女皮膚生理性能的影響，實(shí)驗(yàn)采用雙盲、安慰劑對(duì)照。隨機(jī)選取35—55 歲婦女69人，每天服用2.5 g 膠原蛋白水解物或5.0 g 安慰劑，持續(xù)8w，每組23人。檢測(cè)結(jié)果表明，所有服用膠原蛋白水解物組皮膚彈力顯著提高，隨后4w 的跟蹤實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，老年婦女皮膚彈力顯著提高。其它指標(biāo)變化不明顯，且膠原蛋白水解物對(duì)人體無(wú)副作用。

3 口服膠原蛋白產(chǎn)品的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

在美國(guó)和歐洲，膠原蛋白水解物一直使用于藥物和食品中。美國(guó)FDA 和其它監(jiān)管機(jī)構(gòu)認(rèn)可所有水解膠原蛋白產(chǎn)品為“普遍認(rèn)為安全的”。近年來(lái)的體外實(shí)驗(yàn)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床研究顯示，水解膠原蛋白具有明顯改善皮膚狀況的作用。在美國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)家，許多高檔化妝品中添加有膠原蛋白多肽，甚至在面部注射膠原蛋白多肽以改善皮膚，減少皺紋。日本厚生省已將膠原食品作為“健康食品”推向市場(chǎng)。

有媒體報(bào)道稱［1］，2001—2009年，全球膠原蛋白需求量年均增長(zhǎng)率超過(guò)17.25%;中國(guó)2006年消費(fèi)膠原蛋白約為3 000t，2009年則達(dá)到8 000t，專家預(yù)計(jì)2015年國(guó)內(nèi)膠原蛋白需求量有望達(dá)到2萬(wàn)t，年均增長(zhǎng)率可能高達(dá)23.47%。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國(guó)消費(fèi)者對(duì)生活品質(zhì)的追求不斷加深，市場(chǎng)對(duì)膠原蛋白的需求日益增加。

目前口服膠原蛋白水解產(chǎn)物的臨床研究還不普遍，面對(duì)公眾對(duì)口服膠原蛋白水解物產(chǎn)品的質(zhì)疑，還需進(jìn)行更多的基礎(chǔ)科學(xué)研究，以便闡明口服膠原蛋白水解物在體內(nèi)的的吸收代謝機(jī)制，及改善皮膚狀況的作用機(jī)理，進(jìn)一步評(píng)估口服膠原蛋白水解物的安全性和有效性。

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