Podstawy

Dlaczego kolagen to nie jest białko jak każde inne

Najczęstszy zarzut wobec suplementów kolagenowych brzmi: „przecież trawisz go jak zwykłe białko, na aminokwasy, więc równie dobrze możesz zjeść kotlet". Brzmi rozsądnie. Odpowiedź wymaga jednak przyjrzenia się temu, czym kolagen różni się od innych białek pokarmowych – bo różni się, i to znacznie.

W skrócie

Kolagen ma skład aminokwasowy, jakiego nie ma żadne inne białko w diecie: co trzeci aminokwas to glicyna, a cała cząsteczka zbudowana jest z powtarzalnego motywu glicyna–X–Y, w którym pozycję X najczęściej zajmuje prolina, a Y hydroksyprolina.

Hydroksyprolina to aminokwas praktycznie nieobecny w innych białkach pokarmowych. Powstaje dopiero po zsyntetyzowaniu łańcucha, w reakcji wymagającej witaminy C, i to ona pozwala potrójnej helisie zachować stabilność w temperaturze ciała.

Trawienie nie rozkłada kolagenu w całości do pojedynczych aminokwasów. Część wchłania się jako peptydy: krótkie, jak Pro-Hyp i Hyp-Gly, ale też dłuższe oligopeptydy. Da się je wykryć we krwi po spożyciu.

Co te peptydy robią w organizmie, wiadomo dopiero w niewielkim stopniu. Przebadano kilka z nich; aktywność biologiczna większości pozostaje nieopisana i jest przedmiotem trwających badań.

Dlatego „to przecież zwykłe białko" jest uproszczeniem. Co z tego wynika dla zdrowia, będziemy opisywać w sekcji "Co mówią badania".

Skład, jakiego nie ma nic innego

Glicyna, prolina i motyw Gly-X-Y

W typowym białku pokarmowym (mięśniowym, jajecznym, mlecznym) aminokwasy występują w mniej więcej zrównoważonych proporcjach. Kolagen łamie tę regułę całkowicie: około jednej trzeciej wszystkich reszt aminokwasowych stanowi glicyna, najmniejszy z aminokwasów.

Nie jest to przypadek. Trzy łańcuchy kolagenu skręcają się w ciasną potrójną helisę, a w jej wnętrzu jest miejsce tylko na najmniejszy możliwy aminokwas. Stąd powtarzalny motyw glicyna–X–Y, ciągnący się przez setki reszt, w którym pozycję X najczęściej zajmuje prolina, a Y hydroksyprolina (najczęstsza trójka to Gly-Pro-Hyp). Żadne inne białko w diecie nie ma takiej struktury pierwszorzędowej.

Hydroksyprolina – aminokwas prawie wyłącznie kolagenowy

Modyfikacja potranslacyjna wymagająca witaminy C

Komórka buduje białka z aminokwasów, dokładając je do rosnącego łańcucha jeden po drugim w kolejności zapisanej w genach. Każdy z 20 aminokwasów, których do tego używa, ma własną cząsteczkę transportującą (tzw. tRNA), która dostarcza go na miejsce montażu. Hydroksyprolina takiej cząsteczki nie ma, więc nie da się jej wstawić do budowanego łańcucha. Powstaje dopiero po jego zbudowaniu, gdy enzym hydroksylaza prolilowa dołącza grupę hydroksylową do reszt proliny.

Konkret

Ta modyfikacja podnosi stabilność termiczną potrójnej helisy z około 24 °C, czyli poniżej temperatury ciała, do około 39 °C.[1] Innymi słowy: bez hydroksyprolacji kolagen nie utrzymałby swojej struktury w temperaturze ludzkiego ciała. To jeden z tych rzadkich przypadków, gdy pojedyncza modyfikacja chemiczna decyduje o tym, czy tkanka łączna w ogóle może istnieć.

Enzym przeprowadzający tę reakcję wymaga witaminy C, bez której przestaje działać. Dlatego szkorbut jest w istocie chorobą tkanki łącznej: rozchwianie zębów, pękanie naczyń i niegojące się rany to objawy zatrzymanej syntezy kolagenu, a nie „ogólnego osłabienia".

Ponieważ hydroksyprolina występuje niemal wyłącznie w kolagenie, chemicy analityczni wykorzystują ją jako marker: mierząc jej zawartość w próbce mięsa i mnożąc przez stały współczynnik, oblicza się ilość kolagenu.[2] Ta sama właściwość pozwala śledzić losy kolagenu po spożyciu.

Dotyczy to kolagenu zwierzęcego: w białkach roślinnych, które jadamy, hydroksyproliny praktycznie nie ma. Występuje ona w roślinach jedynie w wyspecjalizowanych białkach ściany komórkowej, w innym, silnie glikozylowanym kontekście i w ilościach śladowych z punktu widzenia diety. Dlatego roślinne izolaty białka nie są źródłem kolagenowych peptydów Pro-Hyp czy Hyp-Gly.

Trawienie to nie całkowity rozkład

Dane farmakokinetyczne u ludzi

Tu leży sedno zarzutu „to i tak się strawi". Owszem, kolagen jest trawiony. Ale trawienie białek nie kończy się wyłącznie na wolnych aminokwasach: część produktów wchłania się w postaci di- i tripeptydów, dla których jelito ma osobne transportery.

Dane liczbowe

W badaniu farmakokinetycznym po podaniu 10 g hydrolizatu kolagenu stężenie hydroksyproliny w osoczu rosło 6–10-krotnie w ciągu ok. 2 godzin, a 36–47% wchłoniętej puli krążyło w postaci związanej w peptydach, nie jako wolne aminokwasy.[3] Co ciekawe, najobficiej występującym peptydem we krwi był Pro-Hyp, mimo że w samym hydrolizacie należał do najrzadszych. Powstaje więc dopiero w trakcie trawienia, z dłuższych fragmentów.

Peptydy zawierające hydroksyprolinę, przede wszystkim Pro-Hyp i Hyp-Gly, są oporne na dalszy rozkład właśnie dlatego, że hydroksyprolina jest dla enzymów trawiennych nietypowym substratem. To ta sama cecha, która stabilizuje helisę, chroni je w przewodzie pokarmowym.

Di- i tripeptydy to jednak nie wszystko. Coraz czulsze metody analityczne wykrywają w krążeniu również dłuższe oligopeptydy, złożone z kilku do kilkunastu reszt aminokwasowych. Wskazuje na to także sam bilans: frakcja hydroksyproliny związanej w peptydach jest większa niż suma zidentyfikowanych peptydów sygnaturowych, co oznacza, że część krąży w formach dłuższych, dotąd nieopisanych.[3] Liczba możliwych kombinacji jest przy tym ogromna, bo kolagen jest białkiem długim i powtarzalnym, a każdy sposób jego cięcia daje inny zestaw fragmentów.

Aktywność biologiczna zdecydowanej większości tych oligopeptydów nie jest poznana. Zbadano dotąd kilka najlepiej wykrywalnych cząsteczek; reszta pozostaje w praktyce nieopisana. Nie wiadomo, które z nich mają jakiekolwiek działanie sygnałowe, które są obojętne metabolicznie, ani czy różne formy kolagenu i różne masy cząsteczkowe dają istotnie odmienne profile peptydów po strawieniu. To jeden z bardziej otwartych obszarów w całej tej dziedzinie i jednocześnie jeden z ciekawszych.

Na jakim etapie jesteśmy: to, że peptydy trafiają do krwiobiegu, jest dobrze udokumentowane. To, co robią dalej, badano dla zaledwie kilku z nich, i to głównie w hodowlach komórkowych: Pro-Hyp i Hyp-Gly pobudzały tam wzrost fibroblastów.[4] Dla dłuższych oligopeptydów brakuje nawet takich danych. Przejście od obserwacji w hodowli do efektu u człowieka pozostaje hipotezą, a nie ustalonym faktem.

Gdzie w mięsie jest kolagen

Decyduje część tuszy, nie gatunek zwierzęcia

Kolagen nie rozkłada się równomiernie w mięsie. Jest budulcem tkanki łącznej, więc gromadzi się tam, gdzie mięsień pracuje najciężej i wymaga wzmocnienia: w goleniach, karkówce, łopatce, ogonach, skórze i ścięgnach. Mięśnie „wypoczynkowe" (polędwica, schab, pierś) zawierają go niewiele.

Tkanka / częśćZawartość kolagenuDlaczego
Ścięgna, powięzi, skórabardzo wysokatkanki zbudowane w przeważającej części z kolagenu
Pręga, golonka, ogon, karkówkawysokamięśnie mocno obciążone, gęsto przerośnięte tkanką łączną
Łopatka, mostekśredniawidoczne błony i powięzi między pęczkami włókien
Udziec, zrazowaumiarkowanamięśnie pracujące, ale o zwartej strukturze
Polędwica, schab, pierś z kurczakaniskamięśnie mało obciążane, minimum tkanki łącznej
Udo i podudzie z kurczakawyższa niż pierśmięso ciemne, więcej tkanki łącznej i skóry

Zestawienie porządkuje części względem siebie, celowo bez podawania procentów. Powód wyjaśniamy niżej.


Można by oczekiwać w tym miejscu konkretnych procentów, ale liczby publikowane dla mięsa są ze sobą nieporównywalne, jeśli nie poda się podstawy pomiaru. Ta sama część tuszy potrafi mieć „0,7%" albo „4%" kolagenu w zależności od tego, czy liczy się go w stosunku do świeżej masy, do masy beztłuszczowej, czy do suchej masy, oraz czy uwzględnia się wyłącznie kolagen śródmięśniowy, czy również błony i powięzi oddzielane przy rozbiorze.

Rząd wielkości jest jednak spójny w literaturze: w samym mięśniu, bez widocznej tkanki łącznej, kolagen stanowi ułamek procenta do około jednego procenta świeżej masy. W ścięgnach, powięziach i skórze jest go kilkadziesiąt razy więcej. Różnica między „mięsem" a „tym, co przy mięsie" jest więc znacznie większa niż różnica między gatunkami zwierząt. Kurczak, wieprzowina i wołowina różnią się pod tym względem mniej, niż polędwica różni się od pręgi z tego samego zwierzęcia.

Co zmieniło się w sposobie jedzenia

Fakt kulinarny, nie diagnoza

Przez większość historii kuchni jadło się zwierzę w całości. Skóra, ścięgna, chrząstki, nogi, głowizna i długo gotowane wywary z kości były normą; w kuchni polskiej galareta, nóżki w galarecie czy rosół na łapkach to bezpośrednie pozostałości tego sposobu żywienia. Wszystkie te potrawy są bogate w kolagen; galareta tężeje właśnie dlatego, że kolagen przechodzi do wywaru jako żelatyna.

Współczesny handel detaliczny promuje natomiast mięso mięśniowe bez tkanki łącznej: filet, schab, pierś. Skórę się usuwa, ścięgna wycina, kości odrzuca. Zmiana ta jest dobrze udokumentowana jako fakt kulinarny i rynkowy: struktura spożycia przesunęła się w stronę części ubogich w kolagen.

Hipoteza naukowa i jej status

W 2009 roku w Journal of Biosciences ukazała się analiza metaboliczna (Meléndez-Hevia i wsp.), której autorzy policzyli, ile glicyny organizm potrafi wytworzyć samodzielnie, i porównali to z zapotrzebowaniem, w tym na syntezę kolagenu. Wyszło im, że synteza własna (ok. 3 g dziennie) wraz z typową podażą z diety (1,5–3 g dziennie) może nie pokrywać pełnego zapotrzebowania, a różnica dla osoby o masie 70 kg wynosi rzędu 10 g glicyny dziennie. Zaproponowali przeklasyfikowanie glicyny na aminokwas półniezbędny.[5]

Jak to czytać: jest to obliczenie teoretyczne oparte na modelu metabolicznym, a nie badanie kliniczne. Nie wykazano w nim, by ktokolwiek chorował z powodu takiego niedoboru, ani że uzupełnianie glicyny cokolwiek poprawia. Argument ten bywa chętnie cytowany w marketingu suplementów; my przytaczamy go jako ciekawą hipotezę wymagającą weryfikacji, nie jako dowód.

Czego nie twierdzimy

Nie twierdzimy, że Twoja dieta jest niedoborowa. Zróżnicowana dieta dostarcza organizmowi tego, czego potrzebuje, a suplement diety nie zastępuje ani nie poprawia prawidłowego sposobu żywienia. Powyższe dane opisują skład mięsa i przebieg przemian metabolicznych, nie stan zdrowia konkretnej osoby.

Co można z nich uczciwie wywnioskować: kolagen jest białkiem nietypowym pod względem składu, sposobu powstawania i produktów trawienia, a jego zawartość w diecie zależy silnie od tego, które części zwierzęcia się je. Czy i jak przekłada się to na cokolwiek mierzalnego, pozostaje pytaniem do badań klinicznych, które będziemy opisywać w sekcji "Co mówią badania".

Udział glicyny
ok. 1/3 wszystkich reszt
Motyw strukturalny
Gly-X-Y, potrójna helisa
Peptydy sygnaturowe
Pro-Hyp, Hyp-Gly
Piśmiennictwo
  1. Berg RA, Prockop DJ. The thermal transition of a non-hydroxylated form of collagen. Evidence for a role for hydroxyproline in stabilizing the triple-helix of collagen. Biochem Biophys Res Commun. 1973;52(1):115–120. doi:10.1016/0006-291X(73)90961-3
  2. Baker LC, Lampitt LH, Brown KM. Connective tissue of meat. III. Determination of collagen in tendon tissue by the hydroxyproline method. J Sci Food Agric. 1954;5:504–510. doi:10.1002/jsfa.2740050504
  3. Virgilio N, Schön C, Mödinger Y, et al. Absorption of bioactive peptides following collagen hydrolysate intake: a randomized, double-blind crossover study in healthy individuals. Front Nutr. 2024;11:1416643. doi:10.3389/fnut.2024.1416643
  4. Asai TT, Oikawa F, Yoshikawa K, Inoue N, Sato K. Food-derived collagen peptides, prolyl-hydroxyproline (Pro-Hyp), and hydroxyprolyl-glycine (Hyp-Gly) enhance growth of primary cultured mouse skin fibroblast using fetal bovine serum free from hydroxyprolyl peptide. Int J Mol Sci. 2019;21(1):229. doi:10.3390/ijms21010229
  5. Meléndez-Hevia E, De Paz-Lugo P, Cornish-Bowden A, Cárdenas ML. A weak link in metabolism: the metabolic capacity for glycine biosynthesis does not satisfy the need for collagen synthesis. J Biosci. 2009;34(6):853–872. doi:10.1007/s12038-009-0100-9
Suplement diety jest środkiem spożywczym, którego celem jest uzupełnienie normalnej diety. Suplement diety nie ma właściwości leczniczych. Zróżnicowana dieta i zdrowy tryb życia są podstawą prawidłowego funkcjonowania organizmu.
Wszystkie tematy