Kolagen jest białkiem o włókienkowej strukturze, stanowiącym podstawowy element substancji międzykomórkowej organizmów zwierzęcych, który nadaje tkankom odporność na rozciąganie.
Gdy odniesiemy się do kolagenu w kwestii potencjalnej suplementacji, na myśl przychodzi nam głównie jego wpływ na zdrowie skóry, oraz potencjalny, pozytywny wpływ na układ ruchu. Działanie wspierające regenerację skóry na zasadzie swego rodzaju „wpływu przeciwstarzeniowego”, potencjał antybakteryjny oraz wpływ na stymulację syntezy kolagenu w kościach, związany z promowaniem aktywności osteoblastów, to część z potencjalnych korzyści związanych z suplementacją kolagenu. Więcej o tych kwestiach możecie przeczytać w artykule Oskara Hejmowskiego.
INNE SPOJRZENIE NA KOLAGEN
Kolagen jako główny składnik macierzy pozakomórkowej, zasadniczo stanowi jedną trzecią wszystkich białek kręgowców[1]. Coraz to nowsze badania dają pewnego rodzaju zalążek związany z pozytywnym wpływem kolagenu na procesy poznawcze. Jako, że zaburzenia depresyjne są powszechnym problemem na całym świecie, to każdy potencjalny specyfik cechujący się potencjałem neurogennym, może nieść swego rodzaju wsparcie dla procesu leczenia, zarówno depresji jak i spadku funkcji wykonawczych mózgu.
Geneza roli kolagenu w kwestiach neuroprotekcji i działania pro-kognitywnego odnosi się do wyników uzyskiwanych w badaniach na szczurach. Oczywiście należy pamiętać, że uzyskany efekt u gryzoni nie zawsze może być ekstrapolowany na ludzi, stąd należy nadal zachować pewną dozę sceptycyzmu.
Doustne podanie hydrolizatu związane było z istotnym wzrostem we krwi peptydów kolagenowych takich jak prolyl-hydroksyprolina, oraz hydroksyprolyl-glicyna. Co więcej, spożycie hydrolizatu kolagenu zmniejszało zachowania depresyjne u szczurów, co dało pewnego rodzaju wskazówkę, że dietetyczne dipeptydy mogą migrować do mózgu i wpływać na jego funkcjonowanie [2-8]. Ponadto, wykazano, że spadek kolagenu typu 6 u myszy, zwiększał śmierć komórek oraz neurotoksyczność w hipokampie, co przejawiało się pogorszeniem funkcji poznawczych. Warto wspomnieć, że podanie kolagenu typu 6 w pewnym stopniu znosiło hamowane ultrafiolotem wydłużanie aksonów, a więc wykazuje potencjał w utrzymaniu przeżycia neuronów. Dodatkowo, hydrolizat kolagenu zdaje się hamować ekspresję melanoproteinaz macierzy pozakomórkowej (MMP), które są enzymami zaangażowanymi w degradację kolagenu, czyli czynnik potencjalnie degeneracyjny w kontekście procesów kognicji [9-13].
KOLAGEN RYBI Z APOLLO’S HEGEMONY W FORMIE KAPSUŁEK – KUP TUTAJ
WPŁYW ANTYDEPRESYJNY W BADANIACH NAUKOWYCH
W jednym z opracowań naukowych zastosowano hydrolizat kolagenu u gryzoni, w celu sprawdzenia jego potencjału antydepresyjnego[14]. Oralna administracja kolagenu wiązała się ze wzrostem prolyl-hydroksyproliny w płynie mózgowo-rdzeniowym, co sugeruje jego transport z krwi do mózgu.
W grupie szczurów z zastosowaniem prolyl-hydroksyproliny (PO), zauważono istotne zmniejszenie zachowań depresyjnych w teście wymuszonego pływania. Jest to walidowany test mający na celu analizę zachowań depresyjnych u gryzoni. Jest on często wykorzystywany do pomiaru wpływu leków przeciwdepresyjnych.
Oprócz wyników odnoszących się do wspomnianego testu, warto zwrócić uwagę na fizjologiczne zmiany na skutek suplementacji peptydu kolagenowego. Grupa PO cechowała się m.in zwiększeniem ekspresji genów neurotroficznego czynnika pochodzenia mózgowego (BDNF), oraz czynnika wzrostu nerwów w hipokampie (NGF). Co więcej hydrolizat kolagenu wpływał pozytywnie w odniesieniu do proliferacji neuronalnych komórek progenitorowych w warunkach in vitro oraz in vivo.
Powyższe zmiany wydają się być wartościowe z punktu widzenia neurogenezy, a tym samym kluczowe w walce z zaburzeniami depresyjnymi. Hamowanie nowo powstałych neuronów w hipokampie, nasilało zachowania depresyjne u myszy [15,16]. Ponadto, warunki stresowe związane między innymi z podaniem kortykosteronu, oraz przewlekły łagodny stres, ograniczały proliferację hipokampowych komórek progenitorowych [17,18]. We wspomnianym badaniu[14], prolyl-hydroksyprolina, czyli peptyd kolagenowy, w sposób bezpośredni promował proliferację neuronowych komórek progenitorowych, oraz zmniejszał supresję wywołaną kortykosteronem. Jest to działanie potencjalnie przeciwdziałające pogorszaniu się procesów poznawczych.
BDNF I NGF
Zmiany głównie w obrębie poziomów BDNF oraz NGF, są ciekawą informacją dającą poszlaki w kontekście potencjalnych dalszych badań.
Przewlekły stres związany jest ze spadkiem ekspresji genów zarówno neurotroficznego czynnika pochodzenia mózgowego jak i czynnika wzrostu nerwów w hipokampie. BDNF charakteryzuje się działaniem neuroprotekcyjnym, chroniąc nasz mózg przed degradacją. Stymuluje on proliferację wspomnianych już neuronowych komórek progenitorowych, a co więcej odpowiada za plastyczność synaptyczną, oraz tworzenie nowych połączeń neuronalnych. Czynnik wzrostu nerwów zaś, jak sama nazwa wskazuje, wykazuje działanie odbudowujące w kontekście uszkodzonych nerwów, oraz pobudza proces generowania neuronów z komórek macierzystych [19-23].
Biorąc pod uwagę, że większość doniesień związanych z wpływem hydrolizatu kolagenu na stymulację BDNF oraz NGF, jest oparta o badania na gryzoniach, nie jest to z pewnością informacja wywołująca nagłą potrzebę zamówienia zapasu suplementów kolagenowych na cały rok. Nie można jednoznacznie stwierdzić czy potencjał ten jest warty uwagi w kontekście suplementacji kolagenu, ukierunkowanej na wsparcie procesów kognitywnych u ludzi. Mimo wszystko jest pewnego rodzaju wskazówka do śledzenia dalszych poczynań badawczych w tym kontekście.
Patentowany Kolagen NatiCol® z dodatkiem biotyny oraz kwasu hialuronowego – KUP TUTAJ
BADANIA NA OSOBACH ZDROWYCH
Nowe światło na kwestie kolagenu i jego potencjału w kontekście zdolności kognitywnych, rzuciło badanie opublikowane w grudniu 2019 roku. Mimo iż jest to badanie pilotażowe, to uzyskane wyniki są na tyle ciekawe, że w pewnym sensie „wydeptały” grunt pod kolejne projekty badawcze.
We wspomnianym badaniu sprawdzono wpływ suplementacji kolagenu z żelatyny wieprzowej u zdrowych osób. Przez okres czterech tygodni, osoby partycypujące w projekcie badawczym, miały na celu spożycie 5g hydrolizatu kolagenu dziennie, obojętnie o jakiej porze. Badani nie posiadali współistniejących chorób pod kątem metabolicznym, jak i w kwestii zdrowia mentalnego.
Jednym z głównych celów było sprawdzenie zmian strukturalnych w mózgu w oparciu rezonans magnetyczny. Badanie to miało na celu ustalenie objętości istoty szarej (GM-BHQ), oraz anizotropii frakcyjnej istoty białej (FA-GHQ), która jest miarą organizacji włókien nerwowych.
Powszechnie przyjmuje się, że stan mózgu pokazuje architektura związana z istotą szarą oraz białą. Rozległość komórek dendrytycznych, oraz wzrost synaps neuronalnych są oznaką prawidłowego zdrowia mózgu, a więc zdają się być czynnikiem zwiększającym plastyczność synaptyczną w istocie szarej, co może mięć kluczowe znaczenie w procesach uczenia się i zapamiętywania [25]. To samo tyczy się substancji białej, której rozwinięcie koreluje z ilorazem inteligencji w przypadku osób młodych w wieku 5-18 lat. Na jej plastyczność wpływają takie elementy jak zmiany w tkance włóknistej, mielinogeneza, przebudowa powłok mielinowych aksonów, liczba oligodendrocytów i astrocytów oraz unaczynienie [26].
TESTY KOGNITYWNE
Dla oceny zmian w funkcjach kognitywnych zastosowano dwa zestawy testów. Pierwszy z nich to „Word list memory test”, czyli walidowany test, opracowany przez korporację Millenia, służący do oceny łagodnego upośledzenia funkcji poznawczych, niewpływających na aktywność życia codziennego. Opiera się on na zapamiętaniu określonego zestawu słów. Bazując na szybkości odpowiedzi, oraz odpowiedniej kolejności, uzyskuje się wynik w postaci wskaźnika wydajności pamięci, w oparciu o konkretny protokół i algorytm. Ostateczny wynik uwzględnia parametry takie jak płeć, wiek, lata nauki, pochodzenie etniczne, oraz wydajność w teście. Jako drugi test, zastosowano „Standard Verbal Paired Associate Learning Test” (S-PA) opracowany przez Japan Advanced Brain Dysfunction Society w celu oceny pamięci lingwistycznej. Dodatkowo, sprawdzono poziom jakości życia uczestników, przed i po interwencji suplementacyjnej, opierając się o kwestionariusz SF-36, który uznany jest za wiarygodny i walidowany [27].
WYNIKI
Cztero tygodniowa suplementacja hydrolizowanego kolagenu związana była z istotną statystycznie zmianą w strukturze mózgu osób partycypujących w projekcie badawczym. Poprawa odnosi się do anizotropii frakcyjnej istoty białej. Co więcej, zanotowano znaczącą poprawę funkcji kognitywnych względem testu S-PA. Warto wspomnieć, że istniała umiarkowana korelacja pomiędzy poprawą cytoarchitektury istoty białej, a wynikiem testu S-PA, co sugeruje że hydrolizat kolagenu wpłynął pozytywnie na parametry struktury istoty białej, tym samym poprawiając sprawność kognitywną w teście pamięci lingwistycznej.
Powyższe wyniki sugerują wysoki potencjał hydrolizowanego kolagenu, jednak należałoby zahamować nadmierny zachwyt ze względu na pewne ograniczenia powyższego projektu badawczego. Było to bowiem badanie pilotażowe, nieuwzględniające grupy kontrolnej, co z pewnością jest istotnym czynnikiem zmniejszającym rzetelność uzyskanych wyników. Choć badacze uważają, że efekt placebo prawdopodobnie nie wpłynąłby na analizę strukturalną mózgu metodą rezonansu magnetycznego, to wyniki uzyskane w testach kognitywnych muszą zostać okraszone pewną dozą sceptycyzmu, a przynajmniej do czasu dobrze zaprogramowanej, podwójnie ślepej próby z grupą placebo, która jest jedynie kwestią czasu.
TO JAK Z TYM POTENCJAŁEM?
Choć daleki jestem od bezpardonowego polecenia kolagenu w kwestii poprawy kognicji, to z pewnością nie mogę mu odebrać wysokiego potencjału, który można zauważyć bazując na mechanizmach dostrzeżonych we wcześniejszych opracowaniach naukowych. Część badań zauważyła między innymi, że zastosowanie hydrolizatu kolagenu może wspierać regenerację mózgu po uszkodzeniach, poprzez promowanie procesu angiogenezy [28], oraz wykazywać potencjał neuroprotekcyjny za sprawą tłumienia procesów zapalnych [29]. Dodatkowo, wspomniany już potencjalny wpływ na ekspresję genów neurotroficznego czynnika pochodzenia mózgowego, oraz czynnika wzrostu nerwów, daje podłoże pod przypuszczalną neuroplastyczność warunkowaną spożyciem kolagenu.
Ciekawym zagadnieniem wydaje się być również wpływ kolagenu na ryzyko cukrzycy typu 2. Jest ona bowiem związana z zaburzeniem funkcji poznawczych i zwiększonym ryzykiem demencji. Wykazano, że cukrzyca typu 2, bez względu na grupę wiekową jest istotnie skorelowana z częstością występowania zaburzeń kognitywnych[30]. Co więcej, nawet w przypadku braku cukrzycy typu drugiego, istnieje ryzyko spadku funkcji poznawczych wraz ze zmniejszeniem wrażliwości insulinowej u osób starczych[31]. Sugeruje się, że cukrzyca zwiększa zaburzenia kognicji na skutek wzrostu procesu zapalnego mózgowych naczyń krwionośnych, oraz nasilonej kumulacji amyloidu beta, czyli białka związanego z chorobą Alzheimera[32,33].
W badaniu klinicznym, w którym zastosowano hydrolizat kolagenu u osób z cukrzycą typu II, zauważono spadek ilości hemoglobiny glikowanej, stężenia glukozy we krwi na czczo, oraz poprawę wskaźnika HOMA-IR sugerującego polepszenie wrażliwości insulinowej [34]. Co więcej, kolagen zdaje się promować sekrecję glukagonopodobnego peptydu typu I (GLP-1), który wydaje się charakteryzować właściwościami neuroprotekcyjnymi [35]. Jest to informacja poniekąd świadcząca o pośrednim, pozytywnym działaniu kolagenu w kontekście procesów kognitywnych.
PODSUMOWANIE
Kolagen poza swoim działaniem odnoszącym się do kwestii zdrowia skóry i aparatu ruchu, z którym głównie jest utożsamiany, zdaje się posiadać potencjał związany z pozytywnym wpływem na mózg, a co za tym idzie wsparciem procesów poznawczych. Choć większość doniesień i zmian fizjologicznych dających podstawę pod działanie pro-kognitywne na skutek jego suplementacji, odnosi się do badań na gryzoniach, to ostatni projekt badawczy angażujący osoby zdrowe, wykazał że „coś jest na rzeczy”.
Zmiany zauważone w badaniach na skutek suplementacji kolagenu, takie jak wpływ na zwiększenie poziomów neurotroficznego czynnika pochodzenia mózgowego i czynnika wzrostu nerwów, oraz zmiana w architekturze mózgu, odnosząca się do objętości istoty białej, to czynniki potencjalnie odpowiedzialne za poprawę zdrowia mentalnego oraz wsparcie procesów kognitywnych. Dodatkowo, poprawa insulinowrażliwości, związana ze stymulacją GLP-1, może być pośrednim wsparciem w hamowaniu zaburzeń funkcji poznawczych, indukowanych insulinoopornością, oraz cukrzycą typu II.
Oczywiście przypisywanie kolagenowi w 100% potwierdzonego działania byłoby wysoce nie w porządku. Mimo iż stoją za nim mechanizmy mogące świadczyć o jego potencjale, to należy pamiętać, że większość nie odnosi się stricte do ludzi. Choć nadmierny huraoptymizm z pewnością nie jest wskazany, to warto śledzić dalsze projekty badawcze w tej materii, które być może pozwolą zarówno potwierdzić skuteczność kolagenu, jak i ustalić potencjalne mechanizmy stojące za jego działaniem.
.
.
BIBLIOGRAFIA:
[1] Ricard-Blum S. The collagen family. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2011;3:a004978.
[2] Osawa Y, Mizushige T, Jinno S, et al. Absorption and metabo- lism of orally administered collagen hydrolysates evaluated by the vascularly perfused rat intestine and liver in situ. Biomed Res. 2018;39:1-11.
[3] Taga Y, Kusubata M, Ogawa-Goto K, Hattori S. Efficient absorp- tion of X-hydroxyproline (Hyp)-Gly after oral administration of a novel gelatin hydrolysate prepared using ginger protease. J Agric Food Chem. 2016;64:2962-2970.
[4] Ichikawa S, Morifuji M, Ohara H, Matsumoto H, Takeuchi Y, Sato K. Hydroxyproline-containing dipeptides and tripeptides quanti- fied at high concentration in human blood after oral administration of gelatin hydrolysate. Int J Food Sci Nutr. 2010;61:52-60.
[5] Shigemura Y, Akaba S, Kawashima E, Park EY, Nakamura Y, Sato K. Identification of a novel food-derived collagen peptide, hydroxyprolyl-glycine, in human peripheral blood by pre-column derivatisation with phenyl isothiocyanate. Food Chem. 2011;12: 1019-1024.
[6] Iwai K, Hasegawa T, Taguchi Y, et al. Identification of food-de- rived collagen peptides in human blood after oral ingestion of gel- atin hydrolysates. J Agric Food Chem. 2005;53:6531-6536.
[7] Sugihara F, Inoue N, Kuwamori M, Taniguchi M. Quantification of hydroxyprolyl-glycine (Hyp-Gly) in human blood after ingestion of collagen hydrolysate. J Biosci Bioeng. 2012;113:202-203
[8] Mizushige T, Nogimura D, Nagai A, et al. Ginger-degraded colla- gen hydrolysate exhibits antidepressant activity in mice. J Nutr Sci Vitaminol (Tokyo). 2019;65:251-257
[9] Cheng JS, Dubal DB, Kim DH, et al. Collagen VI protects neurons against Abeta toxicity. Nat Neurosci. 2009;12:119-121.
[10] Cescon M, Chen P, Castagnaro S, Gregorio I, Bonaldo P. Lack of collagen VI promotes neurodegeneration by impairing auto- phagy and inducing apoptosis during aging. Aging (Albany NY). 2016;8:1083-1101.
[11] Cheng IH, Lin YC, Hwang E, et al. Collagen VI protects against neuronal apoptosis elicited by ultraviolet irradiation via an Akt/ phosphatidylinositol 3-kinase signaling pathway. Neuroscience. 2011;183:178-188.
[12] Zague V, de Freitas V, da Costa Rosa M, de Castro GÁ, Jaeger RG, Machado-Santelli GM. Collagen hydrolysate intake increases skin collagen expression and suppresses matrix metalloproteinase 2 activity. J Med Food. 2011;14:618-624.
[13] Chen T, Hou H, Fan Y, et al. Protective effect of gelatin pep- tides from pacific cod skin against photoaging by inhibiting the expression of MMPs via MAPK signaling pathway. J Photochem Photobiol B. 2016;165:34-41.
[14] Prolyl-hydroxyproline, a collagen-derived dipeptide, enhances hippocampal cell proliferation, which leads to antidepressant-like effects in mice, 2019.
[15] Hill AS, Sahay A, Hen R. Increasing adult hippocampal neurogen- esis is sufficient to reduce anxiety and depression-like behaviors. Neuropsychopharmacology. 2015;40:2368-2378.
[16] Tunc-Ozcan E, Peng CY, Zhu Y, Dunlop SR, Contractor A, Kessler JA. Activating newborn neurons suppresses depression and anxi- ety-like behaviors. Nat Commun. 2019;10:3768.
[17] Lagace DC, Donovan MH, DeCarolis NA, et al. Adult hippocam- pal neurogenesis is functionally important for stress-induced social avoidance. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010;107:4436-4441.
[18] Snyder JS, Soumier A, Brewer M, Pickel J, Cameron HA. Adult hippocampal neurogenesis buffers stress responses and depressive behaviour. Nature. 2011;476:458-461.
[19] Hashimoto K, Shimizu E, Iyo M. Critical role of brain-derived neurotrophic factor in mood disorders. Brain Res Brain Res Rev. 2004;45:104-114.
[20] Hung YY, Huang YL, Chang C, Kang HY. Deficiency in Androgen receptor aggravates the depressive-like behaviors in chronic mild stress model of depression. Cells. 2019;2:9.
[21] Xian YF, Ip SP, Li HQ, et al. Isorhynchophylline exerts antidepres- sant-like effects in mice via modulating neuroinflammation and neurotrophins: involvement of the PI3K/Akt/GSK-3β signaling pathway. FASEB J. 2019;33:10393-10408.
[22] Li H, Lin S, Qin T, Li H, Ma Z, Ma S. Senegenin exerts anti-de- pression effect in mice induced by chronic un-predictable mild stress via inhibition of NF-κB regulating NLRP3 signal pathway. Int Immunopharmacol. 2017;253:24-32.
[23] Filho CB, Jesse CR, Donato F, et al. Chronic unpredictable mild stress decreases BDNF and NGF levels and Na(+), K(+)-ATPase activity in the hippocampus and prefrontal cortex of mice: antide- pressant effect of chrysin. Neuroscience. 2015;289:367-380.
[24] Effects of Collagen Hydrolysates on Human Brain Structure and Cognitive Function: A Pilot Clinical Study, 2019.
[25] Erickson, K.; Leckie, R.; Weinstein, A. Physical activity, fitness, and gray matter volume. Neurobiol. Aging 2014, 35, S20–S28.
[26] Zatorre, R.J.; Fields, R.D.; Johansen-Berg, H. Plasticity in gray and white: Neuroimaging changes in brain structure during learning. Nat. Neurosci. 2012, 15, 528–536.
[27] Fukuhara, S.; Bito, S.; Green, J.; Hsiao, A.; Kurokawa, K. Translation, adaptation, and validation of the SF-36 Health Survey for use in Japan.
[28] Huang, K.F.; Hsu, W.C.; Hsiao, J.K.; Chen, G.S.; Wang, J.Y. Collagen-Glycosaminoglycan Matrix Implantation Promotes Angiogenesis following Surgical Brain Trauma. Biomed. Res. Int. 2014, 2014, 672409.
[29] Chen, J.H.; Hsu, W.C.; Huang, K.F.; Hung, C.H. Neuroprotective Effects of Collagen-Glycosaminoglycan Matrix Implantation following Surgical Brain Injury. Mediat. Inflamm. 2019, 2019, 6848943.
[30] McCrimmon, R.J.; Ryan, C.M.; Frier, B.M. Diabetes and cognitive dysfunction. Lancet 2012, 379, 2291–2299.
[31] Talbot, K.; Wang, H.-Y.; Kazi, H.; Han, L.-Y.; Bakshi, K.P.; Stucky, A.; Fuio, R.L.; Kawaguchi, K.R.; Samoyedny, A.J.; Wilson, R.S.; et al. Demonstrated brain insulin resistance in Alzheimer’s disease patients is associated with IGF-1 resistance, IRS-1 dysregulation, and cognitive decline. J. Clin. Investig. 2012, 122, 1316–1338.
[32]Han, W.; Li, C. Linking type 2 diabetes and Alzheimer’s disease. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2010, 107, 6557–6558.
[33] Takeda, S.; Sato, N.; Uchio-Yamada, K.; Sawada, K.; Kunieda, T.; Takeuchi, D.; Kurinami, H.; Shinohara, M.; Rakugi, H.; Morishita, R. Diabetes-accelerated memory dysfunction via cerebrovascular inflammation and Aβ deposition in an Alzheimer mouse model with diabetes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2010, 107, 7036–7041.
[34] Devasia, S.; Kumar, S.; Stephena, P.S.; Inoue, N.; Sugihara, F.; Suzuki, K. Double blind, randomized clinical study to evaluate efficacy of collagen peptide as add on nutritional supplement in Type 2 diabetes. J. Clin. Nutr. Food Sci. 2018, 1, 6–11.
[35] Talbot, K.; Wang, H.Y. The nature, significance, and glucagon-like peptide-1 analog treatment of brain insulin resistance in Alzheimer’s disease. Alzheimers Dement. 2014, 10, S12–S25.
