胶原蛋白:胶原蛋白产品的功效

目前坊间一个最热门及流行的话题–胶原蛋白(collagen),不管在化妆品、健康食品甚至饮料中,均可看到添加此物的广告,而它的种类、来源及诉求也令人眼花撩乱。到底胶原蛋白真的有如此神奇的功效,抑或只是流行的时尚呢?要回答这个问题,必须了解它在体内扮演的角色,以及外来的胶原蛋白是否可代替或转换成体内的胶原蛋白等问题。

胶原蛋白扮演结合组织的角色

胶原蛋白是构成各种细胞外间质的聚合物,在动物细胞中扮演结合组织的角色。它是动物体内含量最多的蛋白质,约占人体蛋白质的25~35%,相当于人体重量的6%,分布遍及全身各个组织器官,如骨骼、软骨、韧带、皮肤、角膜、各种内膜、筋膜等,尤其在人体的皮肤和结缔组织中,含有大量的胶原蛋白。

胶原蛋白主要的生理机能是做为结缔组织的黏合物质,以提供相关结构一个安定、有力的支撑架构。当结缔组织与肌肉或其他器官一起负责新陈代谢的机能时,胶原蛋白会发挥相关的生理机能。

体内胶原蛋白的形态

在电子显微镜下看到的胶原蛋白纤维是无色透明,由三条螺旋状聚胜月太链组成宽约15毫米(mm)的带状结构,仔细观察可发现,这些带状的胶原蛋白是由互相平行、互不纠缠的胶原蛋白纤维所构成。依胜肽链的组成及排列,可以发现不同部位的胶原蛋白其主要差异在于胺基酸的结构。到二○○三年五月为止,已发现的胶原蛋白共有27型,每一种胶原蛋白在结缔组织中,都扮演不同的角色。在已发现的胶原蛋白类型中,以第一型的含量最多,约占全部的90%,也是应用最广的胶原蛋白。

由于胶原蛋白富含甘胺酸及一般较少存在于其他蛋白质中的脯胺酸、羟脯胺酸等胺基酸,所以衡量胶原蛋白的纯度高低,有时会以羟脯胺酸含量做为胶原蛋白的纯度指标。

胶原蛋白的来源

由于胶原蛋白普遍存在于动物体内,其来源、结构性、效能性及安全性,是选用胶原蛋白产品时必须加以考量的地方。

人体胶原蛋白和动物胶原蛋白结构类似,因此藉由生化科技处理,就可从多种动物中取得高纯度、高生物相容性及低免疫排斥性的胶原蛋白。胶原蛋白依其溶解性可分为:原生态胶原蛋白,例如纤维状胶原蛋白;酸溶性胶原蛋白;水溶性胶原蛋白(又叫可溶性胶原蛋白);水解性胶原蛋白(亦称明胶)。前三种胶原蛋白的製造较为複杂,主要应用在医疗用生医材料方面,如人工皮肤、止血剂、人工血管、以及护肤化妆品等,因此价位较高。第四种胶原蛋白不具三股螺旋结构,製造较为简易,是一种由真皮或其他组织以酸、硷、热或酵素水解后的产物,分子量小,价位较低。

虽然有关胶原蛋白的研究已超过二十年,但是对于其特殊立体结构与效能之间的关係仍有许多有待釐清的地方。如明胶(果冻的成分之一)或市售某些水解性胶原蛋白几乎与蛋白质水解产物(胺基酸)无异,其原有的生理活性是否已遭到破坏?不同的处理方式或许会影响胶原蛋白原来的生理活性,但是如不进一步依开发的目的处理胶原蛋白分子,又会限制了它的应用範围。所幸研究显示,经特殊处理后,已成为原全分子大小百分之一的小分子胶原蛋白,仍可维持其原有的三股螺旋结构。

医学上的应用

胶原蛋白具有非抗原性、生物降解性、生物相容性、生物吸收性、不具毒性、与生物活性物质协同作用、止血、可转化成不同形式、生物降解的可调性等优异的特性,使其在医学上可广为应用,且效果非常好,其中最主要的应用领域是生医材料。所谓生医材料是把材料科学与生物医学结合,研究并製造出用以取代人体器官或组织的器材,现针对下列数项胶原蛋白的应用,略加说明。

以胶原蛋白做为伤口的敷料,可使血液凝固,具有止血功能,未来在此一方面的开发潜力无限。这种伤口敷料,主要是基于胶原蛋白能够与伤口紧密结合,併入新生组织当中,并做为细胞生长时的基质。研究显示,胶原蛋白创伤覆盖材,对伤口的治疗具有下列优点:伤口较清洁、减缓细菌感染现象、减少伤口流脓、增加肉芽组织的形成、癒合的伤口不会产生收缩、协助压力褥疮伤口的癒合,不致产生免疫反应。

胶原蛋白和血小板作用会产生凝血现象,具有止血功能。因此,欲把胶原蛋白植入生物体内时,须先把凝血现象消除。一般认为胶原蛋白经过化学修饰后,便能去除这种凝血现象,如将肝素结合在胶原蛋白表面,即可做为植入生物体内的生医材料之用。

胶原蛋白可以做为一些软组织的替代物,如肌腱、韧带等。不过,至今仍有免疫性现象发生及机械强度差异等问题,有待克服。

骨组织有时因为受伤或肿瘤而造成骨缺陷,可以使用经过修饰的胶原蛋白及氢氧基磷灰石做为填补剂。

在伤口癒合的阶段,胶原蛋白是在皮肤组织修复与重组过程中,发挥协助功能的重要细胞间质。由于纤维细胞会随着结缔组织间质移动,而胶原蛋白纤维可以协助纤维细胞聚集,故可使用胶原蛋白绵做为形成胶原蛋白立体结构的模板,帮助组织的修复。此外,把动物结缔组织中的胶原蛋白成分去除后,处理成溶液状,再经由细孔喷嘴抽成丝,凝固后即得到可被组织吸收的手术缝线。

药物传输系统包括两个机能层面,一为释出的控制,另一为目标导向。药物传输系统由四个单元所组成:药物、药物释出模式(药物贮藏部、释出控制部、能源、释出孔)、覆膜以及治疗程式。其中覆膜是非常重要的部分,因为它与身体组织直接接触,所以适当的材料选择就变得相当重要。胶原蛋白的生物相容性及可降解性无疑使它成为一种良好的生医材料,目前已应用在多种药物上。

美容上的应用

高纯度、低过敏的胶原蛋白,经由整形外科技术注射到皮肤的皱纹及凹洞中做为填补材料,可消除恼人的皱纹及鬆垮的轮廓。惟胶原蛋白会在人体自然的生理状况下慢慢代谢掉,因此平均每半年至两年需再注射胶原蛋白,经济成本非一般人所能接受。

屏除广告上林林总总的诉求,专家们对胶原蛋白在化妆品上的应用,充其量认为只是一种高级的保湿剂,具有保持水分的功效罢了,并没有其他特别的地方,甚至认为有些功效是被夸大神奇了。这种质疑来自于胶原蛋白本身是分子量非常大的蛋白质,若没有经过适当的处理,它无法穿过人体皮肤。也就是说,使用含一般胶原蛋白的产品,仅止于具有良好的保湿效果,其实皮肤是无法吸收未经处理过的大分子量胶原蛋白的。

但是近来学界对它在化妆品上的应用,已开始有不同的看法出现。根据研究显示,外加的第一型胶原蛋白,碳端位置的五个胺基酸短链:Lya-Thr-Thr-Lys-Ser(离胺基酸-滋利胺基酸-滋利胺基酸-离胺基酸-丝胺基酸)可促进皮肤第一型、第三型胶原蛋白合成及纤维母细胞的生成,具抗老化及除皱的效果。体外纤维母细胞培养测试则显示,添加胺基酸短链测试组较未添加胺基酸的对照组,可增加达320%的胶原蛋白合成。

此外,它也会促进第四型胶原蛋白的合成,如果添加的浓度达2%时,会使得GAG产量提升267%,GAG是一种具有重複双醣的线性高分子葡萄糖胺聚合醣如透明质酸之属,是细胞外间质中的重要成分。第一型胶原蛋白也证实具有抗自由基的作用,可保护细胞免受氧化,有抗老化的效用。

因此胶原蛋白是否真正高贵不贵,抑或只是噱头,仍有待正反双方数据的证明。

保健食品上的应用

化妆品产业界的专家认为,胶原蛋白具有减少皱纹的功效,不论是内服、外用、注射都值得重视。因此对老化压力日增的现代人来说,黏度较低,而且没有膳食纤维水合后会膨胀的物理性质的胶原蛋白,可说是保有青春外貌的好选择。

基本上依「缺什么、吃什么」、「营养补充」、及「减少从饮食中所摄取胶原蛋白被破坏的速率」等三种概念,从饮食中摄取胶原蛋白,就已足够。

由于构成骨骼中骨质的主要蛋白质成分,在缺乏胶原蛋白的情况下,不易固定钙质,使得骨骼中的钙质逐渐流失,减低骨质密度,终至产生骨质疏鬆症。临床迹象显示,口服第二型胶原蛋白,可明显改善风湿性关节炎并减轻其疼痛,显见胶原蛋白能有效改善关节病及骨质疏鬆症。此外,胶原蛋白也能够强化关节软骨在运动摩擦时的润滑度,降低关节炎的发生率,避免关节退化症提早到来。

除对关节方面有明显的生理活性外,第二型胶原蛋白也具有心血管保护剂的功能。研究显示,第二型胶原蛋白含有14.2%的软骨素硫酸盐,这是一种天然的蛋白醣,具有抗血栓及抗凝血的作用,可避免血块产生,防止血管阻塞,同时也能有效地降低胆固醇及脂肪含量,所以富含软骨素硫酸盐的第二型胶原蛋白,也对于心血管疾病有预防及治疗的效果。

由于胶原蛋白分布广泛,虽经多年的研究,不论在种类上或应用上仍有不断的新发现,颠覆某些传统的想法,也创造胶原蛋白材料无限的潜在商机,这也是近两年间,国内生产胶原蛋白厂商快速增加的原因。

除非注明,其他来源均为石飞博客整理发布,转载请以链接形式标明本文地址



shadow
2014年5月,一名因毒品罪而入狱服刑的谷姓男子,假释出狱才2天,又因涉嫌吸食安非他命被查获逮捕;2013年7月高雄一名黄姓男子因涉嫌毒品案,才刚交保,又不敌毒瘾,再次被警方循线查获逮捕。
简介 多年来「好莱坞」一直是摘星族梦寐以求的天堂
印度有个地区受乾旱之苦,政府为了振兴经济,鼓励养殖骆驼,取奶卖给旅馆、观光客。印度政府正在鼓吹骆驼奶与骆驼奶冰淇淋的好处。根据印度的官方资料,骆驼奶中的维生素C是牛奶的3倍,铁质较多,维生素B
在科学研究的领域里,「基础科学研究」往往容易被忽视,难以得到外界的关注与大力支持。然而,总有一群热情的学者在许多被一般人视为理所当然的现象里,发挥想像力默默地研究,一点一滴地影响这个世界。