Collageensynthese | Verhogen met Voeding, Cosmetica en Beweging

Wat is het?

Collageen is het meest voorkomende eiwit in het lichaam. Het vormt op zichzelf maar liefst 25-35% van de totale eiwitmassa in het menselijk lichaam ¹.

Collageen is een bijzonder eiwit met een driedimensionale structuur waarmee het vezels vormt die sterk en rekbestendig zijn.

Collageen is dan ook een fundamenteel bestanddeel van bindweefsels.

In deze weefsels worden collageenvezels gebruikt voor ondersteuning of verbinding.

Collageen vormt ook zeer dunne, vertakte vezels, de zogenoemde reticulaire vezels, die een netvormig geraamte vormen.

Dankzij de stijfheid en treksterkte is deze matrix ideaal voor het vormen van het structurele geraamte van organen, huid, pezen, botten en ligamenten.

Structuur

De aminozuren zijn de bouwstenen van eiwitten; collageen bestaat dus eveneens uit een aaneenschakeling van afzonderlijke aminozuren.

De structurele basiseenheid van collageen is tropocollageen.

Tropocollageen bestaat uit 3 strengen van peptiden (groepen aminozuren), die samen zijn opgerold tot een rechtsdraaiende drievoudige helix. Deze strengen worden alfaketens (α-ketens) genoemd ^{3, 4}.

De 3 peptideketens van tropocollageen zijn rijk aan glycine. Ze worden met name gekenmerkt door een zogenoemde collageenregio, die uit een reeks van 3 aminozuren bestaat.

Het eerste aminozuur is glycine; de volgende twee kunnen elk aminozuur zijn, maar het meest aanwezig zijn proline, hydroxylysine en hydroxyproline ⁵.

De herhaalde aminozuursequentie bepaalt de helixstructuur van tropocollageen ⁶. Elk collageentype heeft namelijk specifieke verhoudingen van glycine, proline, hydroxyproline en hydroxylysine.

Collageensynthese

Collageen wordt vooral aangemaakt in fibroblasten, de cellen van het bindweefsel die gespecialiseerd zijn in de synthese van collageen en andere bestanddelen van de extracellulaire matrix.

De collageensynthese in het lichaam is een complex proces.

Kort gezegd begint deze synthese met de activering van genen die betrokken zijn bij de vorming van de alfaketens waaruit het tropocollageen zal bestaan.

In de ribosomenwordt mRNA vertaald en ontstaan “ruwe ketens”, de zogenoemde prepropolypeptiden.

Deze ketens worden vervolgens stap voor stap verfijnd via een reeks posttranslationele modificaties, waardoor ze uiteindelijk om elkaar heen kunnen draaien en de kenmerkende drievoudige helix van tropocollageen vormen ⁷.

Bij deze modificaties moeten de aminozuren proline en lysine in het preprocollageen worden gehydroxyleerd.

De hydroxylering van proline en lysine gebeurt door specifieke enzymen die afhankelijk zijn van vitamine C. Daarom leidt een ernstig vitamine C-tekort (scheurbuik) tot een verstoorde collageensynthese en verzwakking van bindweefsels.

Vitamine C hydroxyleert en stabiliseert niet alleen het collageenmolecuul, maar kan fibroblasten ook stimuleren om meer collageen te produceren ^{7a, 7b}.

Patiënten met scheurbuik kunnen last hebben van vermoeidheid, algemene zwakte, een slechte wondgenezing, bloedarmoede en tandvleesaandoeningen.

Ook koper is nodig in de laatste fasen van de synthese van collageenfibrillen.

Voor meer informatie over de biochemische details van de collageensynthese verwijzen we naar de Engelstalige specialistische artikelen op Wikipedia en StatPearls.

De Collageensynthese Verhogen

Voeding

Het eten van collageenrijke voedingsmiddelen of voedingsmiddelen die de collageenproductie verhogen, kan de synthese van dit belangrijke eiwit ondersteunen.

De hoogste collageenconcentraties worden aangetroffen in bindweefsels, zoals huid, botten, pezen en kraakbeen.

Daarom zijn collageenrijke voedingsmiddelen uitsluitend van dierlijke oorsprong en omvatten ze:

• botten en bottenbouillon;
• vlees dat rijk is aan bindweefsel (maar moeilijk verteerbaar is);
• varkenszwoerd (eveneens moeilijk verteerbaar);
• vishuid;
• oesters;
• visgraten en visbouillon;
• eieren, vooral de dooier en de membranen die de schaal van het eiwit scheiden;
• vislijm – gelatine en voedingsmiddelen die gelatine bevatten (zoetwaren, vlees in gelei enz.);
• vlees van jonge dieren (bijvoorbeeld kalfsribben), omdat collageen van jonge dieren beter verteerbaar is dan dat van oude dieren.

Zoals we hebben gezien, zijn voldoende concentraties vitamine C en koper nodig voor een optimale collageensynthese.

De voedingsmiddelen die rijk zijn aan vitamine C zijn onder meer fruit en groenten, terwijl dierlijke bronnen van deze vitamine beperkt zijn tot orgaanvlees (lever, nieren enz.) en rauwe schelpdieren (oesters, mosselen en venusschelpen).

Een vitamine C-tekort is zeldzaam, maar lijkt in de Verenigde Staten nog steeds 5-15% van de volwassenen te treffen ^{8, 9}. Bij ouderen worden hogere percentages (30%) gezien ¹⁰.

Een kopertekort is daarentegen zeldzaam.

Collageensupplementen

Volgens een onderzoek levert bottenbouillon waarschijnlijk geen betrouwbare concentraties collageenprecursoren in vergelijking met supplementen van dit eiwit ¹¹.

Meer in het algemeen lijkt het menselijk lichaam gehydrolyseerd collageen efficiënter op te nemen dan gelatine en natief collageen ^{12, 13}.

Na inname wordt collageen verteerd in aminozuren en kleine peptiden, die vervolgens worden opgenomen en door het lichaam worden gebruikt om collageen of andere eiwitten op te bouwen ¹⁴.

In het lichaam hebben de verteringsproducten van collageen een dubbele werking ^{16, 17, 18}:

• vrije aminozuren leveren de bouwstenen voor de synthese van collageenvezels en elastine;
• oligopeptiden werken als liganden: ze activeren receptoren op het fibroblastenmembraan en stimuleren zo de productie van collageen, elastine en hyaluronzuur.

Verschillende klinische onderzoeken tonen aan dat collageensupplementen kunnen helpen om de veroudering van de huid te vertragen, door rimpels en een droge huid te verminderen, en de elasticiteit te verbeteren ^{19, 20, 21, 22}.

Collageensupplementen kunnen helpen bij het verlichten van gewrichtspijn door lichaamsbeweging, artrose en reumatoïde artritis, hoewel meer onderzoek nodig is ^{50, 51, 52}.

Cosmetica

Gehydrolyseerd collageen wordt zowel in cosmetica als in supplementen gebruikt.

In cosmetica heeft het vooral een hydraterende en antioxiderende werking, omdat de grote molecuulgrootte geen noemenswaardige opname in de huid mogelijk maakt.

Daarom zijn cosmetica op basis van marien of rundercollageen (ook in gehydrolyseerde vorm) niet doeltreffend om de collageensynthese te verhogen.

Om de synthese van dit belangrijke eiwit te stimuleren, kunnen andere cosmetische strategieën worden gebruikt, zoals:

• exfoliërende behandelingen met fysieke middelen, waarbij schurende stoffen op de huid worden gewreven (zoals zout of pittenpoeder), of door chemische peelings toe te passen (bijvoorbeeld alfahydroxyzuren, bètahydroxyzuren, polyhydroxyzuren) ²³;
• retinoïden voor plaatselijk gebruik (vitamine A – retinol en derivaten) ^{24, 25, 26};
• zuivere vitamine C ²⁷;
• bioactieve peptiden, zoals palmitoylpentapeptide-4 (Matrixyl) en GHK-Cu ^{28, 29};
• plantaardige extracten voor plaatselijk gebruik (Centella asiatica, fyto-oestrogenen, hop, boswellia, resveratrol) ^{30, 31, 32, 33, 34, 35, 36};
• onverzeepbare fractie van bepaalde plantaardige oliën, zoals avocado-olie, sojaolie, kokosolie en olijfolie ^{37, 38, 39}.

Esthetische Geneeskunde

Verschillende medisch-esthetische behandelingen, zoals microdermabrasie, radiofrequentie, microneedling, ultrageluid en laserresurfacing, helpen om de synthese van collageen en elastine te stimuleren.

De werkzaamheid van deze behandelingen berust paradoxaal genoeg op het veroorzaken van schade in de diepere huidlagen.

Deze schade stimuleert de activering van fibroblasten om het letsel te herstellen, waardoor de synthese van collageen en andere moleculen die belangrijk zijn voor de schoonheid en structuur van de huid toeneemt.

Bijvoorbeeld: met microneedling worden talloze microverwondingen aangebracht die de afgifte stimuleren van verschillende groeifactoren, die de synthese en afzetting van collageen en elastine in de lederhuid verhogen ⁴⁰.

Laser- en ultrasone behandelingen veroorzaken daarentegen thermische schade door warmte in de lederhuid. Deze schade leidt tot een vrijwel onmiddellijke samentrekking van het collageen, waardoor de huid steviger wordt ^{41, 42}.

Bovendien stimuleert de biologische schade in de lederhuid in de daaropvolgende weken de productie en vernieuwing van collageen, waardoor de huidstructuur verbetert en huidverslapping afneemt.

Biostimulatie

De biostimulatie is gebaseerd op micro-injecties in de huid met werkzame stoffen die de werking van fibroblasten bevorderen en stimuleren, met als doel een esthetische en functionele verbetering van de huid.

Deze biorevitaliserende preparaten kunnen bevatten: vitaminen (A, C, E en nicotinamide), hyaluronzuur met een laag molecuulgewicht, aminozuren, mineralen, enzymen, antioxidanten en biomimetische peptiden.

Door het ontbreken van gestandaardiseerde biostimulatieprotocollen is het moeilijk een uitspraak te doen over de algemene werkzaamheid van deze behandelingen. Ook studies in de literatuur laten tegenstrijdige resultaten zien, omdat in veel gevallen geen significante esthetische of functionele voordelen zijn waargenomen ^{43, 44, 45, 46, 47, 48, 49}.

Sport

Een onderzoek bij 56 sedentaire Japanse vrouwen van middelbare leeftijd beoordeelde de effecten van 16 weken lichaamsbeweging, zowel aerobe training als krachttraining ⁵⁰.

• De aerobe training werd tweemaal per week uitgevoerd en bestond uit 30 minuten fietsen op 65%-75% van de maximale hartslag.
• De krachttraining werd tweemaal per week uitgevoerd en bestond uit 3 sets van 10 herhalingen van de volgende oefeningen: leg curl, leg extension, arm curl, roeien, shoulder press en chest press.
  De deelneemsters trainden op 50% van hun maximale belasting tijdens sessies 1-2, op 60% tijdens sessies 3-6, op 70% tijdens sessies 7-10 en op 75%-80% tijdens sessies 11-32.

De huidelasticiteit en de structuur van de bovenste lederhuid verbeterden in beide groepen, maar alleen krachttraining leidde tot een — niet statistisch significante — toename van de dikte van de lederhuid.

In beide groepen verlaagde lichaamsbeweging ook de concentraties ontstekingscytokinen en verhoogde ze de expressie van genen die betrokken zijn bij de synthese van collageen, hyaluronzuur en proteoglycanen.

Bij obese muizen verbeterden 8 weken lichaamsbeweging de dichtheid van collageen in de lederhuid en verminderden ze de hoeveelheid onderhuids vetweefsel en de grootte van de adipocyten ⁵¹.

Ook is aangetoond dat aerobe training met matige intensiteit de genezing van huidwonden bevordert bij zowel mensen als muizen ^{52, 53}.