口服膠原蛋白水解物對皮膚的修復作用

孟萌菲，李 博

(中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京 100083)

膠原蛋白是動物源蛋白質中含量最為豐富的蛋白質，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，其一級結構為“Gly-X-Y”重復序列。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構穩定性方面發揮著重要作用。目前已發現的膠原蛋白有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構使得膠原蛋白性質十分穩定，普通的加工溫度及短時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，三股超螺旋結構遭到破壞，膠原蛋白穩定性降低，使得膠原蛋白更容易消化吸收，其營養、功能特性等都得到了顯著的改善。膠原蛋白水解物營養及生理功能主要體現在以下方面:蛋白質的營養功效，其體內消化吸收率可達100%［2］;促進皮膚膠原蛋白生成;促進骨膠原蛋白生成;保護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分，促進皮膚修復，能為真皮層提供有力的支撐，從而使皮膚保持結實并具有彈性。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光澤［3］。近年來，膠原蛋白產品在歐美、日本等國風靡，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%的速率開始流失，45 歲時流失膠原蛋白量約為30%［4］。因而，很有必要及時補充外源性膠原蛋白，來對抗機體膠原蛋白的自然流失。如果及時補充膠原蛋白，可使皮膚保濕、消皺與防皺。

近年以來，口服膠原蛋白是否有保健作用在網絡上引起了巨大的爭議。許多專家也隨之表示，口服膠原蛋白并不能改善皮膚狀態;膠原蛋白是從豬皮、魚皮等食品加工廢棄物中提取而來，其營養價值較低，幾乎沒有美容功效。還有學者稱，膠原蛋白是動物源蛋白中品質較差的蛋白，過多攝入膠原蛋白會給機體帶來很大的副作用［5］。本文綜述了口服膠原蛋白水解物對皮膚修復作用的研究進展。

1 膠原蛋白水解物在體內的吸收利用

自19 世紀發現蛋白質以來，在很長一段時間內人們普遍認為蛋白質在腸腔內是完全水解成游離氨基酸然后被人體吸收的。但是后期有學者研究了蛋白質在小腸內的降解作用，發現蛋白質在腸腔內的降解產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立的轉運吸收系統。氨基酸的轉運逆濃度梯度進行，是主動轉運的過程，轉運的動力來源于Na+濃度梯度。肽在小腸的轉運主要有四種方式［6］:一是依照濃度梯度進行的被動擴散;二是由PepT-1 載體調節的主動轉運(主要是二肽和三肽);三是通過小腸上皮細胞間的緊密連接進行的細胞旁路轉運;四是通過小腸上皮細胞的囊泡進行的轉胞吞作用(10 肽以上的寡肽以及蛋白質)。肽在小腸內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影響因素。膠原蛋白經酶水解生產小分子量的膠原蛋白肽，也可以經由上述肽吸收轉運路徑進入血液循環，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，試驗中膠原蛋白來自豬皮、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。實驗前測定血液中含Hyp 的肽含量，口服1—2 h 后其值達到最大值(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，同時也存在一定數量的Ala-Hyp、Ala-Hyp-Gly、Pro-Hyp-Gly、Leu-Hyp、Ile-Hyp and Phe-Hyp。日本學者［8］研究了低分子量膠原蛋白水解物(LMW-CH)的吸收機制，給小鼠喂食14C 標記Pro 和14C 標記Gly-Pro-Hyp 的LMW-CH，小鼠在攝入LMW-CH 后3 h，血漿中的LMW-CH 濃度就達到峰值。LMW-CH 以肽的形式被吸收進血液。口服LMW-CH 后2—6 h，14C 標記的Gly-Pro-Hyp 三肽分布至全身各主要器官。口服14 d 后，皮膚中的放射水平仍高達70%。對小鼠皮膚水解并分析表明，其皮膚中的Gly-Pro-Hyp 三肽就是來自雞爪的膠原蛋白三肽。

2 口服膠原蛋白水解物對皮膚修復作用的研究進展

2.1 對人真皮成纖維細胞生長的促進作用

Postlethwaite AE 等［9］研究了人體真皮成纖維細胞對Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型膠原蛋白及膠原蛋白水解物的趨藥性，體外研究結果表明，三種膠原蛋白及其水解物均能誘導真皮成纖維細胞的生長。而且經膠原酶降解或人工合成的含羥脯氨酸的二肽或三肽，也能誘導真皮成纖維細胞的生長。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誘導成纖維細胞的生長，修復受損組織。Hiroki Ohara 等［10］利用體外培養人體真皮成纖維細胞的方法，研究膠原蛋白肽對真皮細胞外基質成分和細胞增殖的影響。在多組膠原蛋白肽的試驗中，200 nmol/mL 的Pro-Hyp 可使細胞增殖速度提高1.5 倍、透明質酸合成速度提高3.8 倍、透明質酸合成酶2 (HAS2)的mRNA 水平提高2.3 倍，提示膠原蛋白肽Pro-Hyp 可通過激活HAS2 的轉錄，刺激成纖維細胞有絲分裂和透明質酸合成。

2.2 對小鼠皮膚損傷的修復作用

Yongliang Zhuang 等［11］研究了水母膠原蛋白和膠原蛋白水解物對UV 誘導的小鼠皮膚光老化的影響，結果表明，膠原蛋白(JC)和膠原蛋白水解物(JCH)能夠減輕UV 誘導后抗氧化因子的異常變化，能夠保護UV誘導的皮膚脂質和膠原蛋白的損傷，而且，神經酰胺和粘多糖的變化也得到恢復。JC 和JCH 在體內具有抗氧化和修復內源性膠原蛋白合成等作用。而且，小分子量JCH 的作用高于JC。這些結果表明，JCH 可作為一種天然抗光老化劑應用于化妝品或食品行業。Tomoko Okawa等［12］研究了口服膠原蛋白三肽對丙酮誘導的皮膚干燥和瘙癢的影響，結果表明膠原蛋白三肽(CTP)提高了體外培養的人體真皮纖維細胞數量和小鼠皮膚透明質酸的含量。口服CTP 后，丙酮誘導的小鼠皮膚TEWL 值、抓撓行為均有顯著地減少，表皮神經生長也受到抑制。定量PCR 分析和免疫組織化學研究表明，CTP 廢除了丙酮誘導的神經生長因子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UVB 誘導的無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照。對照組小鼠進行單劑量UVB輻射，結果導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，角質層含水量顯著增加。重復UVB 輻射的對照組小鼠，皮膚的彈性和真皮透明質酸(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驗上的研究進展

日本某公司［14］實驗結果表明，口服高劑量魚膠原多肽粉組(4 g/d)的女性眼下皮膚抵抗皺紋形成能力及濕度在實驗結束時得到了顯著改善;口服低劑量魚膠原多肽粉組(2 g/d)的女性前臂皮膚濕度在實驗結束時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。美國學者Skovgaard［15］等研究了口服魚膠原蛋白水解物對100名絕經后女性皮膚的作用，實驗采用隨機雙盲、安慰劑對照。實驗結果表明，和服用安慰劑組的志愿者相比，口服魚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、黑眼圈和整個面部狀況都有顯著改善(P＜0.05)。口服魚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，口服魚膠原蛋白水解物明顯改善皮膚結構、狀況，提高皮膚的堅實度。日本學者Matsumoto 等［16］初探了I 型魚膠原蛋白水解物對皮膚的改善作用，選用25 名皮膚粗糙干燥的志愿者，口服魚膠原蛋白水解物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。實驗結果表明，口服膠原蛋白水解物對皮膚的改善程度高達到60%—100%。

Proksch E 等［17］研究了口服膠原蛋白補充劑對婦女皮膚生理性能的影響，實驗采用雙盲、安慰劑對照。隨機選取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8w，每組23人。檢測結果表明，所有服用膠原蛋白水解物組皮膚彈力顯著提高，隨后4w 的跟蹤實驗發現，老年婦女皮膚彈力顯著提高。其它指標變化不明顯，且膠原蛋白水解物對人體無副作用。

3 口服膠原蛋白產品的應用現狀及展望

在美國和歐洲，膠原蛋白水解物一直使用于藥物和食品中。美國FDA 和其它監管機構認可所有水解膠原蛋白產品為“普遍認為安全的”。近年來的體外實驗、動物實驗和臨床研究顯示，水解膠原蛋白具有明顯改善皮膚狀況的作用。在美國、德國、日本等國家，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。

有媒體報道稱［1］，2001—2009年，全球膠原蛋白需求量年均增長率超過17.25%;中國2006年消費膠原蛋白約為3 000t，2009年則達到8 000t，專家預計2015年國內膠原蛋白需求量有望達到2萬t，年均增長率可能高達23.47%。隨著中國經濟的快速發展，中國消費者對生活品質的追求不斷加深，市場對膠原蛋白的需求日益增加。

目前口服膠原蛋白水解產物的臨床研究還不普遍，面對公眾對口服膠原蛋白水解物產品的質疑，還需進行更多的基礎科學研究，以便闡明口服膠原蛋白水解物在體內的的吸收代謝機制，及改善皮膚狀況的作用機理，進一步評估口服膠原蛋白水解物的安全性和有效性。

［1］王海燕，劉愛青.水解膠原蛋白在皮膚中作用的研究進展［J］.中國食品添加劑附錄:240-243.

［2］廖群，王利，李詒光.海洋膠原蛋白活性肽的研究進展［J］.肉類研究，2009，122(4):79-84.

［3］成曉喻，等.膠原與膠原多肽的結構、功能及其應用研究現狀［J］.肉類研究，2011，25(12):33-39.

［4］傅燕鳳，沈月新.談魚皮膠原蛋白的利用［J］.食品研究與開發，2004，25(2):16-18.

［5］項丹平.口服膠原蛋白美容不靠譜 營養價值還不如雞蛋牛奶［N］.中國婦女報，2013/7/15/第B01 版.

［6］Daniela R，Daniel M，Gianfranco G，et al.The (193-209)17-residues peptide of bovine β-casein is transported through Caco-2 monolayer ［J］.Mol.Nutr.Food Res，2010，54:1428-1435.

［7］Iwai K，Hasegaw T.Identification of food-derived collagen peptides in human blood after oral ingestion of gelatin hydrolysates［J］.J Agric Food Che，2005，53:6531-6536.

［8］Watanabe-Kamiyama M，Shimizu M，Kamiyama S，et al.Absorption and effectiveness of orally administered low molecular weight collagen hydrolysate in rats ［J］.Food Chem，2010，58:835-841.

［9］Postlethwaite AE，Seyer JM，Kang AH.Chemotactic attraction of human fibroblasts to type I，II，and III collagens and collagen-derived peptides.Proc Natl Acad Sci USA，1978，75:871-875.

［10］Ohara H，Matsumoto H，Ito K，et al.Comparison of quantity and structures of hydroxyproline-containing peptides in human blood after oral ingestion of gelatin hydrolysates from different sources ［J］.J Agric Food Chem，2007，55:1532-1535.

［11］Zhuang YL，Hou H，Zhao X，et al.Effects of Collagen and collagen hydrolysate from Jellyfish (Rhopilema esculentum)on mice skin photoaging induced by UV irradiation ［J］.J Food Sci，2009，74(6):183-187.

［12］Okawaa T，Yamaguchia Y，Takadaa S，et al.Oral administration of collagen tripeptide improves dryness and pruritus in the acetone-induced dry skin model ［J］.J Dermatol Sci，2012，66:136-143.

［13］Oba C，Ohara H，Morifuji M，et al.Collagen hydrolysate intake improves the loss of epidermal barrier function and skin elasticity induced by UVB irradiation in hairless mice ［J］.Photodermatol Photoimmunol Photomed，2006，2013，29:204-211.

［14］Toyo Science Corp.Maruha fish collagen WP ［EB/OL］.［2010-05-15］.http://wenku.baidu.com/view/2afe70ea551810 a6f52486f5.html.

［15］Skovgaard GRL，Jensen AS，Sigler ML.Effect of a novel dietary supplement on skin aging in post-menopausal women ［J］.Eur J Clin Nutr，2006，60:1201-1206.

［16］Matsumoto H，Ohrar H，Ito K，et al.Clinical effect of fish type I collagen hydrolysate on skin properties ［J］.ITE Lett Batter New Technol Med，2006，7(3):386-390.

［17］Proksch E，Segger D，Degwert J，et al.Oral supplementation of specific collagen peptides has beneficial effects on human skin physiology:a double-blind，placebo-controlled study ［J］.Skin Pharmacol Physiol，2014，27:47-55.