COLLAGEN THỦY PHÂN-TRẺ HÓA LÀN DA

 
Tổng quan về tác dụng như một chất dinh dưỡng bổ sung cho da của collagen thủy phân

Biên soạn: DS. Phạm Thị Hồng Hạnh

Tóm tắt

Collagen là protein dồi dào nhất trong cơ thể bạn. Nó là thành phần chính của các mô liên kết tạo nên một số bộ phận cơ thể, bao gồm: gân, dây chằng, da và cơ bắp… Collagen có nhiều chức năng quan trọng đối với cơ thể như duy trì sự trẻ trung của làn da, đóng vai trò các sợi liên kết khung xương với nhau, khả năng hỗ trợ hoạt động của các vi khuẩn có lợi trong hệ miễn dịch,… Trong những năm gần đây, việc bổ sung collagen đã trở nên phổ biến. Hầu hết là dạng collagen thủy phân, có nghĩa là collagen đã bị phá vỡ, giúp bạn dễ dàng hấp thụ hơn. Ngoài ra còn có một số thực phẩm bạn có thể ăn để tăng lượng collagen, như da lợn, nước hầm xương, cá hồi,… Tiêu thụ collagen có thể có nhiều lợi ích tốt mang lại cho sức khỏe của bạn, từ giảm đau khớp đến cải thiện sức khỏe của da.

Da là rào cản chính với môi trường bên ngoài, da có thể bị suy giảm chức năng và cấu trúc do rối loạn da, do điều kiện môi trường và quá trình lão hóa nội sinh. Điều này xảy ra nhanh hơn khi hút thuốc, uống rượu và phơi nắng kéo dài. Tất cả những yếu tố này có thể dẫn đến sự hình thành các nếp nhăn, các đốm nâu (nám, tàn nhang), và sừng hoá da. Phương pháp hiệu quả để kiểm soát quá trình lão hóa da là duy trì chế độ ăn uống lành mạnh, cân bằng và cung cấp thêm thực phẩm bổ sung. Điều này có thể khôi phục lại sự cân bằng nội môi các chất dinh dưỡng, hỗ trợ sinh lý của các tế bào và mô trong da. Collagen thủy phân bao gồm các peptide nhỏ có trọng lượng phân tử thấp, dễ tiêu hóa, hấp thụ và phân bố khắp nơi trong cơ thể con người. Nhiều thử nghiệm lâm sàng đã được thực hiện cho thấy hiệu quả và lợi ích của peptide collagen đối với các đặc tính của da, như hydrat hóa, độ đàn hồi và giảm nếp nhăn. Do đó, collagen thủy phân có thể được coi là vũ khí quan trọng trong cuộc chiến hàng ngày chống lão hóa da.

GIỚI THIỆU

Bài báo cáo này tổng hợp các dữ liệu có sẵn liên quan đến việc sử dụng collagen thủy phân như một chất dinh dưỡng trong quá trình chống lão hoá.

Dưới đây chúng tôi tập hợp một đánh giá kỹ lưỡng về sinh lý cơ bản của sự hình thành collagen và sự thoái hóa của nó trong quá trình lão hóa da và tác dụng có lợi của việc uống collagen thủy phân trên các đặc tính của da như hydrat hóa, đàn hồi và giảm nếp nhăn.

COLLAGEN

Collagen là protein cấu trúc chính của các mô liên kết khác nhau có trong động vật, chủ yếu được tìm thấy trong các mô sợi như gân và dây chằng, và cũng có nhiều trong giác mạc, sụn, xương, mạch máu, ruột và đĩa đệm (Bảng 1). Collagen là protein sợi hầu như không hòa tan được tìm thấy trong ma trận ngoại bào của da, cùng với elastin và axit hyaluronic. Họ collagen bao gồm 28 loại protein khác nhau [1, 2], chiếm 25% – 35% tổng khối lượng protein ở động vật có vú và đóng vai trò then chốt trong cấu trúc của một số mô như da và xương, cung cấp độ cứng và tính nguyên vẹn của mô [3, 4]. Ma trận ngoại bào (ECM) của các mô liên kết được hình thành bởi các họ protein khác nhau liên quan đến tính toàn vẹn cấu trúc và một số chức năng sinh lý. Mỗi mô liên kết có thành phần và cấu trúc của ECM khác nhau và từ đó có các đặc điểm chức năng và sinh học độc đáo [5]. 

Dựa trên cấu trúc và tổ chức ba chiều của chúng, các protein collagen được chia thành: 

– Collagens hình thành fibril (fibril-forming collagens)

– Collagens liên kết fibril (fibril-associated collagens – FACIT)

– Collagens tạo mạng lưới (network-forming collagens)

– Tơ  neo (anchoring fibrils)

– Collagen xuyên màng (transmembrane collagens – MACIT)

– Collagens màng nền và những collagens khác có chức năng đặc trưng [2, 5].

Bảng 1. Năm nhóm collagen phổ biến

Nhóm

Vị trí

Nhóm I

Hạ bì, gân, dây chằng và xương

Nhóm II

Sụn, dịch thủy tinh, nhân nhầy đĩa đệm

Nhóm III

Da, thành mạch, sợi võng mạc của hầu hết các mô (phổi, gan, lách …)

Nhóm IV

Tạo thành lớp nền cơ bản, lớp biểu mô tiết ra của màng đáy phổi, giác mạc, tóc, màng bào thai và xương

Nhóm V

Phổi, giác mạc, tóc, màng bào thai và xương

Trong cơ thể con người 80 – 90% tổng số collagen bao gồm các collagens hình thành fibril. Fibrils collagen loại II và XI có liên quan đến sự hình thành ma trận fibrillar trong sụn khớp [5-7].

Ngược lại, collagen loại IV tạo thành một mạng lưới hai chiều và chuỗi xoắn ba linh hoạt hơn, nằm ở màng đáy [5, 8].

Nhiều xoắn ba tạo thành một sợi fibril và nhiều sợi nhỏ kết hợp với nhau để tạo thành sợi collagen (Hình (1). Thông thường các sợi fibrils được tạo thành từ các loại collagen khác nhau: collagen I và III trong da; collagen II và III trong sụn [4]. Sự đa dạng của họ collagen (collagen I, II, III) chủ yếu được xác định bởi một số chuỗi α- với số lượng axit amin khác nhau. Collagen loại I có nhiều nhất trong cơ thể con người: nó tạo thành hơn 90% khối lượng hữu cơ của xương và nó là collagen chính của gân, dây chằng, giác mạc và nhiều mô liên kết kẽ. Collagen I cũng là thành phần chính của da người (80%) và collagen loại III chiếm phần còn lại của collagen da (15%) [5, 9].

Hình 1. Cấu trúc của các sợi collagen

Các tính chất vật lý độc đáo của các sợi collagen tạo ra sự toàn vẹn cấu trúc cho da tạo thành một mạng lưới dày đặc trên khắp lớp hạ bì. Chức năng chính của mạng này là cung cấp hỗ trợ cấu trúc cho lớp biểu bì. Ngoài ra, collagen và elastin cùng nhau tạo thành ma trận ngoại bào, mang lại cho da cấu trúc, độ đàn hồi và độ săn chắc [10] (Hình (3).

Collagen chủ yếu được sản xuất bởi nguyên bào sợi trong các mô liên kết [2] nhưng cũng có nhiều tế bào biểu mô tạo ra một số loại collagens nhất định. Các collagens khác nhau và các cấu trúc chúng hình thành có mục đích giúp các mô không bị kéo giãn. Nguyên bào sợi là các tế bào mô liên kết trong lớp hạ bì chịu trách nhiệm sản xuất và tổ chức ma trận collagen. Các nguyên bào sợi rất nhạy cảm với các kích thích vật lý và hóa học, có thể gây ra cả kích hoạt và tăng sinh nguyên bào sợi. Các kích thích hóa học dựa trên cơ chế chìa khoá trong đó các phối tử nhỏ liên kết các thụ thể nằm trên màng ngoại bào nguyên bào sợi tạo ra sự kích hoạt[11]. Các kích thích vật lý có liên quan trực tiếp đến sự tương tác giữa collagen và nguyên bào sợi. Kích hoạt nguyên bào sợi dẫn đến sự gia tăng sản xuất collagen (Hình (2).

Hình 2. Quá trình tổng hợp collagen

Hình 3. Hình ảnh cấu trúc của làn da khỏe mạnh, trong đó các lớp khác nhau có thể nhìn thấy: lớp biểu bì, lớp hạ bì và mô mỡ. Sợi collagen, elastin và nguyên bào sợi cũng được thể hiện trong hình.

ĐỘ TUỔI CỦA DA

Da có thể bị suy giảm do rối loạn da liễu, điều kiện môi trường (gió, điều hòa, sưởi ấm) và quá trình lão hóa nội sinh, quá trình này xảy ra nhanh hơn khi tiếp xúc với ánh nắng mặt trời (lão hóa do bức xạ – photo-ageing [12, 13]) hoặc bởi các vấn đề lối sống khác (lão hóa ngoại sinh: hút thuốc, rượu, căng thẳng, thiếu ngủ và phơi nắng mãn tính [14, 15]). Tất cả những yếu tố này có thể hình thành nếp nhăn, đốm nâu trên da và sự dày lên của da [12, 13]. Sự thay đổi trong chế độ ăn uống có thể thay đổi các chức năng của da, điều này được chứng minh bằng sự ảnh hưởng của việc thiếu hụt chế độ ăn uống đối với sức khỏe của da. Ví dụ, thiếu axit béo thiết yếu [16] hoặc tích tụ axit béo bất thường [17] dẫn đến bong tróc da (da bóc vảy) và giảm chức năng bảo vệ của da. Hơn nữa, một bài báo gần đây cho thấy trong một nghiên cứu mù đôi có mẫu đối chứng (giả dược), chế độ ăn uống bổ sung dầu omega-3 từ dầu hạt lanh và omega-6 từ cây lưu ly giúp làm giảm độ nhám và sần sùi da (P <0,05) [18].

Các bệnh tự miễn, lão hóa và căng thẳng có thể thay đổi số lượng và tính toàn vẹn của collagen trong da vì chúng làm giảm chất lượng collagen, do đó ảnh hưởng đến chức năng chung của da. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng quá trình tổng hợp collagen thay đổi theo tuổi. Hơn nữa, tỷ lệ (tương đối) của các loại collagen cũng thay đổi theo tuổi tác. Da “trẻ” được tạo ra bởi 80% collagen loại I và khoảng 15% collagen loại III. Khi lớn tuổi, khả năng tự tổng hợp collagen tự nhiên giảm khoảng 1,5% mỗi năm. Sợi collagen, ở da “già”, trở nên dày hơn và ngắn hơn nhiều, dẫn đến mất collagen loại I, làm thay đổi tỷ lệ của các loại collagen [19]. Mật độ collagen và elastin trong lớp hạ bì suy giảm, do đó cấu trúc và độ đàn hồi của da bị thoái hóa, khiến da trở nên mỏng hơn và cứng hơn. Quá trình lão hóa cũng dẫn đến việc mất axit hyaluronic. Điều này làm giảm độ ẩm, sự mềm mại và độ đàn hồi của da. Độ đàn hồi của da giảm dẫn đến giảm khả năng giữ lại hình dạng nguyên vẹn của da, da bị biến dạng và không còn phù hợp với các đường nét của khuôn mặt. Da bắt đầu lỏng lẻo và chảy xệ. Các nếp nhăn bắt đầu xuất hiện khi cử động mặt. Với tác động của trọng lực lên da, dẫn đến chảy xệ mí mắt, túi dưới mắt (bọng mắt) và xương hàm.

Lão hóa da là một quá trình sinh học phức tạp, ảnh hưởng đến một số thành phần của da. Hai quá trình chính của lão hóa da là nội sinh (do biến đổi gen) và ngoại sinh (do các thành phần bên ngoài môi trường) (Hình (4)) [20]. Sự lão hóa da là do sự thay đổi cấu trúc của các tế bào da và trong kết cấu của mô da, do tác động của các gốc tự do (các loại oxy phản ứng, ROS) được tạo ra chủ yếu bởi bức xạ UV và ở một mức độ nhất định do chuyển hóa tế bào. ROS gây ra sự phá hủy phân tử và làm mất các chức năng sinh học [21].

Hình 4. Collagen giảm khi lão hóa nội sinh và ngoại sinh [14].

Một hiện tượng quan trọng khác diễn ra, đặc biệt là trong các mô rất giàu protein, là việc sản xuất AGEs (Advanced Glycation End Products). AGEs hình thành do phản ứng hóa học giữa glucose và các nhóm amin tự do trong protein và chúng tồn tại trong mô tại nơi mà chúng hình thành trong thời gian dài vì các phân tử này không thể bị phân hủy bình thường bởi các enzyme [22]. Hơn nữa, ở người già, mức độ tổng hợp collagen thấp hơn so với người trẻ tuổi, về cả thử nghiệm in vitro và in vivo [23]. Lớp hạ bì bị lão hoá đặc trưng bởi những thay đổi trong sản xuất và hình thành các sợi collagen và elastin. Trên thực tế, lớp hạ bì ở người lớn tuổi chứa các sợi collagen vô tổ chức và tích luỹ elastin bất thường [24, 25]. Ngoài ra, việc hút thuốc dẫn đến những thay đổi trong các thành phần của lớp hạ bì. Do đó, hút thuốc có thể gây lão hóa da sớm hơn [22, 26]. Một số nghiên cứu nhận thấy có sự liên quan đến việc giải phóng các hormone gây căng thẳng (stress) (như glucocorticoids – GC) với những thay đổi trong quá trình tổng hợp và thoái hóa collagen trong da. Một chỉ số quan trọng về tác động có hại của stress mãn tính là sự rối loạn của nhịp sinh học cortisol/corticosterone [27, 28]. Để điều chỉnh căng thẳng, cơ thể tiết ra hormone corticotrophin, hormone này kích thích vỏ thượng thận tiết ra GC. GC có thể ảnh hưởng đến chất lượng của da thông qua điều chỉnh hệ thống miễn dịch [29]. Trong ngắn hạn, việc giải phóng GC có thể đóng một vai trò quan trọng trong sự sống sót của vi sinh vật nhưng sự dư thừa của nó có thể dẫn đến các tác động tiêu cực đến hầu hết tất cả các mô [30] và đẩy nhanh quá trình lão hóa [31].

Quá trình lão hóa ảnh hưởng đến tình trạng và chức năng của da phụ thuộc vào lối sống, chế độ ăn và tuổi tác. Một phương pháp dinh dưỡng duy trì chế độ ăn uống cân bằng và cung cấp thực phẩm bổ sung tốt để phục hồi cân bằng nội môi của các chất dinh dưỡng để hỗ trợ sinh lý của tế bào và mô trong cơ thể người.

COLLAGEN THUỶ PHÂN

Collagen thủy phân bao gồm các peptide nhỏ có trọng lượng phân tử thấp (0,3 – 8kDa), được sản xuất từ ​​collagen tự nhiên có trong xương, da và mô liên kết của động vật (ví dụ: gia súc, lợn và cá). Do trọng lượng phân tử thấp, collagen thủy phân dễ tiêu hóa, hấp thu và phân phối khắp cơ thể con người.

Chất lượng của collagen thủy phân cuối cùng phụ thuộc vào kích thước phân tử trung bình, kích thước này có thể thay đổi dựa trên phương pháp chiết xuất. Thông thường, các phân tử collagen bị biến tính và thủy phân một phần để tạo thành gelatin (100 kDa). Gelatin sau đó có thể được phân hủy thành các peptide nhỏ bằng cách sử dụng các enzyme có hoạt tính phân tách (proteinase) (Hình (5)). Sự phân bố trọng lượng phân tử của peptide collagen thường kéo dài trong khoảng 0,3 – 8 kDa. Do trọng lượng phân tử thấp, có một số ưu điểm của việc sử dụng collagen thủy phân so với với collagen tự nhiên là:

– collagen thủy phân rất dễ tiêu hóa;

– collagen thủy phân dễ dàng được hấp thu và phân phối khắp cơ thể.

Hình 5. Cơ chế sản xuất collagen thủy phân trong công nghiệp

Khi dùng đường uống, collagen thủy phân đến ruột non và hấp thu vào máu, ở cả dưới dạng peptide collagen nhỏ và axit amin tự do. Thông qua mạng lưới mạch máu, các peptide collagen và axit amin tự do này sau đó được phân phối khắp cơ thể, đặc biệt là đến lớp hạ bì – nơi đã được chứng minh rằng chúng có thể tồn tại đến 14 ngày [32]. Trong lớp hạ bì, collagen thủy phân có cơ chế tác động kép: 

(1) axit amin tự do cung cấp các nguyên liệu xây dựng cho sự hình thành sợi collagen và elastin; 

(2) collagen oligopetide hoạt động như các phối tử, liên kết với các thụ thể có trên màng nguyên bào sợi và kích thích sản xuất collagen, elastin và axit hyaluronic mới.

Collagen thủy phân có nhiều lượng các axit amin: glycine, proline và hydroxyproline. Mỗi axit amin có một chức năng riêng. Phần trăm các axit amin được hiển thị trong (Hình (6).

Hình 6. Nghiên cứu được thực hiện bởi Rousselot SAS, một nhà sản xuất collagen thủy phân của Pháp (kết quả chưa được công bố).

Hình 7. Hoạt độ phóng xạ của collagen theo thời gian trong huyết tương (đồ thị bên trái) và da (đồ thị bên phải) của chuột sau khi sử dụng 14C-labeled gelatin hydrolysate hoặc C-labeled proline  (nhóm đối chứng) bằng đường uống 

Hình 8. Nồng độ hydroxyproline trong huyết thanh ở dạng peptide sau khi uống gelatin hydrolyzate.

Collagen và gelatin từ lâu đã được sử dụng làm nguồn thực phẩm bổ sung. Thật thú vị, peptide collagen đã được chứng minh là có tác động đến việc giảm cân và có hiệu quả trong việc duy trì cân nặng, không có tác dụng phụ (Rousselot – Collagen peptide và dinh dưỡng). Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) đã phân loại gelatin – chiết xuất từ peptide collagen – là một chất an toàn. Ngoài ra, dựa trên kết quả nghiên cứu quốc tế của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) và Ủy ban bảo vệ sức khỏe và người tiêu dùng châu Âu, đã xác nhận rằng collagen thủy phân là an toàn. Hiếm khi xảy ra tác dụng phụ nhẹ như buồn nôn, đầy hơi hoặc khó tiêu. Tóm lại, sự an toàn của collagen peptide và gelatin được công nhận rộng rãi. 

TIÊU HOÁ VÀ HẤP THU

Để được hoạt động trong lớp sâu hơn của da, collagen thủy phân phải vượt qua hàng rào ruột và hấp thu vào máu. Điều đáng chú ý là tốc độ vận chuyển qua hàng rào ruột có thể hạn chế hiệu quả của các hợp chất này đối với da. Do đó, trước khi suy đoán về cơ chế hoạt động của chúng, điều quan trọng là phải chứng minh được dạng nào hấp thu tốt và số lượng peptide collagen có thể được hấp thu.

Theo Richelle et al. [33], sinh khả dụng được định nghĩa là lượng tương đối của một hợp chất có hoạt tính sinh học vượt qua hàng rào ruột, hấp thu vào máu và có sẵn cho quá trình trao đổi chất hoặc có sẵn tại đích tác dụng (trong bối cảnh này là da).

Bước đầu tiên của quá trình tiêu hóa bao gồm sự thoái biến collagen thủy phân để tạo thành các dipeptide và tripeptide hoặc axit amin tự do. Một số protease (ví dụ: protease ở tụy; protease ở tế bào viền ruột non; peptidase) có liên quan đến quá trình thoái hóa.

Một số nghiên cứu khoa học được thực hiện ở động vật và con người đã mô tả khả dụng sinh học của collagen thủy phân sau khi uống và được tóm tắt trong Bảng 2. Các nghiên cứu khoa học về khả dụng sinh học của collagen thủy phân

Nguồn

 

Nồng độ collagen thuỷ phân

Phương pháp

 

Kết quả

 

Oesser et al. [34] Fig.e (7)

10 mg (14)C-labeled gelatin hydrolyzate / trọng lượng cơ thể (g)

1) Thử nghiệm trên chuột đực: nhóm thử nghiệm dùng 10mg (14)C labeled gelatin hydrolysate/gam – trọng lượng cơ thể. Nhóm đối chứng: dùng C-labeled proline, unlabeled gelatin hydrolysate (10mg/g trọng lượng cơ thể).

2) Điện di SDS và HPLC để định lượng sự phân bố trọng lượng phân tử của collagen thủy phân được hấp thu.

1) 90% collagen thủy phân dùng đường uống được hấp thu trong vòng 12 giờ đầu tiên kể từ khi uống. Hoạt độ phóng xạ ở da đạt đến giá trị cực đại sau 12 giờ sử dụng (14)C labeled gelatin hydrolysate và vẫn tương đối cao đến 96 giờ so với huyết tương.

2) Các peptide collagen thủy phân có kích thước từ 1 đến 10 kDa ở huyết thanh ruột, cho thấy rằng collagen hydrolyzate có thể được hấp thụ ở một mức độ nào đó ở dạng phân tử cao.

Iwai et al. [35] Fig. (8)

9.4–23 g of hydrolysed collagen.

Tình nguyện viên sử dụng collagen thủy phân từ da lợn, chân gà và sụn sau 12 giờ nhịn ăn.

1) Các peptide chứa hydroxyproline tăng hấp thu sau khi uống và đạt mức cao nhất sau 2 giờ và giảm xuống một nửa mức tối đa sau 4 giờ kể từ khi uống.

2) Peptide proline-hydroxyproline nhỏ (Pro-Hyp) được tìm thấy trong máu với hàm lượng cao sau khi uống collagen thủy phân.

Ohara et al. [36]

Gelatin có nguồn gốc thực phẩm từ ba nguồn collagen loại I.

Năm tình nguyện viên nam khỏe mạnh sử dụng gelatin loại I thủy phân từ vảy cá, da cá hoặc da nhím; bằng đường uống, sau 12 giờ nhịn ăn

Mục đích của nghiên cứu là so sánh số lượng và cấu trúc trong máu của gelatin hydrolysates có nguồn gốc thực phẩm từ ba nguồn collagen loại I. Trong khoảng thời gian 24 giờ, lượng Hyp chứa peptide chiếm khoảng 30% tổng số Hyp được phát hiện. Tổng diện tích dưới đường cong cho thấy: thời gian trong máu của collagen thuỷ phân chiết xuất từ vảy cá cao hơn đáng kể so với da nhím.

Người ta thường cho rằng trước khi hấp thu, peptide bị thủy phân trong đường tiêu hóa, do đó chủ yếu là các axit amin tự do đi vào tuần hoàn máu [37, 38]. Tuy nhiên, có bằng chứng đáng kể rằng peptide cũng có thể được hấp thu vào máu. Ví dụ Hyp được hấp thu ở cả axit amin (dạng tự do) và dạng peptide. Pro-Hyp là peptide chính được tìm thấy trong huyết tương người sau khi uống bất kỳ collagen thủy phân nào.

Cơ chế hấp thu qua màng ruột đã được nghiên cứu rộng rãi. Tế bào biểu mô là nơi hấp thu chính của một số chất dinh dưỡng. Có ba cơ chế vận chuyển oligopeptide qua ruột: 

(i) Vận chuyển qua trung gian PEPT1 cho di- và tripeptide [39], 

(ii) Một lộ trình chuyển mã được sử dụng để vận chuyển các đại phân tử (như protein) [40] 

(iii) Vận chuyển thụ động nội bào để hấp thu peptide [41]. 

Tuy nhiên, vai trò của những con đường này trong sự hấp thụ oligopeptide ở ruột không hoàn toàn được hiểu rõ.

Sự vận chuyển qua tế bào của các peptide này qua trung gian các tế bào biểu mô ruột là một cơ chế gồm hai bước, bao gồm sự vận chuyển qua hai màng khác nhau: 

i) peptide được đưa lên bởi tế bào biểu mô từ màng phổi qua màng viền; 

ii) sự hấp thu vào máu qua màng đáy [42]. 

Bước đầu tiên được trung gian bởi các chất vận chuyển peptide cùng với H+ (PEPT1 và PEPT2). Cụ thể, công cụ vận chuyển PEPT1 vận chuyển chọn lọc của các peptide trung tính và peptide đơn hoặc đa trị [43]. Điều này đã được chứng minh rằng các peptide có nguồn gốc collagen (proline-hydroxyproline và glycine-proline-hydroxiproline) được hấp thu qua kênh vận chuyển PEPT1 [43].

PHÂN PHỐI

Phân phối thường được định nghĩa là quá trình một hợp chất đến mô đích thông qua lưu thông máu. Các yếu tố có thể ảnh hưởng đến tốc độ phân phối là lưu lượng máu hoặc tính chất hóa học như kích thước phân tử hoặc độ phân cực.

Watanabe-Kamiyama et al. [32] đã nghiên cứu sự phân phối peptide collagen cho da và các mô khác bằng thí nghiệm in vivo, nghiên cứu này sử dụng proline hoặc collagen peptides 14C-labeled bằng đường uống cho chuột Wistar. Độ phóng xạ được đo trong các mô khác nhau sau khi uống peptide collagen và/hoặc proline từ 0 đến 6 giờ trong 14 ngày. Kết quả rất hứa hẹn về sự phân phối collagen trong da và cho thấy rằng hoạt độ phóng xạ vẫn còn trong mô này ở mức cao lên đến 14 ngày. Điều này cho thấy các peptide collagen có khả năng đến được lớp hạ bì trong da – đích tác dụng mong muốn.

TÁC DỤNG TRÊN DA

Như đã mô tả trước đây, một số thí nghiệm đã chỉ ra rằng peptide collagen có thể được hấp thu một cách hiệu quả và phân phối đến các lớp sâu nhất của da. Tuy nhiên, điều này vẫn không thể hiện bằng chứng về hiệu quả của chúng.

Bước cuối cùng là tìm hiểu xem collagen peptide có cho tác dụng ở da hay không và cơ chế tác dụng là gì. Một số nghiên cứu in vitro và in vivo đã chứng minh hiệu quả của các peptide này, chứng minh tác dụng đối với nguyên bào sợi. Trong Bảng 3 và Bảng 4, mô tả một số nghiên cứu chính minh họa khả năng của peptide collagen đối với: 

1) kích thích sự tăng sinh và vận động của nguyên bào sợi; 

2) gây ra sự gia tăng mật độ và đường kính các sợi collagen trong lớp hạ bì; 

3) tăng sản xuất axit hyaluronic; 

4) kích hoạt bảo vệ chống lại bức xạ UVA.

THỬ NGHIỆM LÂM SÀNG ĐÃ CUNG CẤP HIỆU QUẢ CỦA COLLAGEN THUỶ PHÂN

Lão hóa da là do nhiều yếu tố: bức xạ ion hóa, căng thẳng về thể chất và tinh thần, uống rượu, dinh dưỡng kém, ăn quá nhiều, ô nhiễm môi trường và tiếp xúc với bức xạ UV [52]. Để nghiên cứu tốt hơn các lợi ích khác nhau của collagen thủy phân trên da, bên cạnh các thử nghiệm tiền lâm sàng và sinh khả dụng trước đó, các thử nghiệm lâm sàng đối chứng là cần thiết cần được thực hiện. Đến nay, một số thử nghiệm lâm sàng đã được thực hiện chứng minh tính hiệu quả của peptide collagen.

Hai nghiên cứu được thực hiện bởi Rousselot SAS của Pháp đã nghiên cứu tác dụng của collagen thủy phân đối với quá trình hydrat hóa da và giảm nếp nhăn sâu. Trong nghiên cứu đầu tiên, một thử nghiệm lâm sàng mù đôi, ngẫu nhiên, có đối chứng giả dược được thực hiện ở Nhật Bản trên 33 phụ nữ ở độ tuổi 40-59 với làn da từ bình thường đến khô. Kết quả cho thấy có sự gia tăng 28% hydrat hóa tế bào da khi cách uống 10g collagen thủy phân.

Trong nghiên cứu thứ hai, một thử nghiệm lâm sàng mù đôi, ngẫu nhiên, có đối chứng giả dược được thực hiện ở Pháp trên 47 phụ nữ trong độ tuổi 35-55 với làn da từ bình thường đến khô. Kết quả tích cực cho thấy giảm 30% sự hình thành các nếp nhăn sâu, sau khi bổ sung 10g collagen thủy phân (Hình 10).

Hình 10. Thử nghiệm lâm sàng về giảm nếp nhăn sâu.

Bảng 3. Các nghiên cứu khoa học in vitro về hiệu quả của peptide collagen.

Nguồn

Mục đích nghiên cứu

Kết quả và kết luận chính

Postlethwaite et al. [44]

Phân tích phản ứng hóa học của nguyên bào sợi ở người đối với collagen loại I, II và III và peptide có nguồn gốc collagen bằng xét nghiệm in vitro.

Tất cả ba collagens tự nhiên của người và chuỗi α cấu thành đóng vai trò là chất hoá ứng động đối với nguyên bào sợi ở thử nghiệm trong ống nghiệm. 

Ngoài ra, cũng có di- và tri-peptide có chứa hydroxyproline dẫn đến kích thích hoá học cho nguyên bào sợi. Các tác giả cho rằng cả peptide có nguồn gốc collagen và collagen có thể hoạt động như các chất kích thích hóa học đối với nguyên bào sợi (ở thử nghiệm in vivo), kích thích các tế bào này sửa chữa các mô bị hỏng.

Shigemura et al. [45] Fig. (10)

Nghiên cứu ảnh hưởng của peptide collagen đối với sự di chuyển (migration) và tăng trưởng của nguyên bào sợi ở da chuột.

Các tác giả báo cáo rằng số lượng tế bào di chuyển ở da tăng lên đáng kể sau khi sử dụng peptide Proline-hydroxyproline. Tuy nhiên, tác giả cũng tìm thấy kết quả đối lập và cuối cùng kết luận rằng Pro-Hyp có ảnh hưởng nhỏ đến khả năng vận động của nguyên bào sợi. Mặt khác, nghiên cứu cho thấy Pro-Hyp làm tăng đáng kể sự tăng trưởng nguyên bào sợi.

Chen và cộng sự [46]

Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ các collagen thủy phân khác nhau từ cá trên các nguyên bào sợi và keratinocytes. Tìm hiểu về cả sự tăng sinh và bài tiết collagen và/ hoặc biểu hiện của collagen mRNA loại I.

Nồng độ collagen dao động trong khoảng 48 ~ 97 g/mL dẫn đến sự gia tăng tỷ lệ tăng sinh là 191%. Ngoài ra, sự tăng sinh tế bào keratinocytes cao nhất đã đạt được với nồng độ collagen trong khoảng 0,76 ~ 1,53 μg/mL và tạo ra sự gia tăng tỷ lệ tăng sinh 242%. Cuối cùng các tác giả đã kết luận có sự gia tăng biểu hiện collagen I mRNA từ nguyên bào sợi.

Ohara et al. [47]

Xác định tác dụng của peptide collagen trong việc hỗ trợ kích thích tăng sinh nguyên bào sợi và tổng hợp axit hyaluronic.

Nghiên cứu này, phân tích 8 peptide chứa Hyp, có nguồn gốc từ các collagen khác nhau. Kết quả cho thấy hiệu quả tích cực của Ala-Hyp, Ala-Hyp-Gly và Pro-Hyp. Pro-Hyp kích thích tối đa sự tăng sinh tế bào gấp ~ 1,5 lần. Nghiên cứu sâu hơn đã được thực hiện để xác định sự ảnh hưởng của các nồng độ Pro-Hyp khác nhau. Ngoài ra, tám peptide tương tự đã được thử nghiệm để nghiên cứu ảnh hưởng của chúng đối với sự tổng hợp axit hyaluronic. Các kết quả phù hợp với nghiên cứu tăng sinh vì Pro-Hyp cho thấy hiệu quả cao nhất, với 200nmol/mL tạo ra sự gia tăng 3,8 lần trong tổng hợp axit hyaluronic. Ngoài ra, các tác giả cho rằng axit hyaluronic làm tăng quá trình hydrat hóa của không gian ngoại bào giúp tăng sinh nguyên bào sợi.

 

 Bảng 4. Các nghiên cứu khoa học in vivo về hiệu quả của peptide collagen.

Nguồn

Mục đích nghiên cứu

Kết quả và kết luận chính

Minaguchi et al. [48]

Phân tích tác dụng ở hai liều collagen thủy phân (0,2 g/kg và 1,0 g/kg trọng lượng cơ thể) lên ma trận ngoại bào của gân Achilles trên thỏ, trong 56 ngày.

Đo kích thước của fibrils collagen và lượng glycosaminoglycan, so sánh với mẫu đối chứng là những con thỏ được nuôi bằng protein (lactalbumin) hoặc nước.

Mẫu lactalbumin có thấy sự gia tăng đường kính collagen fibril, fibril collagen dày nhiều hơn ở thỏ dùng collagen peptide. Phân tích thống kê cho thấy, trong khi trong các nhóm đối chứng (nước) có đường kính có xác suất cao nhất trong khoảng 20-60nm, nhóm collagen thủy phân có các giá trị xác suất cao nhất nằm trong khoảng 160-180nm. Mặc dù những tác dụng này được thử nghiệm ở gân, nhưng dựa vào kết quả này thì có thể kết luận collagen thuỷ phân có tác dụng trên da, vì trong cả hai loại mô này, collagen đều là thành phần chính của ma trận ngoại bào.

Matsuda et al. [2]

Đánh giá tác động liên quan đến việc tiêu thụ collagen peptide (0,2g/Kg trọng lượng cơ thể, trong 62 ngày) trên nguyên bào sợi và trên ma trận ngoại bào ở mẫu hạ bào của da lợn (Bảng 5).

Các tác giả đã tìm thấy sự gia tăng đáng kể về mật độ và đường kính sợi collagen cùng với sự gia tăng mật độ nguyên bào sợi. Đường kính của sợi fibrils đã không thay đổi đáng kể giữa mẫu đối chứng và mẫu của động vật bổ sung thêm lactalbumin. Thay vào đó, đường kính và mật độ của các sợi collagen tăng đáng kể khi sử dụng collagen peptide, điều này có liên quan đến sự gia tăng mật độ của nguyên bào sợi.

Từ đó suy ra rằng, tác dụng qua trung gian collagen thủy phân là đặc hiệu protein và không phụ thuộc vào lượng axit amin.

Schibuya et al. [61]

Nghiên cứu ảnh hưởng của việc sử dụng collagen peptide kết hợp với vitamin C trong bệnh lý da liên quan đến tuổi.

Nghiên cứu được thực hiện trên chuột đột biến kép gen Sod1 -/- không lông, các tác giả cho thấy điều trị phối hợp với các hợp chất này đã cải thiện hiện tượng mỏng da do tuổi tác bằng cách làm giảm tổn thương oxy hóa.

Tanaka et al. [49] Fig. (11)

Đánh giá hiệu quả của việc tiêu thụ hàng ngày các peptide collagen trên da sau khi bị tổn thương do chiếu xạ UV-B lặp đi lặp lại.

Thời gian nghiên cứu là 6 tuần và thực hiện trên 3 nhóm chuột không lông: 

1) chuột không tiếp xúc với UV-B 

2) chuột tiếp xúc với UV-B; 

3) chuột tiếp xúc với UV-B nhưng được nuôi bằng collagen peptide 0,2 g/Kg trọng lượng cơ thể hàng ngày. 

Sau khoảng thời gian 6 tuần, các mẫu da đã được lấy và phân tích. Trên những con chuột tiếp xúc với chiếu xạ UV-B, nhận thấy có sự giảm hydrat của da, tăng sản lớp biểu bì và làm giảm nồng độ collagen I. Mặt khác, việc tiêu thụ collagen peptide đã cải thiện đáng kể tình trạng da và mức độ collagen. Các tác giả cho rằng collagen peptide, như một chất bổ sung trong chế độ ăn uống, có lợi trong ngăn chặn tổn thương da do tia UV-B và lão hóa do bức xạ.

Zhang et al. [50]

Nghiên cứu tác dụng của marine peptide collagen trong việc chữa lành vết thương và sự hình thành mạch ở chuột.

96 động vật được điều trị ngẫu nhiên bằng dung môi hoặc bằng peptide collagen 2g/kg. Đánh giá khả năng làm lành vết thương và độ bền dẻo dai của da. Angiogenesis (quá trình tạo mạch) được đánh giá bằng phương pháp miễn dịch học. Những con chuột được điều trị bằng marine peptide collagen, làm lành vết thương nhanh hơn và tái tạo mô tốt hơn. Hơn nữa, bổ sung marine peptide collagen đã cải thiện sự hình thành mạch và góp phần hình thành sự lắng đọng sợi collagen dày hơn và có tổ chức tốt hơn khi so sánh với nhóm đối chứng.

Liang et al. [51]

Nghiên cứu các tác dụng lâu dài của collagen thủy phân từ da cá hồi khi mất cân bằng nội môi của ma trận collagen, theo độ tuổi của da

Chuột 4 tuần tuổi được bổ sung collagen thủy phân bằng đường uống (với nồng độ 2,25% và 4,5%) trong 24 tháng. Phân tích mô học và sinh hóa cho thấy marine collagen hydrolysate đã ức chế sự mất collagen và sự phân mảnh collagen ở da theo thời gian. Dựa vào phương pháp hóa mô miễn dịch (immunohistochemistry) và kỹ thuật phân tích Western Blot, mức độ biểu hiện protein collagen loại I và III tăng đáng kể trong các nhóm được điều trị bằng marine collagen hydrolysate khi so sánh với nhóm đối chứng (chuột già). Hơn nữa, marine collagen hydrolysate  có thể làm giảm căng thẳng oxy hóa ở da “già” theo thời gian do ảnh hưởng của nó đối với cân bằng nội môi collagen.

Bảng 5. Các thử nghiệm lâm sàng collagen thủy phân.

Nguồn

Mục đích nguyên cứu

Kết quả và kết luận chính

Sumida et al. [53]

Đánh giá hiệu quả của việc uống collagen thủy phân hàng ngày (10g) đối với quá trình hydrat hóa da của 20 phụ nữ Nhật Bản khỏe mạnh, so sánh với nhóm giả dược (19 tình nguyện viên).

Trong 60 ngày, nhận thấy có sự cải thiện dần dần khả năng hấp thu nước ở những người tình nguyện sử dụng collagen peptide (khi so sánh với nhóm giả dược). Tuy nhiên, sự cải thiện này không có ý nghĩa thống kê giữa nhóm dùng collagen thuỷ phân và nhóm giả dược. Điều này có thể do số lượng tình nguyện viên trong thử nghiệm ít.

Matsumoto et al. [54]

Đánh giá mức độ cải thiện hydrat hóa da khi sử dụng hàng ngày collagen peptide 

Các tác giả đã tìm thấy sự cải thiện tình trạng da của phụ nữ tình nguyện sau khi uống peptide collagen cá trong 6 tuần. Tỷ lệ phản ứng tích cực rất cao, tuy nhiên nghiên cứu này không có mẫu đối chứng.

Matsumoto et al. [55]

Đánh giá mức độ cải thiện hydrat hóa da khi ăn hàng ngày collagen peptide

Trong nghiên cứu này, thử nghiệm chia làm 4 nhóm: 3 nhóm sử dụng lần lượt 2,5g , 5g, 10g collagen peptide cá và 1 nhóm đối chứng. Sự hydrat hóa lớp sừng của da được đo tại thời điểm bắt đầu thử nghiệm và sau 4 tuần. Xét trên tất cả các đối tượng thì không có sự khác biệt đáng kể giữa các nhóm dùng collagen peptide cá (2,5/5/10 g) và nhóm giả dược. Tuy nhiên, khi chỉ xem xét các đối tượng trên 30 tuổi thì nhận thấy có sự khác biệt đáng kể (P <0,05) giữa nhóm dùng collagen peptide cá (5 và 10g) và giả dược.

Koyama et al. [56]

Đánh giá mức độ cải thiện da khi sử dụng hàng ngày collagen peptide.

Nghiên cứu này đã chứng minh rằng phụ nữ sau khi uống 5 hoặc 10g collagen từ da lợn có sự cải thiện của làn da sau 3 tuần sử dụng và sự cải thiện này kéo dài sau 7 tuần sử dụng collagen.

Proksch et al. [57]

Nghiên cứu tác dụng của collagen thuỷ phân đối với các thông số sinh lý liên quan đến lão hóa da: độ đàn hồi của da, độ ẩm của da, độ mất nước qua da và độ nhám của da.

Trong nghiên cứu này, 69 phụ nữ (35-55 tuổi) được chọn ngẫu nhiên chia thành nhóm dùng collagen hydrolyzate (2,5g; 5,0g) hoặc nhóm giả dược, sử dụng một lần/ngày trong 8 tuần. Vào cuối kỳ nghiên cứu, độ đàn hồi của da ở cả hai nhóm dùng collagen hydrolyzate cho thấy sự cải thiện đáng kể về mặt thống kê khi so sánh với nhóm giả dược. Về độ ẩm của da và sự mất nước của da, có sự thay đổi tích cực khi dùng collagen hydrolyzate, nhưng dữ liệu thay đổi không đáng kể.

Schwartz and Park [58]

Nghiên cứu hiệu quả của việc bổ sung chế độ ăn uống, có chứa collagen loại II thủy phân, axit hyaluronic và chondroitin sulfate, ở 26 phụ nữ khỏe mạnh có dấu hiệu lão hóa (do bức xạ)

Bổ sung hàng ngày với 1g collagen thủy phân trong 12 tuần giúp giảm đáng kể (P <0,05) độ khô / bong tróc da và các nếp nhăn. Hơn nữa, có sự gia tăng đáng kể về hàm lượng huyết sắc tố và collagen ở lớp hạ bì da sau 6 tuần bổ sung. Vào cuối thời điểm nghiên cứu, sự gia tăng huyết sắc tố vẫn còn đáng kể, sự gia tăng hàm lượng collagen vẫn được duy trì, mặc dù sự khác biệt so với ban đầu là không đáng kể. Các tác giả cho rằng bổ sung chế độ ăn uống với collagen thủy phân có thể chống lại sinh lý tự nhiên và quá trình lão hóa da do bức xạ. Cần thực hiện nghiên cứu đối chứng để xác nhận những kết quả này.

Béguin [59]

Kiểm tra hiệu quả và độ an toàn trong quá trình lão hóa da của chất bổ sung dinh dưỡng vi lượng, có chứa marine collagen proteins,, thông qua nghiên cứu lâm sàng mù đôi ngẫu nhiên trong 4 tháng.

Nghiên cứu trên 40 đối tượng. Nhóm bổ sung collagen trong 3 tháng và ngưng bổ sung 1 tháng để đánh giá hiệu quả lâu dài. Các phép đo hiệu quả là: đánh giá bề mặt da, siêu âm đo vùng da tiếp xúc với ánh nắng mặt trời và các khu vực được bảo vệ và đánh giá bằng hình ảnh. Khi so sánh với giả dược, tất cả các thông số cho thấy sự cải thiện liên tục và đáng kể trong nhóm bổ sung trong 3 tháng thử nghiệm (P <0,01). Hình ảnh cho thấy sự cải thiện rõ rệt của diện mạo da tổng thể và giảm nếp nhăn. Trong nhóm bổ sung, các phép đo siêu âm cho thấy sự gia tăng mật độ hạ bì lên tới 78%. Đánh giá cuối cùng, sau 1 tháng không bổ sung, cho thấy không có cải thiện gì thêm và có sự giảm nhẹ trong hầu hết các thông số được cải thiện. Không có tác dụng phụ xảy ra. Nghiên cứu đã chứng minh rằng bổ sung collagen có thể có hiệu quả để bảo vệ da và hỗ trợ quá trình sửa chữa da.

Choi et al. [60]

Đánh giá hiệu quả của việc bổ sung peptide collagen hàng ngày trên các tính chất của da.

Trong một thử nghiệm ngẫu nhiên, nghiên cứu trên 32 tình nguyện viên khỏe mạnh, trong 12 tuần, chia làm 4 nhóm:

– Nhóm l không bổ sung

– Nhóm bổ sung collagen peptide 3g

– Nhóm bổ sung collagen peptide 3g và vitamin C 500 mg

– Nhóm bổ sung vitamin C 500mg

Các đặc tính của da như hydrat hóa, mất nước qua da và độ đàn hồi đã được đánh giá. Dữ liệu cho thấy bổ sung collagen peptide hàng ngày giúp cải thiện độ ẩm và độ đàn hồi của da (P <0,05),  khi kết hợp với lượng vitamin C liều thấp không làm tăng tác dụng của peptide collagen đối với các đặc tính của da.

Ý NGHĨA TRONG TRỊ LIỆU

Bằng chứng hỗ trợ hiệu quả của collagen thủy phân trong điều trị nhiều di chứng lão hóa da (nếp nhăn, làm dày da, v.v.) đã dẫn đến sự ra đời và phát triển thực phẩm chức năng bổ sung collagen thủy phân. Các nghiên cứu đa dạng đang được tiến hành để chứng minh hiệu quả lâm sàng và sự an toàn của những sản phẩm mới đầy triển vọng này.

PHẦN KẾT LUẬN

Da là cơ quan lớn nhất của cơ thể con người và đại diện cho rào cản chính với môi trường bên ngoài. Collagen, elastin và axit hyaluronic là thành phần chính của da, có vai trò quan trọng trong việc duy trì cấu trúc và hydrat hóa da.

Họ collagen bao gồm 28 loại protein khác nhau, chiếm 25% – 35% tổng khối lượng protein ở động vật có vú. Collagen loại I có nhiều nhất ở da người (80%) và collagen loại III chiếm phần còn lại của collagen da (15%). Các collagen trong da chủ yếu được sản xuất bởi nguyên bào sợi.

Collagen thủy phân bao gồm các peptide nhỏ có trọng lượng phân tử thấp, chứa nhiều các axit amin: glycine, proline và hydroxyproline. Do trọng lượng phân tử thấp, collagen thủy phân rất dễ tiêu hóa, được hấp thu và phân phối khắp các mô khác nhau trong cơ thể con người. Một số thí nghiệm đã chỉ ra rằng peptide collagen có thể được hấp thu và phân phối một cách hiệu quả đến lớp hạ bì, lớp sâu nhất của da, nơi chúng có thể kích thích sự tăng sinh và vận động của nguyên bào sợi; tạo ra sự gia tăng mật độ và đường kính của sợi collagen; tăng sản xuất axit hyaluronic và kích hoạt bảo vệ chống lại bức xạ UVA.

Cho đến nay, một số thử nghiệm lâm sàng có đối chứng đã được thực hiện nhằm chứng minh hiệu quả và lợi ích của peptide collagen đối với các đặc tính của da, như hydrat hóa, độ đàn hồi và giảm nếp nhăn và gần đây, một số công thức trị liệu của collagen thủy phân đã được phát triển để điều trị lão hóa da. Collagen thuỷ phân được xếp vào danh mục dược phẩm dinh dưỡng – sản phẩm mang lại lợi ích thực sự cho tất cả những người có làn da lão hóa.


 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *