膠原蛋白對(duì)骨骼保健作用研究進(jìn)展

張東星 宋秀香

膠原蛋白（collagen）也稱作膠原，是一種白色且不透明的無支鏈纖維蛋白，它廣泛地存在于動(dòng)物的皮、骨、牙齒、血管、肌腱及韌帶中，約占體內(nèi)蛋白質(zhì)總量的25%～30%，它也是組成細(xì)胞間質(zhì)的重要功能性蛋白質(zhì)，因而，膠原蛋白在許多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。骨骼是脊椎動(dòng)物體內(nèi)最為堅(jiān)硬的器官，它具有運(yùn)動(dòng)、支持和保護(hù)身體、制造紅血球和白血球等多項(xiàng)功能，對(duì)人體而言至關(guān)重要。本文擬對(duì)膠原蛋白對(duì)骨骼的保健作用進(jìn)行綜述，以期為膠原蛋白的進(jìn)一步研究提供基礎(chǔ)依據(jù)。

膠原蛋白

膠原蛋白簡介。膠原蛋白是三螺旋結(jié)構(gòu)，其特有的三重螺旋結(jié)構(gòu)使分子較為穩(wěn)定，且有低免疫原性和良好的生物可降解性。目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的膠原蛋白約有20多種，營養(yǎng)豐富，富含18種氨基酸（色氨酸和半胱氨酸除外），還含有一般蛋白質(zhì)中少有的羥脯氨酸和焦谷氨酸，它們?cè)趧?dòng)物體內(nèi)有不同的生理功能。

隨著膠原蛋白的廣泛應(yīng)用，其提取方法也在不斷地更新，從傳統(tǒng)的溶劑萃取法、酶法到超聲輔助法和微波輔助法等，原料的利用率再不斷地提高。趙睿等人采用熱水提取法提取鱈魚魚皮膠原蛋白，先用酸堿浸泡魚皮以去除脂肪和雜蛋白，然后用熱水抽提，討論了溫度、pH值和水解時(shí)間對(duì)其得率的影響。用0.5mol∕L的醋酸作為鮰魚皮中膠原蛋白的提取劑，選取1：50的固液比，15℃下提取72h，其提取率最高可達(dá)到62.05%。馬儷等人對(duì)酶濃度、酶解時(shí)間以及溫度對(duì)鱈魚皮中膠原蛋白的提取得率的影響進(jìn)行了探討，發(fā)現(xiàn)在水解時(shí)間為10.43h，水解溫度為16.32℃，酶濃度為0.054%的條件下其提取率為27.53%。楊萌萌等利用超聲波輔助胃蛋白酶法提取青海牦牛蹄筋膠原蛋白，當(dāng)超聲功率366W、超聲時(shí)間為7.4min、加酶量為1：133時(shí)，其膠原蛋白的提取率為31.04%，要比傳統(tǒng)的胃蛋白酶法提取率高10.69%。

膠原蛋白的保健功效。獨(dú)特的理化性質(zhì)和生物功能使膠原蛋白具有較高的營養(yǎng)價(jià)值和保健功能，膠原蛋白也因此成為食品研究和應(yīng)用的關(guān)注熱點(diǎn)。膠原蛋白可以加速紅細(xì)胞和血紅蛋白的生成，改善循環(huán)，并能保持血管的正常功能，因而可以有效地防治冠心病、動(dòng)脈硬化、缺血性腦病和高血壓等疾??；而且水解膠原蛋白可以為人體膠原蛋白合成提供氨基酸原料，進(jìn)而促進(jìn)膠原蛋白的合成，及時(shí)補(bǔ)充人體皮膚流失的膠原蛋白，保持皮膚水分，延緩衰老；膠原蛋白還可以增高人體內(nèi)部分缺乏的必需微量元素，使其保持在相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，并能顯著地降低血膽固醇和甘油三酯；骨膠原是羥基磷灰石的黏合劑，它和羥基磷灰石構(gòu)成了骨骼的主體，而羥脯氨酸作為工具運(yùn)輸鈣到骨細(xì)胞，因而只有攝取足夠的膠原蛋白，才能在保證正常的鈣質(zhì)的需求量。

人體骨骼

骨骼是人體內(nèi)最為堅(jiān)硬的器官，它主要由蛋白質(zhì)和磷酸鈣等物質(zhì)組成，具有多種功能，對(duì)人體有著重要作用。骨骼構(gòu)成人體骨架，支撐整個(gè)身體，使人體可以站立、行走和運(yùn)動(dòng)；保護(hù)人體的其他重要器官，使其避免外力的損傷；骨骼與人體的代謝也有著密切的關(guān)系，參與并調(diào)節(jié)體內(nèi)的無機(jī)鹽代謝，調(diào)節(jié)內(nèi)分泌及電解質(zhì)的平衡；人在幼年時(shí)期，骨骼還具有造血的功能，甚至在成年后，部分松質(zhì)骨仍存在造血紅骨髓。

骨質(zhì)疏松癥是一種全身代謝性的骨骼疾病，其特征是骨量減少、骨組織顯微結(jié)構(gòu)退化、骨脆性增高及骨折危險(xiǎn)性增加。骨質(zhì)疏松癥主要的臨床表現(xiàn)是疼痛，疼痛后會(huì)出現(xiàn)身長縮短、駝背，甚至?xí)霈F(xiàn)骨折、呼吸功能下降等一系列的并發(fā)癥。成人的骨骼始終處在不斷地更新和重建中，新舊交替、維持骨強(qiáng)度的平衡。骨質(zhì)疏松癥發(fā)病機(jī)理是破骨細(xì)胞降解骨骼速率大于相對(duì)的成骨細(xì)胞骨形成的能力，造成負(fù)性骨平衡。目前，骨質(zhì)疏松癥已經(jīng)成為了一個(gè)全球性的問題，患者的生活受到了嚴(yán)重的影響。

近幾年，針對(duì)骨質(zhì)疏松癥國內(nèi)外多使用鈣劑、雌激素、降鈣素以及雙磷酸鹽等藥物，這些藥物有一定療效，但也存在著可能誘發(fā)腫瘤、價(jià)格比較昂貴等一些問題，因而，安全有效、價(jià)格合理的治療骨質(zhì)疏松的藥物成為了研究的熱點(diǎn)。

膠原蛋白對(duì)骨骼的保健作用及研究進(jìn)展

膠原蛋白對(duì)骨骼的保健作用。膠原蛋白是人體骨骼的重要組成物質(zhì)，人類骨組織由1/3的有機(jī)成分和2/3的無機(jī)成分組成，其中膠原蛋白約占骨骼有機(jī)成分的80%。骨骼與肌肉連接處的“肌腱”80%以上是膠原蛋白纖維，具有很強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度和堅(jiān)韌性，可以使人體承受很大的壓力或進(jìn)行大強(qiáng)度的勞作和運(yùn)動(dòng)。因而，膠原蛋白對(duì)于維持骨的結(jié)構(gòu)完整和生物力學(xué)特性有著非常重要的作用。骨膠原蛋白分子之間相互交聯(lián)形成了骨膠原纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，骨骼中的鈣以羥基磷灰石形式存在，然后以骨膠原為黏合劑固定下來，并且血漿中的鈣通過膠原蛋白中的羥基脯氨酸運(yùn)輸?shù)焦墙M織中。當(dāng)人體骨膠原蛋白代謝出現(xiàn)異常時(shí)，鈣質(zhì)無法正常的沉積而導(dǎo)致一些骨科疾病。骨質(zhì)疏松就是由于合成骨膠原的速度低于老化或者流失的速度，而造成了骨量和骨密度不足引起的。可見，維持骨骼健康補(bǔ)充膠原蛋白很重要。

膠原蛋白對(duì)骨骼的保健作用研究進(jìn)展。（1）國內(nèi)研究進(jìn)展。近些年來，膠原蛋白因其對(duì)骨骼的特殊保健作用而引起了廣泛地關(guān)注，人們對(duì)其研究也不斷增多。高路[18]對(duì)120例50～70歲中老年骨質(zhì)疏松癥患者進(jìn)行了補(bǔ)充膠原蛋白與鈣劑對(duì)關(guān)節(jié)疼痛效果的對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充鈣劑和膠原蛋白均能緩解骨關(guān)節(jié)疼痛，但鈣劑與膠原蛋白同時(shí)服用時(shí)效果更為明顯，在使用10d后關(guān)節(jié)疼痛癥狀明顯的減輕；采用去卵巢大鼠模型，研究鱈魚骨膠原肽（BCH）、鱈魚骨活性鈣（CCM）及肽鈣混合復(fù)劑對(duì)絕經(jīng)后的骨質(zhì)疏松癥的預(yù)防作用，結(jié)果說明，CCM與肽鈣復(fù)劑顯著地削弱了卵巢摘除后引起的松質(zhì)骨的骨轉(zhuǎn)換速度和相應(yīng)的骨量的減少；李銀清等觀察了梅花鹿茸膠原酶解物對(duì)維甲酸誘導(dǎo)大鼠骨質(zhì)疏松癥的影響，得知0.2g· kg- 1· d- 1的鹿茸膠原酶解物能使大鼠骨量增加，骨組織顯微結(jié)構(gòu)接近正常，骨生物力學(xué)強(qiáng)度也有所增加，對(duì)其骨質(zhì)疏松癥有防治作用；張鶴分別采用濃度為0.8、0.4、0.2g / kg的鹿骨膠原蛋白處理去卵巢大鼠，連續(xù)給藥90d后發(fā)現(xiàn)，相對(duì)骨質(zhì)疏松組，鹿骨膠原蛋白顯著提高了骨質(zhì)疏松大鼠的骨密度，降低血清中的ALP 含量，增加了Hyp 含量，并顯著改善了骨組織形態(tài)學(xué)參數(shù)及骨力學(xué)指標(biāo)。（2）國外研究進(jìn)展。Alfonso E .Bello認(rèn)為，膠原蛋白水解物在關(guān)節(jié)軟骨中積累并刺激軟骨主要膠原蛋白-II型膠原蛋白的再生，增加蛋白聚糖的生物合成。在一些患者中，水解膠原蛋白減少疼痛和殘疾的效果能超過安慰劑。這些研究結(jié)果激發(fā)了研究者探索使用膠原蛋白水解物作為代替來刺激這些軟骨的再生，治療關(guān)節(jié)炎及其他關(guān)節(jié)疾??；Steffen Oesser證實(shí)，降解膠原蛋白可以促進(jìn)軟骨細(xì)胞中的II型膠原蛋白生物合成，這也表明了膠原蛋白可在軟骨組織中轉(zhuǎn)換的可能性，對(duì)于防治部分骨科疾病有著重要的作用；同時(shí)，水解膠原蛋白可以安全有效地幫助保護(hù)關(guān)節(jié)，減少關(guān)節(jié)不適的風(fēng)險(xiǎn)，維持具有風(fēng)險(xiǎn)性的體育活動(dòng)，并可以減少個(gè)人和政府的社會(huì)醫(yī)療成本，因而，水解膠原蛋白可進(jìn)一步考慮作為食品配料成分。

展望

隨著生活水平的提高，健康成為人們生活的最大追求，以膠原蛋白為原料的保健品逐漸進(jìn)入人們的視線并成為了熱點(diǎn)。目前面臨的問題在于提取膠原蛋白的原料的安全性，原料的質(zhì)量得不到保證，膠原蛋白的安全性也會(huì)遭到質(zhì)疑?，F(xiàn)在一些畜牧、水產(chǎn)加工業(yè)的發(fā)展，促使了越來越多的廢棄物的產(chǎn)生，利用這些廢棄物來提取膠原蛋白可以降低產(chǎn)品的成本，但對(duì)其安全性一定要加強(qiáng)監(jiān)督。經(jīng)常服用含膠原蛋白的保健食品可以有效地預(yù)防和治療中老年人的骨質(zhì)疏松癥，目前，市面上此類保健產(chǎn)品并不多，進(jìn)一步開發(fā)相關(guān)的保健產(chǎn)品，將成為人們關(guān)注的又一大熱點(diǎn)。