Colágeno ¿cuál es su funcionalidad en el cuerpo humano?

¿Qué es colágeno?

Los tejidos están hechos de más que sólo células. La mayor parte del volumen dentro de un tejido está compuesto por la matriz extracelular (MEC), una malla diversa de proteínas y azúcares producidos por ciertas células, que actúa como el mortero que une nuestras células [R].

El ECM se compone de dos componentes, proteoglicanos y proteínas fibrosas. Los colágenos, las elastinas, las fibronectinas y las láminas son todas proteínas fibrosas que forman el andamiaje en la MEC. Los proteoglicanos ocupan espacio entre [R].

Beneficios del Colágeno

El colágeno es una de las muchas proteínas integradas en el ECM. De hecho, es la proteína más abundante en los tejidos animales. Treinta por ciento de la masa de proteína total en mamíferos está compuesta de colágeno [R].

El término colágeno se remonta a la palabra griega kólla, que significa “pegamento” [R].

Las proteínas de colágeno son producidas por células de tejido conectivo animal llamadas fibroblastos. Para que una proteína se clasifique como colágeno, debe formar la triple hélice similar al colágeno y proporcionar soporte estructural en la MEC [R].

Estructura del colágeno

Tropocollagen

Tropocollagen es el componente básico del colágeno. Está hecho de tres péptidos (grupos de aminoácidos) hebras que se enrollan juntas en forma de una hélice. Estas cadenas se conocen como cadenas alfa (cadenas α) [R, R].

Región colágena: esta región es una serie de tres aminoácidos. El primer aminoácido, la glicina, es el más importante. Los siguientes dos pueden ser cualquier aminoácido, pero generalmente son prolina e hidroxiprolina. La secuencia de aminoácidos repetitiva es responsable de la estructura helicoidal de tropocollagen [R].

Las tres cadenas peptídicas de tropocolágeno son ricas en glicina. Los alimentos que contienen altos niveles de colágeno también contienen altos niveles de glicina.

La glicina suplementaria ayuda a proteger el sistema vascular, ya que es capaz de disminuir los coágulos de sangre y la inflamación [R].

Región no colágena: esta región carece de la secuencia repetitiva de aminoácidos requerida para la estructura de hélice. Contiene sitios de unión para que otras moléculas de ECM interactúen con [R]. Múltiples enlaces cruzados de tropocolágenos para formar fibrillas de colágeno [R].

Tipos de colágeno

El colágeno se encuentra en todo el cuerpo y tiene muchas funciones conocidas y desconocidas. Los seres humanos tienen 28 tipos diferentes de proteínas de colágeno y aún más genes asociados al colágeno [R].

Algunos colágenos son mucho más comunes que otros. Más del 80% del colágeno es del tipo I, II o III, que se encuentran principalmente en la piel, los huesos, los tendones, el cartílago, los pulmones, los intestinos y el sistema vascular [R].

El colágeno tipo IV también es muy común, ya que es un componente principal de la ECM producida por las células de la piel [R].

Hay cinco tipos principales de colágeno:

  • Tipo I
  • Tipo II
  • Tipo III
  • Tipo IV
  • Tipo V

Síntesis de colágeno y requisitos de plegamiento

La síntesis de proteínas de colágeno en el cuerpo es un proceso complejo. En primer lugar, las células deben leer correctamente los genes en nuestro ADN para producir las cadenas α. Tres cadenas α se envuelven entre sí. Si las cadenas α son idénticas o no depende del tipo de colágeno [R].

Cuando estas cadenas α individuales se producen dentro de la célula, las enzimas (prolil hidroxilasa e lisil hidroxilasa) modifican los aminoácidos prolina y lisina. Estas modificaciones son esenciales para formar una triple hélice estable [R].

El plegamiento del colágeno generalmente ocurre antes de que se exporte de la célula (del aparato de Golgi) [R, R].

Cada tipo de colágeno tiene proporciones específicas de glicina, prolina, hidroxiprolina e hidroxilisina. Las mutaciones que afectan el colágeno pueden tener efectos negativos para la salud.

Trastornos genéticos que disminuyen la producción de colágeno

Enfermedad ósea quebradiza (osteogénesis imperfecta)

La osteogénesis imperfecta (OI) es una enfermedad relacionada con el colágeno, que es hereditaria e incurable. Esta es una enfermedad dolorosa caracterizada por huesos frágiles y tejidos anormales [R].

Dependiendo de la mutación, un individuo puede ser diagnosticado con una afección leve, grave o letal de OI, pero cualquier forma de la condición aumentará el riesgo de fracturas óseas [R] del individuo.

OI es un trastorno autosómico dominante, lo que significa que solo se necesita uno de los dos genes para ser mutado con el fin de ver el efecto en el cuerpo. Una sola mutación en el gen COL1A1 puede reducir la cantidad de colágeno tipo I y causar un trastorno leve de IO [R].

La mutación más común es una sustitución del aminoácido de glicina en el triplete, que generalmente causa un plegamiento incorrecto de la triple hélice. Las formas graves y letales de OI son el resultado de mutaciones en los genes COL1A1 o COL1A2 que interrumpen la triple hélice [R, R, R].

Síndrome de Ehlers-Danlos

El síndrome de Ehlers-Danlos (EDS) es causado por una deficiencia de colágeno o una estructura defectuosa de colágeno. Más comúnmente, EDS está relacionado con las mutaciones de COL1A1, COL1A2, COL3A1, COL5A1, COL5A2, que afecta a los colágenos tipo I, III y V. Estas mutaciones afectan todos los colágenos fibrilares necesarios en la piel, los tendones y el sistema vascular [R]

Muchos mecanismos y mutaciones pueden reducir la producción de colágeno y conducir a EDS. Hay al menos 10 subtipos diferentes de EDS [R].

Generalmente, todos los pacientes con EDS comparten las mismas características de piel altamente elástica, piel frágil, articulaciones flexibles y moretones fáciles. Los pacientes con EDS generalmente tienen articulaciones inestables y son más propensos a las dislocaciones y el dolor crónico. Algunas formas de EDS son mucho más peligrosas para la vida, ya que los pacientes pueden tener un mayor riesgo de ruptura de los vasos sanguíneos [R, R].

Beneficios de la suplementación de colágeno

1) El colágeno mejora los síntomas de la artritis reumatoide y la osteoartritis

En 60 pacientes con artritis reumatoide severa (AR), tres meses de colágeno tipo II de pollo redujeron la cantidad de articulaciones inflamadas y sensibles en comparación con el placebo (DB-RCT). Cuatro pacientes en el grupo de colágeno vieron desaparecer todos los síntomas y un alto en la progresión de la enfermedad [R].

Un estudio más grande (DB-RCT) de 274 pacientes con AR encontró que las dosis múltiples (20, 100, 500 y 2,500 μg) redujeron los recuentos de articulaciones inflamadas y sensibles [R].

Un estudio (DB-R) de 52 pacientes con osteoartritis descubrió que 90 días de colágeno de pollo tipo II reducían los síntomas de sus afecciones, disminuían el dolor y mejoraban su capacidad para completar actividades diarias, como subir y bajar escaleras [R].

En perros con artritis, el colágeno tipo II durante 90 días redujo el dolor y el aumento de la actividad física [R].

2) El colágeno mejora la salud articular

Un estudio (DB-RCT) de 147 atletas con dolor en las articulaciones encontró que el hidrolizado de colágeno durante 24 semanas redujo significativamente su dolor [R].

En otro estudio (DB-RCT) de 139 atletas con dolor de rodilla, cinco gramos al día de péptidos de colágeno durante 12 semanas redujeron el dolor relacionado con la actividad [R].

3) El colágeno mejora la salud de la piel

La piel es el órgano más grande del cuerpo y el colágeno es uno de sus principales componentes. A medida que envejecemos, el contenido de colágeno disminuye en un 1% por año (por unidad de área de la superficie de la piel). Esta disminución se puede ver en forma de arrugas, aflojamiento y flacidez de la piel [R].

Cuidado de la Piel

Un estudio en 69 mujeres (DB-RCT) encontró que el suplemento diario de colágeno durante ocho semanas aumentó la elasticidad de la piel, un indicador del aumento de colágeno [R].

Otro estudio en 85 mujeres (DB-RCT) encontró que ocho semanas de hidrolizados de colágeno mejoraron la humedad, la elasticidad, las arrugas y la aspereza de la piel (todos los signos de aumento de colágeno) [R].

4) El colágeno aumenta el crecimiento del cabello

En un estudio de 15 mujeres con adelgazamiento del cabello (DB-RCT), 180 días de suplementos de colágeno dieron como resultado mejoras en el volumen del cabello, cobertura del cuero cabelludo, brillo y grosor. La humedad y la suavidad de la piel también mejoraron [R].

La administración tópica de colágeno puede ser beneficiosa para el crecimiento del cabello, ya que puede unirse y penetrar en la capa externa (cutícula) de los folículos pilosos y aumentar su grosor [R].

Además de complementar con colágeno, también puede buscar productos para el cuidado del cabello y la piel que contengan colágeno hidrolizado.

5) El colágeno puede aumentar la densidad ósea

El colágeno es también un componente principal de los huesos. A medida que envejecemos, la producción de colágeno disminuye en nuestros huesos, lo que disminuye la densidad ósea. Las personas mayores de 70 años tienen una menor densidad ósea y un mayor riesgo de lesiones [R].

Los pacientes que padecen osteoporosis y enfermedad ósea porosa pierden hueso más rápidamente de lo normal [R].

El colágeno hidrolizado aumentó la densidad ósea en ratas [R].

El colágeno hidrolizado también aumentó el colágeno tipo I en los huesos de ratas con osteoporosis [R].

El colágeno hidrolizado estimula las células productoras de cartílago humano (condrocitos) para formar más moléculas de la matriz extracelular, incluido el colágeno en sí mismo. Estos hallazgos indican que el colágeno puede prevenir efectivamente la reducción de la densidad ósea relacionada con la edad en humanos [R].

6) El colágeno mejora la regulación del azúcar en la sangre

Los niveles normales de azúcar en la sangre están entre 70-130 mg / dL entre las comidas y no más de 180 mg / dL dos horas después de comer [R, R].

Cincuenta personas que tomaron suplementos de colágeno durante tres meses tuvieron niveles más bajos de azúcar en la sangre, presión arterial, colesterol y creatinina [R].

Para controlar los niveles de glucosa en sangre, los médicos generalmente recomiendan dieta y ejercicio. Las personas también pueden complementar su dieta con colágeno para reducir el azúcar en la sangre y aumentar los niveles de insulina [R].

7) El colágeno ayuda a tratar las úlceras de decúbito

En un estudio (ECA) de 89 pacientes con úlceras por presión (úlceras por presión), la administración de suplementos de hidrolizado de colágeno tres veces al día durante ocho semanas mejoró la curación de las úlceras por presión [R].

Factores que disminuyen la producción de colágeno

1) La radiación UV disminuye la producción de colágeno

La radiación UV activa varios factores de crecimiento celular y receptores de citoquinas, lo que aumenta la producción de MMP (metaloproteinasas de la matriz) y disminuye la producción de colágeno tipo I [R].

La exposición al sol interrumpe la estabilidad de la MEC debido a la disminución de la producción de colágeno y al aumento de la descomposición de la matriz extracelular [R].

2) Las deficiencias de Vitamina C disminuyen la producción de colágeno

La Vitamina C es necesaria para la formación adecuada de colágeno. La deficiencia de Vitamina C puede provocar escorbuto. El escorbuto es el resultado del colágeno malformado en el ECM. Esto conduce a tejidos degradados y eventualmente puede causar la muerte [R, R, R].

3) Fumar reduce la producción de colágeno

Fumar tabaco puede disminuir la producción de colágeno. Los fumadores producen 18% menos colágeno tipo I y 22% menos colágeno tipo III en la piel que los no fumadores [R].

Las metaloproteinasas de la matriz (MMP) son responsables de degradar las proteínas de la matriz como el colágeno. Los niveles de MMP-8 son 2 veces mayores para los fumadores que para los no fumadores, lo que significa que las proteínas de la matriz se degradan a un ritmo más rápido [R].

El inhibidor tisular de las metaloproteinasas de la matriz (TIMP-1), normalmente impide que las MMP degraden el colágeno. Los niveles de TIMP-1 son un 14% más bajos en la piel de los fumadores [R].

Al disminuir la producción de colágeno, el fumar acelera el envejecimiento de la piel y afecta la capacidad de nuestro cuerpo para reparar heridas [R, R].

4) El estrés y la falta de sueño disminuyen la producción de colágeno

Es bien sabido que el estrés afecta negativamente nuestra salud. El estrés puede conducir indirectamente a un envejecimiento acelerado de la piel y a una cicatrización deficiente de la herida al disminuir la integridad del colágeno [R].

La falta de sueño causa estrés y aumenta los niveles de cortisol [R, R, R, R].

El cortisol disminuye la producción de colágeno y su capacidad de plegarse. Esto reduce la estabilidad del colágeno [R, R].

5) La hiperglucemia y la diabetes disminuyen la calidad ósea

El colágeno es una proteína de vida larga (tiene una baja renovación biológica). Los aminoácidos del colágeno, como la lisina y el hidroxilisilo, pueden acumular azúcares a medida que envejecemos. El nivel alto de azúcar en sangre (hiperglucemia) hace que el colágeno sea más susceptible a la acumulación de glucosa [R, R].

A medida que envejecemos, el colágeno se vuelve más rígido. Los investigadores pueden predecir la edad de una persona según qué tan bien se digiere su colágeno en el laboratorio. Las personas con diabetes generalmente muestran colágeno más rígido [R].

Los pacientes con niveles altos de azúcar en sangre tienen menos enlaces cruzados enzimáticos entre las cadenas de colágeno, lo que resulta en una formación de colágeno menos estable [R].

Los azúcares bloquean la enzima LOX para formar adecuadamente el colágeno [R].

Los diabéticos tienen niveles elevados de homocisteína, que también disminuye la actividad de la enzima LOX. Los niveles altos de azúcar y homocisteína reducen la calidad del colágeno [R].

El azúcar también puede bloquear los receptores del colágeno. Cuando estos receptores están bloqueados, esto los hace irreconocibles para los receptores. Debido a este hecho, la diabetes puede alterar la señalización celular asociada al colágeno y la expresión génica y causar la liberación de moléculas proinflamatorias y radicales libres [R].

Cómo aumentar la producción de colágeno

1) Nutrientes que aumentan la producción de colágeno

Existen muchos tipos de suplementos de colágeno, pero a menudo requieren dosis múltiples durante el día. Aquí hay algunos factores clave que estimularán la producción de colágeno de forma natural:

  • Vitamina C: se encuentran muchas frutas y verduras. Se requiere que las enzimas hidroxiten el colágeno y formen fibrillas reticuladas sanas [R, R].
  • Lisina y prolina: se encuentran en carnes magras como pollo y pescado. Son los aminoácidos necesarios para construir hélices de tropocolágeno estables [R].
  • La Vitamina B3 (niacina) también se conoce como niacinamida y nicotinamida. Se encuentra en altas concentraciones en carne magra, cacahuetes y champiñones. Es un precursor de NAD / NADH, que puede ayudar a estimular la síntesis de colágeno [R].
  • La Vitamina A, también conocida como retinol, se encuentra en el hígado, los huevos y los productos lácteos. Puede reducir la actividad de la metaloproteinasa de la matriz (MMP) y aumentar la producción de colágeno [R].

2) El ejercicio aumenta la producción de colágeno

Beneficios de ejercitarse

Los estudios realizados con ratones y ratas muestran que las concentraciones de hidroxiprolina y colágeno saludable aumentan después del ejercicio [R, R].

Después del ejercicio, hay un aumento en los ARNm que codifican los tipos de colágeno I, III y IV. Esto indica que la producción de colágeno aumenta después del ejercicio [R, R].

3) La jalea real aumenta la producción de colágeno

La jalea real (RJ) es secretada por las glándulas de abejas. Contiene muchas proteínas, azúcares, grasas, vitaminas y minerales. RJ también contiene ácidos grasos insaturados que aumentan la producción de colágeno y disminuyen la degradación del colágeno (disminuye la actividad de MMP) [R].

Un estudio encontró que las ratas que fueron alimentadas con un suplemento de 1% de RJ produjeron más colágeno en su piel [R].

4) El Aloe Vera aumenta la producción de colágeno

El aloe vera es una planta que se usa ampliamente en productos para la piel y el cabello, como lociones, ungüentos y champús. Tradicionalmente, el aloe se usa para reducir las irritaciones de la piel, como quemaduras solares u otros tipos de rozaduras.

Los suplementos de aloe vera pueden mejorar las arrugas de la piel aumentando la producción de colágeno y disminuyendo la degradación del colágeno. Los pacientes que usaron aloe vera durante 90 días mostraron un aumento en la producción de colágeno y una disminución en la actividad del gen MMP-1 [R].

5) El silicio puede aumentar la producción de colágeno

El silicio es un nutriente traza que probablemente está involucrado en la producción de colágeno.

El silicio aumenta la producción de colágeno y la cantidad de una enzima necesaria para producir colágeno (prolil hidroxilasa) en el cartílago y las células óseas [R].

Una forma de ácido ortosilícico (OSA) llamado silicio aumentó la producción de colágeno tipo 1 en células óseas [R].

Las ratas privadas de silicio tienen una producción disminuida de colágeno en heridas y huesos [R].

OSA aumentó los niveles de colágeno en la piel de los terneros [R].

Un estudio (DB-RCT) de 134 mujeres con baja densidad ósea (osteopenia) con baja densidad ósea u osteroporosis encontró que la suplementación con OSA durante 12 meses aumentó los marcadores de la síntesis de colágeno tipo 1 y la densidad mineral ósea en el femo [R].

Otro estudio (DB-RCT) en mujeres con piel dañada por el sol descubrió que OSA aumentaba la suavidad de la piel y reducía la fragilidad del cabello y las uñas, lo que indica una mayor producción de colágeno [R].