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胶原蛋白胶原蛋白肽改善骨骼的研究进展

简介爱运动人群补充胶原蛋白的意义健康中国已经成为国家发展战略，全面健身意识深入人心。运动作为健身非常重要的一种途径，可以保持和增强人体健康，并且对提高身体的免疫功能也有极其重要的作用，长期的

健康中国已经成为国家发展战略，全面健身意识深入人心。运动作为健身非常重要的一种途径，可以保持和增强人体健康，并且对提高身体的免疫功能也有极其重要的作用，长期的健身锻炼，使得细胞免疫和体力免疫功能提高，从而增强防止各种感染性的疾病。随着人们对运动健身重视度的提升，越来越多的运动人群开始关注并食用运动营养食品,为身体提供充足的物质能量并增强体质。我国运动营养食品产业起步较晚，但是发展十分迅猛。运动营养食品中的有效成分很多,可大致分为两类：营养物质补充类，活性或功能因子类。在营养物质补充类中,蛋白质属于一大类，其分解产物肽类成为当前研究热点。肽类比完整的蛋白质更容易消化吸收。运动后不久在消化系统还没有完全恢复正常工作的情况下补充肽类，可加快肽的酶解和氨基酸的吸收利用，有利于运动相关组织器官的快速修复以及增肌性合成代谢[1]。我国GB 24154—2015《食品安全国家标准运动营养食品通则》中也有明确规定“运动后恢复类，以肽类为特征成分，适用于中，高强度或长时间运动后恢复的人群使用的运动营养食品”。

胶原蛋白是很多结缔组织的结构性蛋白，如皮肤、骨骼、关节和筋腱，在哺乳动物蛋白质中含量达到三分之一。胶原蛋白肽是胶原蛋白的酶解产物。有研究表明人体口服胶原蛋白肽后，是以小肽和游离氨基酸两种形式被人体吸收，且一般在1-2小时后达到峰值[2]。动物实验证实，摄入放射性胶原蛋白肽后，在股骨、胫骨、关节，肌肉等组织中都检测到了放射性存在，胶原蛋白肽参与了上述组织生长合成[3]。临床研究证明胶原蛋白肽可以促进骨骼关节健康，缓解因运动导致的疼痛，改善肌少症，促进伤口愈合等作用，可适用于运动营养食品[4]。

肽与骨关节疾病.png

01、胶原蛋白肽在运动营养领域的研究进展

1.1 胶原蛋白肽改善骨骼的研究进展

目前研究已经证明胶原蛋白肽有提高骨密度，促进骨骼生长，防止骨流失，增加骨力量，加快骨折愈合等作用，可以显著提高骨中有机质含量，促进骨形成，具有在不同的生理环境下（生长、骨丢失、愈合）维持平衡骨转换能力，可应用于骨骼的膳食补充剂中。

Xu的等人研究发现，胶原蛋白肽可以促进生长中的雄性大鼠中长骨的发育[5]。Leem等人也证实了分子量<3 kDa的胶原蛋白肽可以促进青春期雄性大鼠纵向骨生长和生长板高度，且成一定剂量相关性，而明胶无此作用[6]。

Song等人以老年鼠为研究对象，分析了胶原蛋白肽对骨流失的预防效果和改善骨微观结构情况。实验结果显示摄入胶原蛋白肽后，骨的机械强度，骨密度和胶原含量显著提高，骨小梁网状微观结构也明显改善。进一步研究发现，胶原蛋白肽可以上调与胶原蛋白合成相关的TGF-β和Smad3 水平，下调Smad7水平。此外，血清抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)水平下降显著，TRAP是破骨细胞的标志性成分，其含量下降，表明胶原蛋白肽可以通过降低破骨细胞活性来抑制骨吸收[7]。

Hata等人研究了胶原蛋白肽对胫骨损伤的大鼠骨修复过程的影响。胫骨皮质骨缺损（直径1mm）通过内侧皮质和髓质形成。结果发现对照组骨缺损区有血凝块，缺损周围有一薄层结缔组织。而胶原蛋白肽组骨缺损区充满肉芽组织、血凝块和大量成骨细胞。研究结果证实饲喂胶原蛋白肽对骨愈合有一定的促进作用，有助于大鼠皮质骨缺损后的骨愈合[8]。

胶原蛋白肽改善骨骼的机理尚不明确，目前的实验证明胶原蛋白肽可以促进人体成骨细胞增殖，抑制破骨细胞活性，提高成骨细胞分化和矿化骨基质形成，刺激I型胶原蛋白mRNA 表达和蛋白质生成，增加碱性磷酸酶活性和骨钙素产生。从分子水平上看，胶原蛋白肽可以提高Runx2（Runx2是一种转录因子,能诱导在不成熟骨细胞向成熟的成骨细胞分化过程中起重要作用的转录因子）的表达和活性，激活对成骨细胞信号转导通路 ERK1/2、JNK1/2、p38和ELK1磷酸化。

1.2胶原蛋白肽改善关节的研究进展

胶原蛋白肽改善关节炎的研究非常多，主要集中在改善骨关节炎方面。

Clark等人研究了147名运动员口服胶原蛋白肽改善关节的效果。结果发现与对照组相比，实验组有5组参数疼痛感明显降低，分别是休息时关节疼痛感，行走时关节疼痛感，站立时关节疼痛感，负重时关节疼痛感，举重时关节疼痛感。实验结果表明口服胶原蛋白肽有利于关节健康，能够降低运动员这一关节病高风险人群发病的几率[9]。Zdzieblik等人2017年也研究了胶原蛋白肽对运动员在运动中膝关节功能性疼痛的影响。实验共139名运动员参与，实验周期为12周。研究结果发现，与安慰剂组相比，口服胶原蛋白肽可以降低36%因减轻运动导致的疼痛，疼痛缓解率高达88%[10]。

胶原蛋白肽能够改善关节的作用机理尚不明确。从以往研究来看，人体口服胶原蛋白肽后，体内会有产生Pro-Hyp，这种二肽可以刺激滑膜细胞合成HA。胶原蛋白肽还能够刺激关节软骨中的II型胶原蛋白合成和多糖生成。这种刺激作用可以抵消软骨组织的磨损过程，有助于修复微损伤，从而降低了细胞外基质的降解，减少了炎症的发生和疼痛刺激。

1.3胶原蛋白肽改善肌少症的研究进展

德国Zdzieblik等人2015年以肌少症I 或II级患者为研究对象，研究了胶原蛋白肽对肌少症的影响。实验选用了年龄72.2±4.68的53名男性肌少症I或者II级患者进行抗阻训练12周，训练结束后1小时内，干预组每天口服15克胶原蛋白肽，安慰剂组口服二氧化硅。实验结果发现所有志愿者的去脂体重, 骨重量, 右腿股四头肌力量和标准化单腿稳定性都明显提高，脂肪重量明显降低。实验结果证实，与安慰剂组相比，胶原蛋白肽与训练相结合，能够更为有效提高去脂体重和肌肉力量，并降低FM[11]。

日本学者Okiura等人2016年研究了胶原蛋白肽对SAMP6小鼠的胫骨前肌和股骨影响。研究结果表明，饲喂胶原蛋白肽60周后，胫骨前肌中肌纤维琥珀酸脱氢酶（SDH）染色强度和SDH活性，股骨头皮质密度、骨小梁密度及血清骨钙素水平均高于对照组。这说明胶原蛋白肽可抑制SAMP6小鼠肌肉氧化能力和骨密度的下降，有降低年龄引起的肌肉骨骼系统退行性变化的可能[12]。

研究者分析了胶原蛋白肽能够改善肌肉的作用机理：（1）已经有研究表明，与乳清蛋白相比，在低蛋白质膳食中，胶原蛋白肽能更好地维护氮平衡和体重，这可能是因为胶原蛋白肽的分子量低，或者是因为其氨基酸组成中含有更多的氮原子。（2）蛋白质补充的时间和吸收的速度也会影响其有效性。有研究表明，快速消化和吸收蛋白质能够提高肌肉增大，运动后90-120分钟服用蛋白质是最佳窗口期。在上述研究中胶原蛋白肽在训练后60分钟内摄入，因此很可能会快速消化吸收。（3）胶原蛋白肽中富含精氨酸和甘氨酸，这两种氨基酸是合成肌酸的重要物质，有研究证明肌酸能够增大增强肌肉，减少肌少症。（4）有研究证明胶原蛋白肽可以血液微循环，因此有利于服用蛋白质后氨基酸运输，提高厌氧反应，因此与其他蛋白质相比，更有利于肌肉的增长。（5）胶原蛋白肽可以改善骨关节炎，缓解关节疼痛。因此补充胶原蛋白肽后，有利于获得更好地阻力训练效果。（6）胶原蛋白肽中特征性二肽Hyp-Gly可以显著提高成肌细胞融合成肌管，增加肌管短轴的直径，促进重链肌球蛋白和原肌球蛋白的表达。

1.4胶原蛋白肽促进伤口愈合的研究进展

Zhang等人研究发现，罗非鱼来源分子量<5KD的胶原蛋白肽对实验兔子烫伤后的伤口有明显的愈合效果，尤其是烫伤后第11天，胶原蛋白肽组伤口愈合率达到38.8%±22.8%，明显高于模型组（8.7%±17.2%）和阳性对照组（19.5%±35.0%），第18天模型组愈合率达到仅为72.1%±13.9%，而胶原蛋白肽组基本完全愈合[13]。Felician等人研究发现胶原蛋白肽对全层皮肤切伤小鼠的伤口收缩有积极的效果。组织学评估显示显著的再上皮化、组织再生和胶原沉积增加等迹象，皮肤切片免疫结果表明胶原蛋白肽可以促使β-成纤维细胞生长因子（β-FGF）和转化生长因子β1（TGF-β1）表达显著增加。实验结果证实胶原蛋白肽可以加速伤口愈合过程，未来可以应用于伤口愈合的产品中[14]。

1.5胶原蛋白肽与运动营养食品相关的其他研究进展

Kouguchi等人临床发现，口服胶原蛋白肽可以提高血液中NO含量，有利于对血液循环系统，提高动脉弹性[15]。Matsuda等人研究了口服胶原蛋白肽对跟腱细胞外基质的影响。饲喂兔56天后，与空白组相比，胶原蛋白肽组可以显著增加胶原纤维直径，影响跟腱中糖蛋白组成，有增强跟腱功能的可能[16]。Lee等人研究了胶原蛋白肽对高脂肪饲喂的模型鼠肥胖症中的脂肪细胞分化和体重增加的影响。结果显示胶原蛋白肽能够通过控制降低脂肪细胞的C/EBP-α和PPAR- γ基因表达，抑制3T3-L1脂肪前细胞的分化和转化为脂肪细胞，从而降低体重，并提高血液中HDL含量，降低LDL含量，改变体内脂肪细胞的大小[17]。

从以上研究可知胶原蛋白肽还具有促进血液循环，改善跟腱功能和降低体重等作用。

02、胶原蛋白肽在运动营养食品中的应用

根据INNOVA数据显示，2015年-2019年间，全球共发布了约4.8万件运动营养食品。2019年美国发布新产品数为2300多件，为全球发布运动营养食品最多的国家，中国发布了200多件新产品，排名第十；其中有3200多件新产品中添加了胶原蛋白肽，约占总量的6.7%。

Myprotein公司5年内共发布了813件添加了胶原蛋白肽的运动营养食品，为全球数量发布最多的公司。美国和德国是发布添加了胶原蛋白肽的运动营养食品最多的国家。胶原蛋白肽在运动营养食品中的形式多为营养棒，占到50%以上的比例，其次为固体饮料，比例大约为23%。

国内一家专业做运动食品的企业开发了针对青少年高考体育生保护关节软组织的骨胶原蛋白片，里面添加了水解胶原蛋白，骨胶原蛋白。其另一款宣传提高耐力的倍健珍膝骨胶原蛋白运动营养粉也添加了骨胶原蛋白。

胶原蛋白肽在本世纪初在国内开始兴起，目前发展已经初具规模，但大部分都是应用于美容食品中。而胶原蛋白肽具有易吸收，提高免疫力，保护骨骼关节健康，改善肌少症，促进伤口愈合等功效，非常适用于运动营养食品。随着中国运动营养食品市场的兴起，胶原蛋白肽也将逐步应用其中，势必会以其优良的加工性和科学的功效性推动中国运动营养食品市场健康发展。

复合小分子肽主要成分：人参（五年以下人工种植）、牛骨髓肽、海洋鱼低聚肽、牡蛎肽、地龙蛋白肽、苦瓜肽、纳豆粉、菊粉