Попадают ли пептиды коллагена, принимаемые внутрь, в глаза?

Попадают ли пероральные коллагеновые добавки в глаза?

Многие люди принимают гидролизованный коллаген (коллаген, расщепленный на мелкие фрагменты) для поддержания здоровья суставов, кожи и даже глаз. Коллаген — это структурный белок, содержащийся в коже, костях, хрящах – а также в соединительных тканях глаза (таких как роговица и склера). Ключевой вопрос заключается в том, могут ли фрагменты коллагена, употребляемые внутрь, перемещаться по кровеносной системе организма и фактически попадать в ткани глаза. В этой статье рассматривается то, что мы знаем о поведении пептидов коллагена в организме (их «фармакокинетика»), могут ли мелкие фрагменты коллагена пересекать гемато-водный и гемато-ретинальный барьеры, а также какие доказательства предоставляют исследования на животных или людях. Мы также предлагаем, как будущие эксперименты могли бы напрямую проверить наличие пептидов коллагена в глазных жидкостях и тканях.

Как пептиды коллагена попадают в кровь

Когда вы глотаете гидролизованный коллаген (часто из добавок или определенных продуктов), ваша пищеварительная система расщепляет его на очень короткие цепочки аминокислот – в основном дипептиды и трипептиды (две или три аминокислоты, связанные вместе). Два распространенных коллагеновых дипептида — это Пролин-Гидроксипролин (Pro-Hyp) и Гидроксипролин-Глицин (Hyp-Gly). Эти мелкие пептиды необычайно устойчивы к пищеварению, потому что их аминокислоты (пролин и гидроксипролин) образуют жесткую кольцевую структуру. Исследования на людях показывают, что после употребления гидролизата коллагена эти коллагеновые пептиды действительно появляются в крови. Например, Virgilio и соавт. (2024) дали людям коллагеновую добавку и обнаружили высокие уровни Pro-Hyp, Hyp-Gly и связанных с ними коллагеновых пептидов в крови в течение 1–2 часов (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Фактически, они сообщили, что «все коллагеновые продукты привели к соответствующим плазменным концентрациям исследуемых метаболитов» (имея в виду продукты распада коллагена) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Практически это означает, что при приеме гидролизата коллагена ферменты в кишечнике производят смесь мелких пептидов (и свободных аминокислот), некоторые из которых попадают в кровоток в неизменном виде. Пиковые уровни пептидов, таких как Pro-Hyp, в крови обычно достигаются примерно через 60–120 минут после приема, согласно многочисленным исследованиям (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). После пика эти уровни пептидов снижаются в течение следующих нескольких часов. Например, одно исследование показало, что Pro-Hyp (который содержит обычный гидроксипролин, 4Hyp) вернулся к своему исходному (необнаруживаемому) уровню примерно через 4 часа после приема (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Напротив, более необычный коллагеновый пептид (Gly-3Hyp-4Hyp, содержащий 3-гидроксипролин и 4-гидроксипролин) оставался на своей пиковой концентрации в крови до примерно 4 часов из-за исключительной стабильности (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Таким образом, пептиды коллагена быстро появляются в крови, а затем выводятся в течение нескольких часов (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Что происходит с пептидами коллагена в организме

Попав в кровообращение, пептиды коллагена распределяются по различным тканям. Исследования с использованием меченых атомов на животных с радиоактивно мечеными фрагментами коллагена показывают, что принятый внутрь коллаген имеет тенденцию накапливаться в тканях, богатых коллагеном. Например, Kawaguchi и соавт. (2012) дали крысам пероральную дозу радиоактивно меченого Pro-Hyp и обнаружили его широкое распределение в организме через 30 минут. Самая высокая радиоактивность была обнаружена в пищеварительном тракте (желудке и кишечнике, что понятно как место всасывания) и, что удивительно, также в коже и хрящах – тканях, состоящих из коллагена (www.jstage.jst.go.jp). Клетки, такие как фибробласты кожи, хондроциты, остеоциты и другие, которые обычно реагируют на пептиды коллагена, фактически поглощали эти меченые фрагменты (www.jstage.jst.go.jp). Это предполагает, что после всасывания пептиды коллагена могут перемещаться через кровь, достигая коллагенсодержащих тканей. Другое исследование на крысах показало, что коллагеновые трипептиды, такие как Gly-Pro-Hyp, оставались в крови и откладывались в основном в почках (для выведения) и коже в течение нескольких дней после приема дозы (www.researchgate.net).

Важно отметить, что эти исследования на животных не изучали глаз. Они показывают, что фрагменты коллагена в крови могут попадать в ткани с высоким содержанием коллагена (кости, хрящи, кожа), но глаза не тестировались. Это оставляет пробел в данных о том, достигают ли какие-либо пептиды коллагена, полученные перорально, глаза.

Защитные барьеры глаза

Прежде чем рассматривать, попадают ли пептиды коллагена в глаз, полезно понять системы гемато-окулярных барьеров глаза. Глаз имеет два основных «гемато-окулярных» барьера:

• Гемато-водный барьер (ГВБ): Он находится в передней части глаза (между кровью и жидкостью в передней камере, называемой водянистой влагой). Он образован выстилкой радужной оболочки и цилиарного тела. ГВБ ограничивает попадание многих веществ из кровотока в переднюю камеру (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

• Гемато-ретинальный барьер (ГРБ): Он находится в задней части глаза (между кровью и сетчаткой/стекловидным телом). ГРБ образован плотными контактами в кровеносных сосудах сетчатки (внутренний ГРБ) и пигментным эпителием сетчатки (внешний ГРБ). Он строго ограничивает движение молекул из крови в сетчатку (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Эти барьеры блокируют крупные молекулы (такие как большинство белков) и многие лекарства. Легко проникают только мелкие, липидорастворимые или активно транспортируемые молекулы. Фактически, обзоры по доставке лекарств подчеркивают, что ограниченная проницаемость ГРБ является серьезной проблемой для системных методов лечения глаз (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Могут ли пептиды коллагена пересекать эти барьеры? Пептиды коллагена малы (ди- или трипептиды), но они гидрофильны, поэтому обычно они не могут пассивно диффундировать через эти барьеры. Однако в организме есть специализированные пептидные транспортеры. В кишечнике и почках транспортеры PepT1 и PepT2 переносят ди- и трипептиды. Есть данные, что аналогичные переносчики существуют на глазных барьерах. В частности, Atluri и соавт. (2004) показали на кроликах, что модельный дипептид (глицилсаргозин), введенный в кровь, действительно достигал стекловидного тела, сетчатки и водянистой влаги в течение нескольких минут (www.sciencedirect.com). Поглощение было времязависимым и могло быть заблокировано другими пептидами, что указывает на транспорт, опосредованный переносчиком. Другими словами, глаз кролика имеет пептидные транспортеры на своих гемато-окулярных барьерах, которые могут переносить мелкие пептиды из крови в глазные жидкости (www.sciencedirect.com).

Таким образом, мелкие дипептиды, полученные из коллагена, могли бы попасть в глаз, если бы они подходили этим транспортерам. Это было показано на модельных субстратах (таких как глицилсаргозин); природные коллагеновые пептиды, такие как Pro-Hyp, также могут использовать те же пути. Однако прямые доказательства того, что пероральные пептиды коллагена попадают в глаз, все еще отсутствуют.

Что показывают (и не показывают) исследования о проникновении в глаз

На сегодняшний день ни одно опубликованное исследование на людях или животных не измеряло напрямую пептиды коллагена в тканях или жидкостях глаза после перорального приема. У нас есть намеки, но нет окончательного отслеживания для самого глаза. Самые ранние доказательства получены из эксперимента с глицилсаргозином на кроликах (www.sciencedirect.com): он доказывает, что олигопептид может пересекать как передний (гемато-водный), так и задний (гемато-ретинальный) барьеры в здоровых глазах. Но глицилсаргозин — это простой модельный пептид, не полученный из коллагена.

Для фактических фрагментов коллагена у нас есть только общие исследования распределения (такие как ауторадиография крыс Кавагучи (www.jstage.jst.go.jp)). Они показали радиоактивность в коже, хрящах, костном мозге и т. д., но не упоминали глаза. Это может означать, что радиоактивность глаза была низкой или не измерялась, или просто не сообщалась. Если пептиды коллагена не накапливались в глазу так сильно, как в коже, исследование могло этого не заметить.

Из-за гемато-окулярных барьеров кажется маловероятным, что большая часть перорально принятых пептидов коллагена попадает в глазные жидкости. Но мы не можем этого исключать. Например, любые пептиды коллагена в крови в конечном итоге пройдут через кровеносные сосуды сосудистой и радужной оболочек; некоторая их часть может проскользнуть через транспортеры в склеру, сетчатку или водянистую влагу. Нам просто не хватает измерений.

Короче говоря, доказательства очень ограничены. Ни одно исследование не давало людям меченый коллаген, а затем не отбирало образцы их водянистой влаги, стекловидного тела или ткани зрительного нерва для поиска пептидов. Это ключевой пробел в данных. Мы можем только предполагать из связанных работ, что проникновение биохимически возможно, но, вероятно, в небольших количествах.

Разработка экспериментов для обнаружения пептидов коллагена в глазу

Будущие эксперименты могли бы напрямую ответить на вопрос, измеряя уровни пептидов в глазных компартментах после дозирования мечеными веществами. Например:

• Исследования с мечеными атомами на животных: Дайте животным (например, кроликам или мышам) гидролизат коллагена, меченый тяжелым изотопом или радиоактивной меткой (например, ^14C или ^3H на аминокислоте). После дозирования, в разное время соберите образцы водянистой влаги (путем прокола иглой), стекловидного тела и препарируйте такие ткани, как трабекулярная сеть, склера, сетчатка и головка зрительного нерва. Измерьте радиоактивность или используйте чувствительную масс-спектрометрию для обнаружения меченых пептидов в этих образцах. Авторадиография (экспозиция срезов глаза на пленку) могла бы визуально показать распределение пептидов в глазных тканях. Это напрямую проверило бы, проникают ли какие-либо коллагеновые пептиды в глаз.

• Окулярный микродиализ: У более крупных животных (кроликов или собак) крошечные зонды, называемые микродиализными волокнами, могут со временем отбирать жидкость изнутри глаза. Если животным дают меченый коллаген, образцы микродиализа из передней или задней камеры могут быть проанализированы на наличие меченых пептидов. Этот метод использовался в офтальмологических исследованиях лекарств и мог бы показать временные изменения любых пептидов, достигающих глазной жидкости.

• Отбор образцов при хирургических операциях у человека: Используйте глазные операции для отбора образцов жидкостей. Например, перед плановой операцией по удалению катаракты пациент мог бы принять дозу гидролизата коллагена, содержащего нерадиоактивную стабильную изотопную метку. Непосредственно перед операцией хирург мог бы удалить небольшое количество водянистой влаги (обычная практика для регулирования давления). Эту жидкость можно было бы проанализировать с помощью масс-спектрометрии, чтобы определить наличие меченых коллагеновых пептидов. Аналогично, донорские глаза от пациентов (с согласия) могли бы быть протестированы на содержание пептидов.

• Клеточные и тканевые модели: Исследования in vitro с использованием клеток глаза человека (радужной оболочки, сетчатки или трабекулярной сети) могли бы проверить поглощение меченых пептидов через модель базальной мембраны гемато-окулярных барьеров. Хотя это не прямое исследование на людях, такие модели помогают показать, могут ли пептиды коллагена проникать в клетки глазного барьера.

Каждый из этих проектов потребовал бы тщательного контроля (например, измерения уровней в крови) и чувствительных аналитических методов (ЖХ-МС/МС) для количественной оценки крошечных количеств пептидов. Но они технически осуществимы. Вместе они могли бы заполнить существующий пробел в знаниях.

Заключение

В итоге, перорально принимаемый гидролизат коллагена действительно приводит к появлению мелких коллагеновых пептидов в кровотоке (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Эти пептиды достигают пиковых уровней в крови в течение одного-двух часов и в основном выводятся примерно через 4–6 часов (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Некоторые пептиды очень стабильны и задерживаются дольше (например, Gly-3Hyp-4Hyp) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Исследования на животных подтверждают, что пептиды коллагена распределяются в тканях, богатых коллагеном, таких как кожа и хрящи (www.jstage.jst.go.jp).

Однако глаз защищен гемато-окулярными барьерами, которые обычно не пропускают большинство переносимых кровью молекул (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Модельный эксперимент показал, что дипептиды могут пересекать эти барьеры у кроликов (www.sciencedirect.com), но у нас нет прямых данных о проникновении пероральных коллагеновых пептидов в жидкости или ткани глаза человека. Ни одно опубликованное исследование не измеряло пептиды коллагена в водянистой влаге или сетчатке после перорального приема коллагена.

Следовательно, вопрос остается нерешенным. До сих пор неизвестно, значительно ли увеличивает прием коллагеновых добавок количество пептидов коллагена в глазу. Имеющиеся на сегодняшний день данные предполагают, что только небольшие количества (если таковые имеются) могут проникать в глазные компартменты. Решение этой проблемы потребует целенаправленных экспериментов с мечеными атомами или клинического отбора образцов, как описано выше. До тех пор ученые могут только сказать, что пептиды коллагена попадают в кровоток, но предстоит еще доказать, достигают ли они глаза в значимых количествах.

Источники: Абсорбция пептидов коллагена и их уровни в крови задокументированы в исследованиях на людях (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Обзоры глазных барьеров отмечают, что прохождение молекул сильно ограничено (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), хотя исследование на кроликах показало, что дипептиды могут использовать транспортер олигопептидов для проникновения в глазные жидкости (www.sciencedirect.com). Исследования с мечеными атомами на животных показали радиоактивность коллагенового происхождения в коже и хрящах (www.jstage.jst.go.jp), но не сообщают данные по глазам. Ни одно из существующих исследований напрямую не измеряло пептиды коллагена в подлинных глазных тканях или жидкостях, что указывает на явный пробел в исследованиях.