Чи надходять пептиди колагену, прийняті перорально, до ока?

Чи надходять пероральні добавки колагену до ока?

Багато людей приймають гідролізований колаген (колаген, розщеплений на дрібні фрагменти) для підтримки здоров'я суглобів, шкіри та навіть очей. Колаген – це структурний білок, що міститься в шкірі, кістках, хрящах – а також у сполучних тканинах ока (таких як рогівка та склера). Ключове питання полягає в тому, чи можуть фрагменти колагену, прийняті перорально, подорожувати кров'ю організму та фактично потрапляти в тканини ока. Ця стаття розглядає, що ми знаємо про поведінку пептидів колагену в організмі (їх «фармакокінетику»), чи можуть невеликі фрагменти колагену долати гемато-водний та гемато-ретинальний бар'єри, а також які докази надають дослідження на тваринах або людях. Ми також пропонуємо, як майбутні експерименти могли б безпосередньо перевірити наявність пептидів колагену в очних рідинах та тканинах.

Як пептиди колагену потрапляють у кров

Коли ви ковтаєте гідролізований колаген (часто з добавок або певних продуктів), ваша травна система розщеплює його на дуже короткі ланцюжки амінокислот – головним чином дипептиди та трипептиди (дві або три амінокислоти, пов'язані разом). Двома поширеними колагеновими дипептидами є пролін-гідроксипролін (Pro-Hyp) та гідроксипролін-гліцин (Hyp-Gly). Ці малі пептиди надзвичайно стійкі до травлення, оскільки їхні амінокислоти (пролін та гідроксипролін) утворюють жорстку кільцеву структуру. Дослідження на людях показують, що після вживання гідролізату колагену ці колагенові пептиди дійсно з'являються в крові. Наприклад, Virgilio та співавт. (2024) давали людям колагенову добавку та виявили високі рівні Pro-Hyp, Hyp-Gly та споріднених колагенових пептидів у крові протягом 1–2 годин (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Фактично, вони повідомили, що «всі продукти колагену дали відповідні концентрації досліджуваних метаболітів у плазмі» (маючи на увазі продукти розпаду колагену) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

На практиці це означає, що коли ви вживаєте гідролізат колагену, ферменти в кишечнику виробляють суміш малих пептидів (та вільних амінокислот), деякі з яких потрапляють у кровотік у незміненому вигляді. Пікові рівні пептидів, таких як Pro-Hyp, у крові зазвичай досягаються приблизно через 60–120 хвилин після прийому, згідно з численними дослідженнями (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Після піку ці рівні пептидів знижуються протягом наступних кількох годин. Наприклад, одне дослідження виявило, що Pro-Hyp (який містить поширений гідроксипролін, 4Hyp) повернувся до свого вихідного (невизначуваного) рівня приблизно через 4 години після прийому (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Навпаки, більш незвичайний колагеновий пептид (Gly-3Hyp-4Hyp, що містить 3-гідроксипролін та 4-гідроксипролін) залишався на піковій концентрації в крові приблизно 4 години завдяки винятковій стабільності (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Отже, пептиди колагену швидко з'являються в крові, а потім виводяться протягом кількох годин (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Що відбувається з пептидами колагену в організмі

Потрапивши в кровотік, пептиди колагену розподіляються по різних тканинах. Дослідження на тваринах з використанням радіомічених фрагментів колагену показують, що прийнятий колаген має тенденцію накопичуватися в тканинах, багатих на колаген. Наприклад, Kawaguchi та співавт. (2012) давали щурам пероральну дозу радіоактивно міченого Pro-Hyp і виявили його широке розповсюдження в організмі через 30 хвилин. Найвища радіоактивність була в травному тракті (шлунок та кишечник, що зрозуміло як місце абсорбції) і, на диво, також у шкірі та хрящах – тканинах, що складаються з колагену (www.jstage.jst.go.jp). Клітини, такі як фібробласти шкіри, хондроцити, остеоцити та інші, які зазвичай реагують на пептиди колагену, поглинали ці мічені фрагменти (www.jstage.jst.go.jp). Це свідчить про те, що після абсорбції пептиди колагену можуть подорожувати кров'ю, щоб досягти тканин, що містять колаген. Інше дослідження на щурах виявило, що колагенові трипептиди, такі як Gly-Pro-Hyp, залишалися в крові та відкладалися переважно в нирках (для виведення) та шкірі протягом декількох днів після введення (www.researchgate.net).

Важливо зазначити, що ці дослідження на тваринах не вивчали око. Вони показують, що фрагменти колагену в крові можуть потрапляти в тканини з високим вмістом колагену (кістки, хрящі, шкіра), але очі не тестувалися. Це залишає прогалину в даних щодо того, чи потрапляють будь-які пептиди колагену, отримані перорально, до ока.

Захисні бар'єри ока

Перш ніж розглядати, чи потрапляють пептиди колагену до ока, корисно зрозуміти системи гематоокулярних бар'єрів ока. Око має два основних «гематоокулярних» бар'єри:

Гемато-водний бар'єр (ГВБ): Він розташований у передній частині ока (між кров'ю та рідиною в передній камері, що називається водяною вологою). Він утворюється вистилкою райдужки та циліарного тіла. ГВБ обмежує надходження багатьох речовин із кровотоку в передню камеру (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Гемато-ретинальний бар'єр (ГРБ): Він розташований у задній частині ока (між кров'ю та сітківкою/склоподібним тілом). ГРБ утворений щільними контактами в кровоносних судинах сітківки (внутрішній ГРБ) та пігментним епітелієм сітківки (зовнішній ГРБ). Він суворо обмежує рух молекул із крові до сітківки (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Ці бар'єри блокують великі молекули (як більшість білків) та багато ліків. Легко проходять лише малі, ліпідорозчинні або активно транспортовані молекули. Фактично, огляди доставки ліків підкреслюють, що обмежена проникність ГРБ є серйозною проблемою для системного лікування очей (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).

Чи могли б пептиди колагену перетинати ці бар'єри? Пептиди колагену малі (ди- або трипептиди), але вони гідрофільні, тому зазвичай вони не дифундують пасивно через ці бар'єри. Однак в організмі є спеціалізовані транспортери пептидів. У кишечнику та нирках транспортери PepT1 та PepT2 переносять ди- та трипептиди. Є докази того, що подібні носії існують на очних бар'єрах. Зокрема, Atluri та співавт. (2004) показали на кроликах, що модельний дипептид (гліцилсаркозин), введений у кров, дійсно досягав склоподібного тіла, сітківки та водяної вологи протягом декількох хвилин (www.sciencedirect.com). Поглинання було залежним від часу та могло бути заблоковано іншими пептидами, що вказувало на транспорт за допомогою носія. Іншими словами, око кролика має пептидні транспортери на своїх гематобар'єрах, які можуть переміщувати малі пептиди з крові в очні рідини (www.sciencedirect.com).

Отже, малі дипептиди, отримані з колагену, могли б проникати в око, якщо вони відповідають цим транспортерам. Це було показано на модельних субстратах (таких як гліцилсаркозин); природні колагенові пептиди, такі як Pro-Hyp, також можуть використовувати ті ж шляхи. Однак прямі докази того, що пероральні пептиди колагену потрапляють в око, все ще відсутні.

Що показують (і не показують) дослідження щодо поглинання оком

На сьогоднішній день жодне опубліковане дослідження на людях або тваринах не вимірювало безпосередньо пептиди колагену в очних тканинах або рідинах після перорального прийому. Ми маємо лише натяки, але немає остаточного відстеження для самого ока. Найперші докази походять з експерименту з гліцилсаркозином на кроликах (www.sciencedirect.com): він доводить, що олігопептид може перетинати як передні (гемато-водний), так і задні (гемато-ретинальний) бар'єри у здорових очах. Але гліцилсаркозин – це простий модельний пептид, не отриманий з колагену.

Щодо власне фрагментів колагену, ми маємо лише загальні дослідження розподілу (як авторадіографія Kawaguchi на щурах (www.jstage.jst.go.jp)). Вони показали радіоактивність у шкірі, хрящах, кістковому мозку тощо, але не згадували про очі. Це може означати, що радіоактивність ока була низькою або не вимірювалася, або просто не повідомлялася. Якщо пептиди колагену не накопичувалися в оці так сильно, як у шкірі, дослідження могло й не помітити цього.

Через гематоокулярні бар'єри здається малоймовірним, що великі фракції перорально прийнятих пептидів колагену потрапляють в очні рідини. Але ми не можемо цього виключити. Наприклад, будь-які пептиди колагену в крові врешті-решт пройдуть через кровоносні судини хоріоідеї та райдужки; деяка їхня частина може прослизнути через транспортери в склеру, сітківку або водяну вологу. Нам просто бракує вимірювань.

Коротше кажучи, докази дуже обмежені. Жодне дослідження не давало людям мічений колаген, а потім не брало зразки їхньої водяної вологи, склоподібного тіла або тканини зорового нерва для пошуку пептидів. Це ключова прогалина в даних. Ми можемо лише виводити з пов'язаних робіт, що проникнення біохімічно можливе, але, ймовірно, в невеликих кількостях.

Розробка експериментів для виявлення пептидів колагену в оці

Майбутні експерименти могли б безпосередньо відповісти на це питання, вимірюючи рівні пептидів в очних відділах після введення трасера. Наприклад:

Дослідження на тваринах з використанням трасерів: Давати тваринам (наприклад, кроликам або мишам) гідролізат колагену, мічений важким ізотопом або радіоактивною міткою (наприклад, ^14C або ^3H на амінокислоті). Після введення, в різний час, збирати зразки водяної вологи (за допомогою пункції), склоподібного тіла та розтинати тканини, такі як трабекулярна сітка, склера, сітківка та головка зорового нерва. Вимірювати радіоактивність або використовувати чутливу мас-спектрометрію для виявлення мічених пептидів у цих зразках. Авторадіографія (експонування зрізів ока на плівку) могла б візуально показати розподіл пептидів в очних тканинах. Це безпосередньо перевірило б, чи проникають будь-які пептиди, отримані з колагену, в око.
Окулярний мікродиаліз: У більших тварин (кроликів або собак) крихітні зонди, що називаються мікродиалізними волокнами, можуть з часом брати зразки рідини зсередини ока. Якщо тварин годують міченим колагеном, зразки мікродиалізу з передньої або задньої камери можна аналізувати на наявність мічених пептидів. Ця техніка використовувалася в дослідженнях очних ліків і могла б виявити часові курси будь-якого пептиду, що досягає очної рідини.
Відбір зразків під час хірургічних операцій у людини: Використовувати очні операції для відбору зразків рідин. Наприклад, перед плановою операцією з видалення катаракти пацієнт міг би прийняти дозу гідролізату колагену, що містить нерадіоактивну мітку стабільним ізотопом. Безпосередньо перед операцією хірург міг би видалити невелику кількість водяної вологи (звичайна практика для контролю тиску). Цю рідину можна було б аналізувати за допомогою мас-спектрометрії, щоб визначити, чи присутні мічені пептиди колагену. Аналогічно, донорські очі від пацієнтів (за згодою) могли б бути протестовані на вміст пептидів.
Моделі клітин та тканин: Дослідження in vitro з використанням людських очних клітин (райдужки, сітківки або трабекулярної сітки) могли б перевірити поглинання мічених пептидів через модель базальної мембрани гематобар'єрів. Хоча це не безпосередньо на людях, такі моделі допомагають показати, чи можуть пептиди колагену проникати в клітини очних бар'єрів.

Кожен з цих планів вимагав би ретельного контролю (наприклад, вимірювання рівнів у крові) та чутливих аналітичних методів (LC-MS/MS) для кількісного визначення крихітних кількостей пептидів. Але вони технічно здійсненні. Разом вони могли б заповнити існуючу прогалину в знаннях.

Висновок

Отже, гідролізат колагену, прийнятий перорально, дійсно утворює малі пептиди колагену в кровотоці (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Ці пептиди досягають пікових рівнів у крові протягом години-двох і здебільшого виводяться приблизно через 4–6 годин (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Деякі пептиди дуже стабільні та затримуються довше (наприклад, Gly-3Hyp-4Hyp) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Дослідження на тваринах підтверджують, що пептиди колагену розподіляються в тканинах, багатих на колаген, таких як шкіра та хрящі (www.jstage.jst.go.jp).

Однак око захищене гематоокулярними бар'єрами, які зазвичай не пропускають більшість молекул, що переносяться кров'ю (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Модельний експеримент показав, що дипептиди можуть перетинати ці бар'єри у кроликів (www.sciencedirect.com), але нам бракує прямих даних щодо проникнення пероральних пептидів колагену в рідини або тканини ока людини. Жодне опубліковане дослідження не вимірювало пептиди колагену у водяній волозі або сітківці після перорального прийому колагену.

Тому питання все ще залишається невирішеним. Залишається невідомим, чи значно збільшує прийом добавок колагену кількість пептидів, отриманих з колагену, в оці. Наявні на сьогоднішній день дані свідчать, що лише невеликі кількості (якщо такі є) можуть проникати в очні відділи. Для вирішення цього питання знадобляться цілеспрямовані експерименти з трасерами або клінічний відбір зразків, як зазначено вище. Доти вчені можуть лише стверджувати, що пептиди колагену потрапляють у кровотік, але чи досягають вони ока у значущих рівнях, ще належить продемонструвати.

Джерела: Абсорбція та рівні пептидів колагену в крові задокументовані в дослідженнях на людях (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Огляди очних бар'єрів зазначають, що проходження молекул сильно обмежене (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov), хоча дослідження на кроликах показало, що дипептиди можуть використовувати транспортер олігопептидів для проникнення в очні рідини (www.sciencedirect.com). Дослідження на тваринах з використанням трасерів показали радіоактивність, отриману з колагену, у шкірі та хрящах (www.jstage.jst.go.jp), але не повідомляють даних щодо очей. Жодне існуюче дослідження безпосередньо не вимірювало пептиди колагену в справжніх очних тканинах або рідинах, що вказує на явну прогалину в дослідженнях.