Kollagen som vidunderkur mot underernæring, rynker og leddplager – myte eller virkelighet?

Innledning

I dag markedsføres og selges det en flom av kosttilskudd som inneholder protein og som skal gi deg god helse og store muskler. For tiden skal du spise proteinet kollagen for å motvirke alt fra underernæring, rynkete hud til leddgikt. Men motvirker kollagen underernæring, rynker og leddplager? Uten å bagatellisere folks opplevelser av å spise kollagen som kosttilskudd så er det nødvendig å belyse noen biologiske sannheter for å forstå hvordan kollagen i kosten brytes ned, nyttiggjøres og eventuelt virker i kroppen.

Hvordan fordøyer og bruker kroppen proteiner og aminosyrer?

Kostprotein, uansett kilde, blir brutt ned til enkle aminosyrer i mage og tarmsystemet (1). I tillegg til å bidra til nitrogenmetabolismen, samt mange ulike metabolitter i kroppen, blir aminosyrene benyttet til produksjon av nye proteiner (1). Av de 20 aminosyrene som blir brukt til proteinsyntese i kroppen vår er ca. halvparten essensielle, noe som betyr at de må tilføres via kosten. Når kroppen lager nye proteiner så bruker den både resirkulerte aminosyrer fra egne proteiner, essensielle og ikke-essensielle aminosyrer fra kosten samt egenproduserte ikke-essensielle aminosyrer. Dette betyr blant annet at et balansert inntak av de essensielle aminosyrene via kosten er helt nødvendig for god helse.

Kroppens egenproduksjon av ikke-essensielle aminosyrer er basert på en gruppe molekyler kalt alfa-ketosyrer, som for det meste har sitt opphav fra molekyler i karbohydratstoffskiftet i kroppen. Det er derfor en nær sammenheng mellom kroppens energistatus og kroppens syntese og nedbrytning av proteiner (1). Når en ikke inntar karbohydrat vil kroppen selv lage glukose fra aminosyrer. I denne prosessen blir aminosyrene deaminert oksidativt i lever under dannelse av urea og ulike alfa-ketosyrer med påfølgende glukoneogenese og dannelse av glukose. Denne prosessen er energikrevende og fører til et netto energiunderskudd. På grunn av dette er et ensidig proteinkosthold over tid katabolsk og vil føre til vekttap. I ytterste konsekvens vil et ensidig proteinkosthold uten tilførsel av karbohydrat være uforenelig med liv (2,3).

Hvor stort er behovet for kostprotein?

Gjennomsnittlig sirkulerer ca. 100 g aminosyrer i blodet hos en voksen person på ca. 70 kg. Mengden er stabilisert av opptak i tarmen både fra endogene og eksogene proteiner, proteinnedbryting i de enkelte cellene i tillegg til forbrenning og omforming av aminosyrer til andre metabolitter inklusive glukose, fett, og andre aminosyrer (3,4). Resirkulering av aminosyrer fra endogene protein gjør at omsetningen av totalprotein i kroppen er relativt lav, kun ca. 250 g per døgn. Muskel utgjør det største lageret av protein i kroppen. Dette lageret er svært begrenset fordi tap over 10 – 20 %, eller 1,5 – 2 kg hos en voksen person på ca. 70 kg med 11 – 12 kg muskelmasse, er forbundet med alvorlig underernæring (4).

På grunn av det tette forholdet mellom aminosyre og energistoffskiftet anbefaler de Nordiske Næringsstoffanbefalinger (NNR) og Verdens Helse organisasjon (WHO), et inntak av protein gitt som en relativ del av det samlede energibehovet i kroppen (3,5). Proteinbehovet angis ofte som energiprosent, E %. NNR anbefaler mellom 10 og 20 E % per dag fra protein for voksne under 65 år. Dette tilsvarer 0,8 – 1,5 g protein per kg kroppsvekt per dag. Verdens helseorganisasjon (WHO) anbefaler 0,75 g protein per kg kroppsvekt eller 8 – 10 E % protein for en normalvektig voksen person. Dette er et minimum da lavere proteininntak kan føre til mangel på essensielle aminosyrer (3).

Proteinkvalitet

Proteinkvalitet kan beregnes ut fra innholdet av den essensielle aminosyre det er minst av i et protein, og betegnes «Chemical Score» (CS) (3,6). CS angis som et tall mellom 0 og 1. Der CS = 0 betyr det at en proteinkilde ikke inneholder en eller flere essensielle aminosyrer. For oss mennesker er fordelingen av de essensielle aminosyrene generelt bedre i animalske matvarer enn i planteprodukter. Animalske proteiner har derfor som oftest høyere CS enn planteproteiner.

I 2013 anbefalte FNs ernærings- og landbruksorganisasjon å bruke Digestible Indispensable Amino Acid Score (DIAAS) for å beregne proteinkvalitet (7). Til tross for dette så er fortsatt den vanligste metoden for å bestemme proteinkvalitet Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score (PDCAAS). PDCAAS er knyttet til CS, men tar i tillegg hensyn til evnen til proteinfordøyelighet i en blandet kost (Tabell 1) (3,8,9). I denne metoden blir konsentrasjonen av den essensielle aminosyren det er minst av i et gitt protein sammenlignet med en referanseverdi som er derivert fra behovet for gitte essensielle aminosyrer hos barn mellom 0,5 og 3 år. Mange proteinprodukter er også merket med biologisk verdi (BV) (10). BV angir «brukbarheten» av et protein ved å angi andelen av essensielle aminosyrer i den fordøyde andelen av kostproteinet i forhold til aminosyremønsteret i et referanseprotein med optimal fordeling av essensielle aminosyrer for mennesker. De to proteinene kasein og myse, som utgjør henholdsvis ca. 80 og 20 % av proteininnholdet i melk, har høy PDCAAS og BV (≈ 1). Dette er en viktig årsak til at de fleste kosttilskuddene av protein på markedet er basert på melkeprotein. For de som ikke tåler melkeprotein så erstattes det ofte med soyaprotein, som også har høy PDCAAS (ca. 1).

TABELL 1. Protein digestibility corrected chemical score (PDCAAS)* 0,5 – 3 år

Skårmønster: WHO/UNU/FAO, 2007, 2011; 0,5 – 3 år

Essensiell aminosyre

Isoleucin

Leucin

Lysin

S-aa

A-aa

Threonin

Tryptofan

Valin

Histidin

mg/g protein

31

63

52

26

46

27

7,4

42

18

*PDCAAS: WHO/UNU/FAO; TRS 935, Protein and amino acid requirements in human nutrition, 2007 (3). Test-proteinets konsentrasjon av den enkelte essensielle aminosyre per mg protein divideres på mengden av den same aminosyre i skårmønsteret og angis i prosent av denne. S-Aa og A-Aa: Svovel aminosyrer og aromatiske aminosyrer

Kollagen som kosttilskudd

For å kunne vurdere om kollagen som kosttilskudd har en nytteverdi, må en vite hva kollagen er.

Kollagen er dannet fra tre langstrakte polypeptidkjeder spiralisert rundt hverandre i en trippelheliks. Det er ca. 1000 aminosyrer i hver peptidkjede med karakteristisk repeterende mønster av de tre til fire aminosyrene glysin, prolin, alanin og hydroksyprolin (Tabell 2) (11). Kollagen er det viktigste proteinet i bindevevet hos alle dyr, og utgjør nærmere 25 % av den totale proteinvekten i en organisme. Dette betyr at alle animalske kjøttbaserte matvarer, inklusive fisk, inneholder kollagen. På grunn av vårt relativt høye inntak av kjøtt og fisk i Norge fører dette til at nordmenn flest får i seg rikelig med kollagen. Så hvorfor brukes da kollagen som kosttilskudd?

Tabell 2. Aminosyreprofil av kollagen isolert fra human hud og fiskeskinn.

Aminosyre

(aa)

Forekomst i human hud(residier/1000 aa)

Forekomst i fiskeskinn

(residier/1000 aa)

Glycin

329

339

Prolin

126

108

Alanin

109

114

Hydroxyprolin

95

67

Glutaminsyre

74

76

Arginin

49

52

Asparginsyre

47

47

Serin

36

46

Lysin

29

26

Leucin

24

23

Valin

22

21

Threonin

19

26

Fenylalanin

13

14

Isoleucin

11

11

Hydroxylysin

6

8

Methionin

6

13

Histidin

5

7

Tyrosin

3

3

Cystein

1

1

Tryptofan *

0

0

* Innholdet av tryptofan er 0, som betyr at kollagen har PDCAAS =0 (10), se Tabell 1.

Kollagen har høy strekkfasthet, og er en viktig bestanddel i brusk, leddbånd, sener, og ben. Dette faktum er sannsynligvis en viktig årsak til at pasienter med ulike former for leddplager inklusive leddgikt mener at dette kosttilskuddet er nyttig (12,13). Netto nedbrytning av kollagen skjer ved aldring, og fører til rynker. Dette er kanskje årsaken til at kollagen også selges som anti-rynkemiddel (14). Mange av produktene viser til dokumentasjon som ofte mangler vitenskapelig troverdighet. Dette kommer ofte av at det vitenskapelige grunnlaget for effekten av kollagen ofte er mangelfullt dokumentert og publisert av de som produserer og markedsfører kosttilskuddene (15, 16, 17).

Det finnes også dokumentasjon på virkningen av kollagen publisert i anerkjente, fagfellevurderte tidsskrift. Nylig ble det publisert et arbeid av Shaw og medarbeidere i American Journal of Clinical Nutrition. Der mener de å vise at vitamin C-beriket gelatin (gelatin er et produkt av kokt kollagen) som kosttilskudd fører til økt syntese av endogent kollagen hos mennesker (18). I tillegg til at det kun ble inkludert 8 forsøkspersoner i denne studien, så er det flere problemer med den. De mener for eksempel at det er en sammenheng mellom økt konsentrasjon av aminosyrene hydroksyprolin og hydroksylysin i serum etter inntak av gelatin og nysyntese av kollagen. Denne påstanden fremsettes uten å undersøke om hydroksyprolin og hydroksylysin stammer fra kosten eller fra nedbryting av endogent kollagen. Rent bortsett fra at modifiserte aminosyrer sannsynligvis kommer fra nedbrytning av endogene proteiner, så kan uansett opphav, hverken hydroksyprolin eller hydroksylysin, fungere som kilde til nysyntese av kollagen. Årsaken er at modifiserte aminosyrer ikke «gjenkjennes» av det endogene proteinsyntesemaskineriet. I Shaws arbeid konkluderer de også med at det er en økning i endogen kollagensyntese fordi de kan måle en økning av peptidet aminoterminalt propeptid (PINP) for type I kollagen i serum etter inntak av gelatin men ikke placebo. PINP er helt riktig en biomarkør for nysyntese av kollagen i forbindelse med benremodulering (19). Men, det er minst to svakheter med Shaws resonnement: 1) De oppgir ikke hva proteinet i placebo er, og vi kan derfor ikke beregne PDCAAS og vise om den er sammenlignbar for de to proteinene. 2) De viser heller ikke om aminosyrene i PINP stammer fra gelatin eller om de er endogene resirkulerte aminosyrer. PDCAAS for kollagen er 0 fordi kollagen ikke inneholder den essensielle aminosyren tryptofan (Tabell 2). Fordi PDCAAS er 0 er kollagen katabolsk siden kroppen vil «lete» etter tryptofan ved å degradere egne proteiner når den skal produsere nye proteiner (20,21). På grunn av dette faktum er det sannsynlig at aminosyrene i de økte nivåene av PINP etter inntak av kollagen kommer fra endogene resirkulerte aminosyrer. Årsaken til lave nivåer av PINP etter inntak av placebo er ikke mulig å forklare fordi proteinidentiteten er ukjent. Fordi en ikke kan bergene PDCAAS for placeboproteinet så vet en heller ikke om placebo virker anabolsk eller katabolsk. Forskjellen i PINP-nivåene mellom placebo og kollagen kan derfor ikke sammenlignes, og en eventuell anabol effekt av kostkollagen på endogen kollagensyntese er ikke vist. På grunn av kollagen sin lave PDCAAS, fordi aminosyrene fra nedbrutt kollagen i tarmen ikke er «stemplet» med hvor de kommer fra og fordi aminosyrene fra kollagen ikke er retningsbestemt for nysyntese av kollagen, så er det biologisk lite sannsynlig at kostkollagen skal føre til økt nysyntese av protein generelt og kollagen spesielt.

Hva er da konsekvensene av å bruke kollagen som kosttilskudd? På kort sikt sannsynligvis små for en frisk person, men også for de som spiser kollagen mot leddplager, fordi kosttilskuddet inntas i små mengder. Verre blir det når kollagenkosttilskudd benyttes til å berike mat som skal serveres gamle mennesker og pasienter over tid. Berikningen vil ha motsatt effekt av det en ønsker. Det er derfor overraskende at kollagenhydrolysatet ATPRO 200 ble solgt til norske helseinstitusjoner og kunne fås på blå resept helt frem til 2017. Produsenten Vital Ernæring markedsførte produktet som et berikningstilskudd av protein til syke og eldre sin mat. Vi antar at ATPRO 200 ble populært fordi det var lett å tilsette annen mat siden produktet er nærmest fargeløst og uten smak. Både markedsføringen og at det ble solgt på blå resept er allikevel uheldig siden produktet er brukt i medisinsk sammenheng og på mennesker som på grunn av sykdom eller alder allerede er i en katabolsk tilstand. Faktisk vil tilsetting av ATPRO 200 og andre kollagenprodukter fortynne næringsinnholdet og «forringe» allerede næringsrik mat. Uten unntak blir konsentrasjonen av de essensielle aminosyrene fortynnet og proteinkvaliteten redusert med 30 – 50 % når ATPRO 200 tilsettes henholdsvis havregrøt og melk, potetstappe og melk, og saus basert på melk (Tabell 3). Følgelig blir det svært nærliggende å tro at ATPRO 200 og andre kollagenprodukter vil forsterke pasientenes/de gamles katabolske tilstand. Konsekvensene er sannsynligvis dårligere rekonvalesens og lengre sykehusopphold. I tillegg til å være medisinsk, juridisk og etisk problematisk er dette stikk i strid med all helsepolitikk, og det er derfor overraskende at Mattilsynet i første omgang var med på å godkjenne ATPRO 200 for medisinsk bruk. Særlig vanskelig blir dette med tanke på at kollagenpreparater tidligere er markedsført og solgt i Norge som slankemiddel under navnet «Mulitprotein» av firmaet Protisan. Mattilsynet må ha fått dårlige råd?

Tabell 3. Eksempler på effekt av «berikning» med kollagenhydrolysat på blandet kost

Skårmønster: WHO/UNU/FAO, 2007, 2011; 0,5 – 3 år

Essensiell aminosyre

Isoleucin

Leucin

Lysin

S-aa

A-aa

Threonin

Tryptofan

Valin

Histidin

mg/g protein

31

63

52

26

46

27

7,4

42

18

Atpro 200

PDCAAS

48

48

65

27

61

67

0

52

72

Havregrøt med melk**

PDCAAS

130

129

121

135

188

134

275

122

148

Havregrøt med melk og Atpro 200**

PDCAAS

108

106

105

105

153

115

131

103

127

Potetstappe med melk**

PDCAAS

119

100

97

79

151

133

197

107

99

Potetstappe med melk og Atpro 200 **

PDCAAS

82

73

81

52

104

98

94

79

85

Saus, grunnlag med melk

PDCAAS

143

143

141

120

207

155

456

130

172

Saus, grunnlag med melk og Atpro 200**

PDCAAS

59

58

64

45

82

69

133

56

76

** Tidligere oppskrifter fra Vital ernæring AS (22).

Hva kan erstatte kollagen?

Når det gjelder behandling av leddsmerter så er det kun ett råd som gjelder: oppsøk kvalifisert medisinsk hjelp, det finnes ingen «kvikkfiks». Når det gjelder behandling av rynker så er det ingen grunn til å tro at kollagen i maten vil føre til fornyet kollagen og mindre rynker i huden, så heller ikke her finnes det en «kvikkfiks», hvis en da ikke vil legge seg under kniven for å oppnå litt (forbigående) strammere hud.

Når det gjelder berikning av mat til syke/eldre er det mer komplisert, siden mange av dem ofte ikke kan spise eller har ønske om mat av flere ulike årsaker. Men om en allikevel skal berike med protein vil proteinpulver fra melk eller soya for de som ikke tåler melk være å foretrekke. Protein fra melk og soya har begge god PDCAAS. Dette innebærer at berikning med slike proteinpulvere høyst sannsynlig vil virke anabolsk, noe som er ønskelig og nødvendig for pasienter og gamle.

Referanser

  1. Food and Nutrition Board. Macronutrients and Healthful Diets: Protein and Amino Acids. I: Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrate, Fiber, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein, and Amino Acids. Washington, D.C.: National Academies Press, 2005.

  2. Framroze B, Vekariya S & Swaroop D. A Placebo-Controlled, Randomized Study on the Impact of Dietary Salmon Protein Hydrolysate Supplementation on Body Mass Index in Overweight Human Subjects. J Obes Weight Loss Ther 2016, 6:1.

  3. WHO/FAO/UNU. Protein and amino acid requirements in human nutrition. Report of a joint FAO/WHO/UNU expert consultation (WHO Technical Report Series 935). Geneve: WHO, 2007.

  4. Frayn KN. Metabolic Regulation: A human perspective. 3. utg. Chichester: Wiley-Blackwell, 2010.

  5. Nordic Council of Ministers. Nordic Nutrition Recommendations 2012, Integrating nutrition and physical activity. København: Nordic Council of Ministers, 2014.

  6. Seligson FH, Mackey LN. Variable predictions of protein quality by chemical score due to amino acid analysis and reference pattern. J Nutr. 1984;114(4):682 – 91.

  7. FAO. Dietary protein quality evaluation in human nutrition. Report of an FAO Expert Consultation. Roma: FAO, 2013.

  8. Pellet PL. Protein requirements in humans. Am J Clin Nutr. 1990;51(5):723 – 37.

  9. Schaafsma G. The protein digestibility-corrected amino acid score. J Nutr. 2000;130 (7): 1865S–7S.

  10. Srikantia SG. The Use Of Biological Value Of A Protein In Evaluating Its Quality For Human Requirements. Joint FAO/WHO/UNU Expert Consultation on Energy and Protein Requirements. Roma: FAO, 1981.

  11. Szpak P. Fish bone chemistry and ultrastructure: implications for taphonomy and stable isotope analysis. Journal of Archaeological Science. 2011;38 (12): 3358–3372.

  12. Kollagen. (2016, 2. november). Store medisinske leksikon. Hentet 29. januar 2018 fra https://sml.snl.no/kollagen.

  13. http://www.collagenplus.no/

  14. https://www.osloskinlab.no/the-solution-anti-wrinkle-collagen/

  15. Lugo JP, Saiyed ZM & Lane NE. Efficacy and tolerability of an undenatured type II collagen supplement in modulating knee osteoarthritis symptoms: a multicenter randomized, double-blind, placebo-controlled study. Nutrition J. 2016;15:14.

  16. Lugo JP, Saiyed ZM, Lau FC et al. Undenatured type II collagen (UC-II®) for joint support: a randomized, double-blind, placebo-controlled study in healthy volunteers. J Int Soc Sports Nutr. 2013;10:48.

  17. Crowley DC, Lau FC, Sharma P et al. Safety and efficacy of undenatured type II collagen in the treatment of osteoarthritis of the knee: a clinical trial. Int J Med Sci. 2009;6(6):312 – 21.

  18. Shaw G, Lee-Barthel A, Ross ML, Wang B, Baar K. Vitamin C-enriched gelatin supplementation before intermittent activity augments collagen synthesis. Am J Clin Nutr. 2017;105(1):136 – 143.

  19. Pollmann D, Siepmann S, Geppert R et al. The amino-terminal propeptide (PINP) of type I collagen is a clinically valid indicator of bone turnover and extent of metastatic spread in osseous metastatic breast cancer. Anticancer Res. 2007;27(4A):1853 – 62.

  20. Wolfe, RR. Branched-chain amino acids and muscle protein synthesis in humans: myth or reality? J Int Soc Sports Nutr. 2017;14:30.

  21. Fernstrom JD. Branched-Chain Amino Acids and Brain Function. J Nutr. 2005;135(6 Suppl), 1539S-1546S.

  22. http://www.kostholdsplanleggeren.no