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骨胶原蛋白

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骨骼是活的成长的组织,主要成分为有机质和无机质两个部分。有机质主要为骨基质(bone matrix),骨基质中有 95% 是骨胶原蛋白(bone collagen)。无机质主要为骨矿物质(bone minerals),包含钙、碳酸盐、钠、镁、钾、氟化物和氯化物等。 骨胶原蛋白占人体骨骼50%以上的体积,为骨骼的主要结构。胶原蛋白这个名词源自于希腊字“kolla”,意即黏胶。骨胶原蛋白在骨骼中具备类似黏胶的作用,提供钙的结合位点,是骨骼储存钙质的地方。骨胶原蛋白能提供骨骼柔软的基础结构;钙质与其他骨矿物质可以增加骨骼的强度与硬度。[1][2][3]


骨胶原蛋白的主要作用

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长高

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生长板”是影响身高的关键。生长板位于全身骨头上下两端,因受到脑下垂体分泌的生长激素刺激,会不断增生软骨组织,新生的软骨经钙化后形成硬骨,骨头因而变长、变宽,这也是儿童能够不断成长、增高的原因。生长板的主成份为由骨胶原蛋白形成的软骨组织。[4] 骨胶原蛋白(Type II Collagen)负责生长板的增殖(proliferation)[5],骨胶原蛋白也决定生长板拉长的速率,也就是长高的速率[6]。 一般的胶原蛋白,主要作用在皮肤,是I型(Type I Collagen),与生长板的II型胶原蛋白不同。补充一般的胶原蛋白并无法增加生长板的发育。

维持骨的密度与强度

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骨胶原蛋白在骨骼中有类似黏胶的作用,将骨矿物质维持在骨骼当中,可以避免骨钙的流失。[7]

提供骨骼柔软的基础结构

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骨是由有机物和无机物组成的,有机物主要是骨胶原蛋白质,使骨具有一定的韧度,而无机物主要是骨矿物质,例如:钙质和磷质使骨具有一定的硬度。人体的骨就是这样由若干比例的骨胶原蛋白及骨矿物质组成,所以人骨既有韧度又有硬度,只是所占的比例有所不同;人在不同年龄,骨的骨胶原蛋白与骨矿物质的比例也不同,以儿童及少年的骨为例,骨胶原蛋白的含量比较多,因此儿童及青少年的骨,柔韧度及可塑性比较高,而老年人的骨,骨胶原蛋白的含量比较少,故此他们的骨,硬度比较高,所以容易折断。

促进骨胶原蛋白生成的营养素

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矽酸

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矽酸是水合型态的矽,身体利用率非常高,与一般低吸收率的二氧化矽不同。补充矽酸可以增加造骨细胞合成骨胶原蛋白之活性(PINP)19%。[8] 2011年,欧盟认定矽酸为安全食品,并通过允许矽酸的保健功效[9],包含:

  • 帮助维持骨骼的品质,刺激骨胶原蛋白的增生
  • 帮助维持骨骼强度
  • 帮助维持骨矿物质的密度

活性的维他命K2:MK-7

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MK-7是一种活性的K2,MK-7可以利用造骨细胞(osteoblasts)刺激骨胶原蛋白的生成。 骨胶原蛋白占骨骼一半以上的体积,对于骨骼的柔软度与弹性非常重要,负责骨基质(bone matrix)的生成与骨矿物质的累积。[10]

维他命C

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维他命C为合成骨胶原蛋白的关键辅因子(cofactor)。在骨骼,维他命C刺激造骨细胞(osteoblasts)形成骨胶原蛋白与骨基质(bone matrix)。[11]

参考文献

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  1. ^ NIH Osteoporosis and Related Bone Diseases National Resource Center.. 
  2. ^ Compositional analysis of the collagenous bone matrix. A study on adult normal and osteopenic bone tissue, European. 
  3. ^ B. Batge, J. Diebold, H. Stein, M. Bodo, P.K. Muller, “Compositional analysis of the collagenous bone matrix. A study on adult normal and osteopenic bone tissue”. Eur. J. Clin. Invest., 22 (1992), pp. 805-812. 
  4. ^ Mackie EJ, Ahmed YA, Tatarczuch L, Chen KS, Mirams M. Endochondral ossification: how cartilage is converted into bone in the developing skeleton. Int J Biochem Cell Biol. 2008;40(1):46-62. doi: 10.1016/j.biocel.2007.06.009. Epub 2007 Jun 29. PMID: 17659995.. 
  5. ^ Yucel Agirdil The growth plate: a physiologic overview. Paediatrics. EFORT Open Rev 2020;5:498-507. DOI: 10.1302/2058-5241.5.190088. 
  6. ^ Coghlan RF, Oberdorf JA, Sienko S, Aiona MD, Boston BA, Connelly KJ, Bahney C, LaRouche J, Almubarak SM, Coleman DT, Girkontaite I, von der Mark K, Lunstrum GP, Horton WA. A degradation fragment of type X collagen is a real-time marker for bone growth velocity. Sci Transl Med. 2017 Dec 6;9(419):eaan4669. doi: 10.1126/scitranslmed.aan4669. PMID: 29212713; PMCID: PMC6516194.. 
  7. ^ Viguet-Carrin S, Garnero P, Delmas PD. The role of collagen in bone strength. Osteoporos Int. 2006;17(3):319-36. doi: 10.1007/s00198-005-2035-9. Epub 2005 Dec 9. PMID: 16341622.. 
  8. ^ T. Spector et al. Effect on bone turnover and BMD of low dose oral silicon as an adjunct to calcium/vitamin D3 in a randomized, placebo-controlled trial. J. Bone Miner. Res. ( 2005 ) 20 ( Suppl 1 ) : S172. 
  9. ^ Scientific Opinion on the substantiation of health claims related to silicon, EFSA Journal 2011;9(6):2259. 
  10. ^ Sato T, Inaba N, Yamashita T. MK-7 and Its Effects on Bone Quality and Strength. Nutrients. 2020 Mar 31;12(4):965. doi: 10.3390/nu12040965. PMID: 32244313; PMCID: PMC7230802. 
  11. ^ Aghajanian P, Hall S, Wongworawat MD, Mohan S. The Roles and Mechanisms of Actions of Vitamin C in Bone: New Developments. J Bone Miner Res. 2015 Nov;30(11):1945-55. doi: 10.1002/jbmr.2709. Epub 2015 Oct 7. PMID: 26358868; PMCID: PMC4833003..