Witamina C a kolagen – dlaczego organizm potrzebuje jej do prawidłowej produkcji kolagenu?

Czym jest kolagen i gdzie występuje w organizmie?

Kolagen to białko strukturalne, które nadaje tkankom wytrzymałość na rozciąganie. Jego cząsteczka składa się z trzech łańcuchów polipeptydowych splecionych w charakterystyczną potrójną helisę. W każdym łańcuchu powtarza się układ trzech aminokwasów, w którym co trzeci jest glicyną, a dużą część pozostałych stanowią prolina i hydroksyprolina.

Znanych jest kilkadziesiąt typów kolagenu. Z perspektywy ortopedycznej najważniejsze są:

• typ I – główny składnik kości, ścięgien, więzadeł i skóry właściwej,
• typ II – podstawowy kolagen chrząstki szklistej, w tym chrząstki stawowej,
• typ III – obecny w ścianach naczyń krwionośnych, skórze i tkance ziarninowej powstającej podczas gojenia,
• typ IV – budujący błony podstawne.

Skalę obecności kolagenu dobrze ilustruje skóra: włókna kolagenowe stanowią około 75% suchej masy skóry właściwej. Podobnie duży jest ich udział w tkankach narządu ruchu, których wytrzymałość mechaniczna w dużej mierze zależy od jakości sieci kolagenowej.

Jak organizm produkuje kolagen?

Kolagen wytwarzają wyspecjalizowane komórki tkanki łącznej: fibroblasty w skórze i ścięgnach, osteoblasty w kościach oraz chondrocyty w chrząstce. Synteza przebiega wieloetapowo, częściowo wewnątrz komórki, a częściowo poza nią.

1. Synteza łańcuchów. W siateczce śródplazmatycznej powstają łańcuchy prokolagenu bogate w glicynę, prolinę i lizynę.
2. Hydroksylacja. Enzymy hydroksylazy prolilowej i lizylowej przyłączają grupy hydroksylowe do proliny i lizyny. Ten etap wymaga obecności witaminy C.
3. Glikozylacja. Do części reszt hydroksylizyny przyłączane są cukry.
4. Tworzenie potrójnej helisy. Trzy łańcuchy łączą się w cząsteczkę prokolagenu.
5. Wydzielanie i obróbka poza komórką. Prokolagen trafia do przestrzeni pozakomórkowej, gdzie enzymy odcinają jego końcowe fragmenty.
6. Składanie włókien i sieciowanie. Cząsteczki kolagenu układają się we włókienka, a enzym oksydaza lizylowa tworzy między nimi wiązania poprzeczne, które nadają tkance wytrzymałość.

Każdy z tych etapów ma znaczenie dla jakości końcowego włókna. Kluczowa rola witaminy C w produkcji kolagenu dotyczy jednak etapu hydroksylacji, od którego zależy stabilność całej struktury.

Jaką rolę odgrywa witamina C w syntezie kolagenu?

Witamina C jest kofaktorem hydroksylaz prolilowej i lizylowej, czyli enzymów odpowiedzialnych za hydroksylację łańcuchów prokolagenu. Oba enzymy zawierają w centrum aktywnym jon żelaza, który podczas reakcji może ulec utlenieniu. Kwas askorbinowy przywraca go do formy dwuwartościowej i w ten sposób utrzymuje enzymy w stanie aktywności.

Efekty tej reakcji mają bezpośrednie przełożenie na właściwości kolagenu:

• hydroksyprolina stabilizuje potrójną helisę – dzięki niej cząsteczka zachowuje prawidłową strukturę w temperaturze ciała,
• hydroksylizyna umożliwia tworzenie wiązań poprzecznych – od nich zależy wytrzymałość włókien na rozciąganie,
• niedostatecznie zhydroksylowane łańcuchy są niestabilne – część z nich ulega degradacji jeszcze wewnątrz komórki, przez co do macierzy trafia mniej kolagenu.

Witamina C działa także na poziomie ekspresji genów. Pobudza fibroblasty do wytwarzania mRNA kolagenu, zwiększając ilość produkowanego białka.

Najlepszym dowodem na znaczenie tej zależności jest szkorbut. Ciężki niedobór witaminy C objawia się utrudnionym gojeniem ran, krwawieniem dziąseł, wybroczynami okołomieszkowymi, łamliwością naczyń, a także bólami kości i stawów związanymi z krwawieniami podokostnowymi i dostawowymi. Wszystkie te objawy wynikają z zaburzonej syntezy prawidłowego kolagenu.

Rola witaminy C w tworzeniu kolagenu znalazła odzwierciedlenie w unijnym wykazie dopuszczonych oświadczeń zdrowotnych. Wynika z niego, że witamina C pomaga w prawidłowym tworzeniu kolagenu w celu zapewnienia prawidłowego funkcjonowania naczyń krwionośnych, kości, chrząstek, dziąseł, skóry i zębów.

Witamina C a skóra, naczynia krwionośne, chrząstki i kości

Ponieważ kolagen występuje w niemal wszystkich tkankach łącznych, niedostateczna podaż witaminy C może dotyczyć wielu układów jednocześnie.

Skóra. Kolagen typu I i III tworzy rusztowanie skóry właściwej. Wpływ witaminy C na skórę najlepiej widać podczas gojenia ran, które wymaga intensywnej syntezy nowego kolagenu. Spośród wszystkich efektów witaminy C na skórę wpływ na gojenie jest uznawany za najbardziej powtarzalny.

Naczynia krwionośne. Kolagen typu III i IV nadaje ścianom naczyń wytrzymałość. Przy niedoborze witaminy C naczynia stają się kruche, co objawia się łatwym powstawaniem siniaków i wybroczyn.

Chrząstki. Chondrocyty wytwarzają kolagen typu II, który wraz z proteoglikanami decyduje o odporności chrząstki stawowej na obciążenia. Chrząstka nie ma własnych naczyń i odnawia się powoli, dlatego odpowiednia podaż składników odżywczych jest jednym z elementów dbania o jej kondycję.

Kości. Kolagen typu I stanowi zdecydowaną większość organicznej macierzy kości, na której odkładają się kryształy hydroksyapatytu. Od jakości tego rusztowania zależy nie tylko gęstość, ale też elastyczność tkanki kostnej.

Ścięgna i więzadła. Zbudowane głównie z kolagenu typu I, przenoszą duże siły mechaniczne. Ich gojenie po urazach i zabiegach wymaga długotrwałej, intensywnej syntezy kolagenu.

W okresach, gdy dieta pacjenta jest uboga w warzywa i owoce, na przykład przy ograniczonej mobilności czy gorszym apetycie po urazie, uzupełnieniem jadłospisu może być suplement. Przykładem jest Witamina C Forte Biowen, łącząca kwas L-askorbinowy i L-askorbinian sodu z dziką różą i ekstraktami roślinnymi. Witamina C pomaga w prawidłowym tworzeniu kolagenu w celu zapewnienia prawidłowego funkcjonowania kości i chrząstek.

Czy sama witamina C wystarczy do prawidłowej produkcji kolagenu?

Nie. Witamina C jest niezbędna, ale stanowi tylko jeden z elementów układanki. Do wytworzenia prawidłowego kolagenu organizm potrzebuje także:

• białka – źródła glicyny, proliny i lizyny, z których zbudowane są łańcuchy kolagenu,
• żelaza – obecnego w centrum aktywnym hydroksylaz,
• miedzi – kofaktora oksydazy lizylowej, która tworzy wiązania poprzeczne między włóknami,
• cynku i manganu – składników mineralnych uczestniczących w syntezie białek i tworzeniu tkanki łącznej,
• witaminy D i wapnia – w przypadku kości niezbędnych do mineralizacji macierzy kolagenowej.

Znaczenie ma też obciążanie mechaniczne. Ruch i odpowiednio dobrany wysiłek są bodźcem do syntezy kolagenu w ścięgnach, więzadłach i kościach. W jednym z badań przyjęcie żelatyny wzbogaconej witaminą C przed krótkim wysiłkiem zwiększało we krwi marker syntezy kolagenu typu I, co pokazuje, że żywienie i aktywność działają najlepiej razem.

Na produkcję kolagenu niekorzystnie wpływa z kolei palenie tytoniu, które obniża poziom witaminy C w organizmie i utrudnia gojenie tkanek.

U pacjentów, którzy chcą uzupełnić dietę zarówno w witaminę C, jak i w cynk, można rozważyć preparat Witamina C + Cynk Forte Biowen, łączący dwie formy witaminy C z diglicynianem cynku. Witamina C pomaga w prawidłowym tworzeniu kolagenu w celu zapewnienia prawidłowego funkcjonowania kości i chrząstek, a cynk pomaga w utrzymaniu zdrowych kości oraz w prawidłowej syntezie białek.

Gdzie szukać witaminy C w codziennej diecie?

Człowiek nie wytwarza witaminy C i nie magazynuje jej w dużych ilościach, dlatego musi otrzymywać ją regularnie z pożywieniem. Według norm żywienia dla populacji Polski zalecane dzienne spożycie dla dorosłych wynosi 75 mg dla kobiet i 90 mg dla mężczyzn. Osoby palące potrzebują jej więcej.

Najbogatsze źródła witaminy C w codziennej diecie to:

• papryka, zwłaszcza czerwona,
• natka pietruszki,
• czarna porzeczka i owoce dzikiej róży,
• brokuły, brukselka, kalafior i jarmuż,
• kiwi, truskawki i owoce cytrusowe,
• kiszona kapusta.

Witamina C jest wrażliwa na temperaturę, tlen i światło, a podczas gotowania przechodzi do wody. Dlatego część warzyw i owoców najlepiej spożywać na surowo, a pozostałe przygotowywać krótko, na parze lub w niewielkiej ilości wody.

W zaleceniach dla pacjentów ortopedycznych dobrze sprawdza się prosta zasada: porcja surowych warzyw lub owoców przy każdym głównym posiłku, w połączeniu z odpowiednią ilością pełnowartościowego białka.

FAQ

Czy witamina C jest potrzebna do syntezy kolagenu?

Tak. Witamina C jest kofaktorem enzymów hydroksylujących prolinę i lizynę w łańcuchach prokolagenu. Bez niej powstaje kolagen niestabilny i mniej wytrzymały, a część łańcuchów ulega degradacji, zanim opuści komórkę. Skrajną konsekwencją niedoboru jest szkorbut.

Czy warto łączyć witaminę C z kolagenem?

Witamina C i kolagen często występują razem w jednym preparacie, bo bez witaminy C organizm nie wytworzy prawidłowego kolagenu, niezależnie od ilości dostarczanych aminokwasów. Sam suplement kolagenowy nie zastępuje jednak zbilansowanej diety, odpowiedniej podaży białka i regularnej aktywności fizycznej, która stanowi bodziec do syntezy kolagenu.

Ile witaminy C potrzebuje organizm do prawidłowej produkcji kolagenu?

Nie wyznaczono osobnej normy witaminy C przeznaczonej wyłącznie dla syntezy kolagenu. Zalecane dzienne spożycie dla dorosłych wynosi 75 mg dla kobiet i 90 mg dla mężczyzn i u osób zdrowych pokrywa również potrzeby związane z produkcją kolagenu. Zapotrzebowanie rośnie między innymi u palaczy oraz w stanach zwiększonego zużycia, takich jak gojenie ran czy rozległe urazy.

Bibliografia

1. Pullar J.M., Carr A.C., Vissers M.C.M., The Roles of Vitamin C in Skin Health, „Nutrients” 2017, 9(8), 866, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5579659/
2. Shoulders M.D., Raines R.T., Collagen structure and stability, „Annual Review of Biochemistry” 2009, 78, s. 929–958, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2846778/
3. Shaw G., Lee-Barthel A., Ross M.L.R. i in., Vitamin C-enriched gelatin supplementation before intermittent activity augments collagen synthesis, „The American Journal of Clinical Nutrition” 2017, 105(1), s. 136–143, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5183725/
4. Jarosz M., Rychlik E., Stoś K., Charzewska J. (red.), Normy żywienia dla populacji Polski i ich zastosowanie, Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego – Państwowy Zakład Higieny, Warszawa 2020, https://ncez.pzh.gov.pl/wp-content/uploads/2021/03/normy_zywienia_2020web.pdf
5. Rozporządzenie Komisji (UE) nr 432/2012 z dnia 16 maja 2012 r. ustanawiające wykaz dopuszczonych oświadczeń zdrowotnych dotyczących żywności, innych niż oświadczenia odnoszące się do zmniejszenia ryzyka choroby oraz rozwoju i zdrowia dzieci (Dz.U. UE L 136 z 25.5.2012, s. 1), https://eur-lex.europa.eu/legal-content/PL/TXT/?uri=CELEX:32012R0432