Absorption and Effectiveness of Orally Administered Low Molecular Weight Collagen Hydrolysate in Rats (2009)

https://doi.org/10.1021/jf9031487

 

콜라겐은 피부, 뼈, 관절 등 신체 주요 조직을 구성하는 단백질로, 건강 유지에 필수적이다. 특히, 저분자 형태로 가공된 콜라겐은 소화 및 체내 흡수가 용이하며, 골다공증과 같은 퇴행성 질환 예방에 효과적이라는 연구 결과가 주목받고 있다. 해당 논문에서는 저분자 콜라겐 가수분해물(LMW-CH)이 체내에서 어떤 방식으로 흡수되고 활용되는지, 그리고 골다공증 모델에서 뼈 건강에 미치는 영향을 평가했다.

 

연구 방법

1. 실험 설계

• 실험 동물: Wistar 쥐와 난소적출(OVX)된 고혈압 유발 쥐(SHRSP)를 사용
• 콜라겐 준비: 닭 발에서 추출한 콜라겐을 효소 처리로 저분자 형태(평균 분자량 800 Da)로 가공
• 섭취 형태: 방사성 표지된 아미노산(프롤린) 또는 콜라겐 트리펩타이드(Gly-Pro-Hyp)를 포함한 LMW-CH를 경구 투여

2. LMW-CH의 흡수와 분포 분석

• 방사능으로 표시된 콜라겐과 아미노산을 투여한 후 혈액 및 주요 장기(간, 신장, 피부 등)에서 방사능 분포를 측정
• 조직 내 콜라겐 흡수와 사용 여부 확인을 위해 얇은막 크로마토그래피(TLC)를 활용

3. 골다공증 모델에서 효과 분석

• 난소를 제거한 쥐(OVX-SHRSP)를 통해 폐경 후 여성의 골다공증 모델 생성
• 20주간 LMW-CH를 섭취시키고, 뼈 성분(수분, 유기질, 무기질 함량)과 골격 구조(길이, 직경) 분석
• 대조군(정상 쥐)과 비교해 LMW-CH의 효과 평가

 

연구 결과

1. LMW-CH의 체내 흡수 메커니즘

• 소장에서 흡수 방식

  • LMW-CH는 소장에서 빠르게 흡수되며, 트리펩타이드(Gly-Pro-Hyp) 형태로 혈액으로 이동
  • 일부는 소장에서 효소에 의해 부분적으로 분해되지만, 트리펩타이드 형태로 흡수된 비율이 높음

• 혈중 이동 및 조직 분포

  • 흡수된 LMW-CH는 신장, 간, 피부 등으로 분포
  • 신장에서 높은 농도로 축적되었고, 일부는 소변으로 배출

• 피부 조직에 남은 지속성

  • 투여 14일 후에도 피부 조직에서 방사능이 70% 이상 유지됨
  • 이는 LMW-CH가 피부 단백질 합성에 활용되었음을 의미

2. 피부 건강 관련 효과

• 단백질 합성에 기여

  • TLC(얇은막 크로마토그래피) 분석 결과, 피부 조직에서 프롤린(Pro)과 하이드록시프롤린(Hyp) 검출
  • 이는 흡수된 콜라겐이 피부 단백질 재생 및 유지에 사용되었음을 보여줌

• 피부 조직의 생리적 역할

  • 피부 재생, 탄력 유지 및 노화 방지 가능성 확인

3. 골다공증 모델에서 뼈 건강 개선 효과

• 뼈 성분 변화

  • LMW-CH 섭취 쥐의 좌측 대퇴골 유기질 함량 증가(p < 0.05)
  • 수분 함량 감소: 뼈의 강도 및 안정성 증가를 나타냄
  • 무기질 함량(회분): 유의미한 변화는 없었음

• 골격 구조 변화

  • 대퇴골과 경골의 길이 및 직경에는 유의미한 변화가 없었음

• 기존 연구와의 일치

  • 기존 연구에서 보고된 골밀도 증가 및 뼈 강화 효과와 일치
  • 뼈 유기질 함량 증가가 골다공증 개선의 주요 지표로 작용

4. 체중 및 신체적 변화

• 체중 증가 억제 효과

  • 난소적출(OVX) 쥐에서 난소 제거로 인한 체중 증가가 관찰됨
  • LMW-CH 섭취로 체중 증가 억제 효과 확인
  • 특히 7주, 10~13주에 대조군과 유의미한 차이를 보임

• 장기 무게 변화

  • 신장 무게 증가: LMW-CH 섭취가 신장에 추가 부담을 줄 가능성 있음
  • 간, 비장, 뼈 무게는 대조군과 유사
  • 신장의 단백질 축적 가능성과 관련된 부작용 연구 필요

 

 

그래프 설명

1. Plasma Radioactivity Over Time

• Pro 그룹과 CTp 그룹의 방사능 농도가 시간이 지남에 따라 변화하는 양상을 보여준다.
  • 두 그룹 모두 투여 후 3시간 내 방사능 농도가 최고치를 기록했으며, 이후 감소했다.
  • CTp 그룹의 방사능 농도는 Pro 그룹보다 약간 낮지만 유사한 시간 경과 패턴을 보였다.
• LMW-CH는 체내에서 빠르게 흡수되며, 약 3시간 이내에 혈중 최고 농도를 기록한다.

2. Organ Distribution of Radioactivity

• Pro 그룹과 CTp 그룹에서 방사능이 간, 신장, 피부, 대퇴골, 뇌 등 각 조직에 분포된 정도를 나타낸다.
  • 간에서 가장 높은 방사능 농도가 관찰되었으며, 신장은 CTp 그룹에서 더 높은 농도를 기록했다.
  • 피부와 대퇴골에도 방사능이 축적되었음을 알 수 있다.
• LMW-CH는 간과 신장에 우선적으로 분포되며, 뼈와 피부와 같은 조직에도 일부 흡수 및 축적된다.

3. Bone Composition Analysis

• 대조군, OVX(난소적출) 그룹, OVX-CH(난소적출+LMW-CH) 그룹 간 대퇴골 성분(무기질, 유기질, 수분 함량)의 비교이다.
  • OVX 그룹은 유기질 함량이 감소하고 수분 함량이 증가한 반면, OVX-CH 그룹은 유기질 함량이 유의미하게 증가하고 수분 함량이 감소했다.
  • 무기질 함량은 세 그룹 간 큰 차이가 없었다.
• LMW-CH 섭취가 골다공증 모델에서 뼈의 유기질 함량을 증가시키고 수분 함량을 감소시켜 뼈의 건강을 향상시킬 가능성을 보여준다.

 

연구 결론

저분자 콜라겐 가수분해물(LMW-CH)은 체내에서 빠르게 흡수되어 피부 단백질 합성과 뼈 유기질 함량을 증가시키는 등 피부와 뼈 건강에 긍정적인 효과를 나타냈다. 특히 골다공증 모델에서 유기질 함량 증가와 수분 감소를 통해 뼈의 강도를 향상시킬 가능성을 보여주었으며, 이는 폐경 후 여성과 같이 골다공증 위험이 높은 사람들에게 유용한 보충제로 활용될 수 있음을 시사한다.

 

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