Zusammenfassung: Kollagen

Undenaturiertes Typ-II-Kollagen und Eierschalenmembran für gesunde Gelenke

21.01. 2022

Lesen Sie hier den vollständigen Übersichtsartikel

Einleitung

Kollagen ist das im menschlichen Körper am häufigsten vorkommende Protein. Insgesamt macht Kollagen etwa 30 % der im Körper vorhandenen Proteine aus. Kollagen ist ein Protein mit hoher Zugfestigkeit und ein wichtiger Bestandteil verschiedener Bindegewebsarten. Bindegewebe gibt dem Körper Halt und Stabilität, unter anderem in Form von Knochengewebe, Knorpel, Muskelgewebe und Fettgewebe. Relativ gesehen besteht Bindegewebe aus wenigen Zellen mit viel (gefülltem) Zwischenraum, der extrazellulären Matrix. Die extrazelluläre Matrix besteht aus Proteinen (Kollagen, Elastin und/oder Retikulin) und Grundsubstanz und sorgt für Festigkeit und Elastizität. Die Grundsubstanz ist eine gelartige Masse, die aus Proteoglykanen*, Glykoproteinen mit daran gebundenem Wasser, besteht.

* Siehe Erläuterung der Begriffe

Kollagentypen

Kollagenfasern verleihen dem Bindegewebe Struktur, Festigkeit, Zusammenhalt und Elastizität. Im Tierreich gibt es nicht weniger als 28 verschiedene Kollagentypen. Über 90 % des Kollagens im Körper ist Typ-I-Kollagen. Dieser Typ ist unter anderem in Sehnen, Bändern (Ligamenten), Gelenkkapseln, Blutgefäßen und Knochengewebe vorhanden. Knorpel enthält hauptsächlich Kollagen des Typs II und auch eine kleine Menge an Kollagen der Typen IX, X und XI. Alle Kollagentypen sind ähnlich aufgebaut. Kollagenfasern bestehen aus Bündeln von Kollagenfibrillen, die wiederum aus Kollagenmolekülen bzw. drei spiralförmig umeinander gewickelten Polypeptidketten zusammengesetzt sind. Eine normale Kollagenbildung ist für die Bildung, den Aufbau und die Funktion von Knorpel von Bedeutung.


Kollagenquellen

Kollagen ist ein körpereigenes Protein, das von den Zellen des Bindegewebes synthetisiert wird. Die natürliche Fähigkeit der Kollagenbildung nimmt mit zunehmendem Alter ab. Die Kollagensynthese kann zum Teil durch eine ausreichende Zufuhr der Aminosäuren Glycin und Prolin, wichtigen Bausteinen des Kollagens, stimuliert werden. Außerdem ist Vitamin C ein wichtiger Kofaktor für die Kollagensynthese, und auch Mineralstoffe wie Kupfer und Silizium sind daran beteiligt. Ebenfalls wichtig ist ausreichende Bewegung.

Eine Brühe aus Knochen und Knochenmark enthält große Mengen an Kollagen, steht aber heute nicht mehr oft auf dem Speiseplan. Es ist daher gut, dass es Nahrungsergänzungsmittel mit Kollagenformen gibt, die leicht absorbiert werden können. Eine sehr gute Quelle für Typ-I-Kollagen ist das dünne Häutchen auf der Innenseite einer Eierschale, die Eierschalenmembran. Neben Kollagen Typ I enthält es auch geringe Mengen an Kollagen der Typen V und X sowie andere Bestandteile wie Elastin und Glykosaminoglykane*. Typ-II-Kollagen wird aus Hühnerknorpel gewonnen. Dabei ist wichtig, dass es sich um die undenaturierte* Form von Typ-II-Kollagen (UC-II) handelt, also um Kollagen Typ II in seiner natürlichen räumlichen Struktur. Die Supplementierung mit undenaturiertem Kollagen Typ II hat gegenüber denaturiertem* Kollagen nämlich Vorteile. Im Gegensatz zu denaturiertem Kollagen, bei dem die räumliche Struktur verloren gegangen ist und 10 Gramm pro Tag erforderlich sind, wird bei undenaturiertem Kollagen eine viel geringere Dosis von nur 40 mg pro Tag benötigt.

Denaturiertes Typ-II-Kollagen liefert Bausteine wie Glycin und Prolin für den Knorpelaufbau, während UC-II einem völlig anderen Mechanismus folgt.(1) Es wird vermutet, dass UC-II über die Beeinflussung des Immunsystems in der Darmwand wirkt und so letztlich zum Schutz und zur Reparatur des Gelenkknorpels führt.

* Siehe Erläuterung der Begriffe


Gelenkerkrankungen

In Humanstudien hat UC-II eine positive Wirkung bei Arthrose (Osteoarthritis) und rheumatoider Arthritis gezeigt. Beide Gelenkerkrankungen sind durch eine chronische Gelenkentzündung gekennzeichnet und gehen mit Schmerzen, Schwellungen, Steifheit und dem Verlust von Knorpel (darunter Typ-II-Kollagen) in einem oder mehreren Gelenken einher. Die rheumatoide Arthritis ist eine Autoimmunerkrankung, bei der rheumaspezifische Autoantikörper eine Rolle spielen, die sich gegen den eigenen Knorpel richten. Arthrose (Osteoarthritis) ist eine der häufigsten rheumatischen Erkrankungen. Ursprünglich dachte man, dass Abnutzung die Ursache einer Arthrose sei. Die Forschung deutet jedoch darauf hin, dass – wie bei der rheumatoiden Arthritis – Entzündungen eine Rolle bei der Entstehung und dem Fortschreiten der Krankheit spielen. Bei Menschen mit Arthrose scheint der Gehalt an entzündungsfördernden Proteinen im Blut und in der Gelenkflüssigkeit erhöht zu sein, wenn auch in geringerem Maße als bei der rheumatoiden Arthritis.(2) Außerdem befinden sich Entzündungszellen in den betroffenen Gelenken.

Es wird vermutet, dass das Komplementsystem*, eine wichtige Komponente des angeborenen Immunsystems, bei der Pathogenese der Arthrose eine Rolle spielt.(3) Die Aktivierung des Komplementsystems löst eine Kaskade aus, die Immunzellen mit dem Ziel aktiviert, einen Krankheitserreger abzutöten und zu beseitigen. Das Komplementsystem scheint jedoch nicht nur auf eingedrungene Krankheitserreger zu reagieren, sondern auch auf Zell- und Gewebeschäden. Bei Arthrose wird das Komplementsystem vermutlich durch Abbauprodukte der extrazellulären Matrix des Knorpels, darunter Fragmente von Typ-II-Kollagen, die auf eine minimale Gewebeschädigung zurückzuführen sind, aktiviert. Auch rheumaspezifische Antikörper sind in der Lage, das Komplementsystem zu aktivieren.(4) Eine Störung der Regulation der Komplementaktivierung kann zu einem Teufelskreis führen, bei dem Gewebeschäden eine Entzündungsreaktion auslösen, die dann weitere Schäden zur Folge hat.

Wenn bestimmte Immunzellen, eine spezielle Art von T-Lymphozyten, im Gelenk vorhanden sind, führt dies zu Entzündungen, die eine wichtige Rolle bei Schmerzen, Schwellungen, Steifheit und weiterem Knorpelabbau spielen.(5) Gleichzeitig wird die Aktivität einer anderen Art von T-Lymphozyten, der regulatorischen T-Lymphozyten, gehemmt. Regulatorische T-Lymphozyten haben eine entzündungshemmende Wirkung und verhindern, dass eine Immunantwort außer Kontrolle gerät, indem sie andere Zellen des Immunsystems regulieren. Daher sind diese Zellen sehr wichtig, um eine Immunreaktion einzudämmen, und sie spielen auch eine wichtige Rolle bei der Unterscheidung zwischen ‘eigenem’ und ‘fremdem’ Gewebe, damit das eigene Gewebe nicht angegriffen wird.(6)

* Siehe Erläuterung der Begriffe


Orale Toleranz

Nach der oralen Zufuhr wird UC-II im Verdauungstrakt nicht aufgespalten und absorbiert, sondern kommt im letzten Teil des Dünndarms mit dem lokalen Abwehrsystem in der Darmwand, den Peyer-Plaques, in Kontakt. Dieses darmspezifische Immunsystem, das Teil der Darmschleimhaut ist, besteht aus lymphatischem Gewebe (Lymphgefäßen, Lymphknoten und Lymphozyten) und screent alles, was hereinkommt.(7) Es dient als Schalter, um die Immunantwort auf fremde Stoffe ein- oder auszuschalten. Wissenschaftler glauben, dass die tägliche Einnahme einer geringen Dosis UC-II die von T-Lymphozyten ausgelöste Immunreaktion gegen Typ-II-Kollagen im Gelenkknorpel ausschaltet.(1) Die Aktivierung von regulatorischen T-Lymphozyten spielt dabei eine zentrale Rolle. Aktivierte regulatorische T-Lymphozyten wandern zu entzündeten und geschädigten Gelenken, wo sie entzündungshemmende Proteine produzieren, die Knorpelzellen zur Synthese von Typ-II-Kollagen und anderen Komponenten der extrazellulären Matrix anregen. Das kann dazu führen, dass Knorpel repariert wird.(1,5,8-10) Dieser Mechanismus wird als orale Toleranz bezeichnet. Die Wirkung ist wahrscheinlich nur vorübergehend, so dass eine langfristige Supplementierung erforderlich ist.
Undenaturiertes Typ-II-Kollagen für gesunde Gelenke

Eine Supplementierung mit UC-II hemmt signifikant die Gelenkentzündung bei Arthrose, verbessert den Zustand der Gelenke, reduziert Schmerzen, Schwellungen und Steifheit und erhöht die Mobilität.(10-14) Dabei ist UC-II wirksamer als Glucosamin* und Chondroitin*, Nahrungsergänzungsmittel, die häufig (in Kombination) bei Gelenkbeschwerden eingesetzt werden. Durch die kombinierte Einnahme von UC-II mit Chondroitin und Glucosamin kann eine additive Wirkung erzielt werden. Bei rheumatoider Arthritis können mit UC-II ebenfalls positive Wirkungen erzielt werden. Probanden in klinischen Studien berichteten über eine Verringerung von Schmerzen und (Morgen-)Steifigkeit, weniger schmerzhafte, geschwollene Gelenke und eine Verbesserung der Lebensqualität.(15,16) Auch Menschen, die aufgrund einer starken physischen Beanspruchung Symptome entwickeln, aber keine signifikante Gelenkentzündung haben, können von einer Supplementierung mit UC-II profitieren, indem sie weniger Schmerzen bei Bewegung, eine schnellere Erholung nach der Anstrengung und geschmeidigere Kniegelenke verspüren.(9)

* Siehe Erläuterung der Begriffe


Typ-I-Kollagen aus der Eierschalenmembran

Eine Supplementierung mit intaktem (undenaturiertem) Typ-I-Kollagen trägt zur Verbesserung des Zustands der Bindegewebsstrukturen in den Gelenken bei, so z. B. der Gelenkbänder und der Synovialmembran, die das Gelenkinnere auskleidet, indem zum einen die Bausteine für die Kollagensynthese geliefert und zum anderen Entzündungen gehemmt werden. Ein Nahrungsergänzungsmittel mit Eierschalenmembran kann arthrosebedingte Gelenkbeschwerden deutlich lindern.(17) Die tägliche Einnahme kann bei Menschen mit Arthrose bereits nach einer Woche eine Linderung der Gelenkschmerzen und eine Verbesserung der Gelenkbeweglichkeit bewirken.(18) Auch Gelenkbeschwerden (Schmerzen, Steifheit und Funktionseinschränkungen), die durch intensive sportliche Betätigung oder – im Gegenteil – durch zu wenig Bewegung bei Menschen mit sitzender Lebensweise verursacht werden, können sich durch die Supplementierung mit Eierschalenmembran verbessern.(19,20) Bei diesen Beschwerden ist Eierschalenmembran eine gute Alternative zu herkömmlichen Schmerzmitteln. Außerdem scheint sich Eierschalenmembran positiv auf den Zustand der Achillessehne auszuwirken.(20) Diese sehr starke Sehne, die zu einem erheblichen Anteil aus Typ-I-Kollagen besteht, ist wichtig für die Stabilität und die korrekte Bewegung des Sprunggelenks.

Dosierung und Sicherheit

UC-II ist in einer niedrigen Tagesdosis von 40 mg wirksam, wovon 10 mg undenaturiertes Typ-II-Kollagen sind. Mit 300 mg Eierschalenmembran pro Tag, davon 100 mg undenaturiertes Kollagen der Typen I, V und X, wurden in klinischen Studien positive Ergebnisse erzielt. UC-II ist gegen Magensäure und Verdauungsenzyme im Magen beständig. Die Einnahme von UC-II und Eierschalenmembran ist sehr sicher und verursacht keine Nebenwirkungen. Nahrungsergänzungsmittel mit Eierschalenmembran sind allerdings für Menschen mit einer Allergie gegen (Hühner-)Ei nicht geeignet. Soweit bekannt, gibt es keine Wechselwirkungen zwischen Präparaten aus undenaturiertem Kollagen und regulären Medikamenten.

Erläuterung der Begriffe

Chondroitin: wichtiger Baustein der Glykosaminoglykane.

Komplementsystem
: besteht aus über 30 löslichen Proteinen (Komplementfaktoren). Nach der Aktivierung des ersten Faktors durch einen Krankheitserreger oder einen Antikörper-Antigen-Komplex kommt es zu einer Kettenreaktion, bei der sich die Komplementfaktoren gegenseitig aktivieren, um eingedrungene Mikroorganismen abzutöten und zu beseitigen.

Denaturiertes Kollagen: Kollagen, das in Peptide (kurze Ketten aus Aminosäuren) zerlegt wurde und keine Ähnlichkeiten mehr mit der räumlichen Struktur des körpereigenen Kollagens aufweist.

Glucosamin: wichtiger Baustein der Glykosaminoglykane.

Glycoprotein: ein Protein, an das eine oder mehrere Zuckerketten gebunden sind.

Glykosaminoglykane: unverzweigte Zuckerketten, die ein Hauptbestandteil von kollagenreichen Geweben wie Knorpel sind.

Undenaturiertes Kollagen: Kollagen in der räumlichen Struktur, wie sie im Körper vorkommt.

Proteoglykane: Moleküle, die aus einer zentralen Proteinkette mit mehreren daran gebundenen Zuckerketten (Glykosaminoglykanen) bestehen. Die wichtigste Funktion der Proteoglykane in der extrazellulären Matrix besteht darin, viel Wasser zu binden und eine viskose Masse zu bilden.


Literaturverweise

1. Reumafonds. Reumatische aandoeningen in Nederland. https://home.reumafonds.nl/reumatischeaandoeningen- nederland
2. Verschillende soorten reuma en bijbehorende verschijnselen. https://www.dokterdokter.nl/gezondleven/ bewegen/verschillende-soorten-reuma-enbijbehorende- verschijnselen/
3. Figuur door Madhero88 – http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Joint.png, CC BY-SA 3.0, https://commons. wikimedia.org/w/index.php?curid=16883024
4. Sokolove J et al. Role of inflammation in the pathogenesis of osteoarthritis: latest findings and interpretations. Ther Adv Musculoskel Dis. 2013;5(2):77-94.
5. Brandt KD et al. Etiopathogenesis of osteoarthritis. Rheum Dis Clin North Am. 2008;34(3):531-559.
6. Wang Q et al. Identification of a central role for complement in osteoarthritis. Nat Med. 2011;17(12):1674-9.
7. Struglics A et al. The complement system is activated in synovial fluid from subjects with knee injury and from patients with osteoarthritis. Arthritis Res Ther. 2016;18(1):223.
8. Ricklin D et al. Complement in immune and inflammatory disorders: pathophysiological mechanisms. J Immunol. 2013;190(8):3831-8.
9. Ballanti E et al. Complement and autoimmunity. Immunol Res. 2013;56(2-3):477-91.
10. Reijman M et al. Is there an association between the use of different types of nonsteroidal antiinflammatory drugs and radiologic progression of osteoarthritis? The Rotterdam Study. Arthritis Rheum. 2005;52(10):3137- 42.
11. Lopez HL. Nutritional interventions to prevent and treat osteoarthritis. Part II: focus on micronutrients and supportive nutraceuticals. PM R 2012;4:S155-S168.
12. Crowley DC et al. Safety and efficacy of undenaturated type II collagen in the treatment of osteoarthritis of the knee: a clinical trial. Int J Med Sci. 2009;6:312-21.
13. Lugo JP et al. Efficacy and tolerability of an undenatured type II collagen supplement in modulating knee osteoarthritis symptoms: a multicenter randomized, double- blind, placebo-controlled study. Nutr J. 2016;15:14.
14. Berg RA et al. Nutritional aspects of collagen metabolism. Annu Rev Nutr. 1992;12:369-90.
15. Eyre D. Collagen of articular cartilage. Arthritis Res. 2002;4(1):30-5.
16. Van Vijven JP et al. Symptomatic and chondroprotective treatment with collagen derivatives in osteoarthritis: a systematic review. Osteoarthritis Cartilage. 2012;20(8):809-21.
17. Bagchi D et al. Effects of orally administered undenaturated type II collagen against arthritic inflammatory diseases: a mechanistic exploration. Int J Clin Pharmacol Res. 2002;22:101-10.
18. Lugo JP et al. Undenatured type II collagen (UC-II) for joint support: a randomized, double-blind, placebocontrolled study in healthy volunteers. J Inter Soc Sports Nutr. 2013;10:48-60.
19. Marone PA et al. Safety and toxicological evaluation of undernatured type II collagen. Toxicol Mech Methods. 2010;20:175-89.
20. Tong T et al. Chicken type II collagen induced immune balance of main subtype of helper T cells in mesenteric lymph node lymphocytes in rats with collagen-induced arthritis. Inflamm Res. 2010;59(5):369-77.
21. Benito-Ruiz P et al. A randomized controlled trial on the efficacy and safety of a food ingredient, collagen hydrolysate, for improving joint comfort. Int J Food Sci Nutr. 2009;60 Suppl 2:99-113.
22. Min SY et al. Antigen-induced, tolerogenic CD11c+,CD11b+ dendritic cells are abundant in Peyer’s patches during the induction of oral tolerance to type II collagen and suppress experimental collagen-induced arthritis. Arthritis Rheum. 2006;54(3):887-98.
23. Asnagli H et al. Type 1 regulatory T cells specific for collagen type II as an efficient cell-based therapy in arthritis. Arthritis Res Ther. 2014;22(3):R115.
24. Park KS et al. Type II collagen oral tolerance: mechanism and role in collagen-induced arthritis and rheumatoid arthritis. Mod Rheumatol. 2009;19:581-589.
25. Broere F et al. Oral or nasal antigen induces regulatory T cells that suppress arthritis and proliferation of arthritogenic T cells in joint draining lymph nodes. J Immunol. 2008;15:899-906.
26. Weiner HL et al. Oral tolerance. Immunol Rev. 2011;241(1):241-259.
27. Wehrens EJ et al. Treating arthritis by immunomodulation: is there a role for regulatory T cells? Rheumatology (Oxford). 2010;49(9):1632-44.
28. Di Cesare Mannelli L et al. Low dose native type II collagen prevents pain in a rat osteoarthritis model. BMC Musculoskelet Disord. 2013;14:228.
29. Nagler-Anderson C et al. Suppression of type II collagen-induced arthritis by intragastric administration of soluble type II collagen. Proc Natl Acad Sci USA. 1986;83(19):7443-6.
30. Gupta RC et al. Comparative therapeutic efficacy and safety of type-II collagen (UC-II), glucosamine and chondroitin in arthritic dogs: pain evaluation by ground force plate. J Anim Physiol Anim Nutr (Berl). 2012;96(5):770- 7.
31. Deparle LA et al. Efficacy and safety of glycosylated undenatured type-II collagen (UC-II) in therapy of arthritic dogs. J Vet Pharmacol Ther. 2005;28:385-390.
32. Gupta RC et al. Therapeutic efficacy of undenatured type-II collagen (UC-II) in comparison to glucosamine and chondroitin in arthritic horses. J Vet Pharmacol Therap. 2009;32:577-584,
33. Bagi CM et al. Oral administration of undenatured native chicken type II collagen (UC-II) diminished deterioration of articular cartilage in a rat model of osteoarthritis (OA). Osteoarthritis Cartilage. 2017;25(12):2080-2090.
34. D’Altilio M et al. Therapeutic efficacy and safety of undenaturated type II collagen singly or in combination with glucosamine and chondroitin in arthritic dogs. Toxicol Mech Meth. 2007;17:189-196.
35. De Ceuninck F et al. Recent progress toward biomarker identification in osteoarthritis. Drug Discov Today. 2011;16(9-10):443-9.
36. Kalai E et al. Increased urinary type II collagen Ctelopeptide levels in Tunisian patients with knee osteoarthritis. Clin Lab. 2012;58(3-4):209-15.
37. Gimsa U et al. Type II collagen serology: a guide to clinical responsiveness to oral tolerance? Rheumatol Int. 1997;16(6):237-40.
38. Ramage L et al. Signalling cascades in mechanotransduction: cell-matrix interactions and mechanical loading. Scand J Med Sci Sports. 2009;19:457-469.
39. Trentham DE et al. Effects of oral administration of type II collagen on rheumatoid arthritis. Science. 1993;261:1727-1730.
40. Barnett ML et al. A pilot trial of oral type II collagen in the treatment of juvenile rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum. 1996;39(4):623-8.
41. Barnett ML et al. Treatment of rheumatoid arthritis with oral type II collagen. Results of a multicenter, double-blind, placebo-controlled trial. Arthritis Rheum 1998;41:290-297.
42. Wei W et al. A multicenter, double-blind, randomized, controlled phase III clinical trial of chicken type II collagen in rheumatoid arthritis. Arthritis Res Ther. 2009;11(6):R180.
43. Ruff KJ et al. Safety evaluation of a natural eggshell membrane-derived product. Food Chem Toxicol. 2012;50:604–611.
44. Giansanti F et al. The nutraceutical properties of ovotransferrin and its potential utilization as a functional food. Nutrients. 2015;7(11):9105-9115.
45. Kovacs-Nolan J et al. Ovocalyxin-36 is an effector protein modulating the production of proinflammatory mediators. Vet Immunol Immunopathol. 2014;160(1- 2):1-11.
46. Kodali VK et al. A novel disulfide-rich protein motif from avian eggshell membranes. PLoS ONE 2011;6:e18187.
47. Gil-Quintana E et al. Short-term effects of Ovomet eggshell membrane, in joint pain: a double-blind and placebo study. J Osteopor Phys Act. 2018;6:211.
48. Ruff KJ et al. Eggshell membrane: a possible new natural therapeutic for joint and connective tissue disorders. Results from two open-label human clinical studies. ClinInterv Aging. 2009:4 235-240.
49. Aguirre A et al. Effects of 50 days Ovomet supplementation on biomechanical parameters and subjective pain perception among old institutionalized patients. A preliminary study. J Osteopor Phys Act. 2017;5:198.
50. Blasco J et al. The effect of daily administration of 300 mg of Ovomet for treatment of arthritis in elderly patients. Int J Clin Rheumatol. 2016;11:77-81.
51. Benson KF et al. Effects of natural eggshell membrane (NEM) on cytokine production in cultures of peripheral blood mononuclear cells: increased suppression of tumor necrosis factor-alpha levels after in vitro digestion. J Med Food. 2012;15(4):360-8.
52. Garcia-Tabar I et al. Eggshell membrane in the treatment of pain and stiffness associated with joint and connective tissue disorders. Results from a clinical pilot study in humans. Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2016;26:S8.
53. Aguirre A et al. Effects of 50 days eggshell membrane Ovomet supplementation on biomechanics parameters and subjective pain perception among crossfit athletes. A preliminary study. J Trauma Treat. 2017;6:2.
54. Yoshinari O et al. Safety and toxicological evaluation of a novel, water-soluble undenatured type II collagen. Toxicol Mech Methods. 2013;23(7):491-9.
55. Kovacs-Nolan J et al. Ovocalyxin-36 is an effector protein modulating the production of proinflammatory mediators. Vet Immunol Immunopathol. 2014;160(1- 2):1-11.
56. Zhao YH et al. Characterization of collagen from eggshell membrane. Biotechnology. 2009;8(2):254-258.





Comments are closed.