콜라겐의 효능, 거친 피부를 탱탱하게-노화 예방 기능

<의학 박사가 쓰는 고급 의학정보>콜라겐에 대하여...

박광균 의학박사 | 기사입력 2021/07/28 [14:20]

▲ 박광균 박사-전 연대의대 교수.    ©브레이크뉴스

5년 전쯤 친한 친구인 피부과의사 친구가 저분자 콜라겐에 대하여 알려 달라했다. 그 당시만 해도 요즘처럼 콜라겐이 대유행을 하지 않을 때이다. 생화학을 전공한 나에게 콜라겐에 대하여 잘 알 것이라 생각하여 물었던 것인데, 사실 콜라겐은 단백질 중 가장 유용성이 떨어지는 단백질로 알고 있었을 뿐이다. 흔히 교원질로 불리는 콜라겐(collagen)은 대부분 동물 특히 포유동물에서 많이 발견이 되는 섬유성 단백질로, 피부와 연골 등 체내의 모든 결합조직의 대부분을 차지한다. 동물의 신체에 다양한 결합조직의 세포외 공간을 채워주는 주요 조직 형성 단백질이다. 포유동물에서는 전체 단백질의 25~35%를 차지하는 가장 풍부한 단백질이기도 하다. 콜라겐은 매우 긴 섬유상(fibril)의 형태로서, 힘줄이나 인대, 피부와 같은 섬유조직에서 흔히 볼 수 있다. 눈의 각막, 연골, 뼈, 혈관, 소화관, 척추 사이 원반, 치아의 상아질에서도 발견이 된다. 근육조직의 경우 근내막의 주요 구성 요소이다. 콜라겐은 근육조직의 1~2%를 차지하고, 강하고 힘줄이 많은 근육에서는 6% 정도를 차지한다. 음식과 의약품산업에서 흔히 사용되는 젤라틴(gelatin)은 콜라겐을 비가역적으로 가수분해한 것이다. 아이스크림, 젤리, 푸딩 등을 만드는 재료이고 약의 캡슐 원료로도 사용된다. 

 

 

콜라겐을 구성하는 아미노산은 매 3번째마다 글리신(glycin)이라는 아미노산이 존재한다. 다른 단백질에는 거의 들어 있지 않는 프롤린(prolin) 아미노산이 무려 17%나 들어 있을 정도로 다른 단백질과는 현저하게 다른 단백질이다. 프롤린의 경우 다른 아미노산과는 달리 닌하이드린 용액에 노란색을 띄는 유일한 아미노산으로 닌하이드린 반응에 노란색이 나오면 콜라겐일 가능성이 높다. 그러니 하나의 콜라겐은 약 1000개의 아미노산으로 구성되어 있어,  전체 아미노산 구성의 반 정도가 2가지 아미노산(글리신과 프롤린)으로 되어 있으며, 이들 아미노산은 8가지 필수 아미노산에 포함되지 않으며, 다른 구성 아미노산들도 거의 다 필수 아미노산이 아니어서 영양학적으로는 별 유용성이 없는 단백질이다. 즉 단백질이지만 질이 좋은 단백질이 아니다. 스트레스성 호르몬인 코르티솔은 피부의 콜라겐을 분해하여 아미노산으로 만드는데, 이런 이유로 스트레스가 피부 미용의 적이라 할 수 있다. 콜라겐이 피부의 탄력성을 유지하는데 작용하기 때문이다. 콜라겐은 분자량 10만의 폴리펩티드(아미노산과 아미노산이 결합한 것을 펩티드 결합이라 한다)가 나선 구조를 이루고, 이들 3가닥이 서로 묶여 초나선(superhelix) 구조를 이루어, 길이 300 nm, 직경 1.5 nm의 가늘고 길며 딱딱한 막대모양이다. 콜라겐이 나선구조를 형성할 수 있는 데는 매 3번째 마다 존재하는 글리신과 프롤린의 독특한 구조 때문이다. 이렇게 콜라겐이 나선구조를 이루는 데 있어 글리신이 중요한 이유는 초나선을 이룰 경우 안쪽의 공간이 없기 때문이다. 글리신은 곁사슬이 없는 유일한 아미노산으로 그 크기가 가장 작아 초나선 구조를 이루는데 있어 안쪽에딱 맞는 구조이다. 카르복시 말단 쪽에서부터 나선 구조를 이루기 시작하기 때문에 콜라겐의 998번째 아미노산이 글리신인데, 이 글리신이 곁사슬이 있는 아미노산으로 바뀌게 되면 초나선 구조를 이룰 수 없게 된다. 결과적으로 초나선 구조를 이루지 못한 콜라겐은 제대로 기능을 하지 못하게 되어 1,000여개 아미노산중 글리신 하나가 다른 아미노산으로 되는 돌연변이가 생긴 경우 태아가 출산 시 뼈가 제대로 형성되지 않아 출산 시 산도를 넓히지 못하고 오히려 뼈가 부러져 사산될 수 있다. 그만큼 콜라겐에서 글리신의 존재 이유가 크다. 프롤린은 아미노산이라 하지 않고 유일하게 이미노산이라 부르며, 그 구조가 천연적으로 구부러져 있어 콜라겐이 나선 구조를 이루는데 도움이 되는 아미노산이다.  콜라겐 분자의 양 끝은 이런 나선 구조를 이루지 않는 말단 펩티드라고 불리는 부분이 조금 있다. 즉 양 말단은 아미노산의 규칙성이 없어 매 3번째마다 글리신이 오지 않고 불규칙한 아미노산 배열을 가지기 때문이다. 콜라겐은 다른 단백질에 비해 항원성이 약하지만, 이 말단 펩티드가 항원성을 갖는다. 

  

콜라겐의 효능은 피부보습으로 콜라겐이 주로 피부 진피층에 주로 위치하고 있는 단백질로 수분을 끌어당기는 성질이 있어서 거친 피부를 촉촉하게 만들어주고 탱탱하고 탄력이 있는 피부로 만들어 주어 피부보습 기능을 갖는다. 또한 콜라겐은 노화 예방 기능이 있는데, 피부가 자외선에 오랜 시간 노출될 경우 단백질 분해효소가 증가되어 피부를 구성하는 콜라겐과 엘라스틴 섬유(탄력섬유) 등을 분해하여 피부 탄력이 떨어지게 되어 주름을 유발한다. 특히 25살 이후 콜라겐 생성 능력이 현저히 떨어지기 시작하므로 음식 섭취를 통해 보충하면 노화 예방에 도움이 된다. 나아가 콜라겐은 노인성 탈모예방 효과도 가지고 있다. 콜라겐이 피부를 재생하는데 중요한 역할을 하지만 우리 몸의 털을 만들 때도 꼭 필요한 성분으로 나이가 들면서 빠지거나 가늘어질 수 있는데, 평소 음식 섭취를 통해 콜라겐을 보충하면 노인성 탈모 예방 효과가 있다. 또한 콜라겐은 손톱 갈라짐을 예방한다. 손톱이 잘 부러지는 것은 단백질이 부족하기 때문인데, 단백질인 콜라겐을 보충하면 손톱에 윤기와 영양을 공급하여 단단하고 고르게 자라도록 도와주는 효과가 있어 손톱이 갈라지고 부러지는 것을 예방할 수 있다. 뿐만 아니라 콜라겐은 관절 건강에 도움이 된다. 관절은 뼈와 뼈가 연결되는 부위를 말하며, 움직임에 따라 발생하는 충격을 흡수하는 역할을 한다. 관절은 외부 충격이나 신체의 노화 등 여러 원인에 의해 연골에 손상이 발생하면서 통증이 나타날 수 있다. 뼈의 유기물 성분 중 73% 가량과 연골의 50% 가량이 콜라겐으로 구성되기 때문에 관절 건강에 도움이 된다. 콜라겐은 신진대사를 촉진한다. 콜라겐이 세포와 세포 사이를 연결해 주는 효과가 있기 때문에 소장에서 흡수된 영양소를 각 장기나 조직으로 운반시켜주는 역할을 하며, 신진대사를 촉진시키는 효과가 있어 몸에 축적된 각종 노폐물을 체외로 배출하는데 도움이 된다. 

 

콜라겐을 콜라겐 분해효소 이외의 펩신 등의 단백질 분해효소로 처리하면 나선구조에는 작용하지 않고 말단 펩티드에만 작용해서 말단 펩티드가 제거된 나선 구조의 콜라겐만 남는다. 이 콜라겐을 아텔로콜라겐(atelocollagen, a는 없다는 뜻이고 telo로 말단이니 말단 펩티드가 없는 나선구조만을 갖는 콜라겐)은 항원성이 거의 문제되지 않는다. 말단 펩티드는 분자와 분자 사이에 가교(crosslinking, 곁사슬 구조를 갖는 천연 또는 합성 고분자를 몇 가지 방법으로 연결하여 새로운 화학결합을 만들어 3차원의 그물망 구조를 하도록 하는 화학반응)를 형성함으로써, 생체 내에서 콜라겐은 섬유를 형성할 수 있으며 물에 녹지 않는 불용성이 된다. 이러한 아텔로콜라겐을 화장품에 이용하게 되는데, 아텔로콜라겐의 분산액(균일하게 분산된 액)을 동결 건조하여 스폰지 상태로 만들어 페이셜마스크 등에 이용하고 있다. 대부분의 경우 가용성 콜라겐을 크림, 유액, 화장수 등에 배합하여 사용하고 있다. 어린 동물의 피부 등에 존재하는 콜라겐은 아직 가교가 충분히 형성되지 않아 쉽게 산으로 추출되지만, 그 양이 적고 고가이어서 불용성 콜라겐을 가용화하여 이용하는 경우가 많다. 화장품에 콜라겐을 배합하면 보습성이 좋아지며, 특히 피부질감(texture)이 개선되어 사용감이 향상된다. 1% 콜라겐을 함유하는 누드마우스에 16일간 처리할 경우 표피의 두께가 증가되었는데, 콜라겐 분자량이 무려 30만이나 되어 침투하기 어려울 텐데 그 기전은 아직 확실하지가 않다. 

 

콜라겐은 pH 4 이상에서 침전되어, 화장품에 배합하기가 어려운데 콜라겐 분자의 곁사슬인 아미노기를 석신일화(succinylation)로 카르복실기로 변화시키면 등전점이 9.0에서 4.5로 낮아져 pH 3.5 이하 및 pH 5 이상에서도 가용성이 있어 배합하기가 쉬워진다. 음전하 계열의 화장품에 배합할 경우에도 콜라겐 곁사슬의 카르복실기를 에스테르화 하면 사용 pH에서 실효 전하를 +로 크게 바꾸어 보다 배합이 용이해진다. 콜라겐 가수산물(콜라겐 펩티드)도 화장품에 이용되고 있어, 콜라겐과 혼동되지만, 콜라겐 가수산물은 분자량도 훨씬 작어 수천으로 작고, 분자구조도 달라 그 효과가 다르다. 

 

20살이 넘으면 콜라겐이 서서히 체내에서 소실되기 시작한다. 콜라겐 수치는 처음에는 점차적으로 감소하지만 50살쯤 되면 폐경기와 더불어 가속화가 시작된다. 60~70살이 되면 생체 내에서 콜라겐 생성이 매우 낮아 대부분 사람들의 경우 눈에 띄게 노화 징후가 나타난다. 콜라겐은 피부뿐만 아니라 뼈, 연골, 장기, 혈관, 모발 등에도 분포하고 있어 지지대 역할을 한다. 노화가 진행됨에 따라 체내에서 콜라겐이 감소되기 때문에 구조적 장애가 발생할 수 있다. 

 

콜라겐의 체내 생산량은 연령이 높아짐에 따라 감소하는데, 생체 내에서 콜라겐이 생성되지 않기 때문에, 연령이 높아지면 식품 등으로 섭취를 할 필요가 있다. 콜라겐은 육류 및 어류에도 다량 존재하는데, 특히 돼지 껍데기, 닭 날개, 도가니, 닭발 등에 많이 존재한다고 알려져 있다. 그 외에도 곶감, 두충차, 감잎차 등의 식물성 식품에도 콜라겐이 존재한다.  콜라겐은 실제로는 콜라겐 가수산물인 아미노산이나 펩티드를 먹어서 몸에서 다시 콜라겐으로 이용되는 것이므로, 이용되기 쉬운 아미노산 또는 펩티드를 먹는 게 중요하다. 프롤린-하이드록시프롤린-글리신의 트리펩티드가 중요한데, 이 중에서도 프롤린과 하이드록시프롤린이 중요하다. 콜라겐 원료는 흔히 동물성으로 돼지 껍질이나 생선 비늘을 이용하며, 최근에는 식물성 콜라겐을 이용하기도 한다. 그러나 식물성 콜라겐은 함량이 매우 낮아서 콜라겐 공급에는 큰 의미 없다. 최근에는 어류에서 유래한 콜라겐이 주목을 받고 있다. 어류에서 유래한 콜라겐은 생선 비늘을 효소 분해하여 저분자 콜라겐을 만든다. 어류 콜라겐은 분자량이 500 달톤(Da, 바이러스 등 분자량 개념이 적합하지 않은 것의 질량단위) 정도로 분자량이 작아서 체내에 빠르게 흡수된다. 대신 대형 어류로 만들기 때문에 미세 플라스틱이나 중금속이 검출될 수 있는 위험이 있을 수 있다. 식용 어류로부터 얻은 콜라겐을 효소 처리하여 글리신, 프롤린, 하이드록시프롤린(Glycin-Proline-Hydroxyproline, GPH)과 같은 트리펩티드의 함량이 높은 콜라겐 가수산물을 얻을 수 있다. 이것이 저분자 콜라겐 가수산물(콜라겐 트리펩티드)이다. 비린내가 잔존할 수 있기 때문에, 생성 비늘 유래의 콜라겐을 식품 등에 함유하고자 하는 경우, 비린내를 가릴 수 있는 마스킹(차폐) 소재가 필요하다. 일례로, 대한민국공개특허 2013-0098729호에서는 녹차 추출물, 백차 추출물 등의 차 추출물을 이용하여 콜라겐의 이상한 맛이나 이상한 냄새를 감소시킬 수 있다고 알려져 있다. 하지만, 마스킹 소재와 같은 첨가물을 넣게 되면 첨가되는 마스킹 소재에 비례하여 콜라겐의 함량이 감소하는 문제가 발생한다. 음식물을 통한 콜라겐 흡수는 제한적이고, 효율성이 떨어지기 때문에 체내 흡수가 용이한 초저분자 수준의 어류 콜라겐을 섭취해 주는 것이 노약자들의 노화를 지연시키고, 건강한 삶을 살도록 하여 삶의 질이 높아진다. 그렇지만 생선에서 추출했기 때문에 중금속 위험을 고려하여야 한다.

 

식물성 콜라겐에는 동물성 콜라겐의 구성 성분인 하이드록시프롤린이 존재하지 않는다.  콜라겐을 섭취할 경우 체내에 작용하는 것이 수산화된 콜라겐이기 때문에 하이드록시프롤린은 콜라겐 작용에 있어 중요한데, 식물성 콜라겐에는 없다는 것이다. 1990년 아다이르(Steven Adair)와 메캄(Robert Mecham)이 저술한 식물과 동물의 세포외기질의 구조와 조합(Organization and assembly of plant and animal  extracellular matrix)에서 동물성 콜라겐에는 하이드록시프롤린이 풍부하지만 식물성에는 하이드록시프롤린이 발견되지 않는다고 명시하였다. 그러나 이후 식물성 콜라겐에도 일부 하이드록시프롤린이 있는 경우들이 보고되었다. 식물성 콜라겐은 히비스커스(Hibiscus, 하와이에서 훌라춤을 추는 사람들의 머리에 장식하는 꽃이며, 우리나라에서 금화규로 부르며 재배하기도 한다)와 카놀라 씨[개량된 유채, Canola는 Can(Canadian) + o(oil) + l(low) + a(acid)의 앞 글자를 따온 것이다. 국내에 들어온 카놀라는 거의 다 GMO(유전자 조작 식품)이다] 또는 버섯, 솔잎을 원료를 사용한다. 히비스커스의 경우 하이드록시프롤린이 13%나 들어 있다. 단점은 가격이 비싼 편이다. 카놀라 콜라겐은 비유전자 변이(non-GMO) 카놀라 씨에서 추출하며, 카놀라 씨를 저온 압착하여 콜라겐을 추출해 내면 파이토 콜라겐(phytocollagen)이 되는데 90% 이상이 분자량 100~400 달톤이고, 평균 500 달톤 이하로 가수분해 시킨 콜라겐이어서 흡수율이 90% 이상이다. 식물성 콜라겐에는 어류 콜라겐에 없는 폴리페놀이나 플라보노이드와 같은 항산화제가 풍부하게 들어 있어서 항산화 효과까지 기대할 수 있다. 석류 콜라겐과 타트체리 콜라겐도 많이 선전되고 있는데 석류 즙이나 타트체리에 어류 콜라겐을 섞은 것이다. 일종의 어류 콜라겐이라 할 수 있다. 

 

흔히 사용하는 콜라겐 보충제로는 콜라겐 가수산물(collagen hydrolysate)과 비변성 콜라겐(undenatured collagen type-II, UC-II, 콜라겐을 열이나 화학물질을 처리하지 않은 형태)이 있는데, 콜라겐 가수산물의 분자 크기가 작아서 흡수율이 높은 것으로 알려져 있다. 또한 골관절염의 통증감소에는 콜라겐 가수산물이 더 효과적이라는 연구가 있다. 골관절염의 강직감(관절운동 범위제한)에는 UC-II가 더 효과적이라는 연구 결과도 있다. 아마도 콜라겐 가수산물은 인대, 힘줄 등의 결합조직의 원료로 작용하고, UC-II는 일종의 면역 조절 작용이 존재한다고 추정한다. 

  

콜라겐 제품은 식약처로부터 피부 기능성을 인정받은 기능성 콜라겐과 기능성을 인정받지 못한 일반 식품으로서 일반 콜라겐으로 나눌 수 있다. 식약처로부터 기능성을 인정받으려면 여러 검증과정을 거쳐 기능성을 인정할 경우 건강기능식품으로 분류가 된다. 이에 관연 연구로는 2008년 펜실베이니아 주립대학의 클라크(Kristine Clark) 연구팀은 현재 의료 연구 및 의견(Current Medical Research and Opinion)에 발표한 논문에서 활동성 관절통이 있는 운동선수 147명(남자 72명, 여자 75명)을 무작위로 2그룹으로 나누어 식이보충제로 콜라겐 가수산물을 복용 후 24주간 관찰한 결과 콜라겐 가수산물 투여군에서 관절 악화 위험을 줄일 수 있음을 보고하였다. 2014년 독일 키엘대학의 프록쉬(Proksch E)가 피부 약리 생리학(Skin Pharmacol Physiol)에 발표한 논문에서 35~39세 여성 69명을 23명씩 3개 그룹으로 나누어 이중 맹검 위약 대조 실험을 진행한 결과 8주 동안 콜라겐을 섭취한 그룹만이 피부 탄력이 증가하였다. 2015년 시빌라(Sara Sibilla)가 의료 영양 및 뉴트라슈티칼 저널(J. of Medical Nutrition & Neutraceuticals) 논문에서 영국에서 45~64세 여성을 2 그룹으로 나눈 뒤 한 그룹에는 12주간 매일 콜라겐 보충제가 혼합된 음료를 제공하고, 대조그룹에는 위약 음료를 제공한 결과, 콜라겐 보충제를 섭취한 그룹은 9주간 주름이 점차적으로 감소하였으며, 12주간 피부의 수분함량이 대조군에 비해 높게 나타났다. 또한 자외선 조사에 의한 피부 표피 장벽 및 피부 탄력성 손상에 대한 콜라겐 가수분해산물이 미치는 영향을 분석한 실험에서 콜라겐 가수산물에 의해 경피 수분손실 증가와 각질층 수분농도 감소가 억제 되었으며, 피부 탄력 및 경피 히알루론산 수치가 개선되었다. 히알루론산은 피부 속에 수분을 저장했다가 보습이 필요한 곳에 전달하기 때문에 수분유지에 중요하다. 

   

콜라겐은 분말, 정제, 액상 등 다양한 형태가 있는데, 액상이 흡수가 빠르다. 그러나 먹는 콜라겐으로 만족스러운 효과를 보기란 사실상 어렵다. 콜라겐은 피부뿐만 아니라 관절, 손발톱, 머리카락 등 전신으로 흡수되기 때문이다. 얼굴 피부로 도달하는 양은 미미하다고 보면 된다. 인체에서 콜라겐을 구성요소로 하는 조직은 많다. 피부부터 시작하여 여러 인체 조직이 콜라겐으로 구성돼 있다. 그러다 보니 많은 사람이 콜라겐을 먹으면 마치 그 조직의 구성이 이루어지는 것으로 착각하고 있다. 하지만, 콜라겐을 먹는다고 그 조직이 만들어지는 것은 아니다. 단지 콜라겐도 결국 단백질 성분이므로, 그냥 영양제처럼 먹는다고 생각하면 된다. 중요한 것은 하이드록시프롤린이라는 아미노산이지만, 하이드록시프롤린이 단백질을 합성할 때 직접 들어가지 않는다. 단백질 합성 경우 일단 프롤린으로 들어가 수산화 과정을 거쳐 하이드록시프롤린이 된다. 광고하는 것처럼 직접적인 효과를 기대하기보다는 건강 기능식품을 섭취하는 것과 같다고 보는 것이 좋다. 

 

콜라겐 주사는 주사바늘을 사용해 짧은 시간에 안전한 주름제거 목적으로 사용된다. 효과 지속 시간이 반년에서 1년 반 정도로 그다지 길지 않지만, 흡수되어 부작용이나 합병증이 별로 없다. 인구 고령화 시대가 본격적으로 시작되면서 이에 따른 골관절염 환자도 꾸준히 증가하면서 관련 치료제 시장이 뜨거워지고 있다. 2021년 6월에 건강보험심사평가원은 관절강 주사제로 불리는 ‘슬관절강 내 주입용 치료재료’ 관련 급여기준을 6월부터 변경 시행 중이다. 즉 급여기준 상 기존 슬관절강 내 주입용 치료재료에 콜라겐 성분을 새롭게 추가하였다. 무릎 골관절염 환자 대상 기존 ‘폴리뉴클레오티드나트륨’만 존재하던 급여 항목에 ‘콜라겐’ 성분까지 추가 돼 2가지 성분의 관절강 주사제가 급여권에 포함되었다. 심평원은 콜라겐은 6개월 내 최대 5회 투여(1주에 1회씩, 총 콜라겐 투여용량 180 mg 이내)로 주사제 투여 방법 및 횟수를 명확히 했다. 발목을 삐어 정형외과에 가면 침도 맞고 물리치료도 받는데 효과가 그리 크게 없을 경우 프롤로 주사를 권하기도 한다. 프롤로는 주사제 이름이 아니라 프롤로테라피(prolotherapy) 즉 증식요법이라는 치료법이다. 증식치료란 약해진 인대나 힘줄, 섬유골 연결 부위 등에 증식제를 주입하여 그 주위에 젤라틴(콜라겐이 변성된 것)을 침착시켜 새로운 섬유조직 및 결합조직의 생성을 자극하여 그 부위를 강화시킬 목적으로 시행되는 시술이다. 프롤로 주사치료의 주성분은 포도당과 국소 마취제인 리도카인이다. 보통 수액으로 맞는 포도당보다 훨씬 고농도의 포도당이 사용된다. 바이오 콜라겐 조직재생 유도 주사 요법은 바이오 콜라겐 주사제를 인대와 힘줄 등의 손상 부위에 주사로 주입하는 치료법이다. 힘줄이나 인대 조직의 30~70%가 콜라겐으로 구성되며, 이들 조직이 재생되기 위해 콜라겐 공급이 도움을 줄 수 있으리라 기대한다. 조직에 따라 다르지만 30%~70%까지 공급하면 해당 조직의 재형성이 가능하다. 

 

콜라겐 형성에 도움을 주는 음식으로 감이나 감잎차는 비타민이 풍부하며, 각질 생성을 예방하는 비타민 A가  많아 건조한 피부에 좋으며, 콜라겐을 생성하는 역할을 해 주어 피부 탄력에 도움을 준다. 곶감이나 감잎도 비슷한 효능을 가지고 있다. 어린잎을 따서 말린 감잎차는 비타민 함유량이 레몬의 20배로, 피부색을 좋게 하고, 다이어트에도 도움을 준다. 그러나 곶감의 겨우 변비를 유발하는 탄닌 성분이 있으므로 주의가 필요하다. 토마토는 비타민 A가 풍부해 피부의 콜라겐 생성을 도와주며, 석류에는 콜라겐을 합성시키는 성분이 들어 있어 피부 미용과 주름 개선에 도움을 준다. 또한 석류에는 에스트로겐 성분이 있어 폐경기 전후의 여성 갱년기 증상 완화에 효과적이다. 석류의 씨를 감싸고 있는 얇은 막에 콜라겐이 특히 많이 들어 있다. 콩에는 비타민 E와 단백질이 다량 함유되어 있으며, 이소플라본이라는 성분이 들어 있어 피부 세포의 성장을 촉진하고, 콜라겐 파괴를 억제한다. 콩 속의 비타민 E와 비타민 B가 항산화제로 작용해 활성산소를 제거한다. 또한 단백질과 DNA가 손상되는 것을 막아 잔주름을 예방하고, 피부 탄력을 유지할 수 있다. 두유나 두부처럼 콩 성분을 그대로 함유한 식품으로 섭취하는 게 바람직하다. 닭고기는 콜라겐이 풍부해 피부미용과 골다공증을 예방하는 효과를 갖는다. 닭고기는 필수 지방산 비율이 16%로, 육류 중 가장 높다. 또한 닭고기에는 리놀렌산을 15.9% 함유하고 있어 동맥경호나 생활습관병 예방에도 효과가 있다. 가지미의 지느러미 근육에는 콜라겐이 다량 함유되어 있어 세포막을 튼실하게 하여 피부 미용에 좋고, 환절기 거칠어지기 쉬운 피부를 부드럽게 가꾸어 준다. 연어 껍질에도 콜라겐 성분이 많이 들어 있으며, 단백질과 지질의 함량이 높고, 불포화 지방산인 DHA가 다량 함유되어 있어 동맥경화나 고혈압 같은 성인병 예방효과가 있다. 고단백질 식품인 멸치는 피부, 관절 건강에 유익한 콜라겐이 풍부하다. 혈중 콜레스테롤 수치를 낮추고, 혈압을 조절하는 아미노산인 타우린이 풍부하다. 상어지느러미는 기력 회복에 좋고, 식용을 증진시켜 보양식에 쓰이는 최고급 식재료이다. 특히 콜라겐이 많이 들어 있어 피부 보습작용 및 주름 방지에 탁월한 효과가 있다. 인체에 흡수되면 피부 탄력과 수분을 유지하고, 기미, 주근깨, 노화를 방지하는 것은 물론 뼈와 모발, 눈 등의 건강에도 도움을 준다. 사골국에는 뼈와 관절, 인대를 구성하는 콜라겐 성분이 다량 함유되어 있어 근육과 인대를 강화시키며, 손상된 관절 조직을 회복시키는 효과도 있다. 돼지 껍데기에는 콜라겐이 풍부하게 함유되어 있어 피부 탄력을 유지하는데 도움이 된다. 또한 탄수화물이 없고 단백질이 풍부하여 다이어트식품으로 좋다. 블루베리에는 콜라겐이 실제로는 들어있지 않지만 콜라겐 분해효소를 억제하는 성분이 포함되어 있어 음식으로 섭취된 콜라겐을 유지시켜주는 역할을 한다. 외국에서는 콜라겐 유지에 필요한 성분으로 돼지껍질이나 족발보다 더 선호한다. 또한 블루베리에는 활성산소를 억제하는 항산화 성분이 모든 과일이나 채소 중 으뜸이다. 

 

콜라겐 자체는 단백질로 부작용이 없지만, 콜라겐이 있는 음식에는 콜레스테롤이 많은 경우가 많아 과다섭취 시 비만이 되거나 여드름이 늘어나는 원인이 되니 주의를 기울일 필요가 있다. kkp304@hanmail.net

 

*필자/박광균

 

1975 연세대학교 이과대학 생화학과 졸업(이학사)

1980 연세대학교 치과대학 치의학과 졸업(치의학사)

1988 연세대학교 대학원 의학과 졸업(의학박사)

2004 연세대학교 보건대학원 의료와 법 고위자과정

 

1986~1990 연세대학교 원주의과대학 생화학 전임강사

1990~1996 연세대학교 의과대학 생화학-분자생물학교실 조교수

1996~2000 연세대학교 치과대학 구강생물학교실 부교수

1996~2018 연세대학교 치과대학 구강생물학교실 교수

 

1990~1993 미국 University of Wisconsin, Madison, School of Medicine, Dept of Biochemistry 방문교수

2002~2005 미국 University of Pennsylvania School of Dental Medicine, Dept. of Biochemistry 방문교수

 

2006~2009 한국학술진흥재단 생명과학단장

2008~2009 한국학술진흥재단 의생명단장, 자연과학단장, 공학단장 겸임, 한국연구재단 의약학단장

 

1990~현재  미국 암학회 회원

1994~2000 International Society for Study of Xenobiotics 회원

1995~1996 한국생화학분자생물학회 기획간사

1996~1998 대한생화학분자생물학회 학술이사

2006~2008 한국독성학회 이사

2005~2006 대한암학회 이사

2006~2008 한국약용작물학회 부회장

2009~2010 대한암예방학회 회장

2009~2010 생화학분자생물학회 부회장

2018~현재 연세대학교 명예교수.

*아래는 위 기사를 '구글 번역'으로 번역한 영문 기사의 [전문]이다. * Below is the [full text] of an English article translated from the above article as'Google Translate'.

 

Efficacy of collagen, firming rough skin - anti-aging function

<Advanced medical information written by a medical doctor>About collagen

-Park Kwang-Kyun, Medical Doctor

 

About 5 years ago, a close friend of a dermatologist asked me to tell you about low molecular weight collagen. At that time, collagen was not as popular as it is today. I asked myself, who majored in biochemistry, because I thought I would know more about collagen, but in fact, I only knew that collagen was the least useful protein among proteins. Collagen, commonly called collagen, is a fibrous protein found in most animals, particularly mammals, and occupies most of all connective tissues in the body, such as skin and cartilage. It is a major tissue-forming protein that fills the extracellular space of various connective tissues in the animal body. In mammals, it is also the most abundant protein, accounting for 25-35% of the total protein. Collagen is in the form of very long fibers, and is commonly found in fibrous tissues such as tendons, ligaments, and skin. It is also found in the cornea of ​​the eye, cartilage, bones, blood vessels, the digestive tract, the intervertebral disc, and the dentin of the teeth. In the case of muscle tissue, it is a major component of the endofascia. Collagen accounts for 1-2% of muscle tissue, and about 6% in strong, tendon-rich muscles. Gelatin, commonly used in the food and pharmaceutical industries, is an irreversible hydrolysis of collagen. It is a material for making ice cream, jelly, pudding, etc.

 

 An amino acid called glycine exists at every third amino acid constituting collagen. It is a protein that is significantly different from other proteins to the extent that it contains a whopping 17% of the amino acid proline, which is rarely contained in other proteins. In the case of proline, unlike other amino acids, it is the only amino acid that has a yellow color in the ninhydrin solution. Therefore, one collagen is composed of about 1000 amino acids, and about half of the total amino acid composition consists of two amino acids (glycine and proline), and these amino acids are not included in the eight essential amino acids, and other constituent amino acids are also Since almost all amino acids are not essential, it is a protein with little nutritional value. That is, it is a protein, but it is not a quality protein. Cortisol, a stress hormone, breaks down collagen in the skin to make amino acids, and for this reason, stress is the enemy of skin beauty. This is because collagen works to maintain the elasticity of the skin. Collagen has a helical structure of polypeptides with a molecular weight of 100,000 (amino acids and amino acids are called peptide bonds), and these three strands are tied together to form a superhelix structure. rod-shaped Collagen can form a helix because of the unique structure of glycine and proline present in every third. The reason that glycine is important for collagen to form a helical structure is because there is no space inside when forming a superhelical structure. Glycine is the only amino acid without a side chain and has the smallest size, so it has a structure that fits perfectly inside the superhelical structure. Since the helical structure starts from the carboxy terminal side, the 998th amino acid of collagen is glycine. When this glycine is changed to an amino acid with a side chain, the superhelical structure cannot be formed. As a result, collagen, which does not form a superhelical structure, does not function properly. If a mutation occurs in which one of the 1,000 amino acids is changed to another amino acid, glycine is not formed properly. may break and result in stillbirth. The reason for the existence of glycine in collagen is large. Proline is not called an amino acid, but only called imino acid, and its structure is naturally bent, so it is an amino acid that helps collagen to form a helical structure. At both ends of the collagen molecule, there are some parts called terminal peptides that do not form such a helical structure. That is, because there is no regularity of amino acids at both ends, glycine does not come every 3rd time and has an irregular amino acid arrangement. Collagen has weak antigenicity compared to other proteins, but this terminal peptide has antigenicity.

   

The effect of collagen is to moisturize the skin. Collagen is a protein that is mainly located in the dermis layer of the skin. It has the property of attracting moisture, so it moisturizes rough skin and makes the skin firm and elastic, so it has a skin moisturizing function. In addition, collagen has an anti-aging function, and when the skin is exposed to ultraviolet rays for a long time, proteolytic enzymes increase, decomposing collagen and elastin fibers (elastic fibers) that make up the skin, thereby reducing skin elasticity and causing wrinkles. In particular, collagen production begins to decline significantly after the age of 25, so supplementing it through food helps to prevent aging. Furthermore, collagen has the effect of preventing senile hair loss. Collagen plays an important role in regenerating the skin, but it is an essential ingredient for making our body hair, and it can fall out or thin as we age. Supplementing collagen through regular food intake can prevent senile hair loss. Collagen also prevents nail breakage. The reason nails are brittle is due to a lack of protein. Supplementing with collagen, a protein, has the effect of supplying shine and nutrition to the nails, helping them to grow firm and evenly, thereby preventing the nails from cracking and breaking. In addition, collagen is beneficial for joint health. Joints refer to the areas where bones are connected to each other, and they serve to absorb shocks caused by movement. Joints may experience pain as cartilage is damaged by various causes, such as external shocks or aging of the body. As about 73% of bone organic matter and about 50% of cartilage are made up of collagen, it is beneficial for joint health. Collagen boosts metabolism. Because collagen has the effect of connecting cells to cells, it plays a role in transporting nutrients absorbed from the small intestine to each organ or tissue, and has the effect of accelerating metabolism, thereby discharging various waste products accumulated in the body to the outside of the body. It helps.

  

When collagen is treated with a proteolytic enzyme other than collagenase, such as pepsin, it does not act on the helical structure but acts only on the terminal peptide, leaving only the helical collagen from which the terminal peptide has been removed. The antigenicity of this collagen is hardly a problem for atelocollagen (collagen with only a helix structure without a terminal peptide since it means no a and ends with telo). Terminal peptides form a crosslinking (a chemical reaction in which a natural or synthetic polymer having a side chain structure is linked in several ways to form a new chemical bond to form a three-dimensional network structure) between molecules. Collagen can form fibers and becomes insoluble in water. Such atelocollagen is used in cosmetics, and the dispersion (uniformly dispersed liquid) of atelocollagen is freeze-dried to form a sponge, and is used for facial masks and the like. In most cases, soluble collagen is used in combination with creams, emulsions, and lotions. Collagen present in the skin of young animals is not yet sufficiently crosslinked and is easily extracted with acid, but the amount is small and expensive, so insoluble collagen is often used after solubilization. When collagen is added to cosmetics, the moisturizing properties are improved, and in particular, the skin texture is improved and the feeling of use is improved. When treated with nude mice containing 1% collagen for 16 days, the thickness of the epidermis increased, but the molecular weight of collagen is as high as 300,000, so it will be difficult to penetrate, but the mechanism is not yet clear.

  

Collagen precipitates at pH 4 or higher, making it difficult to mix in cosmetics. When the amino group, which is a side chain of a collagen molecule, is changed to a carboxyl group by succinylation, the isoelectric point is lowered from 9.0 to 4.5, so it is soluble at pH 3.5 or lower and pH 5 or higher. Easier to mix Even when formulated in negatively charged cosmetics, esterification of the carboxyl group of the collagen side chain greatly changes the effective charge to + at the pH used, making the formulation easier. Collagen hydrous (collagen peptide) is also used in cosmetics and is confused with collagen.

  

After the age of 20, collagen begins to be gradually lost from the body. Collagen levels decrease gradually at first, but by the age of 50, they begin to accelerate with menopause. At the age of 60 to 70, collagen production in the body is very low, and most people show noticeable signs of aging. Collagen is distributed not only in the skin, but also in bones, cartilage, organs, blood vessels, and hair, and acts as a support. Structural disorders can occur because collagen decreases in the body as aging progresses.

 

The production of collagen in the body decreases with age. Since collagen is not produced in the body, it is necessary to ingest it through food or the like as the age increases. Collagen is also present in large amounts in meat and fish, and is known to be particularly abundant in pork skin, chicken wings, crucibles, and chicken feet. In addition, collagen is present in plant foods such as dried persimmon, duchung tea, and persimmon leaf tea. Collagen is actually used as collagen in the body by eating amino acids or peptides that are hydrolyzed collagen, so it is important to eat amino acids or peptides that are easy to use. The tripeptide of proline-hydroxyflorin-glycine is important, of which proline and hydroxyproline are important. Collagen is often of animal origin, and pig skins or fish scales are used, and recently, vegetable collagen is also used. However, the content of vegetable collagen is very low, so it does not mean much for collagen supply. In recent years, collagen derived from fish has been attracting attention. Fish-derived collagen enzymatically breaks down fish scales to produce low-molecular-weight collagen. Fish collagen has a low molecular weight of about 500 daltons (Da, a mass unit of which the concept of molecular weight is not suitable, such as viruses), so it is quickly absorbed into the body. Instead, they are made from large fish, so there may be a risk that microplastics or heavy metals may be detected. Collagen obtained from edible fish can be enzymatically treated to obtain a collagen hydrous with a high content of tripeptides such as glycine, proline, and hydroxyproline (Glycin-Proline-Hydroxyproline, GPH). This is a low molecular weight collagen hydrous (collagen tripeptide). Since the fishy smell may remain, when it is intended to contain collagen derived from the produced scales in food or the like, a masking material capable of masking the fishy smell is required. For example, in Korean Patent Application Laid-Open No. 2013-0098729, it is known that a strange taste or a strange odor of collagen can be reduced by using a tea extract such as green tea extract or white tea extract. However, when an additive such as a masking material is added, a problem occurs in that the content of collagen decreases in proportion to the added masking material. Since the absorption of collagen through food is limited and the efficiency is low, ingesting fish collagen at ultra-low molecular level, which is easily absorbed by the body, delays the aging of the elderly and enables them to lead a healthy life, thereby improving their quality of life. However, since it is derived from fish, the risk of heavy metals must be considered.

  

Plant collagen does not contain hydroxyproline, a component of animal collagen. Because hydroxycollagen acts in the body when collagen is ingested, hydroxyproline is important for collagen action, but plant collagen does not. In the 1990 book, Organization and assembly of plant and animal extracellular matrix, written by Steven Adair and Robert Mecham, animal collagen is rich in hydroxyproline, but plants are rich in hydroxyproline. It was stated that no hydroxyproline was found. However, some cases of hydroxyproline in vegetable collagen have since been reported. Vegetable collagen is hibiscus (a flower adorned on the heads of hula dancers in Hawaii, and is also called Geumhwagyu in Korea) and canola seeds (improved rapeseed; ) + l(low) + a(acid). Almost all canola imported into Korea is GMO (genetically modified food)] or mushrooms and pine needles are used as raw materials. Hibiscus contains 13% hydroxyproline. The downside is that it is expensive. Canola collagen is extracted from non-GMO canola seeds, and when collagen is extracted by cold-pressing canola seeds, it becomes phytocollagen. Because it is decomposed collagen, the absorption rate is more than 90%. Plant collagen is rich in antioxidants such as polyphenols and flavonoids, which are not found in fish collagen, so antioxidant effects can be expected. Pomegranate collagen and tart cherry collagen are also being advertised a lot, and fish collagen is mixed with pomegranate juice or tart cherry. It is a kind of fish collagen.

  

Collagen supplements commonly used include collagen hydrolysate and undenatured collagen type-II, UC-II, a form of collagen that has not been treated with heat or chemicals. It is known to have a high absorption rate due to its small size. In addition, there is a study that collagen hydrous is more effective in reducing pain in osteoarthritis. There is also a study showing that UC-I is more effective for stiffness (limiting range of motion) in osteoarthritis. It is presumed that collagen hydrolyzate acts as a raw material for connective tissues such as ligaments and tendons, and that UC-II has a kind of immunomodulatory action.

  

Collagen products can be divided into functional collagen, which has been approved for skin function by the Ministry of Food and Drug Safety, and general collagen, which has not been recognized for its functionality. In order to be recognized for its functionality by the Ministry of Food and Drug Safety, it is classified as a health functional food if the functionality is recognized through several verification processes. As a related study, in 2008, Pennsylvania State University's Kristine Clark and her team found 117 athletes (72 males, 75 females) with active joint pain in a paper published in Current Medical Research and Opinion. people) were randomly divided into 2 groups and observed for 24 weeks after taking collagen hydrous as a dietary supplement. As a result, it was reported that the risk of joint deterioration could be reduced in the collagen hydrous group. In a paper published in Skin Pharmacol Physiol by Proksch E of Kiehl University in Germany in 2014, 69 women aged 35 to 39 were divided into 3 groups of 23 and a double-blind placebo-controlled trial was conducted. Only the group taking collagen for 8 weeks increased skin elasticity. In a 2015 paper by Sara Sibilla in the J. of Medical Nutrition & Neutraceuticals, in the UK, women aged 45 to 64 were divided into two groups, one group mixed with a collagen supplement daily for 12 weeks. As a result of providing a fresh beverage and a placebo drink to the control group, the collagen supplement group showed a gradual decrease in wrinkles for 9 weeks, and the moisture content of the skin was higher than that of the control group for 12 weeks. In addition, in an experiment to analyze the effect of collagen hydrolyzate on the skin epidermal barrier and skin elasticity damage caused by UV irradiation, the increase in transdermal water loss and decrease in stratum corneum water concentration were inhibited by the collagen hydrolyzate, skin elasticity and transdermal hyaluronic acid level has been improved Hyaluronic acid is important for maintaining moisture because it stores moisture in the skin and delivers it to the areas where moisture is needed.

  

Collagen comes in various forms, such as powder, tablet, and liquid, and the liquid is quickly absorbed. However, it is practically difficult to see satisfactory effects from eating collagen. This is because collagen is absorbed not only through the skin but also throughout the body, including joints, nails, and hair. The amount that reaches the skin of the face is considered to be insignificant. There are many tissues in the human body that have collagen as a component. Starting with the skin, many human tissues are composed of collagen. As a result, many people mistakenly think that when they eat collagen, the composition of that tissue is formed. However, eating collagen does not make that tissue. Collagen is a protein tissue after all, so you can just think of it as a nutritional supplement. What is important is an amino acid called hydroxyproline, which does not directly go into protein synthesis. In the case of protein synthesis, it enters proline and undergoes a hydroxylation process to become hydroxyproline. Rather than expecting a direct effect as advertised, it is better to view it as eating a health functional food.

 

Collagen injection is used for the purpose of safely removing wrinkles in a short time using a needle. Although the duration of the effect is not very long, from half a year to a year and a half, it is absorbed and there are not many side effects or complications. As the aging population begins in earnest, the number of osteoarthritis patients is steadily increasing, and the related treatment market is heating up. In June 2021, the Health Insurance Review and Assessment Service is changing the reimbursement standards for ‘therapeutic materials for injection into the knee joint’, called joint cavity injections, from June. In other words, a collagen component was newly added to the existing therapeutic material for intra-knee injection based on the salary standard. For knee osteoarthritis patients, a ‘collagen’ ingredient was added to the existing ‘sodium polynucleotide’, so two components of intra-articular injection were included in the benefit offer. The HIRA clarified the injection method and frequency by administering collagen up to 5 times within 6 months (once a week, within 180 mg of total collagen dose). If you have sprained your ankle and go to an orthopedic surgeon, you will receive acupuncture and physical therapy, but if the effect is not that great, an injection of Prolo is recommended. Prolo is not the name of an injection, but a treatment called prolotherapy. Proliferative therapy is a treatment that injects a proliferative agent into a weakened ligament, tendon, or fibrobone connection site, deposits gelatin (denatured collagen) around it, and stimulates the formation of new fibrous and connective tissue to strengthen the area. It is a procedure that is performed. The main component of prolotherapy is glucose and lidocaine, a local anesthetic. Usually, a much higher concentration of glucose is used than the glucose in the sap. Bio-collagen tissue regeneration induction injection therapy is a treatment that injects bio-collagen injection into damaged areas such as ligaments and tendons. 30~70% of tendon or ligament tissue is composed of collagen, and it is expected that collagen supply will help these tissues to be regenerated. Although it depends on the organization, it is possible to reform the organization by supplying 30% to 70%.

  

As a food that helps collagen formation, persimmon or persimmon leaf tea is rich in vitamins, and vitamin A that prevents the formation of dead skin cells is good for dry skin. Dried persimmons and persimmon leaves have similar effects. Persimmon leaf tea, picked from young leaves and dried, has 20 times the vitamin content of lemons, improving skin color and helping with diet. However, caution is needed because there are tannins that only cause constipation in dried persimmons. Tomatoes are rich in vitamin A, which helps the skin to produce collagen, and pomegranates contain collagen-synthesizing ingredients, which helps to improve skin beauty and wrinkles. In addition, pomegranate contains estrogen, which is effective in relieving symptoms of menopause in women before and after menopause. The thin membrane surrounding the pomegranate seeds is particularly rich in collagen. Soybeans contain a large amount of vitamin E and protein, and contain isoflavones, which promote the growth of skin cells and inhibit collagen destruction. Vitamin E and vitamin B in soybeans act as antioxidants and remove free radicals. It also prevents damage to protein and DNA, preventing fine wrinkles and maintaining skin elasticity. It is desirable to consume foods that contain soy ingredients as they are, such as soy milk or tofu. Chicken is rich in collagen, which has the effect of beautifying the skin and preventing osteoporosis. Chicken has the highest percentage of essential fatty acids among meats with 16%. In addition, since chicken contains 15.9% linolenic acid, it is effective in preventing arteriosclerosis and lifestyle-related diseases. The dorsal muscle of eggplant contains a large amount of collagen, which strengthens the cell membrane, which is good for skin beauty and softens the skin that tends to become rough in the changing seasons. Salmon skin also contains a lot of collagen components, has a high protein and lipid content, and contains a large amount of DHA, an unsaturated fatty acid, to prevent adult diseases such as arteriosclerosis and high blood pressure. Anchovy, a high-protein food, is rich in collagen, which is beneficial for skin and joint health. It is rich in taurine, an amino acid that lowers blood cholesterol levels and regulates blood pressure. Shark fin is good for energy recovery, and it is a high-end ingredient used for nourishing food by enhancing food intake. In particular, since it contains a lot of collagen, it has an excellent effect in moisturizing the skin and preventing wrinkles. When absorbed into the human body, it maintains skin elasticity and moisture, prevents spots, freckles, and aging, as well as helps the health of bones, hair, and eyes. Since bone broth contains a large amount of collagen components that make up bones, joints and ligaments, it strengthens muscles and ligaments and has the effect of restoring damaged joint tissues. Pig skin is rich in collagen, which helps to maintain skin elasticity. It is also good as a diet food because it has no carbohydrates and is rich in protein. Although blueberries do not actually contain collagen, they contain a component that inhibits collagen-degrading enzymes, thus maintaining collagen ingested through food. In foreign countries, it is a component necessary for maintaining collagen, and it is preferred over pork skin or pork feet. In addition, blueberries have the highest antioxidant properties of all fruits and vegetables that inhibit free radicals.

  

Collagen itself is a protein and has no side effects, but foods with collagen often contain a lot of cholesterol, so if you consume too much, you need to pay attention because it can cause obesity or increase acne. kkp304@hanmail.net

 

*Writer/Park Kwang-gyun

 

1975, Graduated from the Department of Biochemistry, Yonsei University. Graduated from Yonsei University College of Dentistry in 1980. 1988, Yonsei University, Department of Medicine, M.S.-Ph.D. 1987-1990, Professor, Department of Biochemistry, Wonju University, Yonsei University. 1990-1993, Visiting Professor, Department of Oncology, University of Wisconsin School of Medicine, USA. 1990-1996, Professor, Department of Biochemistry and Molecular Biology, Yonsei University College of Medicine. 1997-2018, Department of Oral Biology, College of Dentistry, Yonsei University. 2018- Present, Professor Emeritus, Yonsei University. He has served as the Director of Life Sciences and Medicine at the Other Academic Promotion Foundation and the Korea Research Foundation.

 

    
기사제보 및 보도자료 119@breaknews.com
ⓒ 한국언론의 세대교체 브레이크뉴스 / 무단전재 및 재배포금지
 

이 기사를 후원하고 싶습니다.

독자님의 작은 응원이 큰 힘이 됩니다.
후원금은 인터넷 신문사 '브레이크뉴스' 발전에 쓰여집니다.
  • 도배방지 이미지

광고