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콜라겐 (Collagen)
1. 생화학적 고찰
정 의 : 동물의 뼈, 연골, 이(齒), 건(腱), 피부 외에 물고기의 비늘 등을 구성하는 경단백질(硬蛋白質)로 교원질(膠原質)이라고도 한다. 섬유상 고체로 존재하고, 전자현미경으로 보면 복잡한 가로무늬 구조로 되어 있다. 물, 묽은 산, 묽은 알칼리에 녹지 않지만 끓이면 젤라틴이 되어 용해된다. 트립신 등 단백질 분해효소의 작용은 받기 어렵고, 콜라게나아제의 작용을 받는다. 조직으로부터의 분리는 유기용매 추출, 산·알칼리처리 후 트립신, 히알루로니다아제를 작용시켜 불용성 물질을 콜라겐으로 얻는다. 구성 아미노산은 프롤린, 옥시프롤린, 글리신, 글루탐산 등이며, 그 중에서도 다른 단백질에 존재하지 않는 옥시프롤린의 함량이 높다는 것이 특징이다. 콜라겐 분자는 2개의 폴리펩티드 사슬이 감겨 수소결합으로 서로 결합된 콜라겐형 구조이다.
설 명 : 콜라겐은 오래 전부터 식용으로 이용되고 있으며, 콜라겐 및 그 변성물인 젤라틴을 섭취한 경우에는 다른 단백질과 마찬가지로 소화관 내에서 소화효소에 의해 분해되어 대부분 아미노산의 형태로 흡수된다. 콜라겐은 콘드로이친황산과 함께 연골의 주요구성 성분으로 연골에 탄력과 외부의 충격을 완화시키는 작용을 한다. 이 외에도 콜라겐은 면역기능을 향상시키고, 세포의 재생작용을 촉진시켜 관절을 튼튼하게 해주며, 피부의 신진대사 활성화 및 보습력 유지를 통하여 피부미용에 탁월한 효과를 가져다준다. 콜라겐은 인체 내에서 젊어서는 많이 합성되나 20대 이후에는 생성량이 줄어들기 때문에 나이가 들면서 피부의 탄력은 물론 잇몸의 붕괴, 근육통, 혈관벽의 손상, 특히 공기중의 유해산소인 프리 라디칼(Free radical)에 의하여 햇빛이 많이 닿는 얼굴 등에 리포프신이라는 색소가 출현하여 생기는 검버섯, 기미 등이 발생한다. 이러한 질병적 요소를 예방 치료하기 위해서는 콜라겐이 많이 함유된 식품이나 콜라겐 가공식품, 콜라겐 화장품을 사용해야만 된다.
급 원 : 콜라겐이 함유되어 있는 부위는 동물껍질, 발톱이나 손톱, 뿔, 지느러미, 물렁뼈 등으로 동물의 외계를 보호하고 있으며, 결합조직인 근육이나 건(腱), 인대(靭帶), 근막(筋膜) 등이다. 콜라겐은 동물의 몸속에 가장 많이 들어있는 섬유상의 단백질로, 피부의 진피층과 결합조직의 주성분이며 또한 뼈를 구성하고 있는 단백질 중 90%는 콜라겐이다. 일반적으로 의료용이나 화장품용으로 사용되고 있는 콜라겐은 동물의 피부와 뼈에서 추출한 것으로 분자량 약 10만 가량의 폴리펩티드 사슬이 3개 모여 나선구조로 이루어진 고분자단백질이다.
비 고 : 콜라겐을 장시간 물과 가열하여 어느 정도 온도가 올라가면 급속하게 분자 구조가 변화하여 3개의 사슬이 풀려 가용성이 되어 용액으로 추출된다. 이추출액을 농축건조한 것이 식품용과 의료용, 사진용으로 사용되는 젤라틴이며, 겔화능력을 지닌 소화흡수하기 좋은 단백질이다. 콜라겐 펩티드는 콜라겐이나 젤라틴을 효소 등으로 저분자화하여 소화흡수율을 높인 것으로 분자량 약3천 ~2만 가량이 되어 젤라틴의 특성인 겔화능력은 사라진다. 현재 식품업계에서 말하는 콜라겐은 대부분이 이 콜라겐 펩티드를 가리키는 것이다. 콜라겐이 주목을 받기 시작한 것은 최근 10년 정도의 일이다. 몸 안에 많이 존재하는 성분이기 때문에 평범하여 연구자의 주의를 끌지 못했다고 한다. 콜라겐은 단세포 생물에서는 만들어지지 않고 다세포동물에서 만들어진다. 단백질의 일종이고 가늘고 긴 섬유 모양을 하고 있다. 동물의 뼈와 껍질을 열처리하면 조직으로부터 콜라겐 분자가 추출된다. 물고기나 육고기를 조리했을 때 냄비 바닥에 미끈거리는 것이 고이는데 이것이 콜라겐이다. 인간의 몸에는 대략 500만 종류의 단백질이 있는데 그 중 3~4할을 콜라겐이 차지한다. 그중에서도 피부의 7할은 콜라겐이다. 또 뼈에 있는 콜라겐의 양은 뼈중량의 20%를 차지한다. 척추의 추간판과 무릎 등의 관절에 연골이 있기 때문에 유연하게 몸을 움직일 수 있는데 연골에는 콜라겐이 많다. 즉 콜라겐은 세포간의 접착제에 해당한다. 최신의 연구에서는 마크로파지와 림프구의 힘을 강하게 하여 면역작용의 파워를 높인다는 사실이 알려져 있다.
2. 기능성
세포의 접착제 : 콜라겐은 몸 속에서 세포와 세포가 떨어지지 않도록 접착제같은 역할을 하는 단백질이다. 우리 몸을 구성하는 단백질 중 무려 1/3을 차지하는 중요한 성분이다.
몸과 장기의 구조재 : 머리카락을 구성하는 케라틴은 구조적으로 콜라겐과 비슷하다. 각막, 결막의 주성분은 콜라겐이다. 이빨은 상아질의 18%, 잇몸이나 치근 막도 주로 콜라겐으로 되어있다. 피부 표피 아래 있는 진피의 70%는 콜라겐이다. 소톱과 발톱의 주성분인 케라틴은 구조적으로 콜라겐과 비슷하다. 각종 내장의 구성에 콜라겐이 관여하고 있다. 뼈와 뼈를 이어주고 있는 연골의 50%가 콜라겐이다. 뼈의 유기물 중 80%가 콜라겐이다. 뼈와 근육을 이어주는 힘줄의 80%가 콜라겐이다.
세포기능의 활성화 : 세포와 세포 사이에는 반드시 콜라겐이 있어서 세포끼리 떨어지지 않도록 하고 있다. 소장에서 흡수된 영양소는 혈관을 통해 각 세포로 전해지는데, 모세 혈관에서 스며 나온 영양소는 콜라겐이 다리 역할을 해서 각 세포로 전해진다. 또한 노폐물도 콜라겐을 통해 혈관으로 운반되어 몸 밖으로 배출된다. 콜라겐은 몸 전체의 흐름을 만드는 중요한 역할을 하고 있다.
세포의 증식작용
지혈작용
면역강화
피부 미용 : 주름해소 효과, 기미가 엷어지며 점차 없어지며 미백 효과가 있어 피부의 젊음을 되찾게 된다.
3. 인체와 콜라겐
1. 콜라겐의 노화
콜라겐은 나이가 들수록 체내에서 합성하는 힘을 잃게된다.
콜라겐은 몸속에서 신진대사를 계속하고 있다. 장 속에서 일단 아미노산으로 분해된 후 흡수되어 몸 속에서 새로운 콜라겐을 생성한다. 18세 정도가 되면 그 속도는 급속히 떨어지기 시작한다(참고로 40세는 18세에 비해 절반 이하가 된다). 신진대사가 둔해져, 오래된 콜라겐이 분해되지 않고 계속 축적되면 콜라겐을 합성하는 재료도 부족해짐으로써 콜라겐의 신진대사가 점점 나빠진다.
2. 피부와 콜라겐
피부의 구조 : 피부는 표피와 진피로 나눌 수 있다. 표피는 피지 막 아래 4개의 층으로 이루어져 있으며, 피부 세포는 그중의 하나인 기저 층 이라는 곳에서 만들어진다. 만들어진 세포는 모양을 바꾸면서 위층으로 이동하여 점점 각질로 변한다.그리고 마지막으로는 때가 되어 벗겨져 나간다. 이처럼 피부는 계속해서 생겨나고 변하고 있다. 세포를 만드는 중요한 기저 층을 받치고 있는 것이 진피이다. 진피는 표피의 수분 함유력의 열쇠를 쥔 곳으로 피부의 탄력을 유지하여 탱탱한 피부를 만들어준다. 이 진피의 대부분을 콜라겐이 차지하고 있다. 진피는 콜라겐과 에스테틴이라는 단백질로 이루어진 섬유가 그물처럼 얽혀 있으며 그 사이를 젤리 형태의 히아르론산이 채우고 있다. 이섬유가 스프링처럼 신축함으로써 피부의 윤기와 탄력이 유지되는 것이다.
피부의 노화 : 우리피부는 나이나 생활 환경에 따라 수분, 탄력성, 색, 윤기를 잃고 거칠어진다. 이것이 노화로서 기미나 주름, 주근깨 등이 많아지는 과정이다. 기미가 생기고 윤기가 없어지는 것은 진피의 노화가 주원인이다. 젊은 사람의 피부는 탄력성이 좋다. 특히 아기 때는 체내에 콜라겐이 가장 많아서 온몸이 매끌매끌하다. 나이를 먹어 콜라겐이 부족하거나 질이 나빠지면 위에서 말한 스프링이 늘어진 채 고무처럼 되어버려 피부는 탄력을 잃고 주름도 생기게 된다.
머리카락 : 머리카락은 피부 조직의 진피라는 부분에 뿌리가 있으며, 여기서 영양소를 흡수한다. 콜라겐이 오래 축적되면 탄력을 잃고 거칠어지므로 머리카락에 충분한 영양을 공급할 수 없게 된다. 이로 인해 머리카락이 가늘어지거나 빠지는 현상이 생긴다.
자외선에 의한 피부노화 : 태양에서 지표면에 도달하는 빛의 약6%는 눈에 보이지 않는 자외선이다. 이 자외선은 C파, B파, A파로 나눌수 있다. C파는 유전자를 손상시킬 정도로 강한 힘을 갖고 있지만 지표면에는 거의 도달하지 않는다. B파는 단시간에 피부에 영향을 미쳐 피부를 태우고, 때로는 염증을 수반하게 된다. 단, 파장이 짧아서 진피까지 도달하는 일은 없다. A파는 세기는 가장 약하지만 자외선 총량의 90% 이상을 차지하며, 흐린 날에도 지표면에 닿으므로 커튼 등으로도 차단할 수 없다. 또 파장이 길어 진피까지 도달한다. A파를 많이 쬐면 세포 속에 활성 산소가 발생하여 세포막이 파괴되며 피부의 탄력을 유지해주는 콜라겐섬유가 변질되어 버린다. 어린 아기의 피부는 용성이지만 노화된 피부는 불용성이다. A파를 쬔진피는 불용성 콜라겐으로 변해 버린다. 불용성 콜라겐은 피부의 탄력과 수분 함유력을 잃게 하여 기미나 주름의 원인이 된다. 표피세포의 갱신 기간은 28일이므로 햇빛에 타거나 하는 일이 1개월 이상 지속되면 피부색이 변하고 진피 부분의 갱신에 300일 이상이 걸리게 된다. 어릴 때는 신진대사가 활발하므로 진피의 갱신도 빨라서 불용성 콜라겐이 증가하는 일은 없지만, 나이가 들수록 신진대사가 느려지므로 진피의 갱신이 콜라겐의 변성 속도를 따라갈 수 없으므로 기미나 주름이 생기게 된다.
3. 콜라겐과 뼈
뼈는 콜라겐 섬유에 칼슘이 흡착하여 형성된다.
즉, 콜라겐 섬유가 철골과 칼슘을 콘크리트로 하여 뼈라는 구조물을 만들어낸다고 알려져 있다. 철골(콜라겐섬유)이 오래되면 콘크리트(칼슘)와의 결합력이 약해져서 건물(뼈대)이 붕괴되는 것이다. 콜라겐이 신선할 때는 칼슘 흡착률도 높지만, 콜라겐이 오래되면(노화) 흡착력이 떨어져서 뼈가 버석버석한 상태가 된다. 골 다공증은 뼈의 칼슘이 빠져나가 뼈가 약해지는 증상이다. 칼슘의 중요성만 강조되고 있는 경향이 있지만, 그 전에 콜라겐과 칼슘이 단단히 결합해야한다는 사실을 잊어서는 안된다. 물렁뼈는 탄력성를 유지하기 위해 수분을 많이 함유할 필요가 있는데, 그 역할을 하는 것이 이 물렁뼈의 50%를 차지하고 있는 콜라겐이다. 콜라겐이 노화하면 수분을 함유하기 어렵게 되고, 물렁뼈의 마모도 빠르다. 물렁뼈가 마모되면 딱딱한 뼈끼리 부닺치게되므로 뼈의 모양이 바뀌거나 통증을 느끼게 된다. 이것이 변형성 관절염 또는 변형성 요추증으로 불리는 것으로 약으로는 원래 상태로 되돌릴 수 없다.
4. 콜라겐과 혈액
혈관은 콜라겐이 주성분이다. 혈관에는 작은 상처가 끊임없이 생기지만, 그 상처는 또 콜라겐으로 끊임없이 회복되고 있다.
콜라겐은 혈관을 유연하게 하는 중요한 역할을 하고 있다. 만약에 콜라겐 합성이 원활하게 이루어지지 않게되면 혈관에 생긴 미세한 상처에 콜레스테롤이나 칼슘이 달라붙게 된다. 그것이 반복되면 혈관이 점점 굳어지고 결국에는 동맥경화를 일으키게 된다.
5. 콜라겐의 섭취
신진대사를 활발하게하고, 막힌 몸의 흐름을 회복하고 정상적인 기능을 되찾게 하기위해 새롭고 양질의 콜라겐을 적극적으로 섭취함으로써 오래된 콜라겐과 교체해 줄 필요가 있다. 콜라겐은 오래되어도 보급해 주기만 하면 새로운 것으로 자연스럽게 교체가 된다. 부족한 콜라겐을 섭취함으로써 새로운 세포의 생성과 체내의 합성 능력을 촉진할 수 있다.
젊음을 되찾는 효과를 충분히 기대할 수 있다. 콜라겐은 평소의 식사로도 섭취할 수 있지만(생선,닭 날개살, 고기힘줄 등) 이 때는 필요없는 지방이나 당분, 염분 등도 함께 섭취되어 버린다. 콜라겐만을 섭취하면 지방분을 함께 섭취하지 않아도 되므로 콜레스테롤이나 칼로리에 신경을 쓸 필요가 없다. 효과의 안정성 면에서는 분말 형태가 가장 좋다(액체로 된 것은 보존제를 사용하는 경우가 많다). 미용이나 건강을 위해서는 콜라겐을 많이 섭취하는 것이 좋다. 또한 생각날 때 한꺼번에 많이 먹는 것보다는 일정량을 매일 먹어주는 것이 좋다.