Kollagen: Definition, Typen und Schlüsselfunktionen im Körper

Chemische Struktur von Kollagen

Tropokollagen besteht aus drei Alphaketten – α(1) und α(2), die normalerweise in einer Dreifachhelix mit einem Durchmesser von etwa 1,5 nm angeordnet sind. Die Aminosäuresequenz in jeder Kette ist ein sich wiederholendes Triplett Gly–X–Y, wobei Gly Glycin (jede dritte Aminosäure), X häufig Prolin und Y Hydroxyprolin oder Hydroxylysin ist. Diese hydroxylierten Reste vermitteln Wasserstoffbrückenbindungen und stabilisieren die Struktur.

Nachdem Präprokollagen in einer Fibroblastenzelle synthetisiert wurde, unterliegen die Ketten posttranslationalen Modifikationen: Signalsequenzen werden entfernt und Prolin- und Lysinreste werden durch Vitamin-C-abhängige Enzyme hydroxyliert. Tropokollagene werden dann in den extrazellulären Raum ausgeschieden, wo Lysyloxidase-Enzyme kovalente Querverbindungen zwischen den Molekülen herstellen, was die Bildung stabiler Kollagenfasern ermöglicht.

Die Effizienz und Präzision dieser Prozesse bestimmen die Qualität von Kollagen. Genetische Störungen in der Synthese oder Veränderung von Tropokollagen führen zu Erkrankungen des Bindegewebes (z. B. Ehlers-Danlos-Syndrom), und der Mangel an enzymatischen Cofaktoren führt zu Faserschwächung, vorzeitiger Alterung und Gelenkproblemen.

Arten von Kollagen und ihre Rolle

Die wichtigsten Kollagenarten im Körper sind:

• Typ I – über 90 % des Kollagens im Körper, vorhanden in Haut, Knochen und Sehnen; ist verantwortlich für die Zugfestigkeit,
• Typ II – der Hauptbestandteil des Gelenkknorpels; bietet Druckfestigkeit und Lastaufnahme,
• Typ III – begleitet Typ I in Haut und Gefäßen; ist für die Elastizität junger Gewebe verantwortlich,
• Typ IV – baut Basalmembranen von Epithel- und Endothelzellen auf; sorgt für Filterung in den Nieren und Zellunterstützung,
• Typ V – kommt in der Plazentamatrix, im Haar und im Hautbett vor und reguliert die Dicke der Kollagenfasern vom Typ I.

Jeder Kollagentyp hat unterschiedliche mechanische Eigenschaften und Standorte. Typ I ist der Baustein des Bindegewebsgerüsts, Typ II ist die elastische Füllung von Gelenken und Typ IV erzeugt ein dichtes Netzwerk in der Basalschicht, das die Barriere zwischen den Geweben bestimmt. Durch die Kenntnis der Kollagenabteilung können Sie Nahrungsergänzungsmittel genau nach Ihren Bedürfnissen auswählen – Hautregeneration, Gelenkunterstützung oder Gefäßstärkung.

Wie produziert der Körper Kollagen?

Die Kollagenproduktion beginnt in Fibroblastenzellen (in der Haut), Chondroblasten (im Knorpel) und Osteoblasten (im Knochen). Der Prozess umfasst drei Hauptphasen:

1. Präprokollagen-Synthese an Ribosomen des zellulären ER entsteht eine Polypeptidkette mit Signalsequenzen,
2. Posttranslationale Modifikation im endoplasmatischen Retikulum – Hydroxylierung von Prolin und Lysin, Glykosylierung von Hydroxylresten, Entfernung von Signalsequenzen und Termination mit Prokollagen,
3. Bildung von Tropokollagen in der ECM – enzymatische Entfernung von Propeptiden, Autoaggregation von Tropokollagenen und Vernetzung durch Lysyloxidase.

Der wichtigste Cofaktor der posttranslationalen Hydroxylierung ist Vitamin C – ohne es ist Kollagen instabil und wird schnell abgebaut. Die für Aminosäuremodifikationen verantwortlichen Enzyme benötigen außerdem Eisen und Sauerstoff. Wenn dem Körper diese Inhaltsstoffe fehlen, wird Kollagen minderer Qualität produziert, was sich auf den Zustand von Haut, Gelenken und Knochen auswirkt.

Die Regulierung der Kollagenproduktion erfolgt durch Wachstumsfaktoren (TGF-β, FGF) und hormonelle Signale (Östrogene, Wachstumshormon). Mit zunehmendem Alter nimmt die Expression von Genen ab, die für Kollagen und enzymatische Cofaktoren kodieren, und die Aktivität von Metalloproteinasen, die Fasern abbauen, nimmt zu – das sind die natürlichen Ursachen der Gewebealterung.

Wo kommt Kollagen vor?

Kollagen kommt in fast jedem Bindegewebe vor:

• Dermis – macht etwa 70 % der Trockenmasse aus, sorgt für Festigkeit und Elastizität,
• Sehnen und Bänder – Kollagenfasern vom Typ I nähen sie zu parallelen Bündeln zusammen und verleihen ihnen Zugfestigkeit,
• Gelenkknorpel – Kollagen Typ II bildet ein mit Proteoglykanen gefülltes Netzwerk, das Widerstand gegen Kompression bietet,
• Knochen – Kollagenfasern bilden ein Gerüst für eingebettete Hydroxylapatitkristalle und sorgen für Flexibilität und Festigkeit.
• Blutgefäße – Kollagen Typ I, III und IV baut die Gefäßwand auf und schützt so vor Rissen und Elastizitätsverlust,
• Kellermembranen innere Organe – Kollagen Typ IV sorgt für eine Filterung in den Nierenglomeruli und unterstützt das Epithel.

Dank der breiten Verteilung von Kollagen im Körper können viele Funktionen beeinflusst werden – von der Hautfestigkeit über die Beweglichkeit der Gelenke bis hin zur Gefäßleitfähigkeit. Dieses Phänomen erklärt, warum eine Kollagenergänzung in verschiedenen Bereichen der Gesundheit und Schönheit Vorteile bringt.

Schlüsselfunktionen von Kollagen

Kollagen erfüllt im Körper folgende Hauptfunktionen:

1. Strukturell: baut ein Gerüst aus Bindegewebe auf und sorgt so für Festigkeit und Elastizität,
2. Regenerativ: unterstützt die Reparatur von Schäden durch die Rekrutierung von Fibroblasten und die Modulation von Entzündungen,
3. Barriere: in Basalmembranen steuert es die Diffusion von Substanzen zwischen Geweben,
4. Abschreibung: im Gelenkknorpel absorbiert es mechanische Belastungen,
5. Stoffwechsel: bindet Wasser und Mineralsalze, beeinflusst die osmotische Homöostase im Gewebe,
6. Immunmodulatorisch: moduliert die Immunantwort durch Signalisierung von Integrinrezeptoren,
7. Signalisierung: Kollagenpeptide können als Wachstumsfaktoren wirken und die Angiogenese (VEGF) und die Zellproliferation stimulieren.

Das Verständnis dieser Funktionen ist entscheidend für die gezielte Unterstützung des Körpers – sei es bei der postoperativen Regeneration, der Rehabilitation nach Verletzungen oder der Vorbeugung der Hautalterung. Kollagen wirkt auf viele Arten und kombiniert den mechanischen Aspekt mit der biochemischen Unterstützung der Zellen.

Faktoren, die den Kollagenspiegel beeinflussen

Kollagensynthese und -abbau werden durch zahlreiche Faktoren verändert:

• Alter: natürlicher Produktionsrückgang ab dem 25. Lebensjahr (~1 %/Jahr),
• UV-Strahlung: Lichtalterung durch MMP-Aktivierung und oxidativen Stress,
• Diät: Ein Mangel an Vitamin C, Zink und Kupfer schränkt die posttranslationale Modifikation ein, überschüssiger Zucker führt zur AGE-Glykierung.
• Oxidativer Stress: freie Radikale schädigen Kollagenfasern und erhöhen MMP,
• Psychischer Stress und Cortisol: hemmt die Aktivität von Fibroblasten,
• Schlafmangel: GH-Mangel verringert die ECM-Erneuerung,
• Chronische Krankheiten: Entzündungen (rheumatoide Arthritis, Diabetes) führen zu chronischem Abbau,
• Rauchen und Alkohol: erhöhen Oxidation und Entzündung,
• Körperliche Aktivität: Mäßig regt die Produktion an, Überlastung kann zu Mikroschäden führen.

Durch den Umgang mit diesen Faktoren – Vermeidung von UV-Strahlung, gesunde Ernährung, Stressreduzierung, ausreichend Schlaf und moderates Training – können Sie ein Gleichgewicht zwischen Kollagensynthese und -abbau aufrechterhalten und Gewebealterungsprozesse verzögern.

Symptome eines Kollagenmangels

Kollagenmangel äußert sich in verschiedenen Bereichen:

• Haut: Schlaffheit, Falten, Trockenheit, schlechte Wundheilung, Neigung zu Blutergüssen,
• Gelenke: Schmerzen, Steifheit, eingeschränkte Beweglichkeit, beschleunigte Degeneration,
• Würfel: verminderte Mineraldichte, erhöhtes Risiko für Frakturen, Osteoporose,
• Haare und Nägel: Sprödigkeit, Sprödigkeit, langsameres Wachstum,
• Blutgefäße: geschwächte Elastizität, erhöhtes Risiko für Bluthochdruck und Krampfadern.

Die ersten Symptome sind oft subtil: Verlust der Hautfestigkeit an besonders dünnen Stellen (Unterseite der Augenlider), Morgensteifheit der Gelenke und geringfügige Veränderungen in der Haarstruktur. Es lohnt sich, auf diese Signale zu achten, um so schnell wie möglich Korrekturmaßnahmen umzusetzen – Diät, Nahrungsergänzung oder Behandlungen, die die Synthese anregen.

Wie kann die natürliche Kollagenproduktion unterstützt werden?

Zur Unterstützung der endogenen Kollagensynthese lohnt sich die Kombination von:

• Eine Ernährung reich an Aminosäuren und Cofaktoren: Kollagenpeptide, Vitamin C, Zink, Kupfer, Biotin,
• Ergänzung: Kollagenhydrolysat (5–10 g pro Tag), Vitamin C (500–1000 mg), Hyaluronsäure, Probiotika,
• UV-Schutz: Täglicher Lichtschutzfaktor 30–50, Meiden der Sonne während der Hauptverkehrszeiten, schützende Kleidung,
• Aktiver Lebensstil: Krafttraining, Aerobic, Massagen, Stretching,
• Regeneration: 7–8 Stunden Schlaf, Entspannungstechniken, Reduzierung von Stimulanzien,
• Anregende Kosmetik: Retinoide, Vitamin C in Form von L-Ascorbat, biomimetische Peptide.

Ein ganzheitlicher Ansatz – die Kombination von Ernährung, Nahrungsergänzung, Pflege und Lebensstil – ist der Schlüssel zur Aufrechterhaltung einer hohen Fibroblastenaktivität und der Stabilität der Kollagenfasern. Dadurch kann der Körper das Gewebe effektiv regenerieren und über viele Jahre hinweg seine Gesundheit und sein jugendliches Aussehen bewahren.

Quellen

• Prockop DJ, Kivirikko KI. Kollagene: Molekularbiologie, Krankheiten und Therapiepotenziale. Annu Rev Biochem. 1995.
• Schultern MD, Raines RT. Kollagenstruktur und -stabilität. Annu Rev Biochem. 2009.
• Verzijl N et al. Einfluss des Kollagenumsatzes auf die Akkumulation fortgeschrittener Glykationsendprodukte. J Biol. Chem. 2000.
• Fisher GJ et al. Mechanismen der Lichtalterung und der chronologischen Hautalterung. Arch Dermatol. 2002.
• Zdzieblik D et al. Eine Kollagenpeptid-Supplementierung verbessert die Körperzusammensetzung und Muskelkraft bei älteren Männern. Br J Nutr. 2015.

FAQ

Warum lohnt es sich, die natürliche Kollagensynthese zu unterstützen, anstatt sie nur zu ergänzen?

Die Unterstützung der endogenen Kollagenproduktion stellt den gesamten Prozess sicher – die Bereitstellung von Aminosäuren, Cofaktoren (Vitamin C, Zink, Kupfer) und die Aktivierung von Fibroblasten durch Ernährung, Lebensstil und Behandlungen. Eine Nahrungsergänzung ist eine Ergänzung, aber ohne entsprechende Voraussetzungen (Ernährung, Regeneration, UV-Schutz) können Kollagenpeptide nicht effektiv genutzt werden.

Welche Übungen stimulieren Fibroblasten zur Kollagenproduktion?

Krafttraining mit mäßiger Belastung (Übungen mit Körpergewicht oder leichten Hanteln) und aerobe Aktivität (Laufen, Nordic Walking, Schwimmen) verbessern die Blutversorgung des Gewebes, versorgen Fibroblasten mit Sauerstoff und stimulieren die Kollagensynthese durch Erhöhung der lokalen Konzentration von Stickoxid und Wachstumsfaktoren.

Ermöglicht eine vegane Ernährung die Kollagensynthese?

Eine vegane Ernährung liefert Vorläuferaminosäuren (Glycin, Prolin) aus pflanzlichen Proteinquellen (Erbsen, Soja, Quinoa) und Cofaktoren (Vitamin C aus Früchten, Zink und Kupfer aus Nüssen). Obwohl es kein natürliches Kollagen enthält, unterstützen eine geeignete Zusammensetzung der Mahlzeiten und die Ergänzung mit Kollagenhydrolysat der Poate-Pflanze die Kollagensynthese im Körper.

Welche Kosmetika unterstützen die Kollagensynthese?

Retinoide (Retinol, Retinaldehyd) stimulieren die Expression von COL1A1-Genen und hemmen MMPs. Biomimetische Peptide aktivieren Fibroblastenrezeptoren und Vitamin C in Form von L-Ascorbat schützt vor oxidativem Stress und unterstützt die Prolinhydroxylase. Die regelmäßige Anwendung von Serum mit diesen Inhaltsstoffen verbessert den Kollagenfaseranteil der Haut.

Wie schnell können Sie die Auswirkungen einer verbesserten Kollagensynthese erkennen?

Die ersten Symptome – bessere Feuchtigkeitsversorgung und Elastizität der Haut – können nach 4–6 Wochen eines ganzheitlichen Ansatzes auftreten. Um die Faserdichte zu erhöhen und tiefere Falten zu reduzieren, sind in der Regel etwa 12 Wochen regelmäßige Ernährung, Nahrungsergänzungsmittel und stimulierende Behandlungen erforderlich.

Ist Vitamin C für die Kollagensynthese wirklich notwendig?

Ja – Vitamin C ist ein Cofaktor von Prolin und Lysinhydroxylase. Ohne sie findet die Hydroxylierung nicht richtig statt und die Fasern sind infolgedessen instabil und anfällig für Abbau. Aus diesem Grund lohnt es sich bei einer Kollagenergänzung immer, 500–1000 mg Vitamin C pro Tag einzunehmen.

Wie kann man die Glykation von Kollagen verhindern?

Durch die Begrenzung des Verzehrs von Einfachzuckern und stark verarbeiteten Produkten wird die Bildung fortgeschrittener Glykationsprodukte (AGEs) reduziert, die Kollagenfasern versteifen. Es lohnt sich auch, zu Antioxidantien (Vitamin C, E, Polyphenole) zu greifen und übermäßige Sonneneinstrahlung zu vermeiden, da dies den oxidativen Stress reduziert und die Fasern vor Versteifung schützt.