コラーゲン（Collagen）は、多細胞動物の細胞外基質（細胞外マトリクス）の主成分です。繊維状あるいは膜状の構造体をした、不溶性動物性たんぱく質の1種として知られます。コラーゲンは体内で最も多いたんぱく質であり、人体のたんぱく質総量の25%以上を占めているのです。

たんぱく質の大部分は生体中で球状を示し、水に溶けた状態で存在しています。しかしコラーゲンは水に溶けない状態で存在し、臓器や人体の作りを形成し、支えて頑丈にしたり、臓器と臓器を結合させ境界を作ったりします。

コラーゲンは皮膚や腱、軟骨、骨、血管壁、歯、歯茎（60%コラーゲン）などに多く存在し、特に皮膚や腱では含有する有機物の70～85%（湿重量比）を、コラーゲンが占めています。

強さと柔軟さを兼ね備える皮膚。骨と筋肉を引っ張る力を伝える腱。硬さとしなやかさを持つ骨。このように、コラーゲンは線維化することで多様な働きを担います。

ゼラチン

コラーゲンは高温（哺乳類から抽出されたものは約40度、魚類から抽出されたものはそれ以下の温度）で変性させると、ゼラチンとなります。コラーゲンと異なり、水に溶けるといった物理的・化学的性質を持つのが特徴です。

ゼラチンはコラーゲン配合と表記された化粧品および補助食品、ゼリーの原料として用いられます。主な原料は牛・豚など大動物の皮膚・骨や魚類です。

成分

コラーゲンは主に、間葉性細胞に属する線維芽細胞、骨芽細胞、軟骨芽細胞、象牙芽細胞、線維随伴細胞などにより合成されます。また上皮細胞や平滑筋細胞にもコラーゲン合成能があると言われています。

線維芽細胞やその他の細胞で合成されるコラーゲンは、プロコラーゲンの状態で細胞外に分泌された後、重合化して線維を形成。プロコラーゲンは、細胞外で酵素分解によりN末端ペプチドの一部が切断され、プロトコラーゲンに変わります。プロトコラーゲンからコラーゲン線維の形成には、酸素・鉄イオン(Fe2+)・アスコルビン酸・α-ケトグルタル酸が関わります。

コラーゲンは化学的に安定したたんぱく質であり、皮膚や骨、関節などに存在する場合、長期間分解されません。これはコラーゲンが持つ特有のアミノ酸配列構造、架橋結合、3重らせん構造が酵素分解を受けにくいためです。

健康なヒト組織中のコラーゲンは、皮膚で15年、軟骨で117年の半減期を有するとされています。しかし発育期や創傷治癒時の結合組織では、コラーゲンの生成・分解が盛んに行われ、組織が再生されます。

種類

2004年までに、ヒトのコラーゲンたんぱく質は30種類以上あると判明しています。そして各コラーゲンは、ローマ数字を使って28の型に分類されています。

真皮、靱帯、腱、骨などではI型コラーゲンが、関節軟骨ではII型コラーゲンが主成分です。全ての上皮組織の裏打ち構造である、基底膜にはIV型コラーゲンが多く含まれています。体内で最も豊富に存在しているのは、I型コラーゲンです。

構造

コラーゲンは、3本のポリペブプチド鎖がロープのように巻きついた、三重らせん構造をとります。

コラーゲンの構成は、グリシン（Glycine）が35%と最も多く、次いでプロリンとヒドロキシプロリン（プロリンが酵素によって修飾されたもの）が21%、アラニンが11%と、ここまででコラーゲン全体の70%近くを占めます。

多くの種類のたんぱく質では、グリシン含有量はわずかです。しかしゼラチンやエラスチンなど動物性たんぱく質のうち、コラーゲンにはかなり多く含まれます。

また、コラーゲン特有のアミノ酸としてヒドロキシプロリンとヒドロキシリシンなどが知られています。これらは通常のプロリン・リシンに対して、水酸基が1つ付加した構造のアミノ酸であり、他のタンパクにはほとんど含まれません。

消化・吸収

これまでたんぱく質は体内で、全てアミノ酸に分解されると考えられてきました。しかしコラーゲンは他のたんぱく質とは異なり、かなりの割合でペプチドで吸収され、血液中に長時間存在します。

中でも「プロリン－ヒドロキシプロリン（P-O）」「ヒドロキシプロリン－グリシン（O-G）」の2種類のペプチドが、特に多く吸収されることが明らかになりました。

「O（ヒドロキシプロリン）」はコラーゲン特有のアミノ酸で、全てのペプチドに含まれます。Oを含むペプチドは特殊なつながり方をするためたんぱく質分解酵素が作用しにくく、ペプチドのまま吸収されるのです。

「P-O」に目印をつけてラットに食べさせ、体のどこにそのペプチドが運ばれるのかを確かめる研究では、骨・関節・皮膚に運ばれていることが確認されました。しかも細胞レベルと、非常に細部まで届けられることが明らかになったのです。

人間においても同様に、血中に溶け込んだペプチドは、血流にのって人体各部位の細胞まで運ばれていくのではないかと考えられています。

各細胞に運ばれたコラーゲンペプチドは、以前は体内のコラーゲン組織を作る材料になると考えられていました。しかし現在は、コラーゲンペプチドは何らかの「シグナル（命令）」を細胞に送り、その細胞を活性化させるという考え方が主流です。

シグナルの実体やメカニズムはまだ未解明ですが、次のようなシグナルを出していると考えられています。

・線維芽細胞や軟骨細胞がコラーゲンを活発に作り出すための環境を整える

・組織に弾力を与えるヒアルロン酸の生長を促す

・細胞の分裂を促す

これらのシグナルは、細胞の最も外側にある細胞膜に窓口があると予想されています。具体的に、ペプチドを細胞内に入れる通路（トランスポーター）、ペプチドを細胞内の物質と反応させるための受け皿（レセプター）によって細胞核を経由してシグナルが受け取られているのではと考えられています。

１）ヒドロキシプロリンとヒドロキシリシン

ヒドロキシプロリンとヒドロキシリシンは水素結合によって、タンパク鎖同士を結び、3重らせん構造を保つ働きがあります。ヒドロキシプロリンは体内で、プロリンのヒドロキシル化によって合成されますが、この時に必要なのがビタミンCです。

ヒドロキシプロリンは体内に存在しても、皮膚のコラーゲンを作る線維芽細胞に直接取り込まれません。しかしヒドロキシプロリンを含むペプチドは、細胞の働きを活性化させる様々な生理的活性があります。具体的には、コラーゲンを経口摂取することで（ヒドロキシプロリンを含む）ペプチドの血中濃度が長時間上昇し、損傷した線維芽細胞を刺激して再生を促進するなどです。

ただし、体内におけるコラーゲンの合成には、リシンやビタミンCが必要となります。

ヒドロキシプロリンとヒドロキシリシンは、いずれもタンパク合成の際に組み込まれません。それぞれプロリン、リシンの形で合成され、タンパク鎖が形成された後に、酸化酵素によって付加されます。この反応には、ビタミンCを補酵素、鉄を補因子としてそれぞれ必要です。

ヒドロキシプロリンは、体内でコラーゲンの螺旋構造を作るため「だけ」に使われる物質です。天然食品ではコラーゲン以外に含まれておらず、コラーゲンを食べることでしか吸収できません。

２）コラーゲン細線維とコラーゲン線維

I型コラーゲンの場合、長さ約30.0nm・太さ約1.5nmのトロポコラーゲンが、少しずつずれて集まり、より太く長い繊維を作る場合があり、コラーゲン細繊維と呼ばれます。

骨や軟骨の中のコラーゲンは、このコラーゲン細繊維を形成し、骨基質や軟骨基質にびっしりと詰まっています。コラーゲン細繊維の太さは数十～百数十nm。この太さは、コラーゲン細繊維を作っているコラ－ゲンの各型の割合などによって決まります。

コラーゲン細繊維がさらに多く集まり、結合組織内で強大な繊維を形成する場合もあります。これがコラーゲン繊維（線維）です。コラーゲン繊維の太さは数μm～数十μmで、皮膚の真皮や腱など、びっしりと詰まっています。

作用

コラーゲンは、様々な結合組織に力学的な強度や弾力性を与えたりするのに役立っています。

体の細胞は、血液中に浮遊している血球などを除くと、細胞と細胞が寄り集まって存在しています。そしてコラーゲンは細胞と細胞の隙間を埋めて足場を形成し、細胞の分化や増殖、形態や器官の形成を担っているのです。そのため、コラーゲンの不足や過剰摂取は体に様々な悪影響を与えます。

１）弾力性

腱には、筋肉が発生した張力を骨などに伝え、運動を起こす際に非常に強い負荷がかかります。腱の主成分は、隙間なく配列したコラーゲン繊維で形成され、強い力にも耐えられます。

骨や軟骨の内部では、びっしりと詰め込まれたコラーゲン細繊維が、弾力性を増すのに役立っており、衝撃による骨折などから骨を守ってくれます。

２）美肌効果

コラーゲンは、真皮の約70%を構成し、皮膚の弾力性や強度向上に役立ちます。真皮はコラーゲンやエラスチンといった、弾力のある線維が網の目のように張り巡らされ、その中にヒアルロン酸が含まれます。これらの線維と、新たに分泌されたヒアルロン酸との複合で表皮に「ハリ感」が出ます。

真皮でコラーゲンの構造を支える働きをするエラスチンを、コラーゲンと一緒に摂取することで、美肌効果がアップします。摂取量の目安としては「ヒト試験で論文報告されている1日5～10g」を目安にするといいでしょう。

（参考：藤田保健衛生大学医学部教授および皮膚科医の赤松 浩彦氏）

最近の研究では、コラーゲンペプチドを1日5g、4週間以上摂取し続けると、肌の水分量の増加や肌の弾力やキメが向上が確認されています。

コラーゲンペプチドは血流に乗り、真皮の線維芽細胞まで届けられます。そしてP-OとO-Gが「弾力を保つための組織を作れ」という指令を出すのです。

これにより、真皮のコラーゲンやエラスチンといった弾力のある線維が豊富に作られ、ふっくらとした肌が作られると考えられています。

これとは別に、P-Oの指令がヒアルロン酸合成も促す可能性があることも判明しています。新たに合成されたヒアルロン酸が、肌のぷるぷる感を生み出します。

さらに、紫外線のダメージを受けてできたいわゆる「隠れシミ」も、コラーゲンペプチドを摂取することで改善が見られたという研究結果も。コラーゲンペプチドは、細胞レベルで肌に働きかけ、肌の損傷を修復しているのです。

３）髪を元気にする

最近の研究で、コラーゲンペプチドを1日5g、8週間摂取し続けることで、髪の毛の太さが増すことが判明しています。詳しいメカニズムは未だに不明ですが、コラーゲンペプチドが毛髪をつくる素となる毛母細胞や、髪を成長させる毛乳頭細胞に働きかけ、代謝を促しているのではという説が有力です。

研究に参加した人の意見では、「髪のコシ（太さ）」「まとまり」「ツヤ」「なめらかさ」「しっとり感」「指どおり」すべての項目で、改善の実感が得られたという結果が出ています。

４）爪の強化

1950年代に、コラーゲンペプチドの源であるゼラチンを摂取することで、もろい爪の改善報告があります。国内の研究でも、コラーゲンペプチドの摂取で爪の状態が良くなる結果が報告されました。

５）骨の代謝

骨は約70%がカルシウム、リンなどの無機質で構成され、皮質骨や海綿骨に詰まっています。コラーゲンは主に皮質骨や海綿骨にあり、骨の構成要素の約20%を占め、弾力性のある組織を張り巡らせています。

その構造は、鉄筋コンクリートの建物に例えられます。鉄筋はコラーゲンで、コンクリートはカルシウム、リンの無機質です。コラーゲンは骨組みとなるほか骨のしなやかさにも寄与します。

骨粗鬆症の原因といえば、「骨密度」などの「骨質」にも、コラーゲンが関わっています。鉄筋が古くなれば強度が低下するのと同じく、骨中のコラーゲンは加齢とともに劣化し、骨折を起こしやすくなります。コラーゲンペプチドは、骨の代謝を促進して骨密度の維持・向上に役立つと考えられているのです。

骨の代謝は破骨細胞、骨芽細胞の2細胞が関わります。古くなった骨を破骨細胞が壊し、土台となるコラーゲンなどのたんぱく質を作り出して新しい骨を作るのが、骨芽細胞です。

加齢とともに、骨に悪い架橋ができてしまい、古い骨をなかなか壊すことがなくなります。代謝も悪くなることで、コラーゲンによる骨のしなやかさが失われ、「骨質」が悪化。結果的に骨の強度が下がってしまうのです。

悪い架橋を減らし、コラーゲンの劣化を防がなくてはいけません。マウスの実験では、コラーゲンペプチドを3週間にわたって継続的に与えると、骨密度の低下が抑えられることがわかりました。

また最近の実験では、コラーゲンペプチドの摂取が骨密度の低下も抑えるという報告もあります。コラーゲンは骨質全体の改善に、深く関わっているのです。

近年の実験ではP-Oが破骨細胞に対して、作業が進んでいなければ作業を促進し、作業が十分進んだ段階では作業を止めさせるという、2つの役割を担うことが分かっています。またP-Oは、骨芽細胞の作業を促進することも分かっています。

６）関節の保持

関節は骨と骨の間を、関節包という組織が包み込んだ構造をしています。ジョイント部分である骨と骨の表面は、水分を十分に含んだ軟骨で覆われクッションの役割を果たします。

この軟骨のクッション作用が低下することで、関節痛が生じます。加齢によって軟骨はすり減り、土台の骨も変形してしまうことで、より痛みが助長されてしまうのです。

マウスによる3週間の実験では、それぞれのマウスに骨密度を低下させる高リン食と、高リン食＋コラーゲンペプチドを与え骨密度を比較しました。すると、コラーゲンペプチドンの群は、軟骨の層が厚く、軟骨の細胞数も多いという結果が出たのです。また骨も不均一になる程度が少なく、構造が維持されました。

このことから、コラーゲンペプチドは関節軟骨の変性を遅らせ、関節軟骨の老化を予防できることが分かりました。

変形性膝関節症の罹患者に、コラーゲンペプチドを1日10g、91日間継続摂取させた研究では、膝関節の総合評価指標、痛みの軽減指標が共に改善しています。実際に画像でも、膝関節の改善が認められた症例もありました。

コラーゲンペプチドを摂取することで、P-Oがヒアルロン酸、コンドロイチンを作る細胞に働きかけて合成を促し、プロテオグリカンを増やします。

その結果、軟骨細胞の変性（石灰化や肥大化）進行や炎症の原因物質の発生、Ⅱ型コラーゲン分解を制御。これにより軟骨の摩耗を抑え、軟骨下骨の変形も防げるようになり、関節のなめらかな動きが維持できるようになります。

７）筋肉量の維持

筋肉は30歳を過ぎると、年率0.3%～0.8%で減少すると言われます。最近の研究では、コラーゲンペプチドを摂取することで筋重量の減少を抑え、維持する効果があると分かりました。

運動をしない人を対象とした試験では、コラーゲンペプチド1日5gを連続10週間摂取したところ、摂取前より筋肉率が0.5%増加しました。しかし摂取中止8週間後には、筋肉率は摂取前に戻っています。

ここから、コラーゲンペプチドの連続摂取が筋肉維持に重要であると考えられます。

また筋芽細胞（筋肉になる前の未成熟な細胞）にO-Gを加えると、筋芽細胞が太くなることが確認されました。同時にO-Gは筋芽細胞の分化を促進し、筋管細胞を肥大させて、筋肉の基になるたんぱく質の発現を、促進させる働きも確認しました。マウスの試験では、O-Gが筋委縮を抑制し、筋肉密度を維持することも確認されています。

８）血管の若返り効果

コラーゲンは血管をつくる主成分の1つです。コラーゲンペプチドを摂取することで、細胞がコラーゲンを作り出す力が高まり、しなやかな血管を取り戻すことができます。

抗加齢ドックにおける試験では、1日2.5gのコラーゲンペプチドの摂取を3か月続けた後に、脈波伝搬速度（血管の硬さ）が改善し、血管年齢が平均約5歳若返りました。このことから動脈硬化を予防する作用があると分かりました。

９）情報伝達

コラーゲンに接する細胞に対して、増殖、分化シグナルを与える情報伝達の働きを担います。

摂取量

これまでの研究で、コラーゲンは健康や美容目的の場合は5g、積極的な症状の緩和や骨・関節には10gで効果があるとされています。コラーゲン5gを摂取したい場合、鮭なら約250g、手羽先なら約140g必要です。

食品

効率よくコラーゲンをとるには、調理の後に冷めると身がぷるっと固まる肉すじや軟骨。赤身肉、皮が厚い魚がおすすめです。

・肉類：特に皮・軟骨・骨・筋、鶏皮、鶏軟骨、スジ肉

・魚類：特に皮・骨、サケ、うなぎ、あんこう、ゼラチン、ふかひれ

・ゼリー：ゼラチンで作ったゼリー（増粘多糖類は除く）

ただし、揚げ物などの高脂肪食を摂り過ぎると、善玉ホルモンのアディポネクチンが減少して、コラーゲンやヒアルロン酸の合成を低下させるので注意してください。

糖分の過剰摂取で血中に高血糖の状態が続くと、コラーゲンが糖化という異常たんぱく質に変化してしまいます。コラーゲン中のアルギニンが糖化されると、線維芽細胞がアルギニンと結合できなくなり、張力が保てず肌のハリがなくなります。また線維芽細胞自体も弱まります。

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