Prendi una qualsiasi molecola di collagene del corpo umano, pelle, tendine, cartilagine, osso, e leggi la sua sequenza: ogni tre amminoacidi, una glicina. Senza eccezioni, su più di mille posizioni. Non è una curiosità biochimica: è un vincolo geometrico, e ha una conseguenza che i ricercatori hanno trascorso quindici anni a esplorare.
Questa guida segue questa idea nell'ordine degli studi: perché la glicina è imposta ogni tre residui, il modello che calcola che l'organismo non ne produce abbastanza, l'esperimento di laboratorio che mostra la sintesi di collagene aumentare quando se ne aggiunge, poi i due trial nell'uomo, condotti con gelatina e collagene idrolizzato arricchiti di vitamina C. Con, ad ogni fase, ciò che lo studio mostra e ciò che non mostra.
Un terzo di glicina, per geometria. La tripla elica del collagene lascia spazio, ogni tre residui, solo al più piccolo amminoacido. Un deficit calcolato. Un modello metabolico pubblicato nel Journal of Biosciences confronta tutti i flussi conosciuti: circa 3 g al giorno prodotti, 1,5 a 3 g apportati dall'alimentazione, e un deficit di circa 10 g al giorno per coprire tutti gli usi incluso il collagene. Un meccanismo mostrato in laboratorio. Condrociti coltivati con più glicina producono 60 a 75 % di collagene di tipo II in più.
Due trial nell'uomo, condotti con gelatina o collagene idrolizzato arricchiti di vitamina C: 15 g un'ora prima dello sforzo raddoppiano un marcatore ematico di sintesi del collagene in otto uomini; 20 g al giorno per tre settimane riportano la forza esplosiva al suo livello iniziale in 50 atleti. Trial piccoli, su marcatori o su sportivi. La vitamina C è il cofattore indispensabile di tutta la catena.
Perché un amminoacido su tre
Il collagene è una tripla elica : tre catene avvolte l'una intorno all'altra, così strette che ad ogni giro, una delle tre passa per il centro dell'insieme. In questo punto, non c'è spazio per nessuna catena laterale. Un solo amminoacido non ne ha: la glicina, il cui radicale è un semplice atomo di idrogeno. La sequenza del collagene è quindi una ripetizione rigorosa, glicina, X, Y, dove X e Y sono molto spesso la prolina e l'idrossiprolina, che irrigidiscono la catena. Su più di mille posizioni, nessuna eccezione: la minima sostituzione della glicina deforma l'elica, ed è precisamente quello che accade nelle malattie genetiche del collagene.
Un terzo della proteina più abbondante del corpo, circa il 30% di tutte le nostre proteine, è quindi composto da un solo amminoacido. Da questa osservazione è nata la seguente domanda: da dove viene tutta questa glicina, e ne abbiamo abbastanza?
Il modello che calcola un deficit
La capacità di sintetizzare la glicina a partire dalla serina è vincolata dalla stechiometria della reazione della glicina idrossimetiltransferasi, che limita la quantità di glicina prodotta a non superare quella delle unità monocarboniose prodotte. Questo vincolo prevede una carenza di glicina disponibile in assenza di adeguati processi compensatori. Abbiamo testato questa previsione confrontando tutti i flussi segnalati di produzione e consumo di glicina in un adulto umano. La valutazione dettagliata di tutte le possibili fonti mostra che la sintesi dalla serina rappresenta più dell'85 per cento del totale, e che la quantità disponibile dalla sintesi, circa 3 g al giorno, aggiunta a quella dell'alimentazione, nell'ordine di 1,5-3 g al giorno, può essere significativamente inferiore alla quantità necessaria per tutti gli usi metabolici, inclusa la sintesi del collagene, di circa 10 g al giorno per un umano di 70 kg. Questo risultato supporta i suggerimenti precedenti secondo cui la glicina è un amminoacido semi-essenziale.
Meléndez-Hevia E, De Paz-Lugo P, Cornish-Bowden A, Cárdenas ML. J Biosci 2009;34(6):853-872. DOI : 10.1007/s12038-009-0100-9
Bisogna leggere questo lavoro per quello che è: un calcolo di flussi, rigoroso, che somma tutte le fonti e tutti gli usi noti della glicina e constata che i conti non tornano. Non è una prova clinica, e i suoi autori non pretendono che lo sia. Ma pone un'ipotesi precisa e testabile, la glicina è il fattore limitante della sintesi del collagene, ed è questa ipotesi che lo stesso team è andato a testare in laboratorio nove anni dopo.
L'esperimento di laboratorio
Condrociti articolari bovini sono stati coltivati in un'ampia gamma di concentrazioni di glicina, prolina e lisina, e il collagene di tipo II è stato misurato ogni 48 ore per 15 giorni. L'aumento delle concentrazioni di prolina e lisina stimola la sintesi del collagene di tipo II a basse concentrazioni, ma questi effetti declinano prima di 1,0 millimole per litro. L'aumento della glicina a partire da 1,0 millimole per litro supera questi effetti e continua in modo più persistente, dal 60 al 75 per cento. Poiché gli effetti della prolina e della lisina rientrano nell'intervallo fisiologico mentre quello della glicina corrisponde a un intervallo molto più elevato, questi risultati dimostrano un grave deficit di glicina per la sintesi del collagene. Aumentare l'apporto dietetico di glicina potrebbe essere una strategia per aiutare la rigenerazione della cartilagine.
de Paz-Lugo P, Lupiáñez JA, Meléndez-Hevia E. Amino Acids 2018;50(10):1357-1365. DOI : 10.1007/s00726-018-2611-x
Mostra un meccanismo : cellule che producono cartilagine ne producono notevolmente di più quando viene loro fornita più glicina, e non di più quando viene loro fornita più prolina o lisina oltre una certa soglia. È coerente con il modello del 2009, ed è quello che ci si aspetta se la glicina è il fattore limitante. Non dimostra che ingoiare glicina rigenera la cartilagine umana: sono cellule bovine, in vitro, a concentrazioni scelte. Il passaggio all'uomo richiede studi clinici, e ce ne sono, ma non con la sola glicina.
Gli studi sull'uomo
Otto uomini sani hanno consumato 5 o 15 g di gelatina arricchita di vitamina C, o un placebo. Dopo la prima bevanda, è stato prelevato sangue ogni 30 minuti per misurare gli aminoacidi. Un'ora dopo l'integrazione, i soggetti hanno eseguito sei minuti di salto con la corda per stimolare la sintesi del collagene, tre volte al giorno per tre giorni. La gelatina ha aumentato la glicina, la prolina, l'idrossiprolina e l'idrossillisina circolanti, con un picco un'ora dopo l'assunzione. I legamenti ricostituiti trattati per sei giorni con il siero prelevato un'ora dopo 5 o 15 g di gelatina mostravano un contenuto di collagene aumentato e una migliore meccanica. I soggetti che hanno assunto 15 g di gelatina un'ora prima dell'esercizio presentavano un raddoppio del propeptide amino-terminale del collagene di tipo I nel sangue, indicando una sintesi aumentata. Questi dati suggeriscono che aggiungere gelatina a un programma di esercizio intermittente migliora la sintesi del collagene e potrebbe svolgere un ruolo nella prevenzione degli infortuni e nella riparazione tissutale.
Shaw G, Lee-Barthel A, Ross ML, Wang B, Baar K. Am J Clin Nutr 2017;105(1):136-143. DOI : 10.3945/ajcn.116.138594
È lo studio che ha introdotto la gelatina e il collagene nella nutrizione sportiva, ed è istruttivo sia per il suo disegno che per il suo risultato. Il team di Keith Baar, presso l'Istituto australiano dello sport e l'Università della California a Davis, ha misurato tre cose: gli aminoacidi del collagene aumentano nel sangue e raggiungono il picco un'ora dopo l'assunzione; questo sangue fa produrre più collagene ai legamenti coltivati; e nei partecipanti stessi, 15 g assunti un'ora prima di uno sforzo breve raddoppiano un marcatore ematico di sintesi. Otto persone, tre giorni, un marcatore: è poco, ed è questo che ha portato al successivo studio.
Cinquanta atleti maschi di 18-25 anni sono stati randomizzati tra 20 g di collagene idrolizzato con 50 mg di vitamina C e un placebo di 20 g di maltodestrina, assunti quotidianamente 60 minuti prima dell'allenamento, durante tre settimane dello stesso programma di potenza muscolare. Nel corso delle tre settimane, la velocità massima di sviluppo della forza del gruppo collagene è tornata al livello iniziale, mentre quella del gruppo placebo è rimasta ridotta. Entrambi i gruppi erano diminuiti al secondo test; solo il gruppo trattato aveva recuperato al terzo. L'impulso e la velocità di sviluppo della forza nella fase eccentrica del salto erano migliorati. Nessuna differenza è stata osservata sulla forza massima.
Lis DM, Jordan M, Lipuma T, Smith T, Schaal K, Baar K. Int J Sport Nutr Exerc Metab 2022;32(2):65-73. DOI : 10.1123/ijsnem.2020-0313
Il secondo studio passa dal marcatore alla funzione: la velocità di sviluppo della forza, che dipende dalla rigidità dei tendini, è preservata con collagene e vitamina C durante un programma intenso, e non con placebo. Nessun guadagno di forza massima, che dipende dal muscolo e non dal tendine. Il risultato è coerente con l'ipotesi di un tessuto connettivo meglio supportato, e rimane uno studio di tre settimane in giovani atleti.
Entrambi gli studi includono la vitamina C, e questo non è un dettaglio. La sintesi del collagene passa attraverso l'idrossilazione della prolina e della lisina, il passaggio che stabilizza la tripla elica, e questo passaggio richiede la vitamina C. Senza di essa, le catene si formano ma non tengono: è il meccanismo dello scorbuto. Fornire glicina o collagene senza vitamina C è come consegnare i mattoni senza la malta. I nostri due collageni ne contengono, 80 e 120 mg per dose.
Glicina sola o collagene
| Domanda | Quello che gli studi mostrano | Natura della prova |
|---|---|---|
| La glicina è il fattore limitante del collagene? | Deficit calcolato di circa 10 g al giorno; sintesi del collagene di tipo II aumentata dal 60 al 75% in vitro | Modello metabolico e studio cellulare |
| Un apporto aumenta la sintesi nell'uomo? | Marcatore raddoppiato con 15 g di gelatina e vitamina C prima dell'esercizio; forza esplosiva preservata con 20 g di collagene e vitamina C | Due studi randomizzati, 8 e 50 partecipanti, con collagene e non solo glicina |
| La glicina sola ha studi clinici? | Sì, sul sonno, a 3 g prima di coricarsi | Studi randomizzati, dettagliati nella nostra guida sulla glicina |
| Quanta glicina in una dose di collagene? | Circa un terzo del peso: dell'ordine di 3 g per 10 g, 1,5 g per 5 g | Composizione del collagene, ordine di grandezza |
Il ragionamento del modello dice che manca la glicina; gli studi dicono che apportare collagene idrolizzato, cioè glicina con la prolina e l'idrossiprolina che l'accompagnano nella sequenza, e la vitamina C, aumenta un marcatore di sintesi e preserva una funzione. I due non si contraddicono: rispondono a domande diverse. Per la sintesi del collagene, sono il collagene e la vitamina C ad avere gli studi; per il sonno, è la glicina sola. La nostra guida della glicina e la nostra guida del collagene marino dettagliano ciascuna il loro ambito.
10 g di collagene marino di tipo 1 per dose, cioè dell'ordine di 3 g di glicina con la prolina e l'idrossiprolina della sequenza, e 80 mg di vitamina C, il cofattore dell'idrossilazione. In polvere, in una bevanda, un'ora prima dello sforzo se seguite il protocollo degli studi. Trenta giorni per barattolo.
Vedi il Collagene marino in polvereGli studi citati riguardano marcatori di sintesi e la forza esplosiva in sportivi, non una malattia articolare. Il nostro Novagen, 5 g di tripeptidi e 120 mg di vitamina C, è l'altro formato.
Domande frequenti
Perché il collagene contiene così tanta glicina?
Per geometria. Il collagene è una tripla elica di tre catene avvolte molto strettamente, e ogni tre aminoacidi, la catena passa per il centro dell'elica dove c'è spazio solo per il più piccolo aminoacido che esiste: la glicina, la cui catena laterale è un semplice atomo di idrogeno. La sequenza del collagene è quindi una ripetizione di glicina, X, Y, dove X e Y sono spesso prolina e idrossiprolina. Un aminoacido su tre è glicina, cioè circa un terzo della proteina, per necessità strutturale e non per caso.
L'organismo produce abbastanza glicina?
Un modello metabolico pubblicato nel Journal of Biosciences risponde no. I suoi autori hanno confrontato tutti i flussi noti di produzione e consumo di glicina in un adulto di 70 kg: la sintesi a partire dalla serina, che rappresenta più dell'85% della produzione, fornisce circa 3 g al giorno, l'alimentazione ne apporta 1,5-3 g, e l'insieme degli usi metabolici, inclusa la sintesi del collagene, ne richiederebbe circa 10 g in più. Concludono che la glicina è un aminoacido semi-essenziale. È un calcolo teorico di flussi, solido nel metodo, ma non una prova clinica; pone un'ipotesi che altri lavori hanno successivamente testato.
La glicina aumenta la sintesi di collagene?
In laboratorio, sì, e in modo marcato. Lo stesso team ha coltivato condrociti articolari bovini, le cellule che producono la cartilagine, con concentrazioni crescenti di glicina, prolina e lisina, e misurato il collagene di tipo II prodotto durante quindici giorni. La prolina e la lisina aumentano la sintesi a bassa concentrazione poi si stabilizzano; la glicina, a partire da 1 millimole per litro, la fa crescere del 60-75%, in modo persistente. Gli autori vi vedono la prova di un grave deficit di glicina per la sintesi del collagene. È uno studio in vitro su cellule animali: mostra un meccanismo, non un effetto nell'uomo.
Esistono studi sull'uomo?
Sì, con gelatina o collagene idrolizzato, che apportano la glicina con la prolina e l'idrossiprolina. Lo studio di riferimento è quello dell'Istituto australiano dello sport e dell'università della California a Davis, pubblicato nell'American Journal of Clinical Nutrition : otto uomini, in crossover e doppio cieco, hanno assunto 5 o 15 g di gelatina arricchita di vitamina C o un placebo un'ora prima di sei minuti di salto con la corda, tre volte al giorno per tre giorni. La glicina, la prolina, l'idrossiprolina e l'idrossilisina nel sangue sono aumentate, con un picco a un'ora; i legamenti ricostituiti trattati con il siero dei partecipanti hanno prodotto più collagene; e 15 g hanno raddoppiato il propeptide del collagene di tipo I, un marcatore ematico di sintesi. Un secondo studio, in 50 atleti per tre settimane, ha mostrato che 20 g di collagene idrolizzato e 50 mg di vitamina C prima dell'allenamento riportavano la velocità di sviluppo della forza al suo livello iniziale, laddove il gruppo placebo restava al di sotto.
Perché la vitamina C è associata in questi studi?
Perché la sintesi del collagene passa per una fase che la vitamina C rende possibile: l'idrossilazione della prolina e della lisina, che stabilizza la tripla elica. Senza vitamina C, le catene si formano ma non tengono, è il meccanismo dello scorbuto. Gli studi sulla sintesi del collagene associano quindi sistematicamente la vitamina C alla gelatina o al collagene idrolizzato, e i nostri due collageni ne contengono, 80 e 120 mg per dose.
Glicina sola o collagene: quale scegliere?
Gli studi sull'uomo sulla sintesi del collagene sono stati fatti con gelatina o collagene idrolizzato, non con glicina sola: è quindi il collagene, con la vitamina C, ad avere i dati per questa domanda precisa. La glicina sola ha i suoi dati, sul sonno in particolare, dettagliati nella nostra guida. Il ragionamento del modello metabolico dice che il fattore limitante è la glicina; gli studi dicono che apportarla sotto forma di collagene idrolizzato, con prolina e idrossiprolina, aumenta un marcatore di sintesi. I due non si contraddicono; rispondono a domande diverse.
Quanta glicina in una dose di collagene?
Circa un terzo del peso. Una dose di 10 g di collagene marino apporta dell'ordine di 3 g di glicina, una dose di 5 g circa 1,5 g, con la prolina e l'idrossiprolina che l'accompagnano nella sequenza del collagene. Sono ordini di grandezza basati sulla composizione del collagene, non valori misurati sui nostri prodotti.
Cosa ricordare sulla glicina e il collagene?
Che il collagene è un terzo di glicina per necessità geometrica. Che un modello metabolico calcola un deficit di circa 10 g di glicina al giorno per sintetizzarlo, e che uno studio in vitro mostra una sintesi aumentata del 60-75% ad alta concentrazione. Che gli studi sull'uomo, condotti con gelatina o collagene idrolizzato arricchiti di vitamina C prima dello sforzo, mostrano un marcatore di sintesi raddoppiato e un recupero della forza esplosiva. Che questi studi sono piccoli e riguardano marcatori o atleti. E che la vitamina C è il cofattore indispensabile di tutta la catena.
Fonti
Gli studi citati di seguito sono stati identificati tramite PubMed.
- Meléndez-Hevia E, De Paz-Lugo P, Cornish-Bowden A, Cárdenas ML. Un anello debole del metabolismo: la capacità di biosintesi della glicina non soddisfa il fabbisogno per la sintesi del collagene. Journal of Biosciences, 2009;34(6):853-872. DOI
- de Paz-Lugo P, Lupiáñez JA, Meléndez-Hevia E. Un'alta concentrazione di glicina aumenta la sintesi di collagene da parte dei condrociiti articolari in vitro. Amino Acids, 2018;50(10):1357-1365. DOI
- Shaw G, Lee-Barthel A, Ross ML, Wang B, Baar K. L'integrazione di gelatina arricchita di vitamina C prima dell'attività intermittente aumenta la sintesi del collagene. American Journal of Clinical Nutrition, 2017;105(1):136-143. DOI
- Lis DM, Jordan M, Lipuma T, Smith T, Schaal K, Baar K. L'integrazione di collagene e vitamina C aumenta la velocità di sviluppo della forza degli arti inferiori. International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism, 2022;32(2):65-73. DOI
