Zuletzt aktualisiert: 20. Januar 2021

Kollagene sind Bausteine unseres Körpers. Das Strukturprotein findet sich in Haut, Haaren, Knochen, Knorpel, Sehnen, Bändern und Organen und stabilisiert und schützt unseren Körper. Doch wie wird Kollagen im Körper überhaupt hergestellt? Wie  und wo läuft die Kollagen Synthese ab ?

In diesem Beitrag zum Thema Kollagen Synthese wollen wir dich umfassend über Kollagene und deren Bildung in unserem Körper informieren. Des Weiteren erörtern wir, ob eine Kollagen Supplementierung sinnvoll ist und was für Effekte du dir davon versprechen kannst.




Das Wichtigste in Kürze

  • Kollagene sind die am häufigsten vorkommende Proteine im menschlichen Körper. Sie sind im Bindegewebe, Knochen, Knorpel, Haut und Haar zu finden.
  • Die Kollagen Synthese läuft in acht Schritten an verschiedenen Stellen im Körper ab. Die Biosynthese von Kollagen findet sowohl intra- als auch extrazellulär statt. Im Laufe des Lebens nimmt die Bildung von Kollagen ab.
  • Eine Supplementierung von Kollagen kann viele positive Veränderungen in Haut, Knochen und Gelenken mit sich bringen.

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Hintergründe: Was sind Kollagen und Kollagen Synthese?

Im Folgenden wollen wir dich umfassend über Kollagen und die Kollagen Synthese informieren. Nach der Lektüre wirst du wissen, was Kollagen ist, wie und wo es im Körper gebildet wird und welche Aufgaben und Funktionen Kollagen in unserem Körper einnimmt.

Was ist Kollagen?

Kollagene sind eine Gruppe von Strukturproteinen, welche hauptsächlich im Bindegewebe, genauer in der extrazellulären Matrix, gebildet werden.

Kollagene gehören zu den sogenannten Strukturproteinen.

Ein Strukturprotein ist ein Faserbündel bildendes Eiweiß. Kollagenfasern werden aus Kollagenfibrillen gebildet. Diese wiederum setzen sich aus Kollagenmolekülen zusammen. Ein Kollagenmolekül ist ein wasserunlösliches Protein mit repetitiver Aminosäuren-Abfolge (Gly-X-Y) (5).

  • Die erste Aminosäure in dieser Dreierkette ist immer Glycin (Gly)
  • Auf Position X ist meist Prolin. Am zweithäufigsten Lysin oder Hydroxylysin
  • Auf Position Y befindet sich meist Hydroxyporolin. Am zweithäufigsten Lysin oder Hydroxylysin

Kollagene sind die am häufigsten vorkommenden Proteine in Säugetieren (1, 2).

Welche verschiedenen Kollagentypen gibt es?

Wie im vorherigen Abschnitt bereits angedeutet, gibt es mehrere Typen von Kollagen. Diese werden mit römischen Zahlen durchnummeriert.

Insgesamt lassen sich 28 verschiedene Kollagentypen unterscheiden.

80 bis 90 Prozent des im Körper vorkommenden Kollagens besteht aus Kollagen Typ I, II und III (2, 3). Wo diese vorkommen, habe wir nachfolgend in einer übersichtlichen Tabelle dargestellt (4).

Typ Vorkommen
Kollagen Typ I Knochen, Haut, Bänder, Sehnen, Organe, Hornhaut
Kollagen Typ II Glaskörper, Knorpel
Kollagen Typ III Muskulatur, Blutgefäße, Untere Hautschicht

Diese Tabelle bildet nur einen Bruchteil der im Körper vorhandenen Kollagentypen ab. Sie zählen zu den wichtigsten. Für die Aufrechterhaltung unserer körperlichen Funktion sind jedoch alle bisher entdeckten 28 Kollagentypen von großer Bedeutung (4)

Welche Aufgaben erfüllt Kollagen?

Kollagene sind zentral an der Bildung von fibrillären und mikrofibrillären Netzwerken der extrazellulären Matrix, Basalmembranen sowie anderen Strukturen der extrazellulären Matrix beteiligt.

Stark vernetzt: Kollagenfasern stabilisieren und schützen unseren Körper durch ein dichtes Geflecht. (Bildquelle: Macau Photo Agency / Unsplash)

Kollagene finden sich unter anderem in den weißen, unelastischen Fasern von Sehnen, Bändern, Knochen und Knorpeln. Auch in der Haut (Unterhaut), dem Haar und dem Bindegewebe kommt Kollagen vor (1).

  • Bindegewebe: Unser Bindegewebe besteht zum größten Teil aus Kollagenfasern. Das Bindegewebe stützt und schützt den zellulären Aufbau unseres Körpers und unsere Organe (3)
  • Knochen: Auch in Knochenzellen ist Kollagen vorhanden. Kollagene spielen eine wichtige Rolle bei der Heilung von Frakturen und der Stabilität von Knochen. Ein Fehler in der Kollagen Synthese kann zur sogenannten "Glasknochen" Krankheit führen (5, 7, 8)
  • Knorpel: Knorpel sind die Puffer unserer Gelenke. Sie füllen die Zwischenräume unserer Gelenke und sorgen dafür, dass unsere Knochen bei Bewegung nicht direkt aneinander reiben. Knorpel besteht zum Größtenteil aus Typ II Kollagen und Wasser (8)
  • Haut: Kollagen ist das entscheidende Protein, das die Physiologie der Haut bestimmt, indem es die Hautstruktur aufrechterhält und ihre zahlreichen Funktionen ermöglicht. Die extrazelluläre Matrix speichert Wasser und unterstützt eine glatte, feste und starke Haut. Des Weiteren unterstützt Kollagen die Wundheilung (2, 9)

In diesem Artikel wollen wir uns hauptsächlich mit der Kollagen Synthese beschäftigen. Weitergehende Ausführungen über die verschiedenen Kollagentypen und deren Aufgaben in unseren Körpern findest du unter dem Begriff "Kollagenfibrillen: Bausteine unseres Körpers".

Wie wird Kollagen synthetisiert?

Kollagenprotein hat eine komplexe hierarchische Konformation, die in vier Strukturen unterteilt ist: Primärstruktur (Aminosäuretriplett), Sekundärstruktur (die α-Helix), Tertiärstruktur (Tripelhelix) und Quartärstruktur (Fibrillen) (6). Diese Strukturen entstehen während der Kollagen Synthese.

Die Kollagensynthese läuft in acht Schritten ab. Die Schritte eins bis fünf finden intrazellulär (IZ), also innerhalb der Zelle statt. Ab dem fünften Schritt läuft die Synthese von Kollagen extrazellulär (EZ) ab. Um die Kollagen Synthese möglichst übersichtlich zu erklären, haben wir die acht Schritte der Biosynthese in einer Tabelle dargestellt (5):

Synthese Schritt Definition Zwischenprodukt
1. Translation Ort: IZ, Synthese der Polypeptidkette → Aneinanderreihung von Aminosäuren Prä-Prokollagen (Primärstruktur).
2. Hydroxylierung Ort: IZ, Bestückung von Prolin und Lysin (Aminosäuren) mit OH-Gruppen (Hydroxylgruppen → funktionelle Gruppe der Alkohole: Ermöglicht später Verknüpfung über Wasserstoffbrückenbindungen und kovalente Atombindungen Prokollagen (= Pro-α-Kette in Form einer linksgewundenen α-Helix → Sekundärstruktur).
3. Glykosylierung Ort: IZ, Anbau von Polysacchariden an Hydroxylysin-Reste → Markierung der Proteine für Schritt 5: Exozytose Prokollagen = Pro-α-Kette
4. Tripelhelixbildung Ort: IZ, immer drei Pro-α-Ketten wickeln sich umeinander und bilden eine Tripelhelix → Vorraussetzung für Fibrillenbildung (7. Schritt: Fibrillogenese) Prokollagen = Tripelhelix (→ Tertiärstruktur)
5. Exozytose Ort: IZ → dann EZ, Kollagen-Tripelhelix wird in Extrazellularraum abgesondert um Vorläuferproteine in Extrazellulärmatrix freizusetzen Prokollagen = Tripelhelix (→Tertiärstruktur)(
6. Prozessierung Ort: EZ,Abspaltung der Propeptide des Prokollagens→dadurch werden die Kollagenmoleküle wasserunlöslich Tropokollagen
7. Fibrillogenese Ort: EZ, mehrere Tropokollagene werden zu einem Bündel verknüpft und bilden eine Fibrille, Vorraussetzung für die Faserbildung Kollagenfibrille (→Quartärstruktur)
8. Faserbildung Ort: EZ, mehrere Kollagenfibrillen lagern sich zu einem dickeren Bündel zusammen und bilden eine Faser→Fertige Kollagenfasern bringen die stabilisierende Funktion in der Extrazellulärmatrix Kollagenfaser = Endprodukt

Diese Tabelle bietet einen sehr kurzgefassten Überblick über die Schritte der Kollagen Synthese. In einfachen Worten:

  • Innerhalb der Zelle: Das Kollagenmolekül wird aus Aminosäuren gebildet.
  • Abgabe in die Extrazellulärmatrix: Das Kollagenmolekül wird in die Extrazellulärmatrix (außerhalb der Zelle) abgegeben.
  • Außerhalb der Zelle: Mehrere Kollagenmoleküle fügen sich zu einer Kollagenfibrille zusammen.
  • Außerhalb der Zelle: Mehrere Fibrillen fügen sich zu einer Kollagenfaser zusammen. Die Kollagenfaser ist das Endprodukt.

Eine tiefergehende Erklärung wäre für den Normalverbraucher sehr unübersichtlich und unverständlich. Bei Interesse kannst du dich mit den unten aufgeführten Quellen tiefer in die Marterie einlesen und dich weiterbilden.

Wo im Körper wird Kollagen synthetisiert?

Kollagen wir in der extrazellulären Matrix von Haut, Knochen und Knorpel gebildet. Je nach Ort übernehmen verschiedene Zellen die Bildung von Kollagen. In der Haut übernehmen die Fibroblasten die Bildung von Kollagen.

Im Knorpel sind die Chondroblasten verantwortlich für die Kollagen Synthese, während das im Knochengewebe die Osteoblasten übernehmen.

Wann nimmt die Kollagen Synthese ab?

Mit fortschreitendem Alter werden die Zellen, die Kollagen bilden schwächer. Die Zellalterung und damit eine Abnahme der Kollagen Synthese wird ca. ab dem 45. Lebensjahr erkennbar (15):

  • Schlaffe Haut: Das Volumen der Haut nimmt ab, sie erscheint nicht mehr prall und elastisch. Auch die vermehrte Entwicklung von Falten kann beobachtet werden.
  • Cellulite: Kollagenfasern sorgen für ein dicht vernetztes, stützendes Bindegewebe. Nimmt die Kollagensynthese ab, so wird auch unser Bindegewebe schwächer. Durch Lücken im Gewebe wird das Unterhautfettgewebe sichtbar.
  • Muskel- und Gelenkbeschwerden: Kollagen hält unsere Knochen und Gelenke stabil und geschmeidig. Eine Abnahme von Kollagen kann sich in Gelenks- und Muskelschmerzen äußern.
Schlaffe Haut, Cellulite, Muskelbeschwerden - die Kollagen Synthese nimmt ab!

Durch eine ausgewogene Ernährung und die Supplementierung von Vitaminen und Kollagen, kannst du der Abnahme von Kollagen in deinem Körper entgegensteuern und zur Erhaltung straffer Haut und gesunder Knochen beitragen. In den nächsten Abschnitten geben wir dir Hinweise, wie du die Kollagen Synthese anregen kannst und wie Supplemente dir helfen können.

Wie kann man die Kollagen Synthese anregen?

Aminosäuren und Ascorbinsäure (Vitamin C) sind für die Kollagen Produktion von hoher Wichtigkeit. Vor allem Vitamin C kurbelt erwiesenermaßen die Kollagen Synthese an (16). Eine Vitamin C reiche Ernährung oder eine Supplementierung von Vitamin C kann also durchaus sinnvoll sein.

Achte auf deine Zellgesundheit, indem du dich vitaminreich ernährst. Vor allem Vitamin C ist essenziell für die Kollagen Synthese!

Allgemein kannst du auf deine Zellgesundheit achten, indem du dich frisch und vitaminreich ernährst und zellschädigende Angewohnheiten wie das Rauchen oder den Genuss von Alkohol auf ein Minimum beschränkst.

Schöne Haut durch süße Südfrüchte! Orangen enthalten hohe Mengen an Vitamin C. Vitamin C ist essenziell für die Kollagen Synthese (Bildquelle: Noah Buscher / Unsplash)

Wissenschaftliche Nachweise zur Anregung der Kollagen Synthese durch bestimmte Lebensmittel sind widersprüchlich und liefern keine eindeutigen Ergebnisse.

Ist eine Kollagen Supplementierung sinnvoll?

Zahlreiche Studien liefern positive Erkenntnisse zu einer Kollagen Supplementierung. Da im Alter die Bildung von Kollagen abnimmt, kannst du deinen Körper unterstützen, indem du ihm von Extern Kollagen zuführst.

Wirkung in der Haut

Die orale Kollagen Supplementierung kann unter anderem folgende nachgewiesene kurz- und langfristige Effekte auf deine Haut haben:

  • erhöhte Elastizität
  • verbesserte Hydration der Haut
  • erhöhte dermalen Kollagendichte
  • Verlangsamung des Abbaus von Kollagen in der Haut

Die Wirkungen der Kollagen Supplementierung hielten auch nach Ablauf der Studien langfristig an (10, 11, 12).

Wirkung auf Knochen und Gelenke

Die orale Kollagen Supplementierung kann unter anderem folgende nachgewiesene kurz- oder langfristige Effekte auf deine Knochen und Gelenke haben:

  • Verbesserung von Arthrose-Symptomen
  • Erhaltung der Knorpelgesundheit
  • Verbesserung von aktivitätsbedingten Gelenkschmerzen

Auch hier hielten die Effekte der Kollagen Supplementierung über den Zeitraum der Studien hinweg an (13, 14).

Welche Arten von Kollagen Supplementen gibt es?

Kollagen Supplemente kannst du in Form von Pulver, Kapseln, Tabletten oder Trinkampullen erstehen. Kollagen wird in Europa meist aus Schweinen, Rindern oder Fisch gewonnen.

Im Alter nimmt die Kollagenproduktion ab. Eine Zuführung von Kollagen durch Supplemente kann positive Effekte auf Haut, Haar und Knochen haben! (Bildquelle: HowToGym / Unsplash)

Für Vegetarier und Veganer gibt es Optionen auf pflanzlicher Basis, zum Beispiel aus den Samen weißer Lupinen. Nachfolgend haben wir dir die Vor- und Nachteile der verschiedenen Formen von Kollagen Supplementen aufgelistet.

Kollagen Supplement in Pulverform

Kollagen Supplemente in Pulverform gibt es in "geschmacksneutral", wobei bei diesem Wort vorsicht geboten ist, oder mit zugesetztem Geschmack. Das Pulver kann in Getränken, Joghurt, Smoothies oder in Speisen aufgelöst werden. Das Kollagen ist hitzebeständig und kann also ohne Probleme auch in Kaffee oder Tee aufgelöst werden.

Vorteile
  • Geschmacksneutral oder geringer Eigengeschmack
  • Löst sich in allem auf
  • Hitzebeständig
  • günstige Großpackungen
Nachteile
  • Flüssigkeit wird benötigt
  • Schlecht zu transportieren
  • Manchmal gewöhnungsbedürftiger Eigengeschmack

Kollagen Supplemente in Pulverform gibt es in umweltfreundlichen Großpackungen und kommt meist mit einerm Dosierlöffel, zur einfachen Dosierung.

Kollagen Supplemente in Kapsel- und Tablettenform

Kollagen Supplemente in Kapsel- oder Tablettenform sind einfach zu dosieren und transportieren. Solltest du viel unterwegs sein, ist dies das Supplement deiner Wahl.

Vorteile
  • Einfach zu dosieren
  • Einfach zu transportieren
  • Einfache und schnelle Einnahme
  • Pflanzliche Produkte sind günstiger, als in Pulverform
Nachteile
  • Oft seltsamer Eigengeschmack
  • Viel Verpackunsmüll
  • Keine Großpackungen
  • Schlucken von Tabletten/Kapseln

Kollagen Supplemente in Kapsel oder Tablettenform werden unzerkaut mit viel Flüssigkeit eingenommen. Für Vegetarier und Veganer ist dieses Produkt meist günstiger, als ein Pulver.

Kollagen Supplemente in Form von Trinkampullen

Kollagen Trinkampullen sind vorgemischte Flüssigkeitspräparate, die neben Kollagen meist noch andere nützliche Wirkstoffe enthalten. Trinkampullen mit Kollagen sind in verschiedenen Geschmacksrichtungen erhältlich.

Vorteile
  • Schnelle und einfache Einnahme
  • kein unangenehmer Geschmack
  • Keine zusätzliche Flüssigkeit nötig
  • Zusätzliche Wirkstoffe
Nachteile
  • In der Anschaffung recht teuer
  • Viel Verpackungsmüll

Trinkampullen mit Kollagen werden hauptsächlich in der Kosmetikindustrie angeboten. Sie versprechen schöne Haut, volles Haar und schöne Nägel.

Welche Nebenwirkungen kann eine Supplementierung von Kollagen haben?

Nebenwirkungen von Kollagen Supplementen sind nicht zu erwarten, da der Körper überschüssiges Kollagen einfach ausscheidet. Kurz anhaltende Beschwerden können Magen-Darm-Probleme sein (10).

Fazit

Kollagen ist das am Meisten vorkommende Protein im menschlichen Körper. Es findet sich in unserer Haut, unseren Knorpeln und Knochen und im Bindegewebe. Kollagen übernimmt zahrleiche Aufgaben, die die Funktionalität unseres Körpers sicherstellen.

Die Kollagen Synthese ist ein komplizierter, biochemischer Vorgang in acht Schritten. Die Bildung des Kollagenmoleküls finden innerhalb der Zelle statt. Die Formation von Kollagenfibrillen und -fasern finden außerhalb der Zelle, in der Extrazellulärmatrix statt. Die Zellalterung verlangsamt die Kollagen Synthese mit fortschreitendem Alter.

Eine Supplementierung von Kollagen kann unsere Haut, unsere Knochen und unsere Gelenke positiv beeinflussen. Eine orale Supplementierung von Kollagen ist also durchaus sinnvoll.

Bildquelle: Samborskyi / 123rf

Einzelnachweise (16)

1. K. Gelse, E. Pöschl, T. Aigner (2003). Collagens—structure, function, and biosynthesis, Advanced Drug Delivery Reviews, Volume 55, Issue 12, 2003, Pages 1531-1546, ISSN 0169-409X, https://doi.org/10.1016/j.addr.2003.08.002.
Quelle

2. Ricard-Blum S (2011). The collagen family. Cold Spring Harb Perspect Biol. Jan 1;3(1):a004978. doi: 10.1101/cshperspect.a004978. PMID: 21421911; PMCID: PMC3003457
Quelle

3. Lodish H, Berk A, Zipursky SL, et al. Molecular Cell Biology. 4th edition. New York: W. H. Freeman; 2000. Section 22.3, Collagen: The Fibrous Proteins of the Matrix.
Quelle

4. Steffen Gay & Edward J. Miller (1983) Overview: What Is Collagen, What IsNot, Ultrastructural Pathology, 4:4, 365-377, DOI: 10.3109/01913128309140589
Quelle

5. Amboss Fachwissen für Mediziner im ärztlichen Alltag und Studium.
Quelle

6. Ferreira AM, Gentile P, Chiono V, Ciardelli G. Collagen for bone tissue regeneration. Acta Biomater. 2012 Sep;8(9):3191-200. doi: 10.1016/j.actbio.2012.06.014. Epub 2012 Jun 15. PMID: 22705634.
Quelle

7. Myllyharju J, Kivirikko KI. Collagens and collagen-related diseases. Ann Med. 2001 Feb;33(1):7-21. doi: 10.3109/07853890109002055. PMID: 11310942.
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8. Moskowitz RW. Role of collagen hydrolysate in bone and joint disease. Semin Arthritis Rheum. 2000 Oct;30(2):87-99. doi: 10.1053/sarh.2000.9622. PMID: 11071580
Quelle

9. Bolke, L., Schlippe, G., Gerß, J., & Voss, W. (2019). A Collagen Supplement Improves Skin Hydration, Elasticity, Roughness, and Density: Results of a Randomized, Placebo-Controlled, Blind Study. Nutrients, 11(10), 2494. https://doi.org/10.3390/nu11102494
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10. Choi FD, Sung CT, Juhasz ML, Mesinkovsk NA. Oral Collagen Supplementation: A Systematic Review of Dermatological Applications. J Drugs Dermatol. 2019 Jan 1;18(1):9-16. PMID: 30681787.
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11. Kim DU, Chung HC, Choi J, Sakai Y, Lee BY. Oral Intake of Low-Molecular-Weight Collagen Peptide Improves Hydration, Elasticity, and Wrinkling in Human Skin: A Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled Study. Nutrients. 2018 Jun 26;10(7):826. doi: 10.3390/nu10070826. PMID: 29949889; PMCID: PMC6073484.
Quelle

12. Asserin J, Lati E, Shioya T, Prawitt J. The effect of oral collagen peptide supplementation on skin moisture and the dermal collagen network: evidence from an ex vivo model and randomized, placebo-controlled clinical trials. J Cosmet Dermatol. 2015 Dec;14(4):291-301. doi: 10.1111/jocd.12174. Epub 2015 Sep 12. PMID: 26362110.
Quelle

13. García-Coronado JM, Martínez-Olvera L, Elizondo-Omaña RE, Acosta-Olivo CA, Vilchez-Cavazos F, Simental-Mendía LE, Simental-Mendía M. Effect of collagen supplementation on osteoarthritis symptoms: a meta-analysis of randomized placebo-controlled trials. Int Orthop. 2019 Mar;43(3):531-538. doi: 10.1007/s00264-018-4211-5. Epub 2018 Oct 27. PMID: 30368550.
Quelle

14. Zdzieblik D, Oesser S, Gollhofer A, König D. Improvement of activity-related knee joint discomfort following supplementation of specific collagen peptides. Appl Physiol Nutr Metab. 2017 Jun;42(6):588-595. doi: 10.1139/apnm-2016-0390. Epub 2017 Jan 24. Erratum in: Appl Physiol Nutr Metab. 2017 Nov;42(11):1237. PMID: 28177710.
Quelle

15. Deshmukh, S. N., Dive, A. M., Moharil, R., & Munde, P. (2016). Enigmatic insight into collagen. Journal of oral and maxillofacial pathology : JOMFP, 20(2), 276–283. https://doi.org/10.4103/0973-029X.185932
Quelle

16. Pinnell SR. Regulation of collagen synthesis. J Invest Dermatol. 1982 Jul;79 Suppl 1:73s-76s. doi: 10.1111/1523-1747.ep12545835. PMID: 7086193.
Quelle

Warum kannst du mir vertrauen?

Collagens - structure, function and biosynthesis.
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Enigmatic insight into collagen
Deshmukh, S. N., Dive, A. M., Moharil, R., & Munde, P. (2016). Enigmatic insight into collagen. Journal of oral and maxillofacial pathology : JOMFP, 20(2), 276–283. https://doi.org/10.4103/0973-029X.185932
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Regulation of collagen synthesis
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