Nhiều người chi tiền triệu mua các sản phẩm collagen dạng nước, dạng bột hay viên uống với hy vọng cải thiện nếp nhăn và phục hồi sụn khớp. Dù vậy, không ít trường hợp than phiền rằng làn da vẫn không có sự thay đổi rõ rệt sau nhiều tháng kiên trì sử dụng. Một trong những mắt xích thường bị bỏ quên nhất trong chu trình này chính là vitamin C.

Câu trả lời ngắn gọn từ sinh hóa học: Uống collagen bắt buộc cần đủ vitamin C trong cơ thể. Bản thân collagen dạng uống khi vào đường tiêu hóa sẽ bị phân cắt thành các axit amin và peptide nhỏ. Để các nguyên liệu này tái cấu trúc thành mạng lưới collagen nội sinh bền vững tại da, xương hay gân, cơ thể phải dựa vào các phản ứng enzyme phụ thuộc hoàn toàn vào vitamin C.

Cơ chế sinh tổng hợp: Mắt xích hydroxyl hóa quyết định sợi collagen

Collagen là cấu trúc protein dồi dào, tạo nên độ săn chắc cho da, độ dẻo dai của gân và khung nền của xương sụn [2, 5, 7]. Tuy nhiên, các chuỗi axit amin ban đầu chưa thể tạo thành sợi collagen hoàn chỉnh. Cấu trúc này cần hai axit amin đặc biệt để duy trì độ ổn định phân tử là hydroxyproline và hydroxylysine [1].

Để tạo ra hai axit amin này, cơ thể cần sự xúc tác của các enzyme chuyên trách là prolyl hydroxylase và lysyl hydroxylase [2, 3]. Quá trình này đòi hỏi sự hiện diện bắt buộc của oxy, ion sắt, alpha-ketoglutarate và axit ascorbic (vitamin C) [1]. Nếu không có vitamin C, enzyme prolyl hydroxylase không thể hoạt động hiệu quả [1].

Hậu quả của việc thiếu vitamin C là tế bào chỉ sản xuất ra các chuỗi polypeptide collagen thiếu hydroxyproline [1]. Các chuỗi này cấu thành những phân tử collagen kém bền, cấu trúc lỏng lẻo và dễ đứt gãy [1]. Bên cạnh đó, vitamin C không tham gia trực tiếp biến đổi cơ chất thành sản phẩm mà đóng vai trò khử, tái tạo các ion kim loại trong trung tâm hoạt động của enzyme về dạng hoạt tính [2]. Khi thiếu hụt vitamin C kéo dài, quá trình tổng hợp mô liên kết bị đình trệ, dẫn đến các triệu chứng điển hình của bệnh scorbut [5, 8].

Ở cấp độ tế bào học, vitamin C còn tác động trực tiếp lên bộ máy di truyền. Axit ascorbic kích hoạt biểu hiện gen collagen thông qua việc tăng số lượng bản sao gen và ổn định phân tử mRNA procollagen [1]. Tác động này giúp tăng lượng tổng hợp collagen ở cả mức phiên mã và sau phiên mã [3, 7]. Đáng chú ý, cơ chế kích thích tổng hợp collagen của axit ascorbic diễn ra độc lập với độ tuổi, dù tổng hợp collagen tự nhiên luôn giảm dần theo thời gian [1].

Nghiên cứu khoa học: Vitamin C tác động thế nào đến collagen?

Hiệu quả thúc đẩy tạo mô liên kết của vitamin C đã được kiểm chứng qua nhiều mô hình thực nghiệm từ tế bào, động vật cho đến tổng quan y khoa.

Trong một nghiên cứu thực nghiệm năm 2016 trên động vật, các nhà khoa học đã tìm hiểu mức độ tương thích sinh học của tấm lưới nhân tạo dùng trong phẫu thuật thành bụng (Progrip) dưới tác động của axit ascorbic [3]. Bằng phương pháp hiển vi phân cực, nghiên cứu phân tích đặc tính sinh collagen ở thành bụng trước [3]. Kết quả cho thấy việc bổ sung vitamin C qua chế độ ăn của động vật thực nghiệm đã làm tăng tỷ lệ collagen loại I và loại III một cách có ý nghĩa thống kê, tối ưu hóa quá trình hình thành cấu trúc bao xơ quanh vật liệu ghép [3].

Một công bố năm 1991 khảo sát tác động của axit ascorbic trên động vật sơ sinh được cho uống nước chứa 10% ascorbate trong 30 ngày [4]. Phân tích cấu trúc dưới kính hiển vi điện tử cho thấy sự lắng đọng collagen ở lớp giữa và vỏ ngoài động mạch chủ tăng 50% đến 60% so với nhóm đối chứng cùng tuổi [4]. Bằng chứng lai tại chỗ khẳng định lượng mRNA collagen loại I tăng rõ rệt [4]. Dù vậy, nghiên cứu này cũng ghi nhận lượng sợi chun (elastin) bị suy giảm, cho thấy vitamin C có thể tạo ra tác động trái ngược giữa các thành phần khác nhau của khuôn ngoại bào trong giai đoạn tăng trưởng nhanh [4].

Ở cấp độ nuôi cấy mô sụn người, nghiên cứu năm 2005 phát hiện tế bào sụn khớp vận chuyển và tích lũy axit ascorbic rất mạnh thông qua chất vận chuyển SVCT2 phụ thuộc natri [5]. Tế bào sụn khớp có thể cô đặc lượng vitamin C nội bào gấp 960 lần so với nồng độ ngoài dịch gian bào [5]. Nguồn vitamin C tích tụ dồi dào này trực tiếp nâng đỡ quá trình tổng hợp collagen loại II - thành phần chịu lực chính tạo nên độ bền kéo cho sụn khớp [5].

Năm 2012, một nghiên cứu in vitro đánh giá sức sống tế bào tạo xương (osteoblast) bò sơ cấp khi bổ sung axit ascorbic từ môi trường nuôi cấy [6]. Khi tăng dần nồng độ axit ascorbic lên mức 200 microgam/ml, các tế bào cho thấy sự cải thiện rõ rệt về độ tăng sinh và gia tăng sản xuất các protein khuôn nền xương bao gồm collagen loại I, osteonectin và osteocalcin [6]. Ngược lại, việc bổ sung alpha-tocopherol (vitamin E) trong cùng điều kiện lại không đem lại sự thay đổi về tăng sinh hay sản xuất collagen loại I [6].

Năm 2018, một nghiên cứu tổng quan hệ thống phân tích dữ liệu y văn nhằm đánh giá hiệu quả của việc bổ sung vitamin C đối với tổng hợp collagen và căng thẳng oxy hóa sau chấn thương cơ xương khớp [7]. Từ 286 bài báo ban đầu, 10 công trình đáp ứng tiêu chuẩn chọn lọc đã được đưa vào đánh giá [7]. Kết quả tiền lâm sàng ghi nhận bổ sung vitamin C thúc đẩy lành xương ở 2 nghiên cứu và tăng sinh đáng kể sợi collagen loại I trong quá trình hồi phục gân ở 2 nghiên cứu [7]. Một nghiên cứu tái tạo dây chằng chéo trước (ACL) ghi nhận cải thiện liền mảnh ghép trong ngắn hạn từ 1 đến 6 tuần, dù sự khác biệt không còn duy trì ở mốc 42 tuần [7]. Trên lâm sàng người, 1 nghiên cứu đánh giá lành xương gãy lại không thấy sự khác biệt về tốc độ liền xương ở ngày thứ 50 hoặc kết quả chức năng sau 1 năm [7].

Giới hạn của bằng chứng và những hiểu lầm thường gặp

Mặc dù vai trò sinh hóa của vitamin C là điều kiện tiên quyết, người tiêu dùng cần hiểu rõ giới hạn giữa nghiên cứu sinh học và việc sử dụng thực phẩm bổ sung.

Hiểu lầm phổ biến nhất là quan niệm "uống càng nhiều vitamin C thì collagen sinh ra càng nhiều". Các nghiên cứu cho thấy tế bào có ngưỡng bão hòa nhất định. Ví dụ, trong nuôi cấy gân động vật trưởng thành, nồng độ duy trì tối ưu của axit ascorbic trong môi trường 48 giờ được xác định là trên 50 microgam/ml [1]. Việc nạp vitamin C vượt quá ngưỡng hấp thu của cơ thể không làm tăng thêm lượng collagen mà chỉ bị đào thải qua thận, thậm chí gây tác dụng phụ đường tiêu hóa.

Một hiểu lầm khác là cho rằng các loại dẫn xuất bôi ngoài da hay uống dạng nào cũng đem lại tác động tức thì như nhau. Nghiên cứu năm 2008 trên nguyên bào sợi da người cho thấy dạng dẫn xuất amphiphilic (VCP-IS-2Na) kích thích tổng hợp collagen loại I tăng từ 126% đến 1067% tùy dòng tế bào, nhưng hoạt tính này chỉ xuất hiện sau khi dẫn xuất được enzyme phosphatase nội sinh chuyển hóa thành vitamin C tự do [8]. Bản thân vitamin C thông thường trong môi trường thí nghiệm này có tác động trực tiếp vừa phải đến độ tăng sinh nguyên bào sợi [8].

Ngoài ra, bằng chứng từ tổng quan hệ thống năm 2018 chỉ ra rằng dù vitamin C giúp điều hòa chống oxy hóa và cải thiện collagen tiền lâm sàng, các thử nghiệm lâm sàng phục hồi chấn thương trên người vẫn cho kết quả chưa đồng nhất [7]. Không thể coi vitamin C hoặc collagen là giải pháp thay thế phẫu thuật hay điều trị y khoa khi có chấn thương mô hạt, rách gân hay gãy xương [7].

Những ai cần thận trọng khi bổ sung vitamin C?

Vitamin C là vitamin tan trong nước, nhưng việc tự ý dùng liều cao kết hợp với collagen dạng uống hàng ngày cần đặc biệt cẩn trọng ở các nhóm đối tượng sau:

Người có tiền sử sỏi thận oxalate hoặc suy giảm chức năng thận không nên tự ý dùng vitamin C liều cao kéo dài. Quá trình chuyển hóa axit ascorbic có thể làm tăng bài tiết oxalate niệu, làm tăng nguy cơ tái phát sỏi.

Người mắc bệnh thừa sắt (hemochromatosis) hoặc các rối loạn chuyển hóa sắt cần thận trọng. Vitamin C có tính chất khử, xúc tác chuyển đổi ion kim loại và làm tăng hấp thu sắt tại ruột [2, 8]. Việc phối hợp liều cao có thể làm tăng tích tụ sắt trong cơ thể.

Những người đang gặp bệnh lý cấp tính đường tiêu hóa như viêm loét dạ dày tá tràng nên hạn chế dùng axit ascorbic nguyên chất dạng viên sủi liều cao vào lúc đói, vì tính axit có thể kích ứng niêm mạc.

Trước khi bắt đầu bất kỳ phác đồ bổ sung collagen kết hợp vi chất dinh dưỡng nào kéo dài, người có bệnh lý nền cần tham khảo ý kiến của bác sĩ chuyên khoa hoặc chuyên gia dinh dưỡng để được chỉ định mức dùng an toàn.

Hướng dẫn kết hợp collagen và vitamin C trong thực tế

Để cơ thể tổng hợp collagen nội sinh một cách tối ưu, việc phối hợp hoạt chất cần tuân thủ các nguyên tắc khoa học:

Về liều lượng: Nếu sản phẩm collagen đường uống đã tích hợp sẵn vitamin C trong bảng thành phần, người dùng chỉ cần sử dụng theo đúng khuyến cáo trên nhãn. Trường hợp sản phẩm collagen nguyên chất chỉ chứa peptide, có thể dùng kèm một lượng vitamin C vừa phải từ chế độ ăn uống thông thường hoặc viên uống bổ sung liều thấp, không cần lạm dụng các loại C liều cao hàng nghìn miligam.

Thời điểm dùng: Có thể uống collagen vào buổi sáng trước bữa ăn hoặc buổi tối trước khi đi ngủ. Tuy nhiên, nếu dùng kèm vitamin C bổ sung, nên uống vào ban ngày và sau bữa ăn để tránh kích ứng dạ dày và tránh gây mất ngủ. Cần duy trì uống đủ nước lọc suốt cả ngày để hỗ trợ quá trình hòa tan và bài tiết.

Tận dụng nguồn vitamin C tự nhiên: Cách tối ưu nhất để kích hoạt enzyme hydroxyl hóa là lấy vitamin C qua chế độ dinh dưỡng hàng ngày [6]. Bổ sung các loại quả giàu vitamin C tự nhiên như ổi, cam, bưởi, kiwi, ớt chuông, dâu tây hoặc rau xanh đậm vào cùng bữa ăn có dùng collagen sẽ cung cấp nguồn cofactor tự nhiên cho cơ thể.

Chế độ sinh hoạt toàn diện: Không sản phẩm bổ sung nào phát huy được tác dụng nếu lối sống phá hủy collagen nhanh hơn tốc độ tổng hợp. Cần hạn chế tiếp xúc trực tiếp với tia cực tím gay gắt, ngủ đủ giấc, kiểm soát căng thẳng oxy hóa và tránh hút thuốc lá nhằm bảo tồn mạng lưới collagen nội sinh vừa được tái tạo [4, 8].

Collagen dạng uống cung cấp nguồn peptide và axit amin nguyên liệu, nhưng chính vitamin C mới là mắt xích quyết định để kích hoạt enzyme liên kết các nguyên liệu đó thành cấu trúc mô bền vững [1]. Việc hiểu đúng cơ chế sinh tổng hợp giúp người tiêu dùng chủ động kết hợp dinh dưỡng cân bằng, lựa chọn sản phẩm phù hợp và tránh lãng phí tiền bạc vào những kỳ vọng thiếu cơ sở khoa học.