Aminosyren tryptofan kan ikke produseres av menneskekroppen og er derfor viktig. Det er en proteinogen α-aminosyre [synonym for L-tryptofan: (S) -tryptofan] med et aromatisk indolringsystem.
Menneskekroppen trenger denne aminosyren for å produsere to viktige budbringere:
Som en viktig byggestein, tryptofan er fortsatt viktig for leveren metabolisme og kan blant annet omdannes til vitamin niacin og koenzym nikotinamid adenin dinukleotid (NAD). |
L-tryptofan
På grunn av sin sterke lipofilisitet (lett løselig i fett og oljer), er L-tryptofan bundet til transportproteinet albumin for transport til blod-hjerne barriere. Etter å ha blitt løslatt fra denne bindingen, kan tryptofan transporteres til hjerne. På blod-hjerne barriere, men L-tryptofan konkurrerer med fem andre aminosyrer for det samme transportsystemet som gjør det mulig å komme inn i sentralen nervesystemet (CNS). Dette er forgrenet kjede aminosyrer (forkortet BCAA for engelsk forgrenet amino Syrer) L-valin, L-leucine og L-isoleucin og det aromatiske aminosyrer L-fenylalanin og L-tyrosin. For å redusere konkurransepresset og øke den sentrale tilgjengeligheten av L-tryptofan, spiller følgende påvirkningsfaktorer en rolle:
- Kosthold: etter et proteinrikt måltid, inntak av hurtigvirkende karbohydrater øker insulin nivåer. Som et resultat konkurrerende forgrenet amino syrer blir kastet inn i muskelceller og prosentandelen tryptofan i blod økes. Dermed kan dette fortrinnsvis passere blod-hjerne barriere.
- Sport: intens utholdenhet trening fører til økt forgrenet amino syrer blir absorbert i muskelcellene under påvirkning av insulin. Som et resultat øker også prosentandelen tryptofan i blodet. Det samme gjelder en kort intens styrke trening.
L-tryptofan har en indirekte effekt på søvn via dannelsen av serotonin og på den generelle stemningen via antidepressant effekt. Tryptofan kynureninmetabolisme Bare 3% av inntatt tryptofan brukes til syntesen av serotonin og melatonin i CNS. For det meste er tryptofan viktig for proteinbygging, dannelsen av vitamin B3 og koenzymet NAD. Tryptofan-kynurenin metabolisme spiller en rolle i denne prosessen leverenbegynner nedbrytning av tryptofan med spaltingen av pyrrolringen. Dette trinnet katalyseres (akselereres) av enzymet tryptofanpyrrolase (eller tryptofan 2,3-dioksygenase) og N-formylkynurenin dannes. Ved hjelp av kynureninformylase dannes den ikke-proteinogene aromatiske aminosyren kynurenin. Dette omdannes til 3-hydroksykynurenin av kynurenin-2-monooxygenase. I neste reaksjonstrinn, L-alanine spaltes ved hjelp av kynureninase, og det dannes 3-hydroksyantranilat. Nå katalyserer 3-hydroksy-antranilat-dioksygenase omdannelsen til akroleyl-β-aminofumarat. Etter ytterligere reaksjoner dannes endelig acetyl-CoA. Den biosyntetiske banen for nikotinsyre (niacin, vitamin B3) forgrener seg etter dannelsen av akroleyl-β-aminofumarat. Etter dannelsen av kinolat, NAD + forløperen nikotinsyre mononukleotid dannes. Tryptofanpyrrolase ligger i leveren og regulerer tryptofannivåer i plasma. Hvis det er for mye tryptofan i plasma, aktiveres det tryptofan-nedbrytende enzymet tryptofanpyrrolase (eller tryptofan 2,3-dioksygenase). Forstyrrelser av tryptofan-kynureninmetabolisme Vitamin B6-mangel I tilfelle vitamin B6-mangel (spesielt pyridoksal fosfat), reduseres aktiviteten til kynureninase og kynurenin og 3-hydroksykynurenin akkumuleres. I dette tilfellet danner kynurenin spontant kynureninsyre og 3-hydroksykynurenin danner xanthurensyre. Kynurensyre hemmer glutamat og dopamin utgivelse i synaptisk kløft. Immunrespons Indolamin-2,3-dioksygenase (IDO) er et isoenzym av tryptofanpyrrolase uttrykt av perifert vev. Proinflammatoriske cytokiner som IFN-γ eller TNF-α aktiverer isoenzym IDO. I nærvær av en immunrespons tømmes tryptofan av IDO, og reduserer dermed tilgjengeligheten til for eksempel virusinfisert eller kreft celler. Utarmingen av tryptofan har en cytostatisk effekt på cellene (hemmer cellevekst). Videre har metabolitter (mellomprodukter) som 3-hydroksykynurenin en cytotoksisk effekt (fungerer som et celletoksin). Aktivering av IDO-enzymet er derfor en forsvarsmekanisme. Følgelig serotonin /melatonin mangel kan behandles med tryptofantilskudd. Imidlertid bør inflammatoriske markører ikke være tilstede i høye konsentrasjoner da de aktiverer IDO kortisol nivå på grunn av kronisk stresset aktiverer det tryptofan-nedbrytende enzymet tryptofanpyrrolase. Merk: På grunn av kronisk stresset og proinflammatoriske cytokiner, kan tryptofan brytes ned. Dette fører til redusert omdannelse av L-tryptofan til 5-hydroksytryptofan (5-HTP). 5-HTP er en forløper for serotonin.
Serotonin
Serotonin er en av nevrotransmittere (messenger stoffer). Effektene er hovedsakelig relatert til nervesystemet (humør), den sirkulasjonssystem (vasokonstriksjon), og tarmen (tarmperistaltikk ↑). Serotonin er bygd av aminosyren L-tryptofan i en totrinnsreaksjon:
- Trinn 1: Mellomproduktet dannes: den ikke-proteinogene aminosyren 5-hydroksytryptofan (5-HTP) (katalysator er enzymet tryptofanhydroksylase).
- Andre trinn: dekarboksylering til sluttproduktet serotonin (katalysator er enzymet aromatisk-L-aminosyre dekarboksylase eller hydroksytryptofandekarboksylase).
Vitaminer B6 og B3 og magnesium er involvert i syntesen. I tillegg hemmer vitamin B3 aktiviteten til det tryptofan-nedbrytende enzymet tryptofanpyrrolase og støtter dermed syntesen av tryptofan til 5-HTP. Serotonin-virkning medieres via 5-HT-reseptorer. Starter fra de såkalte raphe-kjernene, som er lokalisert i hjernestammen, er serotonin aktivt i alle hjernegrupper via disse nervebanene. De påvirker for eksempel minne ytelse, sinnstilstand, søvn-våknerytme, og smerte oppfatning.
Melatonin
Melatonin er et hormon som produseres av pinealkjertelen, en del av diencephalon. Melatonin syntetiseres i hjernen fra tryptofan via det mellomliggende serotonin (se nedenfor). Det syntetiseres bare om natten med begynnelsen av mørket. Maksimal formasjon er nådd mellom 2:00 og 4:00, hvoretter den faller igjen. Dagslys som når øyet hemmer melatoninsekresjonen. Dette gjelder spesielt morgenlys, som har det høyeste innholdet i blått lys. I løpet av dagen synker innholdet av blått lys kontinuerlig, og melatoninnivået bygger seg langsomt opp mot kvelden. Melatonin induserer dyp søvn og er en stimulans for frigjøring av veksthormonet somatotropisk hormon (STH) (synonym: somatotropin). Den konsentrasjon av melatonin er aldersavhengig. Spedbarn har det høyeste konsentrasjon. Etter det avtar melatoninproduksjonen kontinuerlig. Derfor reduseres den gjennomsnittlige søvnvarigheten med alderen, og søvnproblemer oppstår oftere. Forstyrrelser i somatotropin produksjon induserer for tidlig somatopause. Somatopause er den progressive nedgangen i STH-sekresjon (somatotropisk hormon (STH), humant veksthormon (HGH)) med påfølgende STH-mangel hos middelaldrende og eldre voksne. Melatonin syntetiseres (produseres) i hjernen fra tryptofan via det mellomliggende serotonin i to trinn:
- Trinn 1: Serotonin er N-acetylert med acetyl-koenzym A, (katalysator er enzymet serotonin N-acetyltransferase (AANAT)).
- Trinn 2: N-acetylserotonin metyleres med S-adenosylmetionin av acetylserotonin O-metyltransferase (overføring av en metylgruppe).
Melatonin har en søvnfremmende effekt og kontrollerer dag-natt-rytmen.
Niacin
Niacin er en samlebetegnelse for kjemiske strukturer av pyridin-3-karboksylsyre, som inkluderer nikotinsyre, dens syre amid nikotinamid, og de biologisk aktive koenzymer nikotinamid adenindinukleotid (NAD) og nikotinamid adenin dinukleotid fosfat (NADP). L-tryptofan er provitamin (forløper for vitaminer) av niacin (vitamin B3). Niacin spiller en avgjørende rolle i kroppens energiforsyning og er involvert i en rekke forskjellige metabolske prosesser (protein / protein, lipid / fett, karbohydratmetabolisme) i kroppen.
