Het aminozuur tryptofaan kan niet door het menselijk lichaam worden geproduceerd en is daarom essentieel. Het is een proteïnogeen α-aminozuur [synoniem voor L-tryptofaan: (S) -tryptofaan] met een aromatisch indool-ringsysteem.
Het menselijk lichaam heeft dit aminozuur nodig om twee belangrijke boodschappers te produceren:
Als belangrijke bouwsteen tryptofaan is nog steeds belangrijk voor lever metabolisme en kan onder andere worden omgezet in de vitamine niacine en het co-enzym nicotinamide adenine dinucleotide (NAD). |
L-tryptofaan
Vanwege zijn sterke lipofiliteit (gemakkelijk oplosbaar in vetten en oliën), is L-tryptofaan gebonden aan het transporteiwit albumine voor transport naar de bloed-hersenen barrière. Nadat het uit deze binding is gehaald, kan tryptofaan worden getransporteerd naar het hersenen. Bij de bloed-hersenen barrière, echter, L-tryptofaan concurreert met vijf andere aminozuren voor hetzelfde transportsysteem waarmee het de centrale binnenkomt zenuwstelsel (CNS). Dit zijn de vertakte keten aminozuren (afgekort BCAA voor Engelse vertakte aminozuren Zuren) L-valine, L-leucine en L-isoleucine en de aromatische aminozuren L-fenylalanine en L-tyrosine. Om de concurrentiedruk te verminderen en de centrale beschikbaarheid van L-tryptofaan te vergroten, spelen de volgende beïnvloedende factoren een rol:
- Dieet: na een eiwitrijke maaltijd de inname van snelwerkende koolhydraten neemt toe insuline niveaus. Als resultaat, concurrerende vertakte aminozuren zuren worden vervoerd naar spiercellen en het percentage tryptofaan in de bloed is verhoogd. Dit kan dus bij voorkeur de bloed-hersenbarrière.
- Sporten: intens uithoudingsvermogen lichaamsbeweging leidt tot verhoogde vertakte aminozuren zuren wordt opgenomen in de spiercellen onder invloed van insuline Hierdoor stijgt ook het percentage tryptofaan in het bloed. Hetzelfde geldt voor een korte intense krachttraining.
L-tryptofaan heeft een indirect effect op de slaap via de vorming van serotonine en op de algemene stemming via de antidepressivum effect. Tryptofaan-kynureninemetabolisme Slechts 3% van het ingenomen tryptofaan wordt gebruikt voor de synthese van serotonine en melatonine in het CZS. Tryptofaan is voor het grootste deel belangrijk voor de eiwitopbouw, de vorming van vitamine B3 en het co-enzym NAD. Het metabolisme van tryptofaan-kynurenine speelt een rol in dit proces lever, de afbraak van tryptofaan begint met de splitsing van de pyrroolring. Deze stap wordt gekatalyseerd (versneld) door het enzym tryptofaan pyrrolase (of tryptofaan 2,3-dioxygenase) en er wordt N-formylkynurenine gevormd. Met behulp van kynurenine formylase wordt het niet-proteïnogene aromatische aminozuur kynurenine gevormd. Dit wordt omgezet in 3-hydroxykynurenine door kynurenine-2-monooxygenase. In de volgende reactiestap, L-alanine wordt gesplitst met behulp van kynureninase en er wordt 3-hydroxyanthranilaat gevormd. Nu katalyseert het 3-hydroxy-anthranilaat-dioxygenase de omzetting naar acroleyl-β-aminofumaraat. Na verdere reacties wordt uiteindelijk acetyl-CoA gevormd. De biosynthetische route voor nicotine zuur (niacine, vitamine B3) vertakt zich na de vorming van acroleyl-β-aminofumaraat. Na de vorming van chinolaat, de NAD + precursor nicotine zuur mononucleotide wordt gevormd. Tryptofaan pyrrolase bevindt zich in het lever en reguleert het tryptofaangehalte in het plasma. Als er te veel tryptofaan in het plasma aanwezig is, wordt het tryptofaan-afbrekende enzym tryptofaan pyrrolase (of tryptofaan 2,3-dioxygenase) geactiveerd. Stoornissen van het tryptofaan-kynureninemetabolisme Vitamine B6-tekort In het geval van vitamine B6-tekort (in het bijzonder pyridoxal fosfaat) neemt de activiteit van kynureninase af en stapelen kynurenine en 3-hydroxykynurenine zich op. In dit geval vormt kynurenine spontaan kynureenzuur en vormt 3-hydroxykynurenine xanthureenzuur. Kynureninezuur remt glutamaat en dopamine release in de synaptische spleet Immuunrespons Indolamine-2,3-dioxygenase (IDO) is een iso-enzym van tryptofaanpyrrolase dat tot expressie wordt gebracht door perifeer weefsel. Pro-inflammatoire cytokines zoals IFN-γ of TNF-α activeren het isoenzym IDO. In aanwezigheid van een immuunrespons wordt tryptofaan uitgeput door IDO, waardoor de beschikbaarheid ervan voor bijvoorbeeld virus-geïnfecteerde of kanker cellen. De uitputting van tryptofaan heeft een cytostatisch effect op de cellen (remt celgroei). Bovendien hebben metabolieten (tussenproducten) zoals 3-hydroxykynurenine een cytotoxisch effect (werkt als een celtoxine). Activering van het IDO-enzym is daarom een afweermechanisme. Dienovereenkomstig serotonine /melatonine Een tekort kan worden behandeld door suppletie met tryptofaan. Ontstekingsmarkers mogen echter niet in hoge concentraties aanwezig zijn, aangezien ze IDO activeren. StressDe toegenomen Cortisol niveau als gevolg van chronisch spanning activeert het tryptofaan-afbrekende enzym tryptofaan pyrrolase. Opmerking: vanwege chronisch spanning en pro-inflammatoire cytokinen, kan tryptofaan worden afgebroken. Dit leidt tot een verminderde omzetting van L-tryptofaan in 5-hydroxytryptofaan (5-HTP). 5-HTP is een voorloper van serotonine.
Serotonine
Serotonine is een van de neurotransmitters (boodschappersubstanties). De effecten zijn voornamelijk gerelateerd aan de zenuwstelsel (stemming), de cardiovasculair systeem (vasoconstrictie), en de darm (intestinale peristaltiek ↑). Serotonine is opgebouwd uit het aminozuur L-tryptofaan in een tweestapsreactie:
- Stap 1: Het tussenproduct wordt gevormd: het niet-proteïnogene aminozuur 5-hydroxytryptofaan (5-HTP) (katalysator is het enzym tryptofaanhydroxylase).
- 2e stap: decarboxylering tot het eindproduct serotonine (katalysator is het enzym aromatisch-L-aminozuur decarboxylase of hydroxytryptofaan decarboxylase).
vitaminen B6 en B3 en magnesium zijn betrokken bij de synthese. Bovendien remt vitamine B3 de activiteit van het tryptofaan-afbrekende enzym tryptofaanpyrrolase en ondersteunt zo de synthese van tryptofaan tot 5-HTP. De werking van serotonine wordt gemedieerd via 5-HT-receptoren. Uitgaande van de zogenaamde raphe-kernen, die gelokaliseerd zijn in de hersenstam, is serotonine via deze zenuwbanen in alle hersengebieden actief. Ze beïnvloeden bijvoorbeeld geheugen prestaties, gemoedstoestand, slaap-waakritme, en pijn perceptie.
Melatonine
Melatonine is een hormoon dat wordt aangemaakt door de pijnappelklier, een onderdeel van het diencephalon. Melatonine wordt in de hersenen gesynthetiseerd uit tryptofaan via het tussenproduct serotonine (zie hieronder). Het wordt alleen 's nachts gesynthetiseerd wanneer de duisternis begint. De maximale formatie wordt bereikt tussen 2 en 00 uur, waarna deze weer zakt. Daglicht dat het oog bereikt, remt de afscheiding van melatonine. Dit geldt vooral voor ochtendlicht, dat het hoogste gehalte aan blauw licht heeft. In de loop van de dag neemt het gehalte aan blauw licht continu af en bouwt het melatoninegehalte langzaam op richting de avond. Melatonine wekt een diepe slaap op en is een stimulans voor de afgifte van het groeihormoon somatotroop hormoon (STH) (synoniem: somatotropine). De concentratie van melatonine is leeftijdsafhankelijk. Baby's hebben het hoogste concentratie Daarna neemt de melatonineproductie continu af. Daarom neemt de gemiddelde slaapduur af met de leeftijd en komen slaapproblemen vaker voor. Storingen in somatotropine productie veroorzaakt voorbarig somatopauze. Somatopauze is de geleidelijke afname van de STH-secretie (somatotroop hormoon (STH), menselijk groeihormoon (HGH)) met opeenvolgende STH-deficiëntie bij volwassenen van middelbare en oudere leeftijd. Melatonine wordt in de hersenen gesynthetiseerd (geproduceerd) uit tryptofaan via het tussenproduct serotonine in twee stappen:
- Stap 1: Serotonine wordt N-geacetyleerd met acetyl-co-enzym A (katalysator is het enzym serotonine N-acetyltransferase (AANAT)).
- Stap 2: N-acetylserotonine wordt gemethyleerd met S-adenosylmethionine door acetylserotonine O-methyltransferase (overdracht van een methylgroep).
Melatonine werkt slaapbevorderend en regelt het dag-nachtritme.
Niacine
Niacine is een verzamelnaam voor chemische structuren van pyridine-3-carbonzuur, waaronder nicotine zuur, zijn zuur amide nicotinamide, en de biologisch actieve co-enzymen nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) en nicotinamide adenine dinucleotide fosfaat (NADP). L-tryptofaan is de provitamine (voorloper van vitaminen) van niacine (vitamine B3). Niacine speelt een cruciale rol in de energievoorziening van het lichaam en is betrokken bij verschillende metabolische processen (eiwit / eiwit, lipide / vet, koolhydraatstofwisseling) in het lichaam.
