Aminokyselina tryptofan nemůže být produkován lidským tělem, a je proto nezbytný. Je to proteinogenní α-aminokyselina [synonymum pro L-tryptofan: (S) -tryptofan] s aromatickým indolovým kruhovým systémem.
Lidské tělo potřebuje tuto aminokyselinu k produkci dvou důležitých poslů:
Jako důležitý stavební blok tryptofan je stále důležité pro játra metabolismus a lze jej mimo jiné převést na vitamin niacin a koenzym nikotinamid adenin dinukleotid (NAD). |
L-tryptofanu
Díky své silné lipofilitě (snadno rozpustné v tucích a olejích) je L-tryptofan vázán na transportní protein albumin pro přepravu do krev-mozek bariéra. Po uvolnění z této vazby může být tryptofan transportován do mozek. Na krev-mozek bariéra však L-tryptofan soutěží s pěti dalšími aminokyseliny pro stejný dopravní systém, který mu umožňuje vstoupit do ústředny nervový systém (CNS). Jedná se o rozvětvený řetězec aminokyseliny (zkráceně BCAA pro anglické větvené aminokyseliny Kyseliny) L-valin, L-leucin a L-isoleucin a aromatické aminokyseliny L-fenylalanin a L-tyrosin. Ke snížení konkurenčního tlaku a zvýšení centrální dostupnosti L-tryptofanu hrají roli následující ovlivňující faktory:
- Strava: po jídle bohatém na bílkoviny příjem rychle působícího sacharidy zvyšuje inzulín úrovně. Výsledkem je konkurenční amino s rozvětveným řetězcem kyseliny jsou dopravovány do svalových buněk a procento tryptofanu v krev se zvyšuje. To tedy může přednostně projít hematoencefalická bariéra.
- Sport: intenzivní vytrvalost cvičení vede ke zvýšení aminoskupiny s rozvětveným řetězcem kyseliny absorbován do svalových buněk pod vlivem inzulín. Ve výsledku se také zvyšuje procento tryptofanu v krvi. Totéž platí pro krátkou intenzitu silový trénink.
L-tryptofan má nepřímý vliv na spánek prostřednictvím tvorby serotonin a na obecnou náladu prostřednictvím antidepresivum účinek. Metabolismus tryptofanu kynureninu K syntéze se používají pouze 3% požitého tryptofanu serotonin a melatonin v CNS. Tryptofan je z velké části důležitý pro tvorbu bílkovin, tvorbu vitaminu B3 a koenzymu NAD. V tomto procesu hraje roli metabolismus tryptofan-kynureninu játra, degradace tryptofanu začíná štěpením pyrolového kruhu. Tento krok je katalyzován (zrychlen) enzymem tryptofan pyrrolasou (nebo tryptofan 2,3-dioxygenázou) a vzniká N-formylkynurenin. S pomocí kynurenin formylázy se vytváří neproteinogenní aromatická aminokyselina kynurenin. Ten se převádí na 3-hydroxykynurenin kynurenin-2-monooxygenázou. V dalším reakčním kroku L-alanin se štěpí pomocí kynureninázy a tvoří se 3-hydroxyantranilát. Nyní 3-hydroxyantranilát dioxygenáza katalyzuje přeměnu na akroleyl-p-aminofumarát. Po dalších reakcích se nakonec vytvoří acetyl-CoA. Biosyntetická cesta pro kyselina nikotinová (niacin, vitamin B3) se rozvětvuje po tvorbě akroleyl-β-aminofumarátu. Po vytvoření chinolátu, předchůdce NAD + kyselina nikotinová vzniká mononukleotid. Tryptofan pyrrolasa se nachází v játra a reguluje hladiny tryptofanu v plazmě. Pokud je v plazmě přítomno příliš mnoho tryptofanu, aktivuje se enzym degradující tryptofan tryptofan pyrrolasa (nebo tryptofan 2,3-dioxygenáza). Poruchy metabolismu tryptofanu a kynureninu Nedostatek vitaminu B6 V případě nedostatku vitaminu B6 (konkrétně pyridoxal fosfát), aktivita kynureninázy klesá a kynurenin a 3-hydroxykynurenin se hromadí. V tomto případě kynurenin spontánně tvoří kyselinu kynurenovou a 3-hydroxykynurenin tvoří kyselinu xanturenovou. Kyselina kynurenová inhibuje glutamát a dopamin vydání v synaptická rozštěp. Imunitní odpověď Indolamin-2,3-dioxygenáza (IDO) je izoenzym tryptofan pyrrolázy exprimovaný v periferní tkáni. Prozánětlivé cytokiny, jako je IFN-γ nebo TNF-α, aktivují izoenzym IDO. V přítomnosti imunitní odpovědi je tryptofan vyčerpán IDO, čímž se snižuje jeho dostupnost například pro viry nebo rakovina buňky. Vyčerpání tryptofanu má cytostatický účinek na buňky (inhibuje růst buněk). Kromě toho mají metabolity (meziprodukty), jako je 3-hydroxykynurenin, cytotoxický účinek (působí jako buněčný toxin). Aktivace enzymu IDO je proto obranným mechanismem. Proto serotonin /melatonin nedostatek lze léčit suplementací tryptofanem. Zánětlivé markery by však neměly být přítomny ve vysokých koncentracích, protože aktivují IDO Kortizol úroveň kvůli chronickým stres aktivuje enzym degradující tryptofan tryptofan pyrrolasu. Poznámka: Kvůli chronickým stres a prozánětlivé cytokiny, tryptofan může být degradován. To vede ke snížené přeměně L-tryptofanu na 5-hydroxytryptofan (5-HTP). 5-HTP je prekurzorem serotoninu.
serotonin
Serotonin je jedním z neurotransmiterů (poselských látek). Jeho účinky souvisejí hlavně s nervový systém (nálada), kardiovaskulární systém (vazokonstrikce) a střeva (střevní peristaltika ↑). Serotonin se vyrábí z aminokyseliny L-tryptofanu ve dvoukrokové reakci:
- Krok 1: Vznikne meziprodukt: neproteinogenní aminokyselina 5-hydroxytryptofan (5-HTP) (katalyzátorem je enzym tryptofan hydroxyláza).
- 2. krok: dekarboxylace na konečný produkt serotonin (katalyzátorem je enzym dekarboxyláza aromatických L-aminokyselin nebo hydroxytryptofan dekarboxyláza).
Vitamíny B6 a B3 a magnézium se podílejí na syntéze. Kromě toho vitamin B3 inhibuje aktivitu enzymu degradujícího tryptofan tryptofan pyrrolasu a podporuje tak syntézu tryptofanu na 5-HTP. Účinek serotoninu je zprostředkován 5-HT receptory. Počínaje takzvanými raphe jádry, která jsou lokalizována v mozkovém kmeni, je serotonin aktivní ve všech oblastech mozku těmito nervovými cestami. Ovlivňují například paměť výkon, stav mysli, rytmus spánku-bdění a bolest vnímání.
Melatonin
Melatonin je hormon produkovaný epifýzou, která je součástí diencefalonu. Melatonin je syntetizován v mozku z tryptofanu prostřednictvím meziproduktu serotoninu (viz níže). Syntetizuje se pouze v noci s nástupem tmy. Maximální formace je dosažena mezi 2:00 a 4:00, poté opět klesá. Denní světlo dopadající do oka inhibuje sekreci melatoninu. To platí zejména pro ranní světlo, které má nejvyšší obsah modrého světla. V průběhu dne obsah modrého světla neustále klesá a hladina melatoninu se k večeru pomalu zvyšuje. Melatonin vyvolává hluboký spánek a je stimulem pro uvolňování somatotropního hormonu růstového hormonu (STH) (synonymum: somatotropin). koncentrace melatoninu závisí na věku. Kojenci mají nejvyšší koncentrace. Poté se produkce melatoninu trvale snižuje. Proto průměrná doba spánku klesá s věkem a problémy se spánkem se vyskytují častěji. Poruchy v somatotropin produkce indukují předčasně somatopauza. Somatopauza je progresivní pokles sekrece STH (somatotropní hormon (STH), lidský růstový hormon (HGH)) s následným nedostatkem STH u dospělých ve středním a vyšším věku. Melatonin je syntetizován (produkován) v mozku z tryptofanu prostřednictvím meziproduktu serotoninu ve dvou krocích:
- Krok 1: Serotonin je N-acetylován acetyl-koenzymem A (katalyzátorem je enzym serotonin N-acetyltransferáza (AANAT)).
- Krok 2: N-acetylserotonin je methylován S-adenosylmethioninem acetylserotonin O-methyltransferázou (přenos methylové skupiny).
Melatonin má účinek podporující spánek a řídí rytmus den-noc.
Niacin
Niacin je souhrnný termín pro chemické struktury pyridin-3-karboxylové kyseliny, který zahrnuje kyselina nikotinová, jeho kyselina uprostřed nikotinamid a biologicky aktivní koenzymy nikotinamid adenin dinukleotid (NAD) a nikotinamid adenin dinukleotid fosfát (NADP). L-tryptofan je provitamin (předchůdce vitamíny) niacinu (vitamin B3). Niacin hraje zásadní roli v zásobování těla energií a podílí se na řadě různých metabolických procesů v těle (metabolismus bílkovin / bílkovin, lipidů / tuků, sacharidů).
