Аминокиселината триптофан не може да се произвежда от човешкото тяло и следователно е от съществено значение. Това е протеиногенна а-аминокиселина [синоним на L-триптофан: (S) -триптофан] с ароматна индолна пръстенна система.
Човешкото тяло се нуждае от тази аминокиселина, за да произведе два важни пратеника:
Като важен градивен елемент, триптофан все още е важно за черен дроб метаболизъм и може да се превърне, наред с други неща, във витамин ниацин и коензим никотинамид аденин динуклеотид (NAD). |
L-триптофан
Поради силната си липофилност (лесно разтворим в мазнини и масла), L-триптофанът е свързан с транспортния протеин албумин за транспорт до кръв-мозък бариера. След освобождаване от това свързване, триптофанът може да бъде транспортиран до мозък, В кръв-мозък бариера, обаче, L-триптофан се конкурира с пет други аминокиселини за същата транспортна система, която му позволява да влезе в централната нервната система (ЦНС). Това са разклонените вериги аминокиселини (съкращение BCAA за английски амино с разклонени вериги Киселини) L-валин, L-левцин и L-изолевцин и ароматния аминокиселини L-фенилаланин и L-тирозин. За да се намали конкурентният натиск и да се увеличи централната наличност на L-триптофан, играят роля следните влияещи фактори:
- Диета: след богато на протеини хранене, прием на бързодействащо въглехидрати се увеличава инсулин нива. В резултат на това се конкурират амино с разклонена верига киселини се пренасят в мускулни клетки и процентното съдържание на триптофан в кръв се увеличава. По този начин това може за предпочитане да премине кръвно-мозъчна бариера.
- Спорт: интензивен издръжливоста упражнението води до увеличаване на амино с разклонена верига киселини като се абсорбира в мускулните клетки под въздействието на инсулин. В резултат се увеличава и процентът на триптофан в кръвта. Същото се отнася и за кратко интензивно съдържание за обучение.
L-триптофанът има непряк ефект върху съня чрез образуването на серотонин и върху общото настроение чрез антидепресант ефект. Метаболизъм на триптофан кинуренин Само 3% от приетия триптофан се използва за синтеза на серотонин намлява мелатонин в ЦНС. В по-голямата си част триптофанът е важен за изграждането на протеини, образуването на витамин В3 и коензима NAD. Метаболизмът на триптофан-кинуренин играе роля в този процес черен дроб, разграждането на триптофан започва с разцепването на пиролния пръстен. Този етап се катализира (ускорява) от ензима триптофан пиролаза (или триптофан 2,3-диоксигеназа) и се образува N-формилкинуренин. С помощта на кинуренин формилаза се образува непротеиногенната ароматна аминокиселина кинуренин. Това се превръща в 3-хидроксикинуренин от кинуренин-2-монооксигеназа. В следващия етап на реакция L-аланин се разцепва с помощта на кинурениназа и се образува 3-хидроксиантранилат. Сега 3-хидрокси-антранилат диоксигеназата катализира превръщането в акролеил-β-аминофумарат. След по-нататъшни реакции накрая се образува ацетил-КоА. Биосинтетичният път за никотинова киселина (ниацин, витамин В3) се разклонява след образуването на акролеил-β-аминофумарат. След образуването на хинолат, предшественикът NAD + никотинова киселина образува се мононуклеотид. Триптофан пиролазата се намира в черен дроб и регулира плазмените нива на триптофан. Ако в плазмата има твърде много триптофан, ензимът, разграждащ триптофана, триптофан пиролаза (или триптофан 2,3-диоксигеназа) се активира. Нарушения на метаболизма на триптофан-кинуренин Дефицит на витамин В6 В случай на дефицит на витамин В6 (по-специално пиридоксал фосфат), активността на кинурениназата намалява и кинуренинът и 3-хидроксикинуренинът се натрупват. В този случай кинуренинът спонтанно образува кинуренова киселина, а 3-хидроксикинуренинът образува ксантурена киселина. Кинуреновата киселина инхибира глутамат намлява допамин освобождаване в синаптична цепка. Имунен отговор Индоламин-2,3-диоксигеназа (IDO) е изоензим на триптофан пиролаза, експресиран от периферната тъкан. Провъзпалителните цитокини като IFN-γ или TNF-α активират изоензима IDO. При наличие на имунен отговор триптофанът се изчерпва от IDO, като по този начин намалява неговата наличност, например, на заразени с вируси рак клетки. Изчерпването на триптофана има цитостатичен ефект върху клетките (инхибира клетъчния растеж). Освен това метаболитите (междинни продукти) като 3-хидроксикинуренин имат цитотоксичен ефект (действайки като клетъчен токсин). Следователно активирането на ензима IDO е защитен механизъм. Съответно серотонинът /мелатонин дефицитът може да се лекува чрез добавяне на триптофан. Въпреки това, възпалителните маркери не трябва да присъстват във високи концентрации, тъй като те активират IDO Кортизолът ниво поради хронично стрес активира разграждащия триптофан ензим триптофан пиролаза. Забележка: Поради хронична стрес и провъзпалителни цитокини, триптофанът може да бъде разграден. Това води до намалено превръщане на L-триптофан в 5-хидрокситриптофан (5-HTP). 5-HTP е предшественик на серотонина.
Серотонинът
Серотонинът е един от невротрансмитерите (пратеници). Неговите ефекти са свързани главно с нервната система (настроение), сърдечносъдова система (вазоконстрикция) и червата (чревна перисталтика ↑). Серотонинът се изгражда от аминокиселината L-триптофан в двустепенна реакция:
- Етап 1: Образува се междинното съединение: непротеиногенната аминокиселина 5-хидрокситриптофан (5-HTP) (катализатор е ензимът триптофан хидроксилаза).
- 2-ра стъпка: декарбоксилиране до крайния продукт серотонин (катализатор е ензимът ароматна-L-аминокиселина декарбоксилаза или хидрокситриптофан декарбоксилаза).
Витамини B6 и B3 и магнезий участват в синтеза. В допълнение, витамин В3 инхибира активността на разграждащия триптофана ензим триптофан пиролаза и по този начин подпомага синтеза на триптофан до 5-HTP. Действието на серотонин се медиира чрез 5-НТ рецептори. Започвайки от така наречените рафе ядра, които са локализирани в мозъчния ствол, серотонинът е активен във всички области на мозъка чрез тези нервни пътища. Те влияят, например, памет изпълнение, състояние на ума, ритъм на сън и събуждане и болка възприятие.
Мелатонинът
Мелатонинът е хормон, произведен от епифизната жлеза, част от диенцефалона. Мелатонинът се синтезира в мозъка от триптофан чрез междинния серотонин (виж по-долу). Той се синтезира само през нощта с настъпването на тъмнината. Максималната формация се достига между 2:00 и 4:00 ч. Сутринта, след което отново пада. Дневната светлина, достигаща окото, инхибира секрецията на мелатонин. Това важи особено за сутрешната светлина, която има най-високо съдържание на синя светлина. По време на деня, съдържанието на синя светлина непрекъснато намалява и нивото на мелатонин бавно се натрупва към вечерта. Мелатонинът предизвиква дълбок сън и е стимул за освобождаването на соматотропния хормон на растежния хормон (STH) (синоним: соматотропин). В концентрация на мелатонин зависи от възрастта. Кърмачетата имат най-високо ниво концентрация. След това производството на мелатонин непрекъснато намалява. Следователно средната продължителност на съня намалява с възрастта и проблемите със съня се появяват по-често. Смущения в соматотропин производството предизвиква преждевременно соматопауза. Соматопауза е прогресивният спад в секрецията на STH (соматотропен хормон (STH), човешки растежен хормон (HGH)) с последователен дефицит на STH при възрастни и възрастни. Мелатонинът се синтезира (произвежда) в мозъка от триптофан чрез междинния серотонин в две стъпки:
- Етап 1: Серотонинът е N-ацетилиран с ацетил-коензим А, (катализатор е ензимът серотонин N-ацетилтрансфераза (AANAT)).
- Стъпка 2: N-ацетилсеротонинът се метилира със S-аденозилметионин чрез ацетилсеротонин О-метилтрансфераза (трансфер на метилова група).
Мелатонинът има стимулиращ съня ефект и контролира ритъма ден-нощ.
Ниацин
Ниацинът е общ термин за химични структури на пиридин-3-карбоксилна киселина, който включва никотинова киселина, неговата киселина амид никотинамид и биологично активните коензими никотинамид аденин динуклеотид (NAD) и никотинамид аденин динуклеотид фосфат (NADP). L-триптофанът е провитаминът (предшественик на витамини) на ниацин (витамин В3). Ниацинът играе решаваща роля в енергийното снабдяване на организма и участва в различни метаболитни процеси (протеини / протеини, липиди / мазнини, въглехидратен метаболизъм) в тялото.
