Tryptofan. Dlaczego starzejący się ludzie stają się przygnębieni, zmęczeni i mają nadwagę? Część 1

Serotonina jest związkiem chemicznym w mózgu, który ma wpływ na poczucie bezpieczeństwa, relaksu i zaufania. Jej niedobór może doprowadzić do zakłóceń snu, uczucia lęku, depresji i skłonności do przejadania się, w szczególności węglowodanami i cukrami prostymi.

Niepokojące wyniki badań ujawniają, że poziomy serotoniny zmniejszają się wraz z wiekiem![1] Odkrycia te dostarczają biochemicznego uzasadnienia, by wyjaśnić powszechne, związane z wiekiem zaburzenia, takie jak przygnębiony nastrój i kłopoty ze snem. Opierając się na badaniach można stwierdzić, że starzejący się ludzie mogą znacznie poprawić stan swojego zdrowia dzięki przywróceniu serotoniny do poziomów jakie mieli za młodych lat.

Tryptofan jest aminokwasem niezbędnym do produkcji serotoniny w mózgu.[2] Jego ilość w typowej diecie odpowiada podstawowym metabolicznym wymaganiom, ale często nie zapewnia optymalnych poziomów serotoniny.

Odkąd FDA (Amerykańska Agencja do spraw Żywności i Leków) ograniczyła wprowadzanie tryptofanu jako suplementu diety, nastąpił gwałtowny wzrost ilości Amerykanów z nadwagą oraz tych bardzo otyłych.

Można by dowieść, że powszechny niedobór serotoniny jest co najmniej częściowo odpowiedzialny za liczbę przygnębionych, źle śpiących i mających nadwagę osób.

Dlaczego zawarty w diecie tryptofan jest niewystarczający

Tryptofan jest jednym z ośmiu podstawowych aminokwasów znajdujących się w ludzkiej diecie. Są one definiowane jako te, których organizm nie jest w stanie sam wyprodukować i dlatego muszą one zostać dostarczone z pokarmów lub suplementów. (Czasami uważa się, że dziewiąty aminokwas, histydyna jest niezbędny dla dzieci.)

Nasze organizmy potrzebują również innych aminokwasów, które w zdrowym organizmie są naturalnie wytwarzane z ośmiu podstawowych aminokwasów.

W każdej normalnej diecie, pełnej czy wegetariańskiej, tryptofan jest najmniej licznym aminokwasem ze wszystkich. Typowa dieta dostarcza tylko 1 000 do 1 500 mg/dzień tryptofanu, ale w organizmie toczy się ciągła rywalizacja o jego ograniczone ilości.

Tryptofan jest używany do wytwarzania różnych struktur białkowych w organizmie. U osób, które spożywają małe i umiarkowane ilości witaminy B3 (niacyny), tryptofan może ją wytworzyć w wątrobie, ale ze stosunkiem zaledwie 60 mg tryptofanu na 1 mg witaminy B3.[3]

Jednak utrzymywanie nawet niewielkiej ilości tryptofanu zapewnia pewne korzyści w odniesieniu do podwyższania poziomu serotoniny w mózgu, ponieważ może skutecznie konkurować z innymi aminokwasami jeśli chodzi o jej transport przez barierę krew-mózg.

Substancje odżywcze muszą pokonać barierę krew-mózg by transportować cząsteczki. Tryptofan rywalizuje o ten transport z innymi aminokwasami.

Pochodzący z pokarmów tryptofan, w sposób niewielki przekłada się na rzeczywisty jego stan w mózgu. Jak się wkrótce dowiesz, nawet zjadanie pożywienia zawierającego ten aminokwas (jak np. indyk), nie zawsze dostarcza jego wystarczającą ilość. Jedną z przyczyn jest fakt, że starzejący się ludzie tworzą enzymy, które szybko degradują tryptofan w organizmie.

Zapamiętaj - tryptofan jest jedynym, naturalnym, zawartym w diecie surowcem dla syntezy serotoniny w mózgu. Biorąc pod uwagę wszystko co wiemy na temat trudności z utrzymywaniem odpowiedniego stanu tryptofanu, nie jest zaskoczeniem, że tyle starzejących się ludzi cierpi na zaburzenia związane z niedoborem serotoniny, takie jak depresja, bezsenność i nadwaga.

Jak tryptofan działa w organizmie

L-tryptofan konwertuje się do postaci serotoniny głównie w mózgu. Jako, że serotonina jest neuroprzekaźnikiem związanym z kontrolą nastroju i apetytu, jego suplementację zaleca się osobom cierpiącym na różne problemy zdrowotne, związane ze zmniejszonymi poziomami serotoniny, wliczając w to zaburzenia snu, depresję i fibromialgię oraz zaburzenia pokarmowe.[4]

Jak wykazano w badaniach klinicznych przeprowadzonych na ludziach, niski poziom tryptofanu przyczynia się do powstania bezsenności.[5] Zwiększenie jego stanu może natomiast pomóc znormalizować sen.[6] Wiadomo, że wzrost poziomu tryptofanu w organizmie może zmniejszyć głód i przejadanie się — w szczególności węglowodanami — i pomóc w utracie wagi.[7]

L-tryptofan służy jako prekursor nie tylko dla serotoniny, ale również dla melatoniny i niacyny. Serotonina jest głównym neuroprzekaźnikiem odpowiedzialnym za wiele somatycznych i behawioralnych funkcji, związanych z nastrojem, apetytem i zwyczajami żywieniowymi, snem, uczuciem lęku i wewnątrzwydzielniczą regulacją.[8]

Istnieją dwa możliwe źródła L-tryptofanu: dieta i białka tkanek, z których L-tryptofan został przetworzony podczas przemiany białkowej. Starcze, chroniczne choroby zapalne oraz infekcje HIV związane są ze zmniejszaniem poziomu tryptofanu, nawet przy braku jego niedoboru w diecie.

Dorosły mężczyzna potrzebuje 250 mg/dzień tryptofanu tylko do utrzymania równowagi azotowej.[9] Normalna dieta dostarcza 1000 do 1500 mg tryptofanu/dzień.[10] Niestety rozkład enzymatyczny tryptofanu wzrasta wraz z wiekiem.[11] Co więcej, pewne stany chorobowe mogą również poważnie przyczynić się do zmniejszania jego poziomu.

Jak tryptofan jest metabolizowany w organizmie

Istnieją trzy potencjalne przeznaczenia spożywanego L-tryptofanu:

1. Włączenie do organizmu tkanek białkowych
2. Konwertowanie do serotoniny (i melatoniny).
3. Przekształcenie do indoleaminy, dwutlenku węgla, wody, adenozyno trójfosforanu (ATP) i niacyny.[12]

Każdej absorbowanej w organizmie substancji odżywczej przypisane są określone enzymy, które konwertują ją do innej postaci. Istnieją dwa enzymy, które mogą pozbawić organizm dostatecznych ilości tryptofanu - 2,3 dioksygenaza tryptofanu (TDO) i 2,3-dioksygenaza indoleaminy (IDO).

Enzym wątrobowy TDO zostaje indukowany kiedy koncentracja L-tryptofanu w osoczu przewyższy potrzebne ilości do przekształcenia serotoniny i/lub białka. Utlenia on wówczas nadmiar L-tryptofanu do dwutlenku węgla, wody i ATP.[13]

Kolejny enzym IDO działa bardziej niepostrzeżenie, ponieważ może on rozkładać L-tryptofan również kiedy jego poziomy są niskie.[14] Znajduje się na zewnątrz wątroby, na makrofagach i dendrytowych komórkach, a jego działanie nasila się w stanach zapalnych, infekcjach HIV i normalnym procesie starzenia się.[15]

Tryptofan, na który oddziałują te enzymy, nie nadaje się więcej do przekształcania w serotoninę lub włączenia w strukturę białka. Konsumowanie dużych jego ilości nie wygeneruje więcej serotoniny, ponieważ zostanie wówczas indukowane większe ilości zmniejszającego tryptofan TDO.

Tryptofan i jego metabolit 5-hydroksytryptofan (5-HTP) przedostają się do mózgu przez barierę krew-mózg dzięki systemowi transportu, aktywnego dla dużych, neutralnych aminokwasów.[16] To, co łączy różne aminokwasy w odniesieniu do transportu to fakt, że pomiędzy dużymi, neutralnymi aminokwasami istnieje konkurencja o przedostanie się do mózgu. W rzeczywistości, dla danego posiłku stosunek tryptofanu do puli dużych, neutralnych aminokwasów w surowicy  przekłada się bezpośrednio na poziom serotoniny w mózgu.[17]

Bardziej kliniczna zależność pokazuje natomiast, że spożywanie węglowodanów poprawia poziomy serotoniny.[18] Dzieje się tak, ponieważ duża ilość insuliny uwolnionej w odpowiedzi na spożywane węglowodany przyspiesza usunięcie z osocza waliny, leucyny i izoleucyny, które rywalizują z tryptofanem o transport do mózgu. Podobnie, wyższy procent białka w diecie spowalnia podnoszenie się serotoniny (poprzez dostarczanie aminokwasów rywalizujących o barierę krew-mózg).[19]

Podawanie tryptofanu z inhibitorem enzymu TDO (2,3 dioksygenaza tryptofanu) umożliwiłoby ograniczyć jego dawki. U badanych szczurów, duże dawki pirydoksyny (witaminy B6) mogą zahamować katabolizm tryptofanu w wątrobie i zwiększyć jego absorpcje w mózgu.[20] Ponieważ efekt dużych dawek pirydoksyny na plazmie tryptofanu nie został potwierdzony na ludziach, pirydoksyna powinna zostać podawana z tryptofanem z innych przesłanek. Po tygodniowej suplementacji tryptofanu przez zdrowe osoby, poziomy jego metabolitów w osoczu zwiększyły się, wskazując, że został on rozłożony. Efekt ten można złagodzić dzięki pirydoksynie (pirydoksyna towarzyszy rozkładaniu tryptofanowych metabolitów kinureniny, które mogą rywalizować z tryptofanem o absorpcję do mózgu) sugerując, że chroniczne leczenie tryptofanem zwiększa zapotrzebowanie na pirydoksynę.[21]

Kliniczne implikacje: zaburzenia snu

Tryptofan był badany pod kątem zaburzeń snu przez 30 lat. Poprawa snu była zauważalna [22] już przy dawce 1 000 mg.[23] Poprawa 4. etapu snu była zauważalna przy jeszcze niższych dawkach — zaledwie 250 mg.[24] Znaczna poprawa w obturacyjnym bezdechu sennym, ale nie centralnym bezdechu sennym, nastąpiła przy dawce 2500 mg tryptofanu, spożytego przed zaśnięciem, a u tych, którzy doświadczali najpoważniejszego bezdechu, wykazano najlepszą reakcję.[25] Podczas gdy wiele środków uspokajających ma opioido-podobne działanie, spożywanie L-tryptofanu nie ogranicza funkcji kognitywnych i przeciwdziała wybudzaniu ze snu.[26]

Zmniejszony poziom L-tryptofanu negatywnie wpływa na jakość snu. Związany z wypiciem napoju ubogiego w tryptofan, spadek jego poziomu w osoczu związany był z niepożądanymi efektami w parametrach snu (etap 1 i etap 2, szybkie ruchy oka podczas snu).[27] L-tryptofan nie jest związany z odpornością czy trudnościami z porannym wstawaniem, ale jak wykazano w kilku klinicznych próbach, badających różne dawki, wpływa on na efektywne spanie.

Depresja

Jak wspomniano wcześniej, L-tryptofan jest niezbędny dla mózgu by syntetyzować serotoninę, neuroprzekaźnik, który wpływa na nastrój. Kilka badań wykazało, że poważne zmniejszenie jego poziomu może wywołać stany depresyjne, szczególnie u pacjentów, którzy są w remisji tej choroby.[28] W próbie analizującej efekty poważnego zredukowania tryptofanu u zdrowych kobiet i pacjentów z bulimią, obu grupom podawano mieszaniny aminokwasów, by zmniejszyć ich poziomy tryptofanu w osoczu. U badanych nastąpiło nasilenie objawów depresji.[29]

Poziomy L-tryptofanu w osoczu mogą zostać podniesione dzięki spożywaniu L-tryptofanu, który zwiększa koncentrację serotoniny w mózgu i tym samym zmniejsza stany depresyjne.[30] Badanie obejmujące odzyskujących zdrowie alkoholików odkryło, że uczestnicy mieli poważnie zmniejszone poziomy L-tryptofanu równocześnie z częstymi stanami depresyjnymi. Po podaniu pacjentom suplementacyjnych dawek L-tryptofanu przez krótki okres czasu, stan ich depresji uległ poprawie.[31] Metabolit tryptofanu, 5-hydroxytryptophan (5-HTP), wykazał znaczną kliniczną skuteczność w zwalczaniu depresji po 2-4 tygodniach, przy dawkach 50-300 mg trzy razy dziennie.[32]

Zespół napięcia przedmiesiączkowego

Dzienna 6 000 mg dawka L-tryptofanu znacznie zmniejsza huśtawki nastroju, napięcie i drażliwość u kobiet, cierpiących na zespół napięcia przedmiesiączkowego.[33] Metabolizm tryptofanu zależny jest od różnej fazy cyklu kobiety,[34] i dlatego zmiany hormonalne podczas cyklu miesiączkowego mogą negatywnie wpłynąć na jego możliwości przekształcenia się w serotoninę.

Głód  węglowodanowy i utrata wagi

Wiele otyłych osób często i chętnie spożywa pokarmy bogate w węglowodany, ponieważ stan tryptofanu w ich osoczu, a co za tym idzie - również jego absorpcji do mózgu, jest ciągle niski.[35] Pamiętaj, że poziomy serotoniny mogą ulec poprawie przez spożywanie węglowodanów, ponieważ uwalnianie insuliny przyspiesza usuwanie z osocza innych aminokwasów, które walczą o transport przez barierę krew-mózgu.

Zwiększone poziomy L-tryptofanu w osoczu krwi posiadają również właściwości zmniejszania apetytu, wpływającego głównie na konsumpcję węglowodanów.[36] Prawdopodobnie suplementacja tryptofanu mogłaby poprawić uwalnianie serotoniny z neuronów mózgu, zmniejszając apetyt na węglowodany, co pomogłoby w utracie wagi ciała. Ponadto, otyłe osoby często są insulinoodporne, a zmniejszona aktywność insuliny może powodować niski stosunek tryptofanu w osoczu [37], z powodu efektów ubocznych w postaci absorpcji i utylizacji innych aminokwasów.

W pewnym badaniu zmierzono L-tryptofan u otyłych pacjentów, by ocenić jego stosunek w osoczu krwi do dużych, neutralnych aminokwasów (tyrozyny+ fenyloalaniny+ leucyny+ izoleucyny+ waliny). Otrzymane wyniki wykazały, że stosunek tryptofanu w osoczu był znacznie poniżej prawidłowego ludzkiego zakresu.[38] W wyniku podniesienia się poziomu tryptofanu w odniesieniu do dużych, neutralnych aminokwasów, jego większa ilość przedostaje się do mózgu, wywołując syntezę serotoniny i wpływając na zależne od niej funkcje (nastrój, apetyt, sen i głód). Badanie to pomogło wyjaśnić dlaczego otyłe osoby mają często nieposkromiony apetyt – wynika to ze zbyt małej ilości tryptofanu w odniesieniem do innych, dużych, neutralnych aminokwasów w krwi.

Po podaniu tym otyłym pacjentom 1 000 mg, 2 000 mg lub 3 000 mg dawki L-tryptofanu na godzinę przed posiłkiem, zaobserwowano u nich znaczną redukcję ilości spożywanych kalorii, zwłaszcza w postaci węglowodanów, ale nie białek. Jedynymi skutkami ubocznymi było wystąpienie łagodnego zmniejszenia "czujności" umysłu, pojawienia się zawrotów głowy i senności.[39]

W badaniu przeprowadzonym metodą podwójnie ślepej próby, kontrolowanym za pomocą grupy placebo, u pacjentów będących na diecie bogatej w białko, którzy otrzymywali tryptofan (750 mg dwa razy codziennie ustnie), wykazano znaczną utratę wagi ciała. Umiarkowana dawka suplementu tryptofanu nie wywołała żadnych efektów ubocznych, takich jak senność w ciągu dnia czy znużenie.[40] Wpływ zredukowanych poziomów tryptofanu został zaobserwowany również u 7-letniej dziewczynki z poważną anoreksją. Kiedy poziom tryptofanu został obniżony, spontaniczne jedzenie pojawiło się u niej po raz pierwszy od 4.5 roku. Jego ponowna suplementacja spowodowała ustanie spontanicznego jedzenia.[41]

Jak proces starzenia się redukuje poziomy tryptofanu/serotoniny

W wyniku normalnego procesu starzenia się, poziomy zapalnych cytokin zwiększają się. Słabo dotąd znanym skutkiem ubocznym jest powodowanie przez zapalne cytokiny (takie jak czynnik nekrozy guza alfa i interferon alfa) indukcji degradującego tryptofan enzymu 2,3-dioksygenazy indoleaminy (IDO).

Można by sądzić, że starzejący się ludzie mogliby zrekompensować efekt IDO poprzez spożywanie większych dawek suplementacyjnego tryptofanu. Problem jednak w tym, że w obecności wysokich poziomów tryptofanu we krwi, podniesiony jest również inny degradujący go enzym – TDO (2,3 dioksygenaza tryptofanu).

Spożywanie zatem dużych ilości L-tryptofanu (doustne dawki - 4000 mg i większe) nie wygeneruje więcej serotoniny, ponieważ zostanie indukowany TDO. Jeśli jednak starzejący się ludzie nie dostarczą więcej tryptofanu organizmowi, poziomy serotoniny w mózgu spadną, ponieważ wyższa aktywność enzymu IDO zdegraduje pozostałości tryptofanu we krwi.

Materiał wykorzystany za zgodą Life Extension. Wszelkie prawa zastrzeżone.