Aromatische Aminosäuren und Neurotransmitter-Vorläufer

Die aromatischen Aminosäuren Phenylalanin, Tyrosin und Tryptophan besitzen aromatische Ringseitenketten und dienen als diätetische Vorläufer wichtiger Monoamin-Neurotransmitter. Tyrosin (gebildet aus essenziellem Phenylalanin) ist der Vorläufer für die Katecholamine Dopamin und Noradrenalin, während Tryptophan der Vorläufer für Serotonin ist, wodurch ihre Verfügbarkeit die Ernährung mit der Gehirnchemie verknüpft.

Definition

Aromatische Aminosäuren sind Aminosäuren, die eine aromatische Ringseitenkette tragen (Phenylalanin, Tyrosin und Tryptophan); als Neurotransmitter-Vorläufer liefern sie die Substrate, aus denen das Gehirn Serotonin (aus Tryptophan) und die Katecholamine Dopamin und Noradrenalin (aus Tyrosin) synthetisiert.

Scope

Dieses Thema behandelt die aromatischen Aminosäuren als biosynthetische Vorläufer von Monoamin-Neurotransmittern und die Mechanismen, durch die das Plasma-Aminosäure-Gleichgewicht ihren Eintritt in das Gehirn beeinflusst. Es handelt sich um Referenz-Biochemie und -Physiologie, nicht um klinische oder diätetische Ratschläge.

Core questions

• Welche Neurotransmitter werden aus aromatischen Aminosäuren abgeleitet?
• Wie beeinflusst das Plasma-Aminosäure-Gleichgewicht den Eintritt von Vorläufern in das Gehirn?
• Warum ist Phenylalanin essenziell, Tyrosin aber bedingt nicht-essenziell?

Key concepts

• Phenylalanin, Tyrosin, Tryptophan
• Katecholamin-Synthese (Dopamin, Noradrenalin)
• Serotonin-Synthese aus Tryptophan
• Konkurrenz beim Transport großer neutraler Aminosäuren
• Vorläuferverfügbarkeit und Neurotransmitterspiegel im Gehirn

Mechanisms

Phenylalanin wird zu Tyrosin hydroxyliert, welches dann durch Tyrosinhydroxylase zu den Katecholaminen umgewandelt wird; Tryptophan wird zu 5-Hydroxytryptophan hydroxyliert und zu Serotonin decarboxyliert. Die aromatischen Aminosäuren teilen sich einen sättigbaren Groß-Neutral-Aminosäure-Transporter an der Blut-Hirn-Schranke, sodass die Aufnahme von Tryptophan oder Tyrosin in das Gehirn nicht nur von ihrem eigenen Plasmaspiegel abhängt, sondern auch von ihrem Verhältnis zu den anderen konkurrierenden großen neutralen Aminosäuren. Fernstrom und Wurtman (1972) zeigten, dass physiologische Veränderungen der neutralen Aminosäuren im Plasma den Serotoningehalt des Gehirns verändern, wodurch der Mechanismus der Vorläuferverfügbarkeit etabliert wurde (Fernstrom & Fernstrom, 2007).

Clinical relevance

Diese Signalwege liegen der Biochemie der Phenylketonurie (gestörter Phenylalanin-Stoffwechsel) und der Begründung für Konzepte der Vorläuferverfügbarkeit in der Neurowissenschaft zugrunde. Dieser Eintrag beschreibt Mechanismen auf Referenzniveau und ist keine Grundlage für individuelle Ernährungs- oder Behandlungsentscheidungen.

History

Die Vorstellung, dass ernährungsbedingte Veränderungen der Plasma-Aminosäuren die Neurotransmitter-Synthese im Gehirn beeinflussen könnten, wurde von Fernstrom und Wurtman in den frühen 1970er Jahren etabliert, die zeigten, dass das Serotonin im Gehirn dem Verhältnis von Tryptophan zu konkurrierenden neutralen Aminosäuren folgt. Spätere Arbeiten erweiterten den Rahmen der Vorläuferverfügbarkeit auf das Katecholamin-System (Fernstrom & Fernstrom, 2007).

Key figures

• John Fernstrom
• Richard Wurtman
• Madelyn Fernstrom

Seminal works

• fernstrom-1972
• fernstrom-2007

Frequently asked questions

Welche Aminosäuren sind die aromatischen Aminosäuren?

Die aromatischen Aminosäuren sind Phenylalanin, Tyrosin und Tryptophan; Phenylalanin und Tryptophan sind ernährungsphysiologisch essenziell, während Tyrosin aus Phenylalanin gebildet werden kann.

Wie stehen aromatische Aminosäuren in Beziehung zu Neurotransmittern?

Tyrosin ist der Vorläufer für die Katecholamine Dopamin und Noradrenalin, und Tryptophan ist der Vorläufer für Serotonin, sodass die Verfügbarkeit dieser Aminosäuren im Gehirn die Monoamin-Synthese beeinflusst.