Αρωματικά αμινοξέα και πρόδρομοι νευροδιαβιβαστών

Τα αρωματικά αμινοξέα φαινυλαλανίνη, τυροσίνη και τρυπτοφάνη φέρουν αρωματικές πλευρικές αλυσίδες και χρησιμεύουν ως διατροφικοί πρόδρομοι σημαντικών μονοαμινικών νευροδιαβιβαστών. Η τυροσίνη (που παράγεται από την απαραίτητη φαινυλαλανίνη) είναι ο πρόδρομος των κατεχολαμινών ντοπαμίνης και νοραδρεναλίνης, ενώ η τρυπτοφάνη είναι ο πρόδρομος της σεροτονίνης, επομένως η διαθεσιμότητά τους συνδέει τη διατροφή με τη χημεία του εγκεφάλου.

Definition

Τα αρωματικά αμινοξέα είναι αμινοξέα που φέρουν αρωματική πλευρική αλυσίδα (φαινυλαλανίνη, τυροσίνη και τρυπτοφάνη)· ως πρόδρομοι νευροδιαβιβαστών, παρέχουν τα υποστρώματα από τα οποία ο εγκέφαλος συνθέτει σεροτονίνη (από τρυπτοφάνη) και τις κατεχολαμίνες ντοπαμίνη και νοραδρεναλίνη (από τυροσίνη).

Scope

Το θέμα αυτό καλύπτει τα αρωματικά αμινοξέα ως βιοσυνθετικούς πρόδρομους μονοαμινικών νευροδιαβιβαστών και τους μηχανισμούς με τους οποίους η ισορροπία των αμινοξέων στο πλάσμα επηρεάζει την είσοδό τους στον εγκέφαλο. Πρόκειται για βιοχημεία και φυσιολογία αναφοράς, όχι για κλινικές ή διατροφικές συμβουλές.

Core questions

• Ποιοι νευροδιαβιβαστές προέρχονται από αρωματικά αμινοξέα;
• Πώς η ισορροπία των αμινοξέων στο πλάσμα επηρεάζει την είσοδο των προδρόμων στον εγκέφαλο;
• Γιατί η φαινυλαλανίνη είναι απαραίτητη αλλά η τυροσίνη είναι υπό όρους μη απαραίτητη;

Key concepts

• Φαινυλαλανίνη, τυροσίνη, τρυπτοφάνη
• Σύνθεση κατεχολαμινών (ντοπαμίνη, νοραδρεναλίνη)
• Σύνθεση σεροτονίνης από τρυπτοφάνη
• Ανταγωνισμός μεταφορέα μεγάλων ουδέτερων αμινοξέων
• Διαθεσιμότητα προδρόμων και επίπεδα νευροδιαβιβαστών στον εγκέφαλο

Mechanisms

Η φαινυλαλανίνη υδροξυλιώνεται σε τυροσίνη, η οποία στη συνέχεια μετατρέπεται από την τυροσίνη υδροξυλάση προς τις κατεχολαμίνες· η τρυπτοφάνη υδροξυλιώνεται σε 5-υδροξυτρυπτοφάνη και αποκαρβοξυλιώνεται σε σεροτονίνη. Τα αρωματικά αμινοξέα μοιράζονται έναν κορεσμένο μεταφορέα μεγάλων ουδέτερων αμινοξέων στον αιματοεγκεφαλικό φραγμό, επομένως η πρόσληψη τρυπτοφάνης ή τυροσίνης από τον εγκέφαλο εξαρτάται όχι μόνο από το δικό της επίπεδο στο πλάσμα, αλλά και από την αναλογία της προς τα άλλα ανταγωνιστικά μεγάλα ουδέτερα αμινοξέα. Οι Fernstrom και Wurtman (1972) έδειξαν ότι φυσιολογικές αλλαγές στα ουδέτερα αμινοξέα του πλάσματος μεταβάλλουν την περιεκτικότητα σεροτονίνης του εγκεφάλου, εγκαθιδρύοντας τον μηχανισμό διαθεσιμότητας προδρόμων (Fernstrom & Fernstrom, 2007).

Clinical relevance

Αυτές οι οδοί αποτελούν τη βάση της βιοχημείας της φαινυλκετονουρίας (διαταραγμένος μεταβολισμός φαινυλαλανίνης) και της αιτιολόγησης πίσω από τις έννοιες διαθεσιμότητας προδρόμων στη νευροεπιστήμη. Η παρούσα καταχώρηση περιγράφει μηχανισμούς σε επίπεδο αναφοράς και δεν αποτελεί βάση για ατομικές διατροφικές ή θεραπευτικές αποφάσεις.

History

Η ιδέα ότι οι διατροφικά καθοδηγούμενες αλλαγές στα αμινοξέα του πλάσματος θα μπορούσαν να επηρεάσουν τη σύνθεση νευροδιαβιβαστών στον εγκέφαλο καθιερώθηκε από τους Fernstrom και Wurtman στις αρχές της δεκαετίας του 1970, οι οποίοι απέδειξαν ότι η σεροτονίνη του εγκεφάλου παρακολουθεί την αναλογία της τρυπτοφάνης προς τα ανταγωνιστικά ουδέτερα αμινοξέα. Μεταγενέστερη εργασία επέκτεινε το πλαίσιο διαθεσιμότητας προδρόμων στο σύστημα των κατεχολαμινών (Fernstrom & Fernstrom, 2007).

Key figures

• John Fernstrom
• Richard Wurtman
• Madelyn Fernstrom

Seminal works

• fernstrom-1972
• fernstrom-2007

Frequently asked questions

Ποια αμινοξέα είναι τα αρωματικά αμινοξέα;

Τα αρωματικά αμινοξέα είναι η φαινυλαλανίνη, η τυροσίνη και η τρυπτοφάνη· η φαινυλαλανίνη και η τρυπτοφάνη είναι διατροφικά απαραίτητες, ενώ η τυροσίνη μπορεί να παραχθεί από τη φαινυλαλανίνη.

Πώς σχετίζονται τα αρωματικά αμινοξέα με τους νευροδιαβιβαστές;

Η τυροσίνη είναι ο πρόδρομος των κατεχολαμινών ντοπαμίνης και νοραδρεναλίνης, και η τρυπτοφάνη είναι ο πρόδρομος της σεροτονίνης, επομένως η διαθεσιμότητα αυτών των αμινοξέων στον εγκέφαλο επηρεάζει τη σύνθεση μονοαμινών.