Aromatiska aminosyror och signalsubstansprekursorer

De aromatiska aminosyrorna fenylalanin, tyrosin och tryptofan har aromatiska ringstrukturer i sina sidokedjor och fungerar som kostprekursorer för viktiga monoaminsignalsubstanser. Tyrosin (som bildas från essentiella fenylalanin) är prekursor för katekolaminerna dopamin och noradrenalin, medan tryptofan är prekursor för serotonin, så deras tillgänglighet kopplar dieten till hjärnans kemi.

Definition

Aromatiska aminosyror är aminosyror som har en aromatisk ringstruktur i sin sidokedja (fenylalanin, tyrosin och tryptofan); som signalsubstansprekursorer tillhandahåller de substraten från vilka hjärnan syntetiserar serotonin (från tryptofan) och katekolaminerna dopamin och noradrenalin (från tyrosin).

Scope

Detta ämne behandlar de aromatiska aminosyrorna som biosyntetiska prekursorer för monoaminsignalsubstanser och de mekanismer genom vilka balansen av aminosyror i plasma påverkar deras inträde i hjärnan. Det är referensbiokemi och fysiologi, inte kliniska eller kostråd.

Core questions

• Vilka signalsubstanser härstammar från aromatiska aminosyror?
• Hur påverkar balansen av aminosyror i plasma prekursorers inträde i hjärnan?
• Varför är fenylalanin essentiellt men tyrosin konditionellt icke-essentiellt?

Key concepts

• Fenylalanin, tyrosin, tryptofan
• Katekolaminsyntes (dopamin, noradrenalin)
• Serotinsyntes från tryptofan
• Konkurrens om transport av stora neutrala aminosyror
• Prekursortillgänglighet och nivåer av signalsubstanser i hjärnan

Mechanisms

Fenylalanin hydroxyleras till tyrosin, som sedan omvandlas via tyrosinhydroxylas mot katekolaminer; tryptofan hydroxyleras till 5-hydroxitryptofan och dekarboxyleras till serotonin. De aromatiska aminosyrorna delar en mättbar transportör för stora neutrala aminosyror vid blod-hjärnbarriären, så hjärnupptaget av tryptofan eller tyrosin beror inte bara på dess egen plasmanivå utan på dess förhållande till andra konkurrerande stora neutrala aminosyror. Fernstrom och Wurtman (1972) visade att fysiologiska förändringar i neutrala aminosyror i plasma förändrar serotonininnehållet i hjärnan, vilket etablerade mekanismen för prekursortillgänglighet (Fernstrom & Fernstrom, 2007).

Clinical relevance

Dessa vägar ligger till grund för biokemin vid fenylketonuri (störd fenylalaninmetabolism) och rationalen bakom konceptet prekursortillgänglighet inom neurovetenskapen. Denna post beskriver mekanismer på referensnivå och utgör inte en grund för individuella kost- eller behandlingsbeslut.

History

Idén att kostdrivna förändringar i aminosyror i plasma kunde påverka syntesen av signalsubstanser i hjärnan etablerades av Fernstrom och Wurtman i början av 1970-talet, som visade att serotonin i hjärnan följde förhållandet mellan tryptofan och konkurrerande neutrala aminosyror. Efterföljande arbete utvidgade ramverket för prekursortillgänglighet till katekolaminsystemet (Fernstrom & Fernstrom, 2007).

Key figures

• John Fernstrom
• Richard Wurtman
• Madelyn Fernstrom

Seminal works

• fernstrom-1972
• fernstrom-2007

Frequently asked questions

Vilka aminosyror är de aromatiska aminosyrorna?

De aromatiska aminosyrorna är fenylalanin, tyrosin och tryptofan; fenylalanin och tryptofan är kostmässigt essentiella, medan tyrosin kan bildas från fenylalanin.

Hur relaterar aromatiska aminosyror till signalsubstanser?

Tyrosin är prekursor för katekolaminerna dopamin och noradrenalin, och tryptofan är prekursor för serotonin, så tillgängligheten av dessa aminosyror i hjärnan påverkar syntesen av monoaminer.