กรดอะมิโนอะโรมาติกและสารตั้งต้นของสารสื่อประสาท

กรดอะมิโนอะโรมาติกฟีนิลอะลานีน ไทโรซีน และทริปโตเฟน มีสายข้างเป็นวงแหวนอะโรมาติก และทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นในอาหารของสารสื่อประสาทโมโนเอมีนหลัก ไทโรซีน (ซึ่งสร้างจากฟีนิลอะลานีนที่จำเป็น) เป็นสารตั้งต้นของแคทีโคลามีนโดปามีนและนอร์อะดรีนาลีน ในขณะที่ทริปโตเฟนเป็นสารตั้งต้นของเซโรโทนิน ดังนั้น การมีอยู่ของสารเหล่านี้จึงเชื่อมโยงอาหารเข้ากับเคมีของสมอง

Definition

กรดอะมิโนอะโรมาติกคือกรดอะมิโนที่มีสายข้างเป็นวงแหวนอะโรมาติก (ฟีนิลอะลานีน, ไทโรซีน, และทริปโตเฟน) ในฐานะสารตั้งต้นของสารสื่อประสาท สารเหล่านี้เป็นสารตั้งต้นที่สมองใช้สังเคราะห์เซโรโทนิน (จากทริปโตเฟน) และแคทีโคลามีนโดปามีนและนอร์อะดรีนาลีน (จากไทโรซีน)

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมกรดอะมิโนอะโรมาติกในฐานะสารตั้งต้นทางชีวสังเคราะห์ของสารสื่อประสาทโมโนเอมีน และกลไกที่สมดุลของกรดอะมิโนในพลาสมามีอิทธิพลต่อการเข้าสู่สมอง เนื้อหานี้เป็นข้อมูลอ้างอิงทางชีวเคมีและสรีรวิทยา ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิกหรือโภชนาการ

Core questions

• สารสื่อประสาทใดบ้างที่ได้มาจากกรดอะมิโนอะโรมาติก?
• สมดุลของกรดอะมิโนในพลาสมาส่งผลต่อการเข้าสู่สมองของสารตั้งต้นได้อย่างไร?
• เหตุใดฟีนิลอะลานีนจึงจำเป็น แต่ไทโรซีนจึงไม่จำเป็นแบบมีเงื่อนไข?

Key concepts

• ฟีนิลอะลานีน, ไทโรซีน, ทริปโตเฟน
• การสังเคราะห์แคทีโคลามีน (โดปามีน, นอร์อะดรีนาลีน)
• การสังเคราะห์เซโรโทนินจากทริปโตเฟน
• การแข่งขันการขนส่งกรดอะมิโนขนาดใหญ่ที่เป็นกลาง
• ความพร้อมของสารตั้งต้นและระดับสารสื่อประสาทในสมอง

Mechanisms

ฟีนิลอะลานีนจะถูกไฮดรอกซิเลชันเป็นไทโรซีน ซึ่งจากนั้นจะถูกเปลี่ยนโดยเอนไซม์ไทโรซีนไฮดรอกซิเลสไปเป็นแคทีโคลามีน ทริปโตเฟนจะถูกไฮดรอกซิเลชันเป็น 5-ไฮดรอกซีทริปโตเฟน และดีคาร์บอกซิเลชันเป็นเซโรโทนิน กรดอะมิโนอะโรมาติกใช้ตัวขนส่งกรดอะมิโนขนาดใหญ่ที่เป็นกลางที่อิ่มตัวได้ที่อุปสรรคเลือด-สมอง ดังนั้น การดูดซึมทริปโตเฟนหรือไทโรซีนเข้าสู่สมองจึงขึ้นอยู่กับระดับในพลาสมาของสารนั้นเอง และอัตราส่วนของสารนั้นต่อกรดอะมิโนขนาดใหญ่ที่เป็นกลางอื่นๆ ที่แข่งขันกัน เฟิร์นสตรอมและเวิร์ตแมน (1972) แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาของกรดอะมิโนที่เป็นกลางในพลาสมาเปลี่ยนแปลงปริมาณเซโรโทนินในสมอง ซึ่งเป็นการสร้างกลไกความพร้อมของสารตั้งต้น (เฟิร์นสตรอมและเฟิร์นสตรอม, 2007)

Clinical relevance

วิถีเหล่านี้เป็นพื้นฐานทางชีวเคมีของโรคฟีนิลคีโตนูเรีย (การเผาผลาญฟีนิลอะลานีนบกพร่อง) และเหตุผลเบื้องหลังแนวคิดความพร้อมของสารตั้งต้นในประสาทวิทยา ข้อมูลนี้อธิบายกลไกในระดับอ้างอิงและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการตัดสินใจด้านอาหารหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

History

แนวคิดที่ว่าการเปลี่ยนแปลงของกรดอะมิโนในพลาสมาที่เกิดจากอาหารสามารถมีอิทธิพลต่อการสังเคราะห์สารสื่อประสาทในสมองนั้นได้รับการยืนยันโดยเฟิร์นสตรอมและเวิร์ตแมนในช่วงต้นทศวรรษ 1970 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเซโรโทนินในสมองสัมพันธ์กับอัตราส่วนของทริปโตเฟนต่อกรดอะมิโนที่เป็นกลางที่แข่งขันกัน งานวิจัยต่อมาได้ขยายกรอบแนวคิดความพร้อมของสารตั้งต้นไปยังระบบแคทีโคลามีน (เฟิร์นสตรอมและเฟิร์นสตรอม, 2007)

Key figures

• John Fernstrom
• Richard Wurtman
• Madelyn Fernstrom

Seminal works

• fernstrom-1972
• fernstrom-2007

Frequently asked questions

กรดอะมิโนใดบ้างที่เป็นกรดอะมิโนอะโรมาติก?

กรดอะมิโนอะโรมาติกคือฟีนิลอะลานีน, ไทโรซีน, และทริปโตเฟน โดยฟีนิลอะลานีนและทริปโตเฟนเป็นกรดอะมิโนจำเป็นที่ต้องได้รับจากอาหาร ในขณะที่ไทโรซีนสามารถสร้างขึ้นได้จากฟีนิลอะลานีน

กรดอะมิโนอะโรมาติกเกี่ยวข้องกับสารสื่อประสาทอย่างไร?

ไทโรซีนเป็นสารตั้งต้นของแคทีโคลามีนโดปามีนและนอร์อะดรีนาลีน และทริปโตเฟนเป็นสารตั้งต้นของเซโรโทนิน ดังนั้น การมีอยู่ของกรดอะมิโนเหล่านี้ในสมองจึงส่งผลต่อการสังเคราะห์โมโนเอมีน