Tryptophan

L-Tryptophan (systematische Bezeichnung: (S)-2-Amino-3-(1H-indol-3-yl)-propansäure) ist eine proteinogene Aminosäure mit einem aromatischen Strukturanteil. Sie gehört zu den essentiellen Aminosäuren, sie kann also vom menschlichen Körper nicht gebildet werden und muss deshalb mit der Nahrung zugeführt werden.

Biosynthese und Industrielle Synthese

Pflanzen und Mikroorganismen können Tryptophan herstellen, unter anderem aus der Shikimisäure. Die industrielle Produktion von Tryptophan geschieht ebenfalls biosynthetisch aus Serin und Indol und nutzt dazu eine Wildtypmutante von E. coli. Die Umsetzung wird dabei durch das Enzym Tryptophansynthase katalysiert.

Eigenschaften

Freies Tryptophan als auch proteingebundene Tryptophan-Einheiten fluoreszieren unter UV-Licht, so wie es auch bei den übrigen aromatischen Aminosäuren (Tyrosin und Phenylalanin) beobachtbar ist.

Vorkommen

Tryptophan ist in vielen Lebensmitteln enthalten. Vor allem in Milch und Milchprodukten wie z.B. Käse kommt es in hoher Konzentration in Form von Lactalbumin vor. Es findet sich aber auch reichlich in Geflügel, Rindfleisch, Eiern, Erbsen, Nüssen und Kartoffeln.

Tryptophan ist auch in Kakaobohnen (Schokolade) enthalten. Als Vorstufe des menschlichen, auch als "Glückshormon" bezeichneten, Neurotransmitters Serotonin ist Tryptophan für die leicht stimmungsaufhellende Wirkung von Schokolade mitverantwortlich. Der hohe Tryptophangehalt der Milch scheint für ihre schlaffördernde Wirkung verantwortlich zu sein.

Biologische Funktion und wichtige Metaboliten

(Im Aufbau)
Das Codon UGG codiert die Aminosäure Tryptophan.

Präparat, Nahrungsergänzung

Biosynthese und Abbau von Serotonin

Die Wirkung von L-Tryptophan wird oft als stimmungsaufhellend, beruhigend und gewichtsreduzierend beschrieben. Es gilt als "natürliches Antidepressivum". Die stimmungsaufhellende Wirkung von L-Tryptophan beruht dabei vermutlich auf der Tatsache, dass es im menschlichen Körper zu Serotonin umgebaut wird. Es wird angenommen, dass durch einen erhöhten Serotoninspiegel die Stimmung aufgehellt und Depressionen gelindert werden können. Nachfolgend wird der Syntheseweg im Körper beschrieben:

L-Tryptophan wird durch das Enzym Tryptophanhydroxylase (TPH) in 5-Hydroxytryptophan (5-HTP) überführt. Die Tryptophanhydroxylase kann durch eine Reihe an Faktoren gehemmt werden, so z.B. durch Vitamin-B₆-Mangel, Insulinresistenz, Magnesiummangel, aber auch durch Stress. Da der Übergang vom L-Tryptophan zum 5-HTP bei der körpereigenen Serotoninsynthese der geschwindigkeitsbestimmende Schritt ist, kommt der Tryptophanhydroxylase eine wichtige Regelfunktion dieses Syntheseweges zu.

5-HTP (auch bekannt unter dem Namen Oxitriptan) wird durch das Enzym Hydroxytryptophan-Decarboxylase (genauer: Aromatische-L-Aminosäure-Decarboxylase, AADC) in Serotonin überführt. Das Vitamin-B₆-Derivat Pyridoxalphosphat wirkt dabei als Cofaktor und verstärkt (oder vermindert) in Abhängigkeit seines Vorhandenseins die Aktivität der Hydroxytryptophan-Decarboxylase.^[1]^[2]

Es ist zunächst unerheblich, ob L-Tryptophan oder 5-HTP eingenommen wird. 5-HTP wird wesentlich effizienter zu Serotonin verstoffwechselt; man kann also die gleiche serotonerge Wirkung von L-Tryptophan auch mit einer geringeren Menge 5-HTP erzielen.

5-HTP birgt jedoch die Gefahr ernster Gesundheitsschäden bei längerfristiger und/oder hochdosierter Einnahme, da es im Gegensatz zu L-Tryptophan relativ unkontrolliert zu Serotonin ungewandelt wird und so zu überhöhten Serotoninwerten im Blut führen kann. Typische Schäden sind Herzinsuffizienz, oder Herzklappenfehler in Form von Stenosen und Insuffizienzen. Diese treten jedoch erst bei Einnahme über mehrere Wochen bis Monate und/oder mehrere hundert Milligramm täglich auf.^[1]

Während Serotonin im Gehirn seine positiven Wirkungen entfalten kann, führen hohe Blutkonzentrationen auf Dauer zu Fibrosen und Schädigungen verschiedener Gewebe. Dies gilt besonders in Verbindung mit vermehrter Zufuhr von Vitamin B₆ deutlich über der empfohlenen Tagesdosis, da dies die Serotoninproduktion aus 5-HTP noch steigert. Außerdem geht im Blut befindliches Serotonin nicht ins Gehirn über, so dass es für eine etwaige stimmungsaufhellende oder antidepressive Wirkung nicht mehr zur Verfügung steht.^[1]

5-HTP kann aber auch schon in moderaten Dosen, wie sie in üblichen Nahrungsergänzungsmitteln häufig enthalten sind (z.B. 50mg oder 100mg), bei entsprechend langer Einnahme (über mehrere Monate) zu Gesundheitsschäden führen. Moderne Medikamente enthalten daher zusätzlich einen sog. peripheren Hydroxytryptophan-Decaboxylase-Hemmer (z.B. Carbidopa) wie er auch bei der Behandlung mit L-DOPA gegen Parkinson eingesetzt werden, um der peripheren Umwandlung von L-DOPA in Dopamin entgegenzuwirken. ("peripher" bedeutet hier: außerhalb des Gehirns bzw. jenseits der Blut-Hirn-Schranke; d.h. der AADC-Hemmer hemmt an sich wahllos die AADC, passiert jedoch nicht die Blut-Hirn-Schranke und kann daher im Hirn nicht wirken.) Solche peripheren AADC-Hemmer verhindern die Umwandlung von 5-HTP in Serotonin außerhalb des Gehirns, wirken so den unerwünschten Effekten von zu hohen Serotonin-Blutwerten entgegen, und vermindern gleichzeitig auch die zur (positiven) Wirkung nötige Dosis von 5-HTP.^[1]

Als schlichte Nahrungsergänzung ist Tryptophan nur bei gesichertem Mangel sinnvoll, der in Industrieländern praktisch unbekannt ist. Der Spiegel dieser essentiellen Aminosäure, dem Vorläufer des Serotonins, in der Nährflüssigkeit des Gehirns, ist nicht beliebig durch Verzehr entsprechend eiweißhaltiger Nahrung zu bewerkstelligen. Denn L-Tryptophan konkurriert mit fünf anderen Aminosäuren an der Blut-Hirn-Schranke um das Eindringen in die Nährflüssigkeit des Gehirns; nämlich mit den verzweigtkettigen (das sind L-Valin, L-Leucin und L-Isoleucin) und den anderen aromatischen (vgl.o.) Aminosäuren.^[3] Dennoch lässt sich durch schlichte Nahrungsaufnahme der L-Tryptophanspiegel heben, indem man in längerer Zeit nach der letzten Mahlzeit eine durchaus bescheidene Menge eiweißreicher Kost verzehrt. L-Tryptophan kann als eine der wenigen nicht verzweigtkettigen Aminosäuren angesehen werden, die, während der Zeit geringen Nahrungsanbebotes, nicht von den "gierigen" Muskeln des Körpers aufgenommen werden. Die Aminosäure übersteigt dann bei geringer Konkurrenz anderer Aminosäuren leicht die Blut-Hirn-Schranke. Damit ist eine Voraussetzung für die ausreichende Bildung des wichtigen Hormons und Botenstoffes Serotonin auch in Hungerperioden gegeben.

L-Tryptophan wird eine gute Wirksamkeit bei depressiven Erkrankungen bei gleichzeitig geringen Nebenwirkungen nachgesagt. Außerdem ist L-Tryptophan billiger als rezeptpflichtige Antidepressiva. (Natürlich nur nominal, da für rezeptpflichtige Antidepressiva nach Verschreibung nur noch die relativ geringe Zuzahlung fällig wird. Rezeptfreie Mittel müssen in der Regel selbst gezahlt werden.  Im September 2006 gab es z.B. 100 Tbl. L-Tryptophan á 500mg für circa 50 Euro rezeptfrei in der Apotheke.)

Dasselbe gilt für 5-HTP (als Monopräparat) mit Ausnahme der Nebenwirkungen, da hier einerseits die o.g. Schäden auftreten können und daneben häufig u.a. von Übelkeit, Erbrechen und euphorischen Rauschzuständen und von Wechselwirkungen mit allgemeiner Nahrungsaufnahme nach der Einnahme (größerer Mengen) von 5-HTP berichtet wurde.^[4]

Zu einer Überdosierung von L-Tryptophan kommt es nur schwerlich, da L-Tryptophan selbst der Hauptaktivator seines abbauenden Enzyms Tryptophan-Pyrrolase (genauer: Tryptophan-2,3-Dioxygenase) ist. Ein weiterer Aktivator ist Cortisol. Dies liefert auch eine Erklärung dafür, dass Stress (und der dadurch erhöhte Cortisolspiegel) zu einem verminderten Umsatz von L-Tryptophan zu 5-HTP führt. Tryptophan-Pyrrolase baut L-Tryptophan unter Sauerstoffverbrauch zu N-Formyl-L-Kynurenin ab, welches in weitere Stoffe umgewandelt werden kann (u.a. Nicotinsäure). Dies ist auch der Hauptstoffwechselweg von L-Tryptophan (nur ein geringer Teil wird zu 5-HTP bzw. Serotonin umgewandelt). Dabei fungiert Häm (Eisen!) als Cofaktor. Einer Erhöhung der Zufuhr von L-Tryptophan steht ab einer gewissen Grenze eine überproportionale Aktivierung der Tryptophan-Pyrrolase gegenüber, so dass im Ergebnis mehr L-Tryptophan abgebaut wird, als zusätzlich zugeführt worden ist.^[5]^[3]

Zur Behandlung von Depressionen, Verstimmungen, Schlafstörungen u.ä. durch Erhöhung der Serotininmenge im Gehirn wird eine Einzeldosis von 1 bis 3 Gramm L-Tryptophan als optimal angesehen, um eine maximale Wirkung zu erreichen. Kleinere Dosen sind meist zu schwach, größere aktivieren die Tryptophan-Pyrrolase zu stark. Es sollte versucht werden, die kleinstmöglich wirksame (supremale) Dosis zu finden.^[3]

Rechtliche Situation

L-Tryptophan ist in Deutschland rezeptfrei in Apotheken erhältlich. Es wird allerdings nicht als Stimmungsaufheller, sondern als mildes Schlaf- und Beruhigungsmittel verkauft (Dosis: ca. 500mg L-Tryptophan / Tablette). 5-Hydroxy-Tryptophan ist hierzulande ein rezeptpflichtiges Medikament und nicht frei erhältlich.

L-Tryptophan war bis Januar 1996 in den USA verboten. Möglicherweise hat das Verbot in den USA auch mit dem Fall des verunreinigten L-Tryptophans zu tun, welches die japanische Firma Showa Denko in den 80er Jahren auf gentechnischem Wege hergestellt hat und wodurch die mitunter tödlich verlaufende Blutkrankeit EMS-Syndrom (Eosinophiles Myalgie-Syndrom) ausgelöst wurde. Auch in neueren Proben sowohl von L-Tryptophan, als auch 5-HTP wurden Verunreinigungen gefunden, die als "Peak X" bezeichnet werden.