Для чего нужен триптофан

Триптофан – гетероциклическая аминокислота, имеющая в своем составе ароматическое кольцо. Является высокогидрофобным соединением, способным отталкивать от себя воду, подобно жиру. Это свойство способствует тому, что она находится внутри глобулярных белков (белковых шариков, в виде которых многие белки находятся в жидкой среде организма).

 Триптофан – незаменимая протеиногенная аминокислота. Она не синтезируется в организме человека и должна поступать в необходимом количестве с пищей.

Эта аминокислота входит в состав многих белков – строительного материала человеческого организма, в т.ч. она содержится в гемоглобине (белок, переносящий кислород) в 1,9%, и миоглобине (белок мышц) в 3,6%. Она способствует формированию β-спирали белка, формируя его вторичную структуру, когда аминокислотные последовательности закручиваются друг вокруг друга, укладываясь в определенном порядке. Водородный атом у азота пиррольного кольца обладает способностью образовывать слабые водородные связи с плоскими молекулами, а также с группами, локализованными внутри глобул белков. Ароматическое кольцо придает высокую химическую активность при хорошей стабильности. Триптофан является предшественником многих биологически-активных веществ, гормонов, медиаторов, коферментов.

 Биологическая потребность в триптофане взрослого человека: 1 г. в сутки

В кишечнике белок пищи настригается ферментами на аминокислоты, которые всасываются и попадают в кровеносное русло. Свободный триптофан в сыворотке крови связывается с транспортными белками — альбуминами. Увеличенное содержание триптофана в крови является резервом свободного триптофана, который вовлекается в обмен веществ. С током крови триптофан попадает в печень, где в основном и происходит его метаболизм.

Метаболизм триптофана

В физиологических условиях триптофан распадается по трем путям:

1.Кинурениновый путь: окисление и разрушение индольного кольца аминокислоты с образованием производных кинурениновой и антраниловой кислоты. По этому пути метаболизируется 95% поступившего с пищей триптофана.

Для нормального усвоения триптофана и работы расщепляющих его ферментов требуются витамины B1 (тиамин), B2 (рибофлавин), В6 (пиридоксальфосфат), B7 (биотин), а также НАДФ, который сам образуется из никотиновой кислоты (ниацина, витамин В5), для синтеза которой опять же необходим триптофан. К счастью этот витамин поступает с пищей.

Первая реакция сложной метаболической цепи катаболизма триптофана чувствительна к кортизолу. В присутствии этого гормона во много раз повышается активность фермента, превращающего триптофан в кинуренин. Кортизол — гормон надпочечников, его выработка повышается при стрессе, злоупотреблении алкоголем, ожирении или анорексии, а также при многих заболеваниях. Нетрудно догадаться, что при состояниях, сопровождающихся повышением кортизола, потребность организма в триптофане возрастает, ибо кортизол будет способствовать его скорейшей переработке.  Такой же эффект вызывает однократный прием этанола (этилового спирта, а также продуктов, его содержащих).                  

На этом пути часть триптофана идет на образование заменимой аминокислоты аланина, которая входит в состав мышечного белка и обеспечивает физическую работу мышц. Аланин образуется как при распаде кинуренина, так и при распаде его производного 3-оксикинуренина, где 3-оксиантраниловую кислоту ждут дальнейшие превращения. 1 из 60 молекул триптофана превращается в никотиновую кислоту, а все остальные распадаются до ацетилКоА.

При этом 6 из 11 атомов углерода триптофана включаются в цикл трикарбоновых  кислот через ацетил- и ацетоацетилКоА, остальные 5 превращаются в СО_2.

2. Серотониновый путь: 1% поступившего с пищей триптофана превращается в серотонин, о чем будет сказано ниже. Алкоголь направляет триптофановый обмен с серотонинового пути на кинурениновый, в результате чего уровень серотонина в головном мозге падает, что является одной из причин алкогольной зависимости.

3.  Образование индольных производных — ядовитых веществ, которые обезвреживаются в печени и выводятся с мочой.

Путь, по которому идет расщепление триптофана, самый сложный в аминокислотном обмене, многие биохимические реакции на этом пути недостаточно изучены. Катаболизм триптофана имеет несколько ответвлений, что создает возможность для образования важных для организма соединений из единственного источника — триптофана.

Триптофан является как гликогенной, так и кетогенной аминокислотой, это значит, что он может  идти как  на синтез глюкозы (через синтез аланина), так и превращаться в ацетилКоА, из которого в печени образуются кетоновые тела, а те используются всеми тканями  для выработки энергии.

   Функции триптофана

• Пластическая:

1. Источник для синтеза белков
2. Источник для синтеза биоактивного вещества серотонина.
3. Источник для синтеза нейромедиатора мелатонина
4. Источник для синтеза никотиновой кислоты (витамин РР, антипелларгический витамин), которая в виде никотинамида участвует в синтезе коферментов НАД и НАДФ, являющихся донаторами протонов дыхательной цепи.
5. Источник для образования аминокислоты α-аланин

• Регуляторная 
• Энергетическая 
• Защитная 
• Участие в работе нервной системы
• И много чего еще

Триптофан и серотонин

 Серотонин – биологически-активное вещество, выполняющее в организме множество функций. Его называют «гормоном радости», так как он отвечает за положительный жизненный настрой человека, оптимизм, принятие себя. Недостаток серотинина приводит к депрессии, раздражительности, сварливости, недовольству существующей действительностью вне зависимости от объективного положения.

Кроме регуляции настроения у серотонина есть и другие дела.

Источником серотонина является незаменимая аминокислота триптофан.

Гормон образуется в надпочечниках, центральной нервной системе, кишечнике, где он, в основном, содержится  (80-90%). Ему там есть чем заняться, ибо серотонин стимулирует сокращение гладкой мускулатуры. Так же он регулирует артериальное давление через стимуляцию сокращения гладкой мускулатуры стенок сосудов, что приводит к их сужению, регулирует дыхание и температуру тела. Серотонин является источником для синтеза нейромедиатора мелатонина.

Биологическая роль мелатонина

Мелатонин – гормон, вырабатывающийся в эпифизе (шишковидной железе головного мозга) из серотонина.

Он отвечает за синхронизацию биологических ритмов в организме человека. В детском возрасте мелатонин задерживает сексуальное развитие. На протяжении всей жизни мелатонин запускает процесс засыпания с наступлением темноты, это вещество – естественное снотворное.

Мелатонин продлевает молодость. С возрастом выработка мелатонина уменьшается, что приводит к проблемам с засыпанием. Не думайте, что недостаток сна — это хорошо. Разбалансировка циркадных (суточных) ритмов ведет ко множеству заболеваний, ибо все органы человека работают согласно внутреннему ритму, синхронизированному со сменой дня и ночи. “Перепутывание” дня и ночи, научно именуемое дехроноз, ведет к сбоям в работе всех органов, начиная от депрессии и заканчивая синдромом раздраженного кишечника.

Достаточное количество мелатонина в организме способствует профилактике ожирения. Мелатонин стимулирует образование т.н. “бежевого жира”, который в отличие от обычного белого жира выделяет особые вещества, способствующие мобилизации энергии из жировой ткани.

Кроме того, мелатонин является сильным антиоксидандом (защищает мембраны клеток), помогает организму противостоять стрессу, а также предотвращает развитие злокачественных опухолей.

Биологическая роль никотиновой кислоты

Никотиновая кислота  (витамин РР, ниацин, витамин В5) может образовываться в организме человека из триптофана, однако, если в пище триптофана недостаточно, он целиком идет на биосинтез белка и не используется в качестве предшественника никотинамида. Установлено, что около половины суточной потребности организма в этом витамине (20 мг.) , удовлетворяются за счет триптофана пищи. Около 60 мг. триптофана, полученного с пищей, эквиваленты 1 мг. никотинамида.

Реакция синтеза ниацина очень сложная, со множеством ферментов и промежуточных веществ, но результат того стоит, ибо полученная никотиновая кислота — это предшественник молекул, несущих энергетические функции: НАД (никотинамид-аденин-динуклеатид) и НАДФ (никотинамид- аденин — динуклеатид-фосфат). Без этих молекул невозможно клеточное дыхание, а где нет дыхания — там нет жизни.

Витамин РР регулирует деятельность центральной нервной системы, благотворно влияет на процессы пищеварения, расширяет сосуды, препятствует образованию тромбов, нормализует уровень холестерина.

Он принимает участие в синтезе многих гормонов: тироксина, кортизола, инсулина, тестостерона, прогестерона и эстрогенов.

Питание продуктами, бедными триптофаном, ведет к недостатку витамина РР, известному как пеллагра, которое характеризуется диареей, дерматитом, деменцией и, в конечном итоге, летальным исходом.  Заболевание встречалось и до сих пор встречается в бедных странах, где население питается одной кукурузой, в которой катастрофически мало триптофана. В развитых странах группой риска по дефициту триптофана и гиповитаминозу РР являются веганы, ибо растительные продукты не обеспечивают достаточное поступление этой аминокислоты в организм.

Триптофан в организме человека

Триптофан является естественным релаксантом, он способствует быстрому засыпанию и спокойному сну, поддерживает хорошее настроение, борется с депрессией, снимает избыточное возбуждение. Аминокислота помогает при синдроме повышенной возбудимости у детей.

Триптофан помогает улучшить восприятие и переработку информации, повышает работоспособность, поэтому ее рекомендуют принимать при синдроме хронической усталости.

Он убирает спазмы кровеносных сосудов, что благотворно сказывается на работе сердца и центральной нервной системы, ее использует для снятия головных болей при мигрени.

Его применяют для укрепления иммунитета, недостаток триптофана тормозит иммунный ответ. Триптофан обладает противоопухолевой активностью в отношении рака молочной железы.

Он стимулирует выработку гормона роста, что способствует естественному сжиганию жира и задержке аминного азота в организме, поэтому ее применяют для контроля массы тела. Вместе с лизином он снижает уровень холестерина.

Недостаток триптофана провоцирует гипогалактию у кормящих женщин, т.е. недостаток выработки молока.

Триптофан улучшает пищеварение, участвует в  усвоении витаминов группы В.

Он улучшает состояние кожи и способствует росту волос.

Применяется для контроля за массой тела, а также для нормализации синтеза гормона роста, применяется для предупреждения рецидивирующей булимии (приступы неконтролируемого обжорства).

Повышает сопротивляемость стрессам, увеличивает способность переносить ситуации нестабильности (сильный испуг, жесткое давление)

Триптофан помогает справиться с последствиями отказа от вредных привычек, алкоголя, табака, снижает потребность в химических веществах на период реабилитации, а также уменьшает симптомы отмены: раздражительность, сварливость, повышенную агрессивность.

Заключение

Триптофан — ключевая аминокислота, запускающая биохимический конвейер превращений веществ в организме человека. Будучи предшественником основных энергодающих молекул, она обеспечивает энергетический и пластический обмен. Триптофан является основой для синтеза важных биогенных аминов, гормонов и витамина РР.

Триптофан не синтезируется в организме человека, а это значит, что согласованная работа биохимического конвейера зависит от его достаточного поступления с продуктами питания.

Сколько триптофана нужно получить и откуда его взять читайте в следующей статье.