Tryptophan ist in seiner L-Form (systematische Bezeichnung: (S)-2-Amino- 3-(1H-indol-3-yl)- propansäure) 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.

Inhaltsverzeichnis

1 Vorkommen
2 Gewinnung und Darstellung
- 2.1 Biosynthese und Industrielle Synthese
3 Eigenschaften
- 3.1 Chemische Eigenschaften
4 Verwendung
- 4.1 Arzneimittel / Nahrungsergänzung
5 Biologische Bedeutung
- 5.1 Serotoninsynthese (Mensch)
6 Quellen
7 Siehe auch
8 Weblinks

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, auch als „Glückshormon“ bezeichneten, menschlichen 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.

Gewinnung und Darstellung

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 (EC 4.2.1.20) katalysiert.

Eigenschaften

Chemische Eigenschaften

Die Aminosäuren-Seitenkette von Tryptophan ist lipophil und aromatisch, daher hat es ähnliche Eigenschaften (schlechte Wasserlöslichkeit). Sein isoelektrischer Punkt liegt bei 5,89, der pK_COOH ist 2,4, der pK_NH2 9,3 (beide bei 25 °C).

Das van-der-Waals-Volumen von Tryptophan ist 163 und der Hydrophobizitätsgrad -0,9. 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.

Verwendung

Arzneimittel / Nahrungsergänzung

Wirkung

Die Wirkung von L-Tryptophan wird oft als stimmungsaufhellend, beruhigend und gewichtsreduzierend beschrieben. 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. Als Nebenwirkungen können dabei vor allem Tagesmüdigkeit, Schwindel und Kopfschmerzen auftreten.

Pharmakologie

Pharmakologische Eigenschaften
Wirkstoffklasse	Andere Antidepressiva Aminosäuren, inkl. Kombinationen mit Polypeptiden Lösungen zur parenteralen Ernährung
Wirkmechanismus	Hormonvorstufe, Nahrungsmittel
ATC-Code	N06 AX02 V06 DD B05 BA01
DrugBank-Nr.	NUTR00058 EXPT02064
Pharmakologische Daten
Bioverfügbarkeit	?
Proteinbindung	?
Verteilungsvolumen	?
Plasmahalbwertszeit	?
LD₅₀ _(Ratte)	16 g/kg (oral)
Fertigarzneimittel
L-Tryptophan-ratiopharm^®

L-Tryptophan gilt als „natürliches Antidepressivum“, ihm wird eine gute Wirksamkeit bei depressiven Erkrankungen bei gleichzeitig geringen Nebenwirkungen nachgesagt. Außerdem ist L-Tryptophan billiger als rezeptpflichtige Antidepressiva. (Natürlich nur nominell, da die meisten rezeptpflichtigen Antidepressiva von der Krankenkasse gezahlt werden und nach Verschreibung nur noch die relativ geringe Zuzahlung fällig wird. Rezeptfreie Mittel müssen in der Regel selbst gezahlt werden.)

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 (das sind L-Phenylalanin und L-Tyrosin) Aminosäuren.^[3] Dennoch lässt sich durch schlichte Nahrungsaufnahme der L-Tryptophanspiegel heben, indem man längere 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 in einer Zeit geringen Nahrungsangebots 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.

Im Prinzip ist es möglich, statt L-Tryptophan auch 5-Hydroxytryptophan einzunehmen. 5-HTP wird sogar wesentlich effizienter zu Serotonin verstoffwechselt; man kann also die gleiche serotonerge Wirkung von L-Tryptophan auch mit einer geringeren Menge 5-HTP erzielen. Die Einnahme ist jedoch mit der Gefahr ernster Gesundheitsschäden bei längerfristiger und/oder hochdosierter Einnahme und im allgemeinen mit mehr Nebenwirkungen verbunden. (Vgl. dazu 5-HTP: Präparat)

Dosierung

Zur Behandlung von Depressionen, Verstimmungen, Schlafstörungen u. ä. durch Erhöhung der Serotoninmenge 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 den Tryptophan-Abbau zu stark. Es sollte versucht werden, die kleinstmögliche wirksame Dosis zu finden.^[3]

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)^[4] 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. Vitamin-B₃ hingegen hemmt die Aktivität des Enzyms und fördert so den Umsatz von L-Tryptophan zu 5-HTP. Tryptophan-Pyrrolase baut L-Tryptophan unter Sauerstoffverbrauch zu N-Formyl-L-Kynurenin ab, welches in weitere Stoffe umgewandelt werden kann (u.a. Vitamin-B₃). Dies ist auch der Hauptstoffwechselweg von L-Tryptophan (nur etwa 3% wird zu 5-HTP bzw. Serotonin umgewandelt^[5]). 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.^[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. 500 mg L-Tryptophan / Tablette). 5-Hydroxytryptophan 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.

Biosynthese und Abbau von Serotonin

Biologische Bedeutung

Das Codon UGG codiert die Aminosäure Tryptophan.

L-Tryptophan ist am Aufbau von diversen Proteinen im menschlichen Körper beteiligt, z.B. in den Muskeln, im Apolipoprotein B100 (Teil des Cholesterin-Transportermeleküls LDL) oder in Enzymen.
Es dient als Vorläufer für verschiedene Botenstoffe (Neurotransmitter, Hormone) wie Serotonin und Melatonin.
L-Tryptophan ist Provitamin für Vitamin B₃.

Serotoninsynthese (Mensch)

L-Tryptophan wird durch das Enzym Tryptophan-Hydroxylase (TPH) in 5-Hydroxytryptophan (5-HTP) überführt. Die Tryptophanhydroxylase kann durch eine Reihe an Faktoren gehemmt werden, so z.B. durch Vitamin-B₆ / Vitamin-B₃-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 Tryptophan-Hydroxylase 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.^[6]^[7]