Tryptophan

Serotonin-Melatonin-Weg: Tryptophan wird durch die Tryptophanhydroxylase (TPH) zu 5-Hydroxytryptophan (5-HTP) hydroxyliert und anschließend durch die Aromatische-L-Aminosäure-Decarboxylase (AADC) zu Serotonin (5-HT) umgewandelt. TPH existiert in zwei Isoformen: TPH1 im Darm (dort entstehen 90 % des körpereigenen Serotonins) und TPH2 im Gehirn. Dieser Schritt ist BH4- (Tetrahydrobiopterin-) und Eisen-abhängig. Im Gehirn wird Serotonin abends durch N-Acetyltransferase und HIOMT weiter zu Melatonin umgewandelt - gesteuert vom Suprachiasmatischen Nucleus und der Lichtexposition.

Kynurenin-Weg: Der quantitativ dominierende Weg: Tryptophan wird durch die Enzyme Indolamin-2,3-Dioxygenase (IDO-1, IDO-2) im Immunsystem oder Tryptophan-2,3-Dioxygenase (TDO) in der Leber zu N-Formylkynurenin und weiter zu Kynurenin umgewandelt. Von dort verzweigt sich der Weg:

• Neuroprotektiver Arm: Kynurenin -> Kynurensäure (KYNA, über KAT-Enzyme). KYNA ist ein NMDA-Rezeptor-Antagonist und wirkt potenziell neuroprotektiv.
• Neurotoxischer Arm: Kynurenin -> 3-Hydroxykynurenin (3-HK) -> Quinolinsäure (QUIN, über KMO und weitere Enzyme). QUIN ist ein NMDA-Rezeptor-Agonist, generiert reaktive Sauerstoffspezies und wird als Neurotoxin betrachtet.
• NAD+-Synthese: Quinolinsäure -> NAD+ (über QPRT). Dieser Weg ist eine wichtige Quelle für NAD+, den zentralen Cofaktor des Energiestoffwechsels.

Entzündung und der Tryptophan-Steal: Bei chronischer Entzündung wird IDO-1 durch proinflammatorische Zytokine (IFN-γ, TNF-α, IL-6) hochreguliert. Das bedeutet: Mehr Tryptophan wird in den Kynurenin-Weg umgeleitet, weniger steht für die Serotoninsynthese zur Verfügung. Gleichzeitig verschiebt sich das Gleichgewicht innerhalb des Kynurenin-Wegs zugunsten des neurotoxischen Arms (mehr QUIN, weniger KYNA). Dieses Phänomen - der 'Tryptophan-Steal' oder 'Serotonin-Steal' - wird als ein Mechanismus diskutiert, der die hohe Komorbidität von chronischen Entzündungserkrankungen und Depression erklärt.

Transport und Konkurrenz: Tryptophan konkurriert am LAT1-Transporter (L-type amino acid transporter 1) an der Blut-Hirn-Schranke mit anderen großen neutralen Aminosäuren (BCAAs: Valin, Leucin, Isoleucin; plus Tyrosin und Phenylalanin). Das Verhältnis Tryptophan zu konkurrierenden Aminosäuren bestimmt, wie viel Tryptophan ins Gehirn gelangt. Kohlenhydratreiche Mahlzeiten erhöhen die Insulinausschüttung, Insulin senkt die BCAA-Spiegel im Blut (Aufnahme in Muskeln), und relativ mehr Tryptophan erreicht das Gehirn - ein möglicher Mechanismus für das 'Kohlenhydrat-Wohlbefinden'.