Tryptofaan (afgekort als Trp of W) is een groot, hydrofoob aminozuur dat zich kenmerkt door zijn indool-bevattende zijketen. Het is een van de ruim twintig natuurlijk voorkomende aminozuren die voor de eiwitsynthese worden gebruikt. Tryptofaan behoort tot de categorie essentieel aminozuur, wat inhoudt dat het niet kan worden gevormd door het menselijk lichaam en dus via de voeding moet worden opgenomen.
Tryptofaan is een uitgangsstof voor de aanmaak van veel belangrijke indoolderivaten zoals de neurotransmitter serotonine, het hormoon melatonine en het vitamine nicotinezuur. Deze stoffen hebben invloed op stemming, zelfvertrouwen, slaap, emotie, seksuele activiteit en eetlust. Omdat tryptofaan in relatief lage concentraties in het lichaam voorkomt, is het in mindere mate beschikbaar en men vermoedt dat het een snelheidsbepalende rol speelt tijdens de eiwitsynthese.
Biochemie en synthese Eigenschappen Tryptofaan is een apolair, hydrofoob aminozuur.Apolair aminozuur De aminozuurzijketen van tryptofaan is lipofiel en aromatisch, het is daarom slecht oplosbaar in water. Het iso-elektrisch punt is 5,89, de pKCOOH is 2,4, de pKNH2 9,3 (beide bij 25 °C). Het vanderwaalsvolume is 163, en de hydrofobiteit −0,9. Vrij tryptofaan en eiwit-gebonden tryptofaaneenheden fluoresceren in ultraviolette straling. Bij excitatie met ultraviolet licht met een golflengte van 280 nm volgt een fluorescentie-emissie tussen 308-350 nm, die afhankelijk is van de polariteit van de directe omgeving van tryptofaan. Als er in eiwitten tryptofaaneenheden aanwezig zijn, overstijgt de fluorescentie van tryptofaan de fluorescentie van de andere aromatische aminozuren (tyrosine en fenylalanine).
Bij veel gewervelden, waaronder de mens, is tryptofaan een essentieel aminozuur. Dit betekent dat het niet kan worden gesynthetiseerd door het lichaam en dus via de voeding moet worden opgenomen. Planten en micro-organismen kunnen tryptofaan wél de novo produceren.
Biosynthese Planten en micro-organismen kunnen L-tryptofaan produceren, onder andere uit shikiminezuur of antranilzuur. Het laatste reageert met fosforibosylpyrofosfaat onder afsplitsing van difosfaat. Na ringopening van de ribose-eenheid, gevolgd door decarboxylering en dehydratatie wordt uiteindelijk indool-3-glycerolfosfaat verkregen, dat wordt omgezet in indool. In de laatste stap katalyseert tryptofaansynthase de omzetting van deze laatste verbinding in glyceraldehyde-3-fosfaat met de intermediaire stof indool gebonden aan het enzym en met de tussenkomst van serine. Het aminozuur wordt gecodeerd door het volgende codon: UGG. Naast tryptofaan wordt alleen methionine gecodeerd door een enkel codon.
De biosyntheseroute van tryptofaan uit chorismaat en antranilzuur 770px|De biosyntheseroute van tryptofaan
Industriële synthese De industriële productie van L-tryptofaan is gebaseerd op de fermentatie van L-serine en indool en maakt gebruik van een (wildtype of genetisch gemodificeerde) stammen als B. amyloliquefaciens, B. subtilis, C. glutamicum of E. coli. De reactie wordt gekatalyseerd door het enzym tryptofaansynthase.
Voorkomen in voedsel Mensen houden een relatief lage lichaamsvoorraad tryptofaan aan en de tryptofaanconcentratie in het lichaam is het laagst van alle aminozuren. Niettemin zijn slechts relatief kleine hoeveelheden nodig om in de behoefte te voorzien. De aanbevolen dagelijkse inname ligt tussen 250 mg en 425 mg per dag (3,5 tot 6,0 mg per kg lichaamsgewicht per dag).
Tryptofaan komt in de meeste eiwitrijke voeding voor, hoewel het van alle aminozuren die voor eiwitsynthese worden gebruikt het minst vaak voorkomt. De typische dagelijks inname is voor veel volwassenen ongeveer 900 tot 1000 mg. Enkele veelvoorkomende voedingsbronnen van tryptofaan zijn haver, bananen, gedroogde pruimen, melk, tonijn, kaas, brood, gevogelte (kip, kalkoen, fazant, kwartel), pinda's en chocolade. Ook sommige zaden, zoals pompoenpitten, sesamzaad, zonnebloempitten, amandelen en linzen zijn relatief rijk aan tryptofaan.
Een glas warme melk voor het slapen gaan is een oeroude remedie tegen slapeloosheid. Het is echter nooit wetenschappelijk bewezen dat het de tryptofaan in de melk is die voor dit effect zorgt.Scienceline » Is it true that warm milk can make me sleepy? Ook het slaperige gevoel dat mensen ervaren die kalkoen eten – traditioneel op Thanksgiving in de Verenigde Staten – wordt wel aan tryptofaan toegeschreven.
De volgende voorbeelden geven een overzicht van het tryptofaangehalte in verschillende levensmiddelen. Naast de hoeveelheid tryptofaan per 100 gram levensmiddel is het procentuele aandeel van tryptofaan in het voedingseiwit aangegeven:
LevensmiddelTotaal proteïneTryptofaanAandeel Sojabonen 36,49 g 0,59 g 1,6% Parmezaanse kaas 37,90 g 0,56 g 1,5% Sesamzaad 17,00 g 0,37 g 2,2% Zonnebloempitten 17,20 g 0,30 g 1,7% Varkensvlees 19,27 g 0,25 g 1,3% Kalkoen 21,89 g 0,24 g 1,1% Kip 20,85 g 0,24 g 1,1% Rundvlees 20,13 g 0,23 g 1,1% Zalm 19,84 g 0,22 g 1,1% Lamsbout 18,33 g 0,21 g 1,2% Baars 18,62 g 0,21 g 1,1% Ei 12,58 g 0,17 g 1,3% Melk 3,22 g 0,08 g 2,3% Witte rijst 7,13 g 0,08 g 1,2% Aardappel 2,14 g 0,02 g 0,8% Banaan 1,03 g 0,01 g 0,9%
Gebruik als voedingssupplement L-Tryptofaan (de variant die in de natuur voorkomt) is ook als aanvulling verkrijgbaar bij sommige drogisterijen, apotheken en zelfs smartshops. Het kan slaapbevorderend, angstdempend en als antidepressivum werken. Ook heeft het een positieve invloed op de ontwikkeling van de spieren, bij bijvoorbeeld bodybuilders. L-tryptofaan werkt nauw samen met vitamine B6 oftewel pyridoxine. In de meeste tryptofaansupplementen is vitamine B6 toegevoegd.
Sommige medicatie, vooral antidepressiva die de beschikbaarheid van serotonine vergroten (zoals SSRI's en MAO-remmers), mag niet tegelijk met L-tryptofaan genomen worden. Suppletie kan ook neveneffecten hebben (bijwerkingen). Wazig zien, duizeligheid, vermoeidheid en een licht psychisch onwel zijn - men voelt zich heel vreemd en wazig - kunnen voorkomen.
Het slikken van L-tryptofaan als voedingssuplement is in 1989 in verband gebracht met een verhoogd aantal eosinofielen.Ntvg.nl L-Tryptofaan Het recent beschreven eosinofiliemyalgiesyndroom is een chronische multisysteemziekte met een spectrum van klinische symptomen dat varieert van voorbijgaande myalgie en vermoeidheid tot een progressieve ziekte met dodelijk afloop.(Mark Zelman, et al, 2016).
Diabetische ketoacidose blijkt de plasmatryptofaanniveaus te kunnen uitputten. Tryptofaandeficiëntie veroorzaakt cataract bij ratten. Een tekort aan het aminozuur stopt de chromatineafbraak in de secundaire lensvezels van ratten. Assessment of the Potential Role of Tryptophan as the Precursor of Serotonin and Melatonin for the Aged Sleep-wake Cycle and Immune Function: Streptopelia Risoria as a Model. IJTR. 2009;2:23–36. . Gratis volledige artikel: . Dit is een open access artikel, beschikbaar onder de licentie Creative Commons Naamsvermelding (CC BY; versie 3.0).
Functies Tryptofaan is een proteïnogeen aminozuur en wordt gebruikt als bouwstenen bij de biosynthese van eiwitten. Veel dieren (inclusief de mens) zijn niet in staat tryptofaan te synthetiseren: ze moeten het via hun voeding binnenkrijgen. Het aminozuur tryptofaan is een precursor (voorloperstof) van verscheidene belangrijke producten zoals serotonine, melatonine, vitamine B3, indoolazijnzuur, pigmenten in insectenogen en een aantal alkaloïden. Tryptofaansuppletie kan mogelijk een herstellende rol spelen bij leeftijdgerelateerde circadiaanse veranderingen.
Eiwitsynthese thumb|De kynurenine stofwisselingsroute in het centrale zenuwstelsel De voornaamste rol van tryptofaan in het menselijk lichaam is als een bestanddeel van eiwitten. Omdat van alle aminozuren tryptofaan in relatief lage concentraties in de voeding voorkomt, is relatief minder beschikbaar en wordt er van uitgegaan dat tryptofaan een snelheidsbepalende rol speelt tijdens de eiwitsynthese. Net als bij alle andere aminozuren wordt uitsluitend de L-isomeer gebruikt. Alleen deze L-isomeer kan ook de bloed-hersenbarrière passeren.
Kynureninesynthese Na eiwitsynthese is de tweede meestvoorkomende stofwisselingsroute van tryptofaan de synthese van kynurenine. Bij afbraak van tryptofaan wordt ongeveer 90% van de afgebroken tryptofaan in kynurenine omgezet. Kynurenine heeft een belangrijke fysiologische rol: het is de precursor van kynureninezuur en chinolinezuur, die beide de neurotransmitterstofwisseling beïnvloeden. Kynureninezuur is een antagonist van de glutamaatreceptor, en chinolinezuur is een agonist van de NMDA-receptor. Kynurenine is ook betrokken bij een ultraviolet (UV) filter dat het netvlies van het oog beschermt tegen UV-stralen. De doeltreffendheid van deze bescherming neemt af met de leeftijd, wat bijdraagt tot de normale leeftijdsgerelateerde veranderingen in kleuring en fluorescentie van de ooglens. Deze veranderingen spelen bij sommige individuen een rol bij de vorming van cataract.
Synthese van serotonine thumb|Stofwisseling van tryptofaan in serotonine en melatonine (links) en niacine (rechts). Getransformeerde functionele groepen na elke chemische reactie zijn in rood aangegeven. Tryptofaan is een precursor van serotonine. Hoewel slechts 3% van de tryptofaan in het lichaam gebruikt wordt voor serotoninesynthese, is serotoninesynthese een van de belangrijkste stofwisselingsroutes van tryptofaan en een onderwerp van intensief onderzoek. Er wordt geschat dat slechts 1% van de tryptofaan wordt gebruikt voor serotoninesynthese in de hersenen. Geschat wordt dat bij zoogdieren 95% van serotonine gevonden wordt in het maag-darmstelsel. Maar ondanks de relatief lage concentratie van serotonine in de hersenen vergeleken met die in de rest van het lichaam, heeft serotonine grote impact als een neurotransmitter en neuromodulator en is het betrokken bij talrijke psychiatrische aandoeningen en psychologische processen.
Eerst wordt in de hersenen tryptofaan omgezet in 5-hydroxytryptofaan via het enzym tryptofaanhydroxylase. Dit is de snelheidsbeperkende stap. Daarna wordt 5-hydroxytryptofaan omgezet in serotonine door het enzym aromatisch-L-aminozuur-decarboxylase. Het is de activiteit van tryptofaanhydroxylase die afhankelijk is van de beschikbaarheid van tryptofaan in de hersenen. Omdat tryptofaanhydroxylase meestal 50% verzadigd is met tryptofaan, kan een toename of afname van de beschikbaarheid van tryptofaan in de hersenen de serotoninesynthese in de hersenen verhogen of verlagen. Serotonine zelf kan, in tegenstelling tot tryptofaan, de bloed-hersenbarrière niet passeren. Tryptofaanhydroxylase is ook afhankelijk van zuurstof en biopterine als cofactoren die de enzymatische activiteit reguleren.
Synthese van melatonine Melatonine is een hormoon dat uit serotonine wordt geproduceerd in de tryptofaan/serotonine stofwisselingsroute. Het regelt circadiane ritmes en beïnvloedt de voortplanting en het immuunsysteem, evenals spijsverteringsprocessen en de peristaltiek van de maag.
Overige functies Andere noemenswaardige functies van tryptofaan zijn: Tryptaminesynthese. Tryptamine een van tryptofaan afgeleide biologisch actieve verbinding. De directe decarboxylering van tryptofaan leidt tot de synthese van kleine hoeveelheden tryptamine in de concentratierange ng/g, wat een belangrijke neuromodulator is van serotonine. Studies met dieren hebben aangetoond dat tryptamine fungeert als een regulator voor de balans tussen exciterende en remmende functies van serotonine, en in andere gevallen fungeert tryptamine als een neurotransmitter met specifieke receptoren, onafhankelijk van serotonine.