Triptofāna metabolisms

Kad triptofāns ir absorbēts, tas tiek metabolizēts trīs galvenajos ceļos: kinurenīna ceļā (saimniekorganisma šūnās), serotonīna ceļā ((saimniekorganisma šūnās) un indola ceļā (zarnu mikrobiotā).  

1. Kinurenīna ceļš ir dominējošais ceļš, kas atbild par vairāk nekā 95% ar uzturu uzņemtā triptofāna katabolisma. Lai gan tas galvenokārt notiek aknās (ar TDO), tas tiek aktivizēts arī imūnsistēmas un barjeras audos (ar IDO), īpaši imūnsistēmas stresa un aktivizēšanās laikā. Šis ceļš rada dažādus bioloģiski aktīvus starpproduktus un galu galā veicina NAD+ endogēno sintēzi. Tas ir svarīgs kofaktors, kas iesaistīts mitohondriālās enerģijas metabolismā, oksidēšanās-reducēšanās balansa veidošanā un DNS atjaunošanā.
   Ja imūnais stress ir ilgstošs, uz šo ceļu tiek novirzīts vairāk triptofāna, un var rasties disbalanss. Labvēlīgos apstākļos pakārtotais metabolisms veicina labvēlīgu metabolītu, piemēram, kinurenskābes (kynurenic acid, KYNA), ražošanu, vienlaikus atbalstot arī efektīvu NAD+ sintēzi. Kad līdzsvars mainās – enzīmu sastrēgumu, oksidatīvā stresa, mikroelementu nepietiekamības vai ilgstošas imūnsistēmas aktivizēšanās dēļ, metabolisms tiek novirzīts uz starpproduktu, piemēram, hinolīnskābes (quinolinic acid, QA) un 3-hidroksikinurenīna (3-OH-KYN) veidošanu. 
   
   QA iedarbojas uz NMDA receptoriem un var pastiprināt uzbudinošu signālu smadzenēs.
   3-OH-KYN veicina oksidatīvo stresu un lipīdu peroksidāciju.
   Samazināta plūsma NAD+ ražojošā ceļā var izraisīt relatīvu NAD+ izsīkumu, sarežģītu mitohondriālo efektivitāti, šūnu enerģiju un vispārējo izturību. 
   
   Šādi modeļi bieži tiek novēroti saistībā ar pastāvīgu imūnsistēmas stresu un vielmaiņas disbalansu.
    
2. Serotonīna ceļš pārveido triptofānu par serotonīnu (5-HT). Lai gan tas izmanto tikai 1–2 % triptofāna, tam ir nozīmīga loma garastāvokļa, zarnu peristatikas un diennakts ritma regulēšanā. Pārmaiņas šajā ceļā var ietekmēt garastāvokļa līdzsvaru, gremošanas darbību un miega kvalitāti. 
    
3. Indola ceļu nosaka mikroorganismu metabolisms resnajā zarnā. Dažas zarnu baktērijas rada triptofāna enzīmus, kas pārveido triptofānu par indolu un tā atvasinājumiem, tostarp indol-3-propionskābi (IPA). Šie metabolīti ir arilogļūdeņražu receptora (AhR) ligandi, kas atbalsta zarnu barjeras integritāti, imūnsistēmas toleranci un sistēmiskā līdzsvara saglabāšanu. 
    

Līdzsvars starp šiem vielmaiņas ceļiem nav tikai bioķīmiski interesants; tas atspoguļo gan zarnu mikroorganismu darbības stāvokli, gan sistēmiska imūnsistēmas stresa klātbūtni. Kopā tie nosaka, vai triptofāns tiek novirzīts aizsardzības vai ar stresu saistītu vielmaiņas produktu (metabolītu) radīšanā, kas pakārtoti ietekmē zarnas, imūnsistēmu un vielmaiņas veselību. 
 

Veselīgs, ar šķiedrvielām bagāts uzturs veicina mikroorganismu noteiktu IPA ražošanu, kas pēc tam atbalsta zarnu barjeras integritāti un metabolisma izturību. Savukārt sistēmisks iekaisums, stress un disbioze izjauc triptofāna metabolisma līdzsvaru un rada pārmērīgu plūsmu kinurenīna ceļā, palielinot ar stresu saistīto metabolītu veidošanos.  
 

Tāpēc triptofāna metabolisms tagad tiek uzskatīts par molekulāro tiltu, kas saista zarnu mikrobiomu ar sistēmisko veselību. Izpētot šos vielmaiņas ceļus, mēs iegūstam jaunu iespēju, kā novērtēt dzīvesveida un uztura ietekmi, piemēram, uz  imunitāti, garastāvokli un vielmaiņu. 

Īss kopsavilkums

• Saimniekorganisms (jūsu ķermenis) un mikrobiota (jūsu ķermenī dzīvojošie mikroorganismi) metabolisma porcesā pārveido triptofānu par citiem produktiem atkarībā no tā, kā tas tiek apstrādāts. Katrs no šiem produktiem veic unikālas funkcijas ķermenī. 
• Imūnsistēmas stresa laikā dominē kinurenīna ceļš, bet indola ceļš nodrošina zarnu veselību. 
• Šis vielmaiņas balanss saista uzturu un mikrobioma aktivitāti ar imunitāti, garastāvokli un vielmaiņu.