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Articulo de referencia

Triptófano

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Modelo giratorio de bola y palo de triptófano

El triptófano (símbolo Trp o W ), [ 3 ] históricamente también conocido como triptófano , [ 4 ] es un α- aminoácido que se utiliza en la biosíntesis de proteínas . El triptófano contiene un grupo α -amino, un grupo α- carboxílico y una cadena lateral de indol , lo que lo convierte en una molécula polar con un sustituyente de carbono beta aromático no polar . El triptófano también es un precursor del neurotransmisor serotonina , la hormona melatonina y la vitamina B3 ( niacina). [ 5 ] Está codificado por el codón UGG.

Al igual que otros aminoácidos, el triptófano es un zwitterión a pH fisiológico , donde el grupo amino está protonado ( –NH + 3 ; pKa = 9,39) y el ácido carboxílico está desprotonado (–COO− ; pKa = 2,38). [ 6 ]

Los seres humanos y muchos animales no pueden sintetizar el triptófano; necesitan obtenerlo a través de su dieta, lo que lo convierte en un aminoácido esencial .

El triptófano recibe su nombre de la enzima digestiva tripsina , que se utilizó en su primer aislamiento a partir de las proteínas de la caseína . [ 7 ] Se le asignó el símbolo de una letra W debido a que el doble anillo sugiere visualmente la letra voluminosa. [ 8 ]

Función

Metabolismo del L -triptófano en serotonina y melatonina (izquierda) y niacina (derecha). Los grupos funcionales transformados tras cada reacción química se muestran resaltados en rojo.

Los aminoácidos, incluido el triptófano, se utilizan como componentes básicos en la biosíntesis de proteínas , y estas son esenciales para la vida. El triptófano es uno de los aminoácidos menos comunes en las proteínas, pero desempeña importantes funciones estructurales o funcionales siempre que está presente. Por ejemplo, los residuos de triptófano y tirosina desempeñan funciones especiales en el anclaje de las proteínas de membrana dentro de la membrana celular . El triptófano, junto con otros aminoácidos aromáticos , también es importante en las interacciones entre glicanos y proteínas . Además, el triptófano funciona como precursor bioquímico de los siguientes compuestos :

El trastorno de malabsorción de fructosa causa una absorción inadecuada de triptófano en el intestino, niveles reducidos de triptófano en la sangre, [ 16 ] y depresión. [ 17 ]

En las bacterias que sintetizan triptófano, los altos niveles celulares de este aminoácido activan una proteína represora que se une al operón trp . [ 18 ] La unión de este represor al operón del triptófano impide la transcripción del ADN posterior que codifica las enzimas implicadas en la biosíntesis del triptófano. Por lo tanto, los altos niveles de triptófano impiden su síntesis mediante un mecanismo de retroalimentación negativa , y cuando los niveles de triptófano de la célula vuelven a disminuir, se reanuda la transcripción del operón trp . Esto permite respuestas rápidas y estrictamente reguladas a los cambios en los niveles internos y externos de triptófano de la célula.

En 2002, el Instituto de Medicina de los Estados Unidos estableció una ingesta diaria recomendada (IDR) de 5  mg/kg de peso corporal/día de triptófano para adultos de 19 años o más. [ 23 ]

Fuentes dietéticas

El triptófano está presente en la mayoría de los alimentos a base de proteínas o proteínas dietéticas. Es particularmente abundante en el chocolate , la avena , los dátiles secos , la leche , el yogur , el requesón , la carne roja , los huevos , el pescado , las aves de corral , el sésamo , las legumbres como los garbanzos y la soja , las almendras , las semillas de girasol , las semillas de calabaza , las semillas de cáñamo , el trigo sarraceno , la espirulina y los cacahuetes . Contrariamente a la creencia popular [ 24 ] [ 25 ] de que el pavo cocido contiene una gran cantidad de triptófano, el contenido de triptófano en el pavo es típico de las aves de corral. [ 26 ]

Uso médico

Depresión

Debido a que el triptófano se convierte en 5-hidroxitriptófano (5-HTP), que a su vez se convierte en el neurotransmisor serotonina, se ha propuesto que el consumo de triptófano o 5-HTP podría mejorar los síntomas de la depresión al aumentar el nivel de serotonina en el cerebro. El triptófano se vende sin receta en Estados Unidos (tras haber estado prohibido en diversos grados entre 1989 y 2005 ) y en el Reino Unido como suplemento dietético para su uso como antidepresivo , ansiolítico y somnífero . También se comercializa como medicamento con receta en algunos países europeos para el tratamiento de la depresión mayor . Existe evidencia de que es improbable que los niveles de triptófano en sangre se vean alterados por cambios en la dieta, [ 28 ] [ 29 ] pero el consumo de triptófano purificado aumenta el nivel de serotonina en el cerebro, mientras que el consumo de alimentos que contienen triptófano no lo hace. [ 30 ]

En 2001 se publicó una revisión Cochrane sobre el efecto del 5-HTP y el triptófano en la depresión. Los autores incluyeron solo estudios de alto rigor e incluyeron tanto el 5-HTP como el triptófano en su revisión debido a la limitada información disponible sobre ambos. De 108 estudios sobre el 5-HTP y el triptófano en la depresión publicados entre 1966 y 2000, solo dos cumplieron con los estándares de calidad de los autores para su inclusión, con un total de 64 participantes. Las sustancias fueron más efectivas que el placebo en los dos estudios incluidos, pero los autores afirman que "la evidencia era de calidad insuficiente para ser concluyente" y señalan que "debido a que existen antidepresivos alternativos que han demostrado ser efectivos y seguros, la utilidad clínica del 5-HTP y el triptófano es limitada en la actualidad". [ 31 ] El uso de triptófano como terapia adyuvante además del tratamiento estándar para los trastornos del estado de ánimo y de ansiedad no está respaldado por la evidencia científica. [ 31 ] [ 32 ]

Insomnio

Las guías de práctica clínica de 2017 de la Academia Estadounidense de Medicina del Sueño desaconsejaron el uso de triptófano en el tratamiento del insomnio debido a su escasa eficacia. [ 33 ]

Efectos secundarios

Los posibles efectos secundarios de la suplementación con triptófano incluyen náuseas , diarrea , somnolencia , mareo , dolor de cabeza , sequedad bucal , visión borrosa , sedación , euforia y nistagmo (movimientos oculares involuntarios). [ 34 ] [ 35 ]

Interacciones

El triptófano tomado como suplemento dietético (por ejemplo, en forma de comprimidos) puede provocar síndrome serotoninérgico cuando se combina con antidepresivos de la clase IMAO o ISRS u otros fármacos fuertemente serotoninérgicos. [ 35 ] Dado que la suplementación con triptófano no se ha estudiado exhaustivamente en un entorno clínico, sus interacciones con otros fármacos no se conocen bien. [ 31 ]

Aislamiento

El aislamiento del triptófano fue reportado por primera vez por Frederick Hopkins en 1901. [ 36 ] Hopkins recuperó triptófano de caseína hidrolizada , obteniendo entre 4 y 8 g de triptófano a partir de 600 g de caseína cruda. [ 37 ]

Biosíntesis y producción industrial

El triptófano no se sintetiza a partir de sustancias más simples en humanos y otros animales y se obtiene de la ingesta dietética de proteínas que contienen triptófano. Las plantas y los microorganismos comúnmente sintetizan triptófano a partir de ácido shikímico o antranilato . [ 38 ] La biosíntesis de triptófano comienza con la condensación de antranilato con fosforribosilpirofosfato (PRPP), generando pirofosfato como subproducto. El anillo de la porción de ribosa se abre y se somete a descarboxilación reductiva , produciendo indol-3-glicerol fosfato; este, a su vez, se transforma en indol . En el último paso, la triptófano sintasa cataliza la formación de triptófano a partir de indol y el aminoácido serina .

La producción industrial de triptófano también es biosintética y se basa en la fermentación de serina e indol utilizando bacterias silvestres o modificadas genéticamente , como B. amyloliquefaciens , B. subtilis , C. glutamicum o E. coli . Estas cepas presentan mutaciones que impiden la recaptación de aminoácidos aromáticos o múltiples operones trp sobreexpresados . La conversión es catalizada por la enzima triptófano sintasa . [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]

Sociedad y cultura

Escándalo de contaminación de Showa Denko

En 1989 se produjo un gran brote del síndrome de eosinofilia-mialgia (SME) en Estados Unidos, con más de 1500 casos notificados a los CDC y al menos 37 muertes. [ 42 ] Tras una investigación preliminar que reveló que el brote estaba relacionado con la ingesta de triptófano, la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA) retiró del mercado los suplementos de triptófano en 1989 y prohibió la mayoría de las ventas al público en 1990, [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] y otros países siguieron el ejemplo. [ 46 ] [ 47 ]

Estudios posteriores sugirieron que el EMS estaba vinculado a lotes específicos de L -triptófano suministrados por un único gran fabricante japonés, Showa Denko . [ 43 ] [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ] Finalmente quedó claro que los lotes recientes de L -triptófano de Showa Denko estaban contaminados con impurezas traza, que posteriormente se creyó que eran responsables del brote de EMS de 1989. [ 43 ] [ 51 ] [ 52 ] Sin embargo, otras evidencias sugieren que el triptófano en sí mismo puede ser un factor contribuyente potencialmente importante en el EMS. [ 53 ] También hay afirmaciones de que un precursor alcanzó concentraciones suficientes para formar un dímero tóxico . [ 54 ]

La FDA flexibilizó sus restricciones sobre las ventas y la comercialización del triptófano en febrero de 2001, [ 43 ] pero continuó limitando la importación de triptófano no destinado a un uso exento hasta 2005. [ 55 ]

El hecho de que la planta Showa Denko utilizara bacterias modificadas genéticamente para producir los lotes contaminados de L -triptófano que posteriormente se descubrió que causaron el brote del síndrome de eosinofilia-mialgia se ha citado como evidencia de la necesidad de una "supervisión rigurosa de la pureza química de los productos derivados de la biotecnología". [ 56 ] Quienes abogan por la supervisión de la pureza han sido, a su vez, criticados como activistas anti - OGM que pasan por alto posibles causas de contaminación no relacionadas con los OGM y amenazan el desarrollo de la biotecnología. [ 57 ]

Hipótesis sobre la carne de pavo y la somnolencia

Una afirmación común en los EE. UU. y el Reino Unido [ 58 ] es que el consumo excesivo de carne de pavo —como se ve durante el Día de Acción de Gracias y Navidad— produce somnolencia , debido a los altos niveles de triptófano que contiene el pavo. [ 25 ] Sin embargo, la cantidad de triptófano en el pavo es comparable a la de otras carnes. [ 24 ] [ 26 ] La somnolencia después de comer puede ser causada por otros alimentos que se comen con el pavo, particularmente los carbohidratos . [ 59 ] La ingestión de una comida rica en carbohidratos desencadena la liberación de insulina . [ 60 ] [ 61 ] [ 62 ] [ 63 ] La insulina a su vez estimula la absorción de aminoácidos de cadena ramificada neutros grandes (BCAA), pero no de triptófano, en el músculo, aumentando la proporción de triptófano a BCAA en el torrente sanguíneo. El aumento resultante de la proporción de triptófano reduce la competencia en el transportador de aminoácidos neutros grandes (que transporta tanto aminoácidos de cadena ramificada como aromáticos), lo que resulta en una mayor absorción de triptófano a través de la barrera hematoencefálica hacia el líquido cefalorraquídeo (LCR). [ 63 ] [ 64 ] [ 65 ] Una vez en el LCR, el triptófano se convierte en serotonina en los núcleos del rafe por la vía enzimática normal. [ 61 ] [ 66 ] La serotonina resultante se metaboliza aún más en la hormona melatonina —que es un importante mediador del ritmo circadiano [ 67 ] —por la glándula pineal . [ 11 ] Por lo tanto, estos datos sugieren que la "somnolencia inducida por el festín" —o somnolencia posprandial— puede ser el resultado de una comida copiosa rica en carbohidratos, que aumenta indirectamente la producción de melatonina en el cerebro y, por lo tanto, promueve el sueño. [ 60 ] [ 61 ] [ 62 ] [ 66 ]

Investigación

Metabolismo de aminoácidos de la levadura

En 1912, Felix Ehrlich demostró que la levadura metaboliza los aminoácidos naturales esencialmente mediante la escisión del dióxido de carbono y la sustitución del grupo amino por un grupo hidroxilo . Mediante esta reacción , el triptófano da lugar al triptofol . [ 68 ]

precursor de la serotonina

El triptófano afecta la síntesis de serotonina cerebral cuando se administra por vía oral en forma purificada y se utiliza para modificar los niveles de serotonina en la investigación. [ 30 ] La administración de proteínas con bajo contenido de triptófano induce un nivel bajo de serotonina cerebral mediante una técnica denominada depleción aguda de triptófano . [ 69 ] Estudios que utilizan este método han evaluado el efecto de la serotonina en el estado de ánimo y el comportamiento social, encontrando que la serotonina reduce la agresividad y aumenta la amabilidad. [ 70 ]

Efectos psicodélicos

El triptófano produce la respuesta de sacudida de cabeza (HTR) en roedores cuando se administra en dosis suficientemente altas. [ 71 ] La HTR es inducida por psicodélicos serotoninérgicos como la dietilamida del ácido lisérgico (LSD) y la psilocibina , y es un indicador conductual de los efectos psicodélicos. [ 72 ] [ 73 ] El triptófano se convierte en la amina traza triptamina , y la triptamina es N - metilada por la indolilamina N- metiltransferasa (INMT) en N- metiltriptamina (NMT) y N , N -dimetiltriptamina (DMT), que son psicodélicos serotoninérgicos conocidos. [ 71 ] [ 74 ] [ 75 ] [ 76 ] [ 77 ] [ 78 ]

Fluorescencia

El triptófano es una importante sonda fluorescente intrínseca (aminoácido) que puede utilizarse para estimar la naturaleza del microambiente que rodea al residuo de triptófano. La mayor parte de las emisiones de fluorescencia intrínseca de una proteína plegada se deben a la excitación de los residuos de triptófano.

Véase también

Referencias

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