Einführung
L-Phenylalanin ist eine essentielle aromatische Aminosäure, die für den menschlichen Organismus von großer Bedeutung ist. Sie dient nicht nur als Baustein für die Proteinsynthese, sondern auch als Vorstufe für wichtige Neurotransmitter und Hormone. Dieser Artikel beleuchtet die Rolle von Phenylalanin bei der Dopaminsynthese, seine Funktionen im Körper, Anwendungsgebiete, empfohlene Zufuhr und mögliche Folgen eines Mangels.
L-Phenylalanin: Essentielle Aminosäure mit vielfältigen Funktionen
Vorkommen und Umwandlung
L-Phenylalanin muss über die Nahrung aufgenommen werden, da der Körper es nicht selbst herstellen kann. Gute pflanzliche Quellen sind Kürbiskerne, Walnüsse und Weizenvollkornmehl. In der Leber wird L-Phenylalanin zu L-Tyrosin hydroxyliert. L-Tyrosin ist wiederum ein Präkursor der exzitatorischen Neurotransmitter Dopamin, Noradrenalin und Adrenalin (Katecholamine) sowie der Schilddrüsenhormone Thyroxin und Triiodthyronin. Somit ist L-Phenylalanin an neurovegetativen Vorgängen und allen Stoffwechselvorgängen beteiligt.
Alternative Stoffwechselwege
Neben der Umwandlung in L-Tyrosin kann aus Phenylalanin auch Phenylethylamin (PEA) synthetisiert werden. PEA ist zwar kein Katecholamin, wirkt aber als stimulatorischer Neurotransmitter. Die synthetisch hergestellte D-Form des Phenylalanins ist für den Stoffwechsel nicht verwertbar.
Bedeutung für die Neurotransmittersynthese
L-Phenylalanin ist Grundsubstanz der Neurotransmitter Adrenalin, Noradrenalin und Dopamin. Es nimmt Einfluss auf das sympathische Nervensystem, auf das Hungergefühl und den Appetit. Bei experimentell nutritiv erzeugter Verarmung an Phenylalanin (bzw. Tyrosin) kann im Gehirn eine Reduktion der Ausschüttung an dem daraus synthetisierten Neurotransmitter Dopamin nachgewiesen werden. Vitamin B6 ist notwendig für die Umwandlung von Phenylalanin zu Tyrosin, einer weiteren Aminosäure, die dann weiter zu den Neurotransmittern Dopamin, Noradrenalin und Adrenalin umgewandelt wird. Eisen ist ein Kofaktor für das Enzym Phenylalanin-Hydroxylase, das Phenylalanin in Tyrosin umwandelt. Eine unzureichende Eisenversorgung kann die Aktivität dieses Enzyms reduzieren, was zu einem erhöhten Serumspiegel von Phenylalanin und einem verringerten Spiegel von Tyrosin führen kann.
Dopamin: Neurotransmitter für Motivation, Freude und Bewegung
Synthesewege von Dopamin
Die Synthese von Dopamin erfolgt in mehreren Schritten. Zunächst wird L-Phenylalanin aus der Nahrung zu L-Tyrosin umgewandelt. Anschließend wird L-Tyrosin zu L-Dopa und schließlich zu Dopamin umgewandelt. Alternativ kann Dopamin auch aus L-Phenylalanin direkt synthetisiert werden. Ein weiterer alternativer Syntheseweg erfolgt über Tyramin, das zu Dopamin umgewandelt wird. Die Bildung von Dopamin findet in verschiedenen Gehirnregionen statt, darunter das VTA, die Substantia nigra, der Nucleus retrorubralis und der Nucleus arcuatus. Dopamin aus dem VTA beeinflusst motiviertes Verhalten und Verstärkungslernen.
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Regulation der Dopaminsynthese
Die Aktivität der Dopaminsynthese wird durch verschiedene Enzyme und Faktoren reguliert. Dazu gehören die Tyrosinhydroxylase (TH), Tetrahydrobiopterin (BH4), die GTP-Cyclohydrolase 1 (GTPCH), die aromatische-L-Aminosäure-Decarboxylase (AADC), Pyridoxalphosphat (Vitamin B6) und die Sauerstoffkonzentration. Unterschiedliche Mechanismen, wie Phosphorylierung, Dephosphorylierung und Rückkopplungshemmung, beeinflussen die Aktivität der Enzyme. Die Synthese und Einlagerung von Dopamin in Vesikel erfolgt durch das Enzym VMAT2.
Einfluss von Tyrosin auf die Dopaminsynthese
L-Tyrosin selbst leistet einen Beitrag zur normalen Synthese der Katecholamine und trägt zur normalen Synthese von Dopamin bei. Wie L-Tyrosin kann auch L-Phenylalanin im Körper bei Bedarf in Fette oder Glucose umgewandelt werden. L-Phenylalanin ist die Vorstufe von L-Tyrosin. Eine Tyrosin-Gabe erhöhte bei Ratten das extrazelluläre Dopamin im Striatum und Nucleus accumbens. Eiweißreiche Nahrung erhöht den Tyrosinspiegel im Gehirn. Theoretisch könnte eine eiweißreiche Nahrung somit dazu beitragen, einen Dopaminmangel und daraus entstehende ADHS-Symptome zu lindern.
Einfluss von Sauerstoff auf die Dopaminsynthese
Die intrazelluläre O2-Konzentration im Gehirngewebe beeinflusst Synthese und Stabilität von Dopamin. Die O2-Konzentration im Hirngewebe liegt normalerweise bei 1-5 %, somit deutlich niedriger als die 20 % in der Atmosphäre. Hypoxie verursacht eine globale Neurodegeneration im Hippocampus.
Bedeutung von VMAT2 für die Dopaminfreisetzung
Nach der Synthese in der Nervenzelle wird das Dopamin in Vesikel verpackt und durch die Axone zu den Nervenendigungen transportiert. Die Synthese von Dopamin erfolgt dabei im Cytosol. VMAT2-KO-Mäuse haben verringerte Dopaminspiegel in den Neuronen. Dopamin kann bei diesen nicht durch elektrische Signale ausgeschüttet werden, wohl aber durch Amphetamin. Fehlende oder zu stark gehemmte VMAT2 bewirken zu hohe zelluläre Dopaminspiegel, die nach Oxidation neurotoxisch wirken. Die Einlagerung von Dopamin in Vesikel mittels VMAT2 hängt auch von der Menge der zytosolischen Dopaminkonzentration ab. L-Dopa erhöht Dopamin innerhalb der Zelle.
Anwendungsgebiete von L-Phenylalanin
Adipositasbehandlung
L-Phenylalanin kann als Adjuvans im Rahmen einer umfassenden Adipositasbehandlung eingesetzt werden. Es unterstützt die Produktion des Peptids Cholecystokinin (CCK), welches zentralnervös an der Auslösung des Sättigungsgefühls beteiligt ist.
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Chronische Schmerzen
L-Phenylalanin kann die Wirkung der körpereigenen Schmerzmittel (Enkephaline) verstärken, jedoch dauert es mehrere Tage, bis dieser positive Effekt eintritt. Die Einnahme von L-Phenylalanin ist daher nur bei chronischen Schmerzen sinnvoll.
Depressionen
L-Phenylalanin ist die Vorläufersubstanz verschiedener Neurotransmitter, die stimmungsaufhellend wirken. Es wirkt daher wie ein leichtes Antidepressivum, indem es den Adrenalin- und Noradrenalinspiegel im Gehirn anhebt. Racemische Gemische aus D- und L-Phenylalanin (DLPA) werden als Schmerzmittel oder auch bei Depressionen verabreicht. Sie wirken stimmungsaufhellend.
Tägliche Zufuhrempfehlung und mögliche Risikogruppen für Mangel
Empfohlene Zufuhr
Ein gesunder Erwachsener benötigt am Tag 33mg L-Phenylalanin und L-Tyrosin pro Kilogramm Körpergewicht. Das ergibt bei 70 Kilogramm Körpergewicht einen täglichen Bedarf von 2,3g. Die empfohlene Tagesverzehrmenge von L-Phenylalanin für Erwachsene über 19 Jahre beträgt 25 mg pro Kilogramm Körpergewicht.
Risikogruppen
L-Phenylalanin- und L-Tyrosin-Mangel kommen selten vor. Ein erhöhtes Risiko tragen jedoch Menschen mit Lebererkrankungen sowie der Erkrankung Phenylketonurie. Schwere gesundheitliche Probleme wie Niereninsuffizienz, Lebererkrankungen oder Krebs können dazu führen, dass der Körper das Phenylalanin nicht richtig aufnehmen bzw. verwerten kann. Außerdem sollten Menschen, die unter Stress leiden, ihre Nährstoffversorgung im Blick behalten, da bei ihnen der Proteinabbau erhöht sein kann. Des Weiteren können Essstörungen, Zöliakie und Morbus Crohn einen Mangel begünstigen.
Lebensmittel mit L-Phenylalanin und L-Tyrosin
Phenylalaninreiche Lebensmittel
Folgende Lebensmittel enthalten L-Phenylalanin:
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- Sojabohnen: 2g pro 100g
- Emmentaler: 1,6g pro 100g
- Linsen: 1,4g pro 100g
- Schweineleber: 1,1g pro 100g
- Thunfisch: 1,1g pro 100g
- Fleisch, Geflügel, Fisch und Meeresfrüchte
- Eier
- Hülsenfrüchte
- Soja
- Nüsse und Samen
Tyrosinreiche Lebensmittel
Folgende Lebensmittel enthalten L-Tyrosin:
- Emmentaler: 1,7g pro 100g
- Parmesan: 1,7g pro 100g
- Erbsen: 1,2g pro 100g
- Rochen: 0,9g pro 100g
- Kochschinken: 0,9g pro 100g
- Milch, Joghurt, Käse und andere Milchprodukte
Mögliche Folgeerkrankungen bei Mangel
Ein Mangel an L-Phenylalanin und ein daraus resultierender L-Tyrosin-Mangel ziehen folgende Beschwerden nach sich:
- geschwächtes Immunsystem
- Müdigkeit
- Antriebsschwäche
- depressive Verstimmungen
- nachlassende Denkleistung
- Hormonmangel
Phenylketonurie (PKU): Eine Stoffwechselstörung
Ursachen und Folgen
Phenylketonurie (PKU) ist eine angeborene Stoffwechselkrankheit des Aminosäurestoffwechsels, bei der Phenylalanin aufgrund eines Mangels an Phenylalaninhydroxylasen nicht zu Tyrosin verstoffwechselt werden kann. Da Phenylalanin im Körper nicht abgebaut werden kann, sammeln sich im Blut sehr hohe Werte der Aminosäure an (>400-mal höher als normal), die schließlich zu Vergiftungen führen. Betroffen davon sind besonders die Haut, Haare und das Hirn. Bei PKU-Erkrankten funktioniert das Enzym Phenylalanin-Hydroxylase nicht richtig oder fehlt ganz, was dazu führt, dass Phenylalanin im Blutkreislauf nicht ausreichend in Tyrosin umgewandelt wird. Die Aminosäure reichert sich daraufhin im Blut an und erreicht toxische Konzentrationen. Dies kann zu schweren neurologischen Problemen führen, insbesondere bei Kindern, deren Gehirn noch in der Entwicklung ist. Ohne angemessene Behandlung kann PKU zu vielfältigen Gesundheitsproblemen führen.
Behandlung
Die Hauptbehandlung für PKU besteht aus einer streng kontrollierten phenylalaninarmen Diät. Es müssen spezielle Lebensmittel und Nahrungsergänzungsprodukte verwendet werden, die Phenylalanin enthalten, um sicherzustellen, dass sie ausreichend Tyrosin und andere wichtige Nährstoffe zu sich nehmen, aber gleichzeitig Phenylalanin begrenzen. Durch die Einhaltung dieser Diät können die toxischen Auswirkungen im Körper minimiert werden, was die langfristige Gesundheit der Betroffenen unterstützt.
L-Phenylalanin-Supplementierung
Wann ist eine Supplementierung sinnvoll?
In den meisten Fällen ist es nicht notwendig, L-Phenylalanin als Nahrungsergänzung zu verwenden, da die meisten Menschen genügende Mengen dieser Aminosäure aus ihrer normalen Ernährung erhalten. In bestimmten medizinischen Situationen, in denen der Bedarf an Aminosäuren erhöht ist, kann ein Arzt L-Phenylalanin Kapseln empfehlen. Dies kann beispielsweise bei Menschen mit schweren Verbrennungen, Traumata oder während der Erholung nach bestimmten chirurgischen Eingriffen der Fall sein. In einigen Fällen kann L-Phenylalanin als Nahrungsergänzungsprodukt zur Behandlung bestimmter neurologischer Erkrankungen in Erwägung gezogen werden. Die Verwendung zur Behandlung von neurologischen Erkrankungen sollte jedoch nur unter ärztlicher Aufsicht erfolgen.
Dosierung und Nebenwirkungen
Die tägliche Dosierung und die Notwendigkeit von Phenylalanin-Nahrungsergänzungsmitteln sollten immer von einem qualifizierten Arzt oder Ernährungsberater beurteilt werden, der Ihre individuellen Bedürfnisse und medizinischen Voraussetzungen berücksichtigt. Bei zu hohen Dosen können Kopfschmerzen und Schläfrigkeit auftreten. Supplemente mit Tyrosin oder Phenylalanin sind nicht für Schwangere und Menschen mit Phenylketonurie geeignet. Auch Krebspatienten sollten auf Tyrosin-Supplemente verzichten, da Tyrosin verschiedene Krebszellen nährt und deren Wachstum begünstigt.
Vorbeugung eines L-Phenylalanin-Mangels
Indem Sie sich ausgewogen und gesund ernähren, nehmen Sie ausreichend Phenylalanin und Tyrosin auf, um einem Mangel vorzubeugen. Die prophylaktische Einnahme von Supplementen ist in der Regel nicht nötig und nur bei Erkrankungen der Leber, die die Synthese beeinträchtigen, angezeigt.
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