Einführung
Dopamin, oft als "Glückshormon" bezeichnet, spielt eine zentrale Rolle in unserem Belohnungssystem, beeinflusst Motivation, Konzentration und sogar die Vorfreude auf positive Ereignisse. Tyrosin, eine nicht-essentielle Aminosäure, ist ein wichtiger Baustein für die Dopaminsynthese und somit essenziell für unser Wohlbefinden und unsere Leistungsfähigkeit. Dieser Artikel beleuchtet den komplexen Zusammenhang zwischen Tyrosin und Dopamin, untersucht die Synthesewege, Einflussfaktoren und die Bedeutung für verschiedene Aspekte unserer Gesundheit.
Dopamin: Der Schlüssel zu Glück und Motivation
Dopamin ist einer der vier Neurotransmitter, die als Glücksbotenstoffe bezeichnet werden. Zusammen mit Serotonin, Oxytocin und Endorphinen sendet es Nachrichten im ganzen Körper an das Gehirn, insbesondere wenn es um Glücksgefühle geht. Dopamin wird in erster Linie mit Belohnung in Verbindung gebracht. Es wirkt stimmungsaufhellend und trägt zur Vorfreude auf Ereignisse bei (z. B. auf ein Treffen, Zeit mit der Familie oder den Urlaub). Die Motivation, angenehme Dinge zu tun, ist das Verlangen nach Freude, und Dopamin verstärkt dieses Gefühl. Niedrige Dopaminkonzentrationen werden unter anderem mit Alzheimer, Parkinson und Suchtkrankheiten (z B. Glücksspiel-, Arzneimittel- oder Kaufsucht) in Verbindung gebracht. Dopamin ist ein wichtiger Inhaltsstoff von Arzneimitteln zur Behandlung von ADHS, weil es das Konzentrationsvermögen und die Aufmerksamkeitsspanne fördern kann.
Tyrosin: Der Vorläufer 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. Tyrosin ist also eine nichtessentielle Aminosäure. Aminosäuren wiederum sind Bausteine der Proteine. Proteine, also Eiweiße, sind essentiell für den Aufbau der Zellen und machen etwa 15 - 20% der Körpermasse aus. L-Tyrosin wird aus dem Dünndarm absorbiert und in die Leber über den portalen Blutkreislauf transportiert. L-Tyrosin wird, soweit es nicht in der Leber verstoffwechselt wird, über drei Wege metabolisiert. L-Tyrosin gelangt über die Blut-Hirn-Schranke in das Gehirn und wird in einem mehrstufigen Prozess über L-Dopa zu den sogenannten Katecholaminen Dopamin, Noradrenalin und Adrenalin verstoffwechselt.
Tyrosinhydroxylase: Das Schlüsselenzym
Die Tyrosinhydroxylase (TH) ist das geschwindigkeitslimitierende Enzym der Dopaminsynthese. Was die Aktivität der TH beeinflusst, beeinflusst damit die Dopaminsynthese. Die Aktivität und Stabilität der Tyrosinhydroxylase wird durch verschiedene Kinasen wie PKA, PKC, CaMPKII, PKG, MPK und ERK beeinflusst, die sie an den Serinstellen 8 (nur Ratte), 19, 31 und 40 phosphorylieren. Weiter scheinen die Argininstellen 37 und 38 TH regulieren zu können. Katecholamine regulierten TH. Katecholamine konkurrieren mit BH4 um die Bindung des Eisen(III)-Ions an der katalytischen Stelle der Tyrosinhydroxylase. DJ-1 reguliert die TH-Transkription durch Veränderung des Acetylierungsstatus des TH-Promotors. DJ-1 erhöht die TH-Expression, indem es die Sumoylierung von PSF hemmt und dessen sumoylierungsabhängige Rekrutierung von Histondeacetylase 1 verhindert. Das Silencing von DJ-1 verringert die Acetylierung von TH-Promotor-gebundenen Histonen. Histon-Deacetylase-Inhibitoren stellen die DJ-1 siRNA-induzierte Unterdrückung von TH wieder her. Alpha-Methyl-p-Tyrosin (AMPT, α-Methyl-DL-Tyrosin, αMPT) hemmt TH so stark, dass die Katecholamin-Synthese blockiert wird und der Dopamin-Gewebespiegel in DAT-KO-Mäusen auf 0,2 % des normalen Spiegels ansinkt.
Weitere Faktoren, die die Dopaminsynthese beeinflussen
- Tetrahydrobiopterin (BH4): BH4 fördert nur ab 10 bis 25 und bis zu 100 MikroM die Tyrosinhydroxylase. BH4-Mangel oder BH4-Überschuss können somit die Dopaminsynthese behindern.
- Aromatische-L-Aminosäure-Decarboxylase (AADC): Unterschiedliche Formen der AADC bewirken die dopaminerge und die serotonerge Decarboxylase. AADC ist auch bei der Synthese von Melatonin relevant.
- Pyridoxalphosphat (PLP, PALP, P5P): ist einer der wichtigsten Cofaktoren im tierischen Organismus.
- Sauerstoffkonzentration: 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. Diese geht (bei Ratten) mit einem Anstieg von HDAC2 einher. IN der Folge zeigen hypoxische Ratten einen Rückgang von H3K9ac und H3K14ac, begleitet von einer signifikanten Abnahme der SNAP-25-Spiegel.
Dopamin-Transport und -Speicherung
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. Neurotransmitter werden im Zellkörper (Soma) gebildet und, in Vesikel eingeschlossen, vor allem durch die Mikrotubuli über die Axone in den Nervenfasern mit bis zu ca. 4. Mesostriatales System (Nigrostriatales System); Ziel: Basalganglien (u.a.
Lesen Sie auch: Das Zusammenspiel von Tyrosin, Dopamin und Melanin
VMAT2: Der vesikuläre Monoamintransporter 2
Die Synthese und Einlagerung von Dopamin in Vesikel erfolgt durch das Enzym VMAT2. 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. VMAT2 sind für ihre dopaminerge Funktion auf V-ATPase (vacuolar-type H+ ATPase) angewiesen. Die Einlagerung von Dopamin in Vesikel mittels VMAT2 hängt auch von der Menge der zytosolischen Dopaminkonzentration ab. L-Dopa erhöht Dopamin innerhalb der Zelle. Erhöhtes L-DOPA bewirkt eine Vergrößerung der Vesikel, ohne Veränderung der Vesikel-Anzahl. Die Regulation der VMAT2-Funktion kann durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden. Eine Blockierung der VMAT-Funktion führt zu parkinsonähnlichen Verhaltenseffekten, die durch L-DOPA behoben werden können. VMAT2-Inhibitoren hemmen die Dopaminbildung und reduzieren die Dopaminfreisetzung. Die Einlagerung von Dopamin in Vesikel hängt von der zytosolischen Dopaminkonzentration ab. VMAT2 kann durch verschiedene Mechanismen reguliert werden, darunter die zytosolische Chloridkonzentration, Ansäuerung durch V-ATPase, posttranslationale Modifikationen und die Dopaminmenge im Zytoplasma. Verschiedene Medikamente können die VMAT2-Aktivität erhöhen oder hemmen.
Tyrosinmangel: Mögliche Folgen
Ein Mangel an Tyrosin kann eine Vielzahl von gesundheitlichen Problemen verursachen, da es für die Synthese wichtiger Moleküle und die Funktion verschiedener Systeme im Körper entscheidend ist.
- Stimmungsschwankungen und Depression: Ein niedriger Dopaminspiegel kann zu Depressionen und einer verminderten Stressresistenz führen.
- Hypothyreose (Schilddrüsenunterfunktion): Symptome umfassen Müdigkeit, Gewichtszunahme, Kälteempfindlichkeit, trockene Haut und Haarausfall.
- Wundheilungsstörungen: Proteine sind entscheidend für die Wundheilung.
Tyrosin zur Steigerung des Dopaminspiegels: Ernährung und Supplementierung
Da Tyrosin ein direkter Vorläufer von Dopamin ist, kann eine ausreichende Zufuhr über die Ernährung oder durch Supplemente potenziell den Dopaminspiegel beeinflussen.
Tyrosinhaltige Lebensmittel
Nahrungsmittel wie Körner, Fleisch, Milchprodukte, Soja und Bohnen enthalten Tyrosin und können dazu beitragen, die Menge des Neurotransmitters zu erhöhen. Ein hoher Tyrosingehalt wurde in Hühnereiern, Sojabohnen und Milch nachgewiesen.
L-Tyrosin als Nahrungsergänzungsmittel
Nahrungsergänzungsmittel wie L-Tyrosin und L-Theanin können zusätzliche Unterstützung bieten. L-Tyrosin ist allergenfrei, laktosefrei, glutenfrei, siliciumdioxidfrei, magnesiumstearatfrei und gentechnikfrei, mit pflanzlicher Kapselhülle. L-Tryptophan, L-Tyrosin und verzweigtkettige Aminosäuren (L-Leucin/ L-Isoleucin, L-Valin) verwenden denselben Transporter durch die Blut-Hirn- Schranke. Daher ist die Rate der Serotonin- und Dopamin/Noradrenalinsynthese hoch abhängig von der peripheren Verfügbarkeit der Aminosäuren L-Tryptophan und L-Tyrosin.
Lesen Sie auch: Behandlungsmöglichkeiten bei Dopaminmangel
Weitere Möglichkeiten zur natürlichen Erhöhung des Dopaminspiegels
- Eigene Leistung würdigen: Durch die Belohnung für gute Leistungen erhöhen Sie den Dopaminspiegel.
- Guter Schlaf: Schlafmangel kann die Dopaminrezeptoren verringern und zu Erschöpfung und einem allgemeinen Gefühl der Müdigkeit führen. Umgekehrt können Sie durch gesunde Schlafgewohnheiten Glücksgefühle fördern.
- Selbstfürsorge: Selbstfürsorge ist eine einfache und effektive Möglichkeit, den Dopaminspiegel zu erhöhen.
Tyrosin und seine Auswirkungen auf Kognition und Leistung
Studien haben gezeigt, dass Tyrosin als Adaptogen wirkt und dabei hilft, die Auswirkungen von Stress und Angst zu minimieren. Tyrosin passiert die Blut-Hirn-Schranke, wo es absorbiert und über enzymatische Reaktionen in Dopamin und dann in Norepinephrin umgewandelt wird. Das Gehirn benötigt Tyrosin zur Herstellung von Dopamin, das für kognitive Prozesse wie Gedächtnis und Lernen von entscheidender Bedeutung ist.
Kognitive Flexibilität und Arbeitsgedächtnis
Eine kleine randomisierte kontrollierte Studie untersuchte die Auswirkungen von Tyrosin auf die kognitive Flexibilität und die Fähigkeit, in Situationen mit hoher kognitiver Anforderung zwischen Aufgaben zu wechseln, und fand heraus, dass Tyrosin das Arbeitsgedächtnis während einer geistig anspruchsvollen Aufgabe im Vergleich zu Placebo signifikant verbesserte. Kognitive Flexibilität ist definiert als die Fähigkeit, zwischen Aufgaben, Gedanken oder Verfahren zu wechseln.
Sportliche Leistung
Geistige und kognitive Funktion sind entscheidend für die sportliche Leistung. Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass erhöhte Dopaminspiegel die langfristige Trainingskapazität erhöhen können. Mehrere Studien haben gezeigt, dass die Wirkung von Tyrosin auf Dopamin und Noradrenalin eine größere geistige und sportliche Leistungsfähigkeit bewirken kann.
Gedächtnis
Studien haben jedoch gezeigt, dass die gedächtnisbezogenen Vorteile von Tyrosin junge Erwachsene und nicht ältere Erwachsene betreffen können. Laut einer in e-Neuro veröffentlichten Studie beeinflusst das Altern die Dopaminfunktion im Gehirn und ist für einige kognitive Veränderungen verantwortlich, die mit zunehmendem Alter auftreten. Dennoch ist eine höhere Tyrosinaufnahme laut einer Studie in Psychological Research mit Verbesserungen der geistigen Leistungsfähigkeit verbunden.
Lesen Sie auch: L-Tyrosin für mehr Energie und Fokus