Tryptophanstoffwechsel bei gesunden jungen Erwachsenen

Tryptophan ist eine essentielle Aminosäure und muss über die Nahrung aufgenommen werden. Zusätzlich zu seiner wesentlichen Rolle bei der Proteinsynthese hat Tryptophan über verschiedene Stoffwechselwege vielfältige und komplexe physiologische Funktionen. Zu den zwei primären Stoffwechselwegen gehören der Kynurenin- und der Serotoninweg. Tryptophan ist der einzige Vorläufer sowohl für den Kynurenin- als auch für den Serotoninweg. Da diese beiden Wege Tryptophan als gemeinsames stickstoffhaltiges Substrat verwenden, wird eine Konkurrenz zwischen diesen Wegen nachgewiesen. Dies kann zu einem Serotoninmangel führen, wenn der Kynurenin-Weg aktiviert wird, und kann zur Pathophysiologie der Entwicklung neurologischer Erkrankungen beitragen. Darüber hinaus können Metaboliten des Kynurenin-Signalwegs neurotoxische Wirkungen haben, da sie die Blut-Hirn-Schranke überwinden und in das Zentralnervensystem (ZNS) gelangen können. Bisherige Erkenntnisse deuten darauf hin, dass der Beitrag der verschiedenen Wege des Tryptophanstoffwechsels je nach physiologischem und pathologischem Status unterschiedlich sein kann. Es gibt jedoch keine eindeutigen Beweise dafür, ob der Kynurenin-Weg bei der Immunaktivierung Vorrang vor der Proteinsynthese (für Wachstum) oder Serotonin hat. Es gibt auch keine Untersuchungen, die den Einfluss der Tryptophanaufnahme während der Immunaktivierung, im Sinne dieser Studie also jeglicher Aktivität des Immunsystems, auf die Produktion neurotoxischer Metaboliten des Kynurenin-Signalwegs untersuchen.

Die Tryptophanaufnahme aus der parenteralen Ernährung von Frühgeborenen mit aktuellen Aminosäurelösungen kann etwa das 2- bis 2,5-fache des geschätzten Bedarfs betragen, basierend auf Daten von neugeborenen Ferkeln. Die langfristigen Auswirkungen dieser übermäßigen Aufnahme in dieser gefährdeten Bevölkerungsgruppe sind nicht bekannt. Die möglichen nachteiligen Auswirkungen eines erhöhten Katabolismus über den Kynurenin-Weg unter Stress auf das Wachstum und die neurologische Entwicklung hospitalisierter Frühgeborener wurden nicht untersucht. Eine Methode zur Quantifizierung der Verteilung von Tryptophan zwischen den verschiedenen Signalwegen wäre von großem Nutzen, wurde jedoch beim Menschen noch nicht etabliert. Dies wird es Studien an parenteral ernährten Neugeborenen ermöglichen, zu beurteilen, ob Tryptophankonzentrationen in aktuellen kommerziellen Aminosäurelösungen toxische Metaboliten oder Serotoninmangel hervorrufen, der zu neurokognitiven Defiziten in dieser Population beitragen kann.