Jak zapewnić odpowiednią ilość “hormonu szczęścia”?

Jak często spotykasz w gabinecie osoby z przewlekłym zmęczeniem, brakiem motywacji do zmian, bólami głowy, zaburzeniami snu? Czy wiesz, że przyczyną powyższych mogą być zaburzenia równowagi neuroprzekaźników, podobnie jak jest to w przypadku zespołu jelita drażliwego, skłonności do objadania się i problemów z redukcją masy ciała? Badania pokazują, że niedobry składników odżywczych i proporcje makroskładników w diecie przekładają się na szlaki syntezy neuroprzekaźników, a odpowiednie zalecenia żywieniowe mogą je modulować.

Wspomniane dolegliwości mogą być wynikiem niedoboru serotoniny. Zaburzenia szklaku syntezy serotoniny, czyli „hormonu szczęścia” mają wieloczynnikowe podłoże. Jedną z przyczyn jest niedostateczne stężenie tryptofanu, wynikające z m.in.: (1) niskiej podaży tego aminokwasu z dietą, (2) konkurencji tryptofanu o barierę krew-mózg z innymi aminokwasami, (3) związanej z poprzednim, wysokiej podaży białka z dietą oraz (4) toczącego się stanu zapalnego. Kolejną z przyczyn jest niedostateczna podaż witamin z grupy B oraz wielonienasyconych kwasów tłuszczowych.

Źródła tryptofanu

Tryptofan jest aminokwasem egzogennym, co oznacza że organizm nie jest zdolny do jego syntezy, dlatego musimy go dostarczać wraz z pokarmem. Spożywanie dobrych źródeł tryptofanu, który jest prekursorem w szlaku serotoninergicznym jest bardzo ważne dla właściwej syntezy serotoniny. Szczególnie dlatego, że jedynie 1-2% tryptofanu pochodzącego z diety jest wykorzystywane do syntezy serotoniny.

Bogate w tryptofan są m.in.

• nasiona soi,
• parmezan,
• mozzarella,
• nasiona chia,
• nasiona lnu,
• nasiona sezamu,
• pestki dyni,
• mięso z piersi kurczaka,
• nasiona słonecznika,
• otręby owsiane,
• schab wieprzowy.

Szacuje się, że średnie dzienne spożycie tryptofanu powinno wynosić 4 mg na każdy kilogram masy ciała. Aby spełnić dzienne zapotrzebowanie na tryptofan, osobie ważącej 60 kg należy zalecić np. 40 g nasion soi, 60 g sezamu lub 66 g piersi kurczaka [1,2,3,4].

Konkurencja tryptofanu z innymi aminokwasami

Przy komponowaniu diety warto zwrócić uwagę na produkty, które będą zawierały konkurujące o barierę krew-mózg aminokwasy takie jak: tyrozyna, fenyloalanina, leucyna, izoleucyna, walina, metionina. Komórki śródbłonka, które wyścielają naczynia włosowate ośrodkowego układu nerwowego, zawierają różne makrocząsteczki, które transportują składniki odżywcze między krwią a pozakomórkową przestrzenią mózgu. Jedna taka makrocząsteczka pośredniczy w przepływie przez komórkę tryptofanu i innych dużych neutralnych aminokwasów (LNAA). Spożywanie LNAA, w szczególności aminokwasów rozgałęzionych (BCAA), obniża przenikanie tryptofanu przez barierę krew-mózg i syntezę serotoniny. Spożycie produktów zawierających dane proporcje LNAA będzie przekładało się na proporcje tych aminokwasów zarówno w surowicy, jak i mózgu. Dieta bogata w białko będzie zatem zmniejszała proporcje tryptofanu do innych aminokwasów, co w rezultacie obniży jego biodostępność dla szlaku serotoninergicznego [5,6,7].

Wpływ węglowodanów na biodostępność tryptofanu

Odwrotny efekt ma dieta wysokowęglowodanowa. Po spożyciu węglowodanów insulina wzrasta i wydzielają się wolne kwasy tłuszczowe, które wykorzystują albuminy do transportu do komórek tłuszczowych. Tryptofan, który ma właściwości wiązania z albuminą dzięki wolnym kwasom tłuszczowym nie jest wychwytywany przez komórki obwodowe, w przeciwieństwie do LNAA. Rezultatem tego jest zmniejszenie w osoczu LNAA, co sprzyja lepszej biodostępności samego tryptofanu. Dodatek węglowodanów do posiłku może podwyższyć poziom tryptofanu, ale jest to zależne od tego, czy w żołądku pozostały produkty białkowe lub tłuszczowe. Gdy węglowodany są spożyte w pierwszym posiłku na pusty żołądek, mają zdolność podwyższać poziom tryptofanu. Wpływ węglowodanów na stężenie tryptofanu tłumaczy, dlaczego niektóre osoby w stanach silnego napięcia i stresu sięgają po słodycze. Sam niedobór serotoniny sprzyja napadom nadmiernego głodu ze względu na nasilanie syntezy hormonu melanocytotropowego (MCH, ang. melanin-concentrating hormone). MCH jest wydzielany przez ośrodek głodu w podwzgórzu i jego wzrost zwiększa łaknienie. Zatem osoby z niskim stężeniem serotoniny będą miały tendencję do objadania się, co będzie sprzyjało wzrostowi masy ciała, który będzie następował intensywniej przy spożywaniu przekąsek węglowodanowych [8,9].

Witaminy z grupy B a synteza hormonu szczęścia

W rozkładzie węglowodanów i przy procesach metabolicznych uczestniczy witamina B3, której prekursorem jest tryptofan. Zatem zwiększenie zapotrzebowania na tę witaminę na skutek diety wysokowęglowodanowej ma wpływ na zmniejszenie zasobów tryptofanu. Dodatkowo do metabolizmu witaminy B3 są niezbędne inne witaminy z grupy B, które pełnią swoje funkcje w szlaku serotoninergicznym, co skutkuje zużywaniem na syntezę witaminy B3 produktów i kofaktorów niezbędnych do produkcji serotoniny. Jak wspomniano powyżej jedynie niewielka część tryptofanu jest wykorzystywana w przemianach metabolicznych samej serotoniny. Natomiast pozostała część zasobów tego aminokwasu jest wykorzystywana do m.in. syntezy białek ustrojowych, witaminy B3 oraz funkcjonowania układu odpornościowego (o czym w rozdziale Stan zapalny a poziom „hormonu szczęścia”) [10,11].

Metabolizm serotoniny oprócz niezbędnego substratu jakim jest tryptofan potrzebuje witamin, które pełnią rolę katalizatorów reakcji. Najważniejszymi witaminami są: B1, B6 i kwas foliowy, które odpowiadają za produkcję energii w ośrodkowym układzie nerwowym. Obniżony metabolizm energetyczny komórek nerwowych jest przyczyną starzenia się układu nerwowego i chorób neurodegeneracyjnych.

Witamina B1 jest substratem w syntezie acetylo-CoA, który działa ochronie na komórki nerwowe. Jej niedobór może prowadzić do zmniejszonego wychwytu serotoniny ze szczeliny synaptycznej. Witamina B6 jest kofaktorem przemian tryptofanu do jego pochodnej 5-hydroksy-tryptofanu (5-HTP), a następnie do serotoniny. Jej niedobór może zahamować szlak serotoninergiczny, skutkując objawami niedoboru serotoniny. Wykazano, że jej niskie poziomy są związane ze stanami depresyjnymi u pacjentów geriatrycznych, a nadmierne stężenia z zaburzeniami nastroju u młodzieży [12,13].

Kwas foliowy jest kolejną witaminą z grupy B, która odpowiada za prawidłowy metabolizm serotoniny. Kwas foliowy pełni bardzo ważną rolę w produkcji kofaktora niezbędnego w wykorzystaniu tryptofanu w szlaku serotoninergicznym. Wiele czynników wpływa na wykorzystanie tryptofanu w innych szlakach niż serotoninergicznym, a dzięki odpowiedniej podaży kwasu foliowego tryptofan jest przekształcany do 5-HTP, który jest bezpośrednim substratem dla serotoniny. Tym kofaktorem jest tetrahydrobiopteryna (BH4), której produkcję zwiększa kwas foliowy, a w przypadku niedoboru stanowi jej substytut. Aby spełnić dzienne zapotrzebowanie na kwas foliowy należy spożyć 30 g drożdży piekarskich, 60 g wątróbki gęsiej lub 80 g cieciorki [3,14].

Wielonienasycone kwasy tłuszczowe a serotonina

Z niedoborami serotoniny są związane również wielonienasycone kwasy tłuszczowe (PUFA, ang. Polyunsaturated Fatty Acids), które pełnią rolę neuroprotekcyjną. PUFA są elementem błon komórkowych i odpowiadają za neuroprzekaźnictwo nerwowe. Największą pulę fosfolipidów błon komórek nerwowych stanowi kwas dokozaheksaenowy (DHA), który odgrywa ważną rolę w rozwoju układu nerwowego. Wykazano, że niskie stężenia DHA w płynie mózgowo-rdzeniowym są związane z niską koncentracją głównego metabolitu serotoniny – kwasu 5-hydroksyindolooctowego (5-HIAA), który oznacza się w celu zbadania poziomu serotoniny w organizmie. Doniesienia naukowe potwierdzają ważną rolę PUFA w funkcjonowaniu receptorów i metabolizmie serotoniny, a ich niedobór wiążą z zaburzeniami układu nerwowego (depresją, schizofrenią, chorobami neurodegeneracyjnymi). Zapotrzebowanie osób zdrowych na DHA w zależności od organizacji wydającej rekomendacje kształtuje się od 200 do 500 mg EPA+DHA dziennie (EPA, kwas eikozapentaenowy, istotny biologicznie PUFA) [15,16,17,18].

Stan zapalny a poziom „hormonu szczęścia”

Rozpad tryptofanu jest katalizowany przez enzym 2,3-dioksygenazę indoloaminy 1 (IDO), która moduluje również funkcjonowanie układu odpornościowego. IDO zmniejsza aktywność komórek układu odpornościowego i odpowiada za tzw. tolerancję na określone antygeny. Badania pokazały, że cytokiny prozapalne również stymulują wytwarzanie IDO, jako czynnika mającego tłumić stan zapalny. Zatem podniesione paramenty stanu zapalnego, poprzez wzmożoną syntezę IDO powodują zwiększony rozpad tryptofanu do kwasu kinureniowego, który pełni rolę neuroprotekcyjną [19,20,21].

Ze względu na to, że serotonina jest wytwarzana w zaledwie 10% w ośrodkowym układzie nerwowym i komórkach obwodowych, a aż 90% w przewodzie pokarmowym należy zadbać o prawidłowej jego funkcjonowanie. Szczególnie należy zwrócić uwagę na stany zapalne w obrębie jelita, które będą zmniejszały biodostępność tryptofanu dla szlaku serotoninergicznego. Przyczyną stanów zapalnych mogą być nadwrażliwości pokarmowe, dysbiozy lub stresory (psychiczne, chemiczne, fizyczne), które powodują zaburzenia szczelności bariery jelitowej. Przyczyniającą się do przewlekłych stanów zapalnych nadwrażliwością pokarmową jest ta z udziałem przeciwciał IgG, która prowadzi do aktywacji układu odpornościowego i powstawania dużej ilości cytokin prozapalnych, które aktywują IDO. Bez wyeliminowania bodźca o charakterze zapalnym, czyli produktu nietolerowanego trudno jest wyciszyć toczący się stan zapalny. Dodatkowo, badania pokazują, że na wytwarzanie i wydzielanie serotoniny w jelitach mają wpływ rdzenne bakterie gospodarza, które stymulują produkcję serotoniny, poprzez metabolity takie jak np. maślan, propionian czy α-tokoferol. Jeśli te bakterie zostaną usunięte, np. w wyniku antybiotykoterapii to stężenie serotoniny spada o 60% [22,23].

Podsumowanie

Podsumowując, u osób z przewlekłym zmęczeniem, brakiem motywacji do zmian, bólami głowy, zaburzeniami snu, zespołem jelita drażliwego, ze skłonnościami do objadania się i problemem z masą ciała powinniśmy podejrzewać niedobory serotoniny. Takim osobom należy oznaczyć poziom serotoniny i innych neuroprzekaźników, a następnie podjąć odpowiednie modyfikacje w diecie, aby wyrównać ich poziomy.

Przy niedoborach serotoniny należy zadbać o dobre źródła pokarmowe tryptofanu, witamin z grupy B jak: B1, B3, B6 i kwas foliowy, wielonienasyconych kwasów tłuszczowych szczególnie DHA oraz zalecić dietę normobiałkową, normowęglowodanową i przeciwzapalną. Warto zadbać o uszczelnienie bariery jelitowej poprzez eliminację pokarmów powodujących nadwrażliwość pokarmową oraz wprowadzenie zaleceń mających zadanie przywrócić równowagę mikroflory jelitowej. Dietetycy mogą mieć ogromną rolę we wspomaganiu pacjentów z zaburzeniami o podłożu neurogennym, którzy często pojawiają się w gabinecie.

Piśmiennictwo

1. Riedel W. J., Klaassen T., Schmitt J., Tryptophan, mood and cognitive function. Brain Behav. Immun. 2002; 16, 581-589
2. Keszthelyi D., Troost F.J., Masclee A.A., Understanding the role of tryptophan and serotonin metabolism in gastrointestinal function, Neurogastroenterology and  Motility. 2009; 21, 1239-1249
3. Baza produktów i potraw IŻŻ Aliant Kalkulator Dietetyczny
4. WHO, 2007. Protein and amino acid requirements in human nutrition. WHO, Geneva
5. Fernstrom J.D., Large neutral amino acids: dietary effects on brain neurochemistry and function. Amino Acids, 2013; 45(3): 419-430
6. Gleeson M., Interrelationship between physical activity and branched-chain amino, acids. Nutr. 2005; 135, 1591-1595
7. Lucini V. et al., Predictive value of tryptophan/large neutral amino acids ratio to antidepressant response. J Affect Disord. 1996; 36(3-4): 129-133
8. Worobey J., Tepper B.J., Short-term effects of nutrition on behaviour neurotransmitters, Nutrition and Behavior, 2nd Edition: A Multidisciplinary Approach, 2015; 42-45
9. Korek E. et al., Regulacja hormonalna łaknienia. Medycyna Ogólna i Nauki o Zdrowiu, 2013; 19(2): 211-217
10. DiPalma J.R., Thayer W.S.: Use of niacin as a drug. Rev. Nutr., 1991; 11: 169-187
11. Riedel W. J., Klaassen T., Schmitt J., Tryptophan, mood and cognitive function. Brain Behav. Immun. 2002; 16, 581-589
12. Plaitakis A., et al., Thiamine Deficiency: Selective Impairment of the Cerebellar Serotonergic System, Neurology, 1978; 28 (7): 691-8
13. Murakami K., et al. Dietary folate, riboflavin, vitamin B6, and vitamin B12 and depressive symptoms in early adolescence: the Ryuky­us Child Health Study. Med. 2010; 72: 763-768
14. Miller A.L., The methylation, neurotrans­mitter, and antioxidant connections between folate and depression. Altern. Med. Rev. 2008; 13: 216-226
15. Marciniak-Łukasiak K., Rola i znaczenie kwasów tłuszczowych omega-3, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2011; 6(79): 24-35
16. Walczewska A. et al., Rola kwasu dokozaheksaenowego w czynności komórek nerwowych, Postępy Hig Med Dosw, 2011; 65: 314-327
17. Hibbeln J.R. et al., Do plasma polyunsaturates predict hostility and depression? World Rev. Nutr. Diet. 1997; 82: 175-186
18. Global Recommendations for EPA and DHA Intake (Rev 16 April 2014)
19. Munn D.H., Mellor A.L., Indoleamine 2,3 dioxygenase and metabolic control of immune responses, Trends Immunol. 2013; 34(3): 137-143
20. Tankiewicz A., Pawlak D., Buczko W., Enzymy szlaku kinureninowego. Post Hig Med Dośw. 2001; 55: 715-731
21. Taylor M.W., Feng G.S., Relationship between interferon-g, indoleamine 2,3-dioxygenase, and tryptophan catabolism. FASEB J. 1991; 5: 2516-2522
22. Gołąb J., Jakubisiak M., Stokłosa T., Lasek W. Immunologia, PWN, 2012.
23. Yano J.M. et al., Indigenous bacteria from the gut microbiota regulate host serotonin biosynthesis, Cell. 2015; 161(2): 264-276