что такое триптофан и его функции в организме
Триптофан
Триптофан – это незаменимая аминокислота, необходима для создания протеинов.
Представлена в белковой пище животного и растительного происхождения. Единственный способ пополнения ее запасов в человеческом организме – правильно подобранные продукты питания или пищевые добавки.
Значение для человека
Вещество обладает невероятно широким спектром положительных воздействий на организм. Триптофан используется для борьбы с бессонницей и нарушениями ритмов сна, применяется при депрессивных состояниях и тревогах.
Также было замечено, что наличие необходимого количества аминокислоты снимает симптомы предменструального синдрома, облегчает процесс отказа от курения, а людям, профессионально занимающимся спортом, помогает улучшить результаты.
Несмотря на то, что человек неспособен самостоятельно синтезировать триптофан, это вещество крайне необходимо для нормальной жизнедеятельности. Например, производство витамина В3 (ниацина) без триптофана остановилось бы полностью. Также для организма стало бы проблематичным производить серотонин – так называемый «гормон счастья», который имеет особое значение для работы мозга и нервной системы. Кроме того, от концентрации серотонина зависят наше настроение, качество сна, уровень болевого порога и перистальтика кишечника и восприимчивость разного рода воспалений.
Кроме того, триптофан – помощник в борьбе с гиперактивностью у детей, стрессами, лишним весом и чрезмерным аппетитом. Было установлено, что у большинства людей, страдающих мигренями, аномально низкий уровень триптофана.
Среди других функций вещества:
Интересные исследования
Ученые провели интересный опыт при участии людей, которые сами себя определили как «сварливые». Участникам эксперимента трижды в день давали по 100 мг триптофана, и уже в скором времени удалось зафиксировать положительные результаты. Люди стали более уступчивы, их поведение стало приятнее для окружающих, у подопытных уменьшилась тяга к склочности. А вот 500 мг вещества, принятого единожды, избавляет подростков от повышенной физической агрессии
Нарушение сна является причиной раздражительности и капризности многих людей. В 1970-х годах считалось, что улучшить качество сна помогает триптофан, принятый в дозе 1-5 граммов. Но потом было установлено, что для вхождения в стадию глубокого сна достаточно уже 250 мг аминокислоты. Дальнейшие исследования показали, что 1 г вещества помогает эффективно бороться с бессонницей, значительно укорачивает время засыпания, снижает бодрствование в вечернее время. Также была доказана действенность триптофана в борьбе с обструктивным апноэ сна.
Уже известно, что плохое настроение, депрессивное состояние и озлобление – это чаще всего результат нехватки серотонина, а значит – триптофана. Но есть еще один любопытный факт. Оказывается, дефицит аминокислоты способен влиять на мимику, вызывая более злобное выражение лица.
Усвояемость
После поглощения триптофана с пищей, организм перерабатывает его в форму 5-гидрокситрофан, после чего – в гормон серотонин, отвечающий за обмен импульсами между нервными клетками. Но полный метаболизм вещества возможен только при наличии адекватных доз витаминов В6, В9 и С.
Суточная потребность
Суточная норма триптофана определяется, исходя из возраста и состояния здоровья человека. И в этом вопросе мнения специалистов разделились. Одни утверждают, что потребность здорового взрослого организма в аминокислоте составляет примерно 1 г. Другие рекомендуемую суточную дозу определяют по формуле: 4 мг триптофана на килограмм веса. Таким образом, 70-килограммовый человек должен получать примерно 280 мг вещества ежедневно. Но и те и другие едины во мнении, что запасы полезного вещества стоит черпать из натуральной пищи, а не фармакологических препаратов. Кстати, есть данные, что употребление углеводов и белков одновременно увеличивает количество всасываемого триптофана.
Крайне внимательными к употреблению необходимых суточных норм триптофана (и даже немного больше) должны быть люди с разного рода психическими расстройствами, мигренями, нарушениями сна, низким болевым порогом, кардиологическими болезнями, с синдромом хронической усталости, анорексией, булимией, а также зависимостью от алкоголя.
Употребление аминокислоты в повышенных дозах может оказаться опасным для людей с синдромами Прайса, Тада или Хартнупа, а также с нарушениями, способствующими накоплению триптофана.
Что сулит нехватка аминокислоты
Во-первых, и это самое главное – дефицит триптофана влечет за собой нехватку серотонина и витамина В3, производство которых напрямую зависит от этой аминокислоты. Отсюда – нервозность, нарушения сна, ПМС.
Во-вторых, недостаточное потребление триптофана на фоне нехватки магния вызывает спазмы коронарной артерии. Сигнализировать о дефиците аминокислоты также могут дерматиты, проблемы с пищеварением, диарея, психические расстройства. Кроме того, недостаток вещества может послужить причиной кардиологических болезней, а еще вызвать нездоровое пристрастие к алкоголю и быструю утомляемость.
Опасности передозировки
Несмотря на множество положительных влияний природного триптофана на человеческий организм, есть некоторые предостережения по поводу приема вещества в виде биологических добавок или таблеток. Передозировка может вызывать изжогу, боли в желудке, отрыжку, метеоризм, рвоту, диарею, потерю аппетита и отек мочевого пузыря. Среди других возможных побочных действий – головные боли, сонливость, головокружения, мышечная слабость и сухость во рту.
Максимально допустимой безопасной дозой триптофана, не вызывающей побочные эффекты, считают 4,5 грамма. При употреблении свыше указанных норм в сочетании с антидепрессантами может привести к так называемому «серотониновому синдрому» (бред, судороги, высокая температура тела, иногда – состояние комы). Также с осторожностью к триптофану следует относиться людям с болезнями почек или печени.
Определить реальное количество триптофана в организме могут лабораторные исследования крови, в частности – показатель содержания 3-оксиантраниловой кислоты.
Пищевые источники
Триптофан – традиционный компонент большинства белковых продуктов.
Запасы аминокислоты есть в шоколаде, овсе, финиках, молоке, йогуртах, твороге, красном мясе, яйцах, рыбе, домашней птице, кунжуте, нуте, бананах, арахисе, кукурузе, семенах подсолнечника и тыквы. Также пополнить количество аминокислоты можно из спаржи, свекольной ботвы, мангольда, сельдерея, огурцов, грибов, кресс-салата, пряной зелени, редиски, имбиря, тыквы, моркови, капусты, в том числе брокколи, цветной и морской.
Но, наверное, наиболее популярный продукт, название которого традиционно связывают с триптофаном, – это индейка. Исследователи разделились на 2 группы: одни утверждают, что мясо этой птицы чрезвычайно богатое триптофаном, другие отвергают это. Но недавно спорам пришел конец: стороны согласились, что в мясе индейки триптофана столько же, как и в большинстве других птиц.
| Название продукта (100 г) | Количество триптофана (мг) |
|---|---|
| Семена, орехи | 567 |
| Соевые продукты | 575 |
| Сыр | 571 |
| Мясо | 415 |
| Птица | 404 |
| Рыба | 335 |
| Морепродукты | 330 |
| Отруби, проросшие зерна | 335 |
| Яйца | 167 |
| Бобовые | 115 |
Если проанализировать каждую категорию названных продуктов, то среди семян и орехов наивысшей концентрацией вещества могут похвастаться кунжут, подсолнечник, фисташки, кешью, миндаль и фундук. Среди соевых продуктов лучше отдать предпочтение тофу, а фаворитами в категории сыров являются пармезан, чеддер и моцареллу. Хотя это не значит, что стоит пренебрегать такими сортами, как эдам, гауда или швейцарским – в их составе также есть триптофан.
Кролик – наиболее насыщенное аминокислотой мясо (в 100 граммах продукта есть более 130% от рекомендованной суточной нормы). Несколько меньше вещества, но также довольно много, есть в свинине, козлятине и телятине. Среди птичьего мяса лидируют цыплята, индейка, куры (крылья и ножки).
Выбирая рыбу, лучше остановить свой выбор на палтусе, лососе, форели или скумбрии. А вот морепродукты можно брать все. Лангусты, осьминоги, креветки, омары, раки, устрицы и гребешки даже в небольших порциях удовлетворят суточную потребность в триптофане.
Наиболее полезные зерновые: зародыши пшеницы, гречка, овсянка и пшеничные отруби. Лучшие бобовые: разные сорта фасоли и чечевица.
Яйца всмятку, яичница и омлет содержат в себе немного больше триптофана, нежели сваренные вкрутую.
Взаимодействие с другими препаратами
Важно с осторожностью принимать триптофан вместе с антидепрессантами, которые также повышают уровень серотонина. Избыток этого гормона может послужить причиной неприятностей со здоровьем, в том числе – развитием сердечных болезней.
Прием триптофана на фоне седативных препаратов может вызвать чрезмерную сонливость.
Для достаточного образования аминокислоты организм не должен испытывать дефицит витамина В6, аскорбиновой и фолиевой кислот, а также магния.
Раздражительность, и плохое настроение без логических причин может объясняться нехваткой продуктов, богатых триптофаном. Нужно стараться обогащать рацион разнообразной пищей, которая будет не только вкусной, но и полезной.
Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru
Триптофан
Триптофан является одной из 10 основных аминокислот, которые организм использует для синтеза жизненно-необходимых белков. Триптофан играет важную роль в работе нервной системы, особенно в процессах, связанных с релаксацией, отдыхом и сном.
Молекула триптофана
Пищевыми источниками триптофана являются: красное мясо, молочные продукты, орехи, семечки, бобовые, соя и соевые продукты, тунец, моллюски и индейка.
Чем полезны продукты, богатые триптофаном?
Функции в организме
Триптофан выполняет как минимум две важные функции — синтез ниацина и серотонина.
Синтез ниацина
Во-первых, небольшое количество триптофана, которое мы получаем с пищей (около 3%) преобразуется в ниацин (витамин В3) в печени. Это может помочь предотвратить симптомы, связанные с дефицитом ниацина, когда снижено поступление в организм этого витамина.
Синтез серотонина
Дефицит триптофана
Поскольку триптофан относится к числу незаменимых аминокислот — его дефицит в рационе, может вызывать симптомы, характерные для белковой недостаточности: потерю веса и нарушение роста у детей.
Симптомы дефицита
Что может указывать на недостаток триптофана:
Что может способствовать дефициту
Витамин В6 необходим для преобразования триптофана в ниацин и серотонин. Следовательно, дефицит витамина В6 в рационе может привести к снижению уровня серотонина и/или нарушению процесса преобразования триптофана в ниацин.
Переизбыток триптофана
Высокое содержание триптофана в пищевом рационе как известно, не вызывает его переизбытка в организме. Кроме того, триптофан назначается в терапевтических целях, в качестве лекарственного средства или пищевой добавки, в дозах, превышающих пять граммов в день, и не вызывает каких-либо побочных эффектов.
Как хранение, переработка и приготовление пищи влияют на содержание триптофана
Не существует исследований, показывающих, как способ приготовления, хранения или обработки пищи влияет на уровень триптофана в продуктах.
Взаимодействие с лекарствами
Людям, принимающим антидепрессанты, известные как селективные ингибиторы обратного захвата серотонина (СИОЗС) (в том числе флуоксетин, также известный под брендом Prozac, пароксетин и сертралин), следует проконсультироваться с врачом, прежде чем принимать любые другие добавки или лекарства, которые также увеличивают количество серотонина в организме.
Триптофан и другие продукты
Витамин В6, витамин С, фолиевая кислота и магний необходимы для метаболизма триптофана. Кроме того, аминокислоты тирозин и фенилаланин являются конкурентами триптофана.
При каких состояниях стоит обратить внимание на триптофан
Триптофан может играть определенную роль в профилактике и/или лечении следующих заболеваний:
Триптофан. Что это и зачем принимать?
Триптофан (L-Tryptophan)
Аминокислоты — это соединения органической природы, содержащие в своей молекулярной структуре карбоксильные и аминные группы. Аминокислотную основу по химическому составу формируют такие элементы, как углерод, водород, кислород и азот. При этом, этот класс соединений, включающий более пяти сотен известных в природе кислот конечно характеризуется и прочими элементами в своих «радикалах». Принято рассматривать аминокислоты в качестве производных карбоновых кислот с замененными атомами водорода на аминогруппы.
Некоторые вырабатываются в организме (эндогенные аминокислоты), а другие должны поступать в организм с пищей (незаменимые аминокислоты). Триптофан — это незаменимая аминокислота. Это органическое химическое соединение, которое электрически нейтрально. Имеет боковую цепь, основанную на индольном скелете. Триптофан играет важную роль в организме — это предшественник важных соединений, включая серотонин и ниацин. Важно знать, что уровень триптофана снижается с возрастом, общий уровень в организме самый низкий из аминокислот.
Дефицит и передозировка
Дефицит триптофана приводит к серьезным нарушениям — задержка роста, анемия, потеря тканей, проблемы с мужской фертильностью, а у пожилых людей способствует развитию катаракты.
Передозировка триптофаном не распространенное явление, но неправильно принятые добавки вызывают раздражение желудка, размытие поля зрения, сонливость, головную боль, тошноту или нарушение координации движений. Редко избыток этой аминокислоты влияет на дегенерацию нервной системы и развитие опухолей мочевого пузыря.
Серотониновый синдром
Природные источники триптофана
Триптофан — это незаменимая аминокислота, поэтому поступает только с пищей.
В больших количествах встречается в:
Спирулине;
молочных продуктах;
соевых бобах;
тыкве;
семенах подсолнечника и кунжута;
мясе, птице и рыбе;
бананы и ананасы;
финики.
Триптофан и гормон счастья
Триптофан предшественник серотонина, гормона счастья. Превращается в организме ферментами в 5-гидрокситриптофан, который превращается в серотонин.
Помните, что сам по себе триптофан не вызывает счастье, для синтеза серотонина необходимы витамин B6, аскорбиновая кислота и магний. Образующийся серотонин улучшает настроение, что приводит к комфорту жизни. Правильная порция триптофана — это эффективная профилактика депрессии и беспокойства.
Триптофан и сон
Триптофан — это союзник глубокого восстанавливающего сна. Эта экзогенная аминокислота необходима для выработки в организме мелатонина, гормона, регулирующего суточный цикл. Достаточный уровень мелатонина вызывает сонливость и ускоряет засыпание. Прием триптофана заставит спать так же сладко, как спит ребенок.
Триптофан и мышечная масса
Триптофан в L-конфигурации вместе с L-аргинином стимулирует выработку соматотропина (гормон роста (GH)). Триптофан усиливает гликогенолиз и липолиз. Эти процессы уменьшают жировые отложения. Также помогает нарастить чистую мышечную массу, стимулируя рост клеток. Триптофан подавляет аппетит и регулирует работу пищеварительной системы.
Триптофан и зрение
Триптофан — это вещество для поддержания зрения. Эта аминокислота обладает естественной способностью защищать глаза от солнечных лучей (УФ). Если триптофан доставляется в организм в правильной порции, то противодействует помутнению хрусталика с возрастом, т. е. катаракте. Триптофан участвует в синтезе родопсина, который происходит в стержнях. Родопсин — это краситель, поглощающий световую энергию, под действием которой трансформируется, что вызывает активацию фоторецепторов и приводит к получению изображения.
Что еще может триптофан
Триптофан заботится об организме и другими способами. После преобразования в мелатонин увеличивает сопротивляемость организма. Это связано с увеличением производства макрофагов, гранулоцитов, NK-клеток и Т-хелперов. Триптофан помогает правильной лактации. Также нельзя недооценивать триптофан как фактор, влияющий на синтез двух витаминов группы В — ниацина (B3) и пиридоксина (B6). Триптофан определяет концентрации дофамина, норадреналина и бета-эндорфина.
Триптофан в чистом виде или с добавками
Триптофан доступен как в чистом виде, так и в сочетании с другими ингредиентами. В аптеках продаются таблетки и капсулы, которые помогают справляться с бессонницей, ожирением и плохим настроением. Триптофан встречается в составе L-триптофана или добавки с триптофаном T. Эти препараты поддерживают сон и улучшают самочувствие. Обычно на аптечных полках появляется триптофан, обогащенный витаминами или другими ингредиентами, в зависимости от назначения. Такие продукты включают капсулы, дополнительно содержащие инозит и витамин B6. Классические успокаивающие и снотворные добавки, содержат триптофан и экстракты растений. Широкий выбор препаратов с триптофаном предлагают линии, предназначенные для спортсменов и физически активных людей.
Проблемы с засыпанием или часто переживаемый «спад» — это первый признак дефицита триптофана в рационе. Правильно спланированный прием этой аминокислоты значительно улучшает качество жизни. Добавление триптофана в рацион позволит всесторонне заботиться обо всем организме.
Роль общих для человека и микробиоты метаболитов триптофана при тяжелых заболеваниях и критических состояниях (обзор)
Полный текст
Аннотация
Растущий интерес к метаболитам, циркулирующим в крови, связан с накоплением фактологического материала об участии низкомолекулярных соединений, в том числе микробного происхождения, в развитии ряда тяжелых заболеваний и состояний. В данном обзоре прослежено влияние большого класса природных химических соединений — метаболитов триптофана — на различные патологические процессы. Для поиска научных статей по ключевым словам, включающим названия индольных соединений и методы их детекции, а также нозологию ряда заболеваний и критических состояний, использованы базы данных PubMed за последние 10 лет. Научный материал представлен по разделам, в которых приведены данные об изучении метаболитов триптофана при самых разных группах заболеваний, таких как рак, сердечно-сосудистая патология, заболевания почек, кишечника, психические расстройства, атеросклероз и др. Особое внимание уделено роли индольных соединений, попадающих в системный кровоток в результате микробной биотрансформации триптофана, серотонина и других, которые можно отнести к общим метаболитам человека и микробиоты. Наиболее интересные клинические исследования, в которых анализируется связь метаболитов с тяжестью и исходом заболевания, обобщены в сводных таблицах и рисунках. Ряд индольных метаболитов расценивается в статьях в качестве потенциальных биомаркеров. Авторы обзора обосновывают метаболомный подход к изучению ряда онкологических, септических, психических и других трудноизлечимых заболеваний, что открывает новые возможности воздействия на патологический процесс путем целенаправленной регуляции в системе метаболом–микробиом.
Ключевые слова
Полный текст
ВВЕДЕНИЕ
Низкомолекулярные метаболиты являются промежуточными и конечными продуктами основных метаболических путей, отражают степень экспрессии генов, функциональную активность клеточных ферментов и другое, что позволяет рассматривать их в качестве вероятных участников патологических процессов и нередко как кандидатные биомаркеры различных состояний. Современные лабораторные технологии позволили установить, что ряд классов низкомолекулярных соединений в крови человека имеет исключительно микробное происхождение, то есть является продуктом метаболизма микробиоты [1], а другие соединения имеют общую структуру как у человека, так и у бактерий, то есть являются общими метаболитами [2]. В здоровом организме низкомолекулярные соединения, представляющие собой метаболиты нормальной микрофлоры кишечника, определяются в крови в относительно стабильных концентрациях, что свидетельствует об адекватности биохимических процессов, направленных на поддержание гомеостаза. При этом многие метаболиты непосредственно вовлечены в механизмы жизнедеятельности человека. При избыточном поступлении микробных метаболитов из кишечника во внутреннюю среду организма человека они подвергаются нейтрализации в печени с формированием сульфатов, конъюгатов и других водорастворимых компонентов для выведения с мочой. При различных заболеваниях естественные взаимодействия метаболитов бактерий с организмом человека приобретают искаженный характер, гармоничная в норме интеграция эндогенных метаболических путей человека и микробиоты разрушается, что может приобретать патологическую картину со стороны разных органов и систем. Большое внимание в литературе уделено таким метаболитам микробиоты, как летучие короткоцепочечные жирные кислоты (short certain fatty acids, SCFA). Доказано, что они являются важным энергетическим субстратом для энтероцитов, обеспечивают функционирование локального иммунологического барьера, препятствуют развитию воспаления кишечной стенки и др. [3]. Микробные метаболиты ароматической структуры, продукты микробной биодеградации аминокислоты тирозина играют важную роль в развитии септического шока и полиорганной недостаточности [4].
Особого внимания при ряде заболеваний заслуживают серотонин и другие индольные метаболиты, обладающие собственной биологической активностью, попадающие в системный кровоток, в том числе в результате микробной биотрансформации триптофана и других индольных соединений. Триптофан является одной из незаменимых аминокислот, индольное кольцо триптофана синтезируется в природе микроорганизмами и растениями, и не может быть синтезировано организмом человека. В организм человека триптофан поступает с пищей, поэтому считается, что содержание триптофана можно регулировать с помощью диеты [5]. Однако, оказалось, что управлять метаболизмом триптофана и его производными значительно сложнее.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАБОЛИЗМЕ ТРИПТОФАНА
Триптофан играет важную роль в метаболизме человека. Образование производных триптофана происходит двумя основными путями, которые могут быть названы индольным и кинурениновым (рис. 1) [6]. Индольный путь превращения триптофана (условно делится на серотониновый и микробный) ведет к образованию нейротрансмиттера серотонина, «гормона сна» — мелатонина, а также целого ряда других метаболитов, содержащих индольное кольцо, например триптамина, который подвергается дальнейшей биотрансформации с образованием индолуксусной, индолпропановой кислот, индола и индоксила. Кинурениновый путь сопровождается разрушением индольного кольца триптофана и приводит к образованию L-кинуренина, кинуреновой и хинолиновой кислот или кофермента никотинамидадениндинуклеотида (НАД+). На образование кинуренина расходуется бóльшая часть поступающего триптофана и лишь 5–10% идет на образование серотонина и мелатонина [5]. Часть поглощенного с пищей триптофана уходит на бактериальную деградацию (4–6%), в результате чего образуются индольные кислоты (например, 3-индолпропановая) и индол. В результате метаболизма серотонина появляется, в частности, 5-гидроксииндолуксусная кислота [7].
Рис. 1. Схема метаболизма триптофана: (1) триптофан 5-гидроксилаза; (2) триптофан 2,3-диоксигеназа; (3) декарбоксилаза ароматик-L-амино-кислоты; (4) индолэтиламин N-метилтрансфераза; (5) кинуренин формамидаза; (6) кинуренин 3-монооксидаза; (7) альдегид дегидроксилаза, митохондриальная; (8) альдегид дегидроксилаза митохондриальная или альдегидоксидаза; (9) серотонин N-ацетилтрансфераза; (10) ацетилсеротонин O-метилтрансфераза (цит. по [6])
Несмотря на растущий интерес к клинической значимости индольных соединений, в международной базе данных метаболома человека [8] достаточно скудно представлены cведения об изменениях концентраций в крови тех или иных метаболитов триптофана при различных заболеваниях. Даны лишь сведения преимущественно о шизофрении и уремии, что суммировано в табл. 1.
Таблица 1. Концентрации индольных соединений (метаболитов триптофана) в норме и при различных заболеваниях по базе данных Humane Metabolom Data Base (HMDB) [8]
Индольные соединения / метаболиты триптофана
Норма, кровь,
Источ-
Заболевания
Отклонения от нормы
при заболеваниях,
кровь, мкМ
Источ-
Соотношение уровней кинуренина и триптофана в сыворотке позволяет оценивать продукцию и активность ключевого фермента индол- амин-2,3-диоксигеназы. Этот внутриклеточный несекретируемый фермент способен индуцировать катаболизм триптофана с образованием целого ряда продуктов, оказывающих существенное влияние на функции иммунной системы. Изменение активности индоламин-2,3-диоксигеназы может рассматриваться как информативный биомаркер, имеющий прогностическую значимость при оценке течения и исхода для целого ряда заболеваний и состояний, таких как сепсис, внебольничная пневмония, стенокардия, острый инфаркт миокарда и др. [17].
Нарушение метаболизма триптофана приводит к образованию иммуноактивных кинуренинов, что влияет на работу Т-клеток и связано c развитием аутоиммунных реакций [18]. В качестве последствий могут рассматриваться не только уменьшение содержания триптофана, но и производство иммуноактивных кинуренинов, которые могут действовать как лиганды арилуглеводородного рецептора [19]. Изменение уровней метаболитов кинуренинового пути связывают с психическими расстройствами и нарушениями функций желудочно-кишечного тракта [20]. Таким образом, регуляция биодоступности циркулирующего триптофана и его метаболитов может зависеть от состава микробиоты кишечника, что в свою очередь отражается на состоянии иммунореактивности и влияет на работу различных органов и систем.
Сердечно-сосудистые заболевания
Эффекты серотонина в организме определяются его взаимодействием с различными типами центральных и периферических 5-гидрокситриптаминовых рецепторов (5-HТ-рецепторы). В настоящее время выделено 7 основных видов серотониновых рецепторов и множество подвидов, причем активация этих рецепторных структур может вызывать как снижение, так и повышение сосудистого тонуса, т.е. серотонин является модулятором тонуса гладкой мускулатуры. Серотонинергическая сигнальная система участвует в регуляции некоторых жизненно важных функций организма и является мишенью множества фармакологически активных веществ — антидепрессантов, анксиолитиков, ноотропов, противорвотных, прокинетиков, противомигренозных и других групп лекарственных средств. Изучаются возможности коррекции сосудистой недостаточности с помощью аналога эндогенного серотонина — отечественного фармакопейного препарата серотонина адипината; показано его стойкое нормализующее действие на сосудистый тонус [21].
К негативным эффектам серотонина относятся тахикардия с предшествующей краткой рефлекторной брадикардией, повышение сократимости предсердий, развитие предсердных аритмий [22] и легочной артериальной гипертензии через воздействие на сократимость гладких мышц и ремоделирование сосудов [23]. Кроме того, повышенный уровень серотонина в плазме крови выявлен при синдроме внезапной детской смерти. В образцах сыворотки крови, взятых у детей, умерших в результате развития этого синдрома (n=61), уровни серотонина были достоверно выше, чем у других детей (n=15), которые умерли от других причин (177 и 91 нг/мл соответственно, p=0,014). При сравнении этих же групп детей обнаружены также различия в сывороточных концентрациях 5-гидроксиин- долуксусной кислоты (70 и 36 нг/мл соответственно, p=0,09). Полученные данные могут иметь потенциальное клиническое значение, позволяя заблаговременно оценить риск синдрома внезапной детской смерти [24].
Но не только серотонин можно использовать в качестве маркера, отражающего состояние сердечно-сосудистой системы. Исследователи использовали потенциально связанные с температурными изменениями ключевые воспалительные пути, оцениваемые по уровню триптофана, катаболитов триптофана (включая кинуренины) и активности индоламин-2,3-диоксигеназы у пациентов, выживших после остановки сердца. Известно, что управляемая гипотермия у таких пациентов значимо улучшает неврологический прогноз, однако повышает риск возникновения инфекционных осложнений. Отмечено, что снижение сывороточных уровней триптофана и повышение активности индоламин-2,3-диоксигеназы при гипотермии связано с неблагоприятным исходом, вероятно, по причине увеличения чувствительности к инфекционным осложнениям и сепсису под воздействием низких температур, в то время как у пациентов с благоприятным исходом сохранялась тенденция к более высоким значениям триптофана и низкой активности индоламин-2,3-диоксигеназы [25].
Содержание триптофана и индольных производных существенно уменьшается и в случаях осложненного атеросклероза, коррелируя с лодыжечно-плечевым индексом — показателем, отражающим состояние кровообращения в нижних конечностях. Была найдена обратная корреляция с прогрессирующим атеросклерозом для индола, индол-3-пропионовой кислоты и концентрации индол-3-альдегида, в то время как для соотношения кинуренина к триптофану — положительная корреляция. При многофакторном анализе соотношение кинуренин–триптофан достоверно ассоциировалось с послеоперационными кардиальными осложнениями [26].
Заболевания кишечника
Отличительной особенностью метаболомных исследований в гастроэнтерологии является их фокус на микробных метаболитах. Показано, что метаболиты триптофана 3-индолуксусная и индолпропановая кислоты имеют преимущественно бактериальное происхождение и в незначительных концентрациях присутствуют не только в сыворотке, но и моче здоровых людей. У пациентов с язвенным колитом и целиакией в крови обнаружено достоверное повышение 3-индолуксусной кислоты, что может быть обусловлено повышением метаболической активности клостридий в отношении ароматических аминокислот. Выявленное повышение 3-индолпропановой кислоты у пациентов с целиакией, по сравнению с пациентами с язвенным колитом и здоровыми добровольцами, авторы объясняют возможной разницей в количестве/метаболической активности Clostridium sporogenes у пациентов этих двух групп [27].
Еще одним метаболитом кишечной микробиоты является 5-гидроксииндолуксусная кислота (5-HIAA), ее повышенные уровни (>20 мкМ) в моче наблюдаются при аппендиците и гастроэнтерите [28]. Источником 5-HIAA в данных ситуациях является вазоспастический медиатор 5-гидрокситриптамин, который во время воспалительных процессов выделяется из энтерохромаффинных клеток и метаболизируется до конечного продукта [29]. Некоторые авторы считают, что если содержание 5-HIAA не увеличивается, аппендицит может быть исключен с высокой степенью достоверности [30]. Показано, что ее содержание снижается при гангренозном аппендиците и в случае перфорации червеобразного отростка [31], при этом ряд авторов отмечает, что уменьшение концентрации 5-HIAA может быть предупреждающим признаком перфорации [32]. Однако другие авторы не поддерживают эту идею и считают, что диагностическая значимость при остром аппендиците не столь велика, приводя данные сравнения 5-HIAA с другими показателями воспаления (уровень лейкоцитов/нейтрофилов и С-реактивного белка) в крови [33].
Колоректальный и другие виды рака
В патогенезе онкологических заболеваний лежат нарушения различных метаболических путей — гликолиза, цикла трикарбоновых кислот, мочевины, аргинина, пролина, метаболизма жирных кислот, а также нарушения метаболизма, связанные с микробиотой кишечника. При изучении диагностической значимости и корреляции с диагнозом объектом исследования чаще служит сыворотка крови. Например, у пациентов с диагнозом колоректального рака было исследовано 249 метаболитов сыворотки крови, из которых только 72 значимо отличались при сравнении с показателями здоровых добровольцев, из них 5 относились к метаболитам триптофана — 5-гидрокситриптамин, триптофан, индоксил сульфат, индоксил, N-ацетил-5-гидрокситриптамин — и имели тенденцию к уменьшению концентрации по сравнению со здоровыми [34]. Предметом исследования могут быть метаболиты и других биологических субстратов, например кишечного содержимого, однако авторы отмечают, что эти данные сложнее интерпретировать, так как количественный и качественный состав фекальных метаболитов отличается большей вариабельностью [35]. В моче метаболит триптофана 5-гидроксииндолуксусная кислота расценена как хороший биомаркер для ранней диагностики опухолей тонкой кишки [36]. При колоректальном раке снижение индолпропановой кислоты в кишечном содержимом находится в сильной корреляционной связи с ростом актинобактерий в кишечной микробиоте [37].
Метаболомный анализ может быть информативен не только для ранней диагностики, но и для мониторинга онкологического процесса. В зависимости от стадии колоректального рака содержание метаболитов в сыворотке крови меняется. Так, для бензойной кислоты выявлена самая сильная статистически значимая обратная корреляция со стадией заболевания. Показано, что содержание 3-индолуксусной кислоты также снижалось по мере прогрессирования заболевания [38].
У пациентов с диагнозом лейкоплакии и рака полости рта в качестве исследуемого материала использовали слюну, из которой было выделено пять прогностически значимых метаболитов — гамма-аминомасляная кислота, фенилаланин, валин, н-эйкозановая и молочная кислота. Среди метаболитов отмечали существенное увеличение концентрации 3-индолпропановой кислоты [39]. В табл. 2 отражена динамика метаболитов триптофана при раковых заболеваниях.
Таблица 2. Изменение метаболитов триптофана при раковых заболеваниях пищеварительного тракта