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Triptofano

composto chimico
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Il triptofano è un amminoacido poco polare, il suo gruppo laterale è un indolile. È alla base del gruppo di composti delle triptamine. È una molecola chirale. L'enantiomero L è uno dei 20 amminoacidi ordinari.

Triptofano
formula di struttura
formula di struttura
formula di struttura 3D
formula di struttura 3D
Nome IUPAC
L-triptofano
Abbreviazioni
W
Trp
Nomi alternativi
acido 2S-ammino-3-(indol-3-il)propanoico ;

3-(3-indolil)-L-alanina

Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolareC11H12N2O2
Massa molecolare (u)204,23
Aspettosolido cristallino da bianco a giallo-verdastro
Numero CAS73-22-3
Numero EINECS200-795-6
PubChem6305 e 6923516
DrugBankDBDB00150
SMILES
C1=CC=C2C(=C1)C(=CN2)CC(C(=O)O)N
Proprietà chimico-fisiche
Costante di dissociazione acida a 293 KpK1: 2,46

pK2: 9,41

Punto isoelettrico5,89
Solubilità in acqua10 g/l a 293 K
Temperatura di fusione290 °C (563 K) con decomposizione
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1)−415,3
S0m(J·K−1mol−1)251
C0p,m(J·K−1mol−1)238,1
Indicazioni di sicurezza
Frasi H---
Frasi S--

Poiché l'organismo umano non è in grado di sintetizzarlo, deve essere ricavato dagli alimenti e pertanto è classificato tra gli amminoacidi essenziali.[1] Oltre a partecipare alla costituzione delle proteine dell'organismo, interviene in numerose reazioni chimiche, in particolare nella sintesi di serotonina e di acido nicotinico.

Come altri amminoacidi, il triptofano si trova in forma zwitterionica al pH fisiologico in cui il gruppo amminico è protonato (–NH3 ; pKa = 9,41) e il gruppo carbossilico è deprotonato (–COO−; pKa = 2,46).[2] Il triptofano presenta inoltre delle spiccate proprietà di fluorescenza, con un assorbimento massimo a 280 nm e un picco di emissione solvatocromico che può cadere dai 300 ai 350 nm circa a seconda della polarità del suo intorno.[3]

Storia

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L'isolamento del triptofano è avvenuto la prima volta nel 1901, da Frederick Hopkins,[4] attraverso l'idrolisi della caseina. Da 600 grammi di caseina grezza si ottennero 4-8 grammi di triptofano.[5]

Nel 1912 Felix Ehrlich dimostrò che il lievito attacca gli amminoacidi naturali essenziali liberando anidride carbonica e sostituendo il gruppo amminico con un ossidrile. Con questa reazione dal triptofano si ottiene triptofolo.[6]

Biosintesi e produzione industriale

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Piante e microrganismi generalmente sintetizzano il triptofano dall'acido shikimico o dall'acido antranilico. Questo si condensa con fosforibosil pirofosfato (PRPP), generando pirofosfato come sottoprodotto. Dopo l'apertura dell'anello della frazione ribosio e dopo decarbossilazione riduttiva, si genera indolo-Gliceraldeide-3-fosfato, che a sua volta si trasforma in indolo. Nell'ultimo passaggio, l'enzima triptofano sintasi catalizza la formazione di triptofano dall'aminoacido serina e dall'indolo.[7]

 

Anche la produzione industriale del triptofano è biosintetica ed è basata sulla fermentazione di serina e indolo usando batteri quali Bacillus subtilis, Corynebacterium glutamicum, E. Coli e Bacillus amyloliquefaciens. Questi ceppi hanno delle mutazioni che impediscono la ricapitazione di amminoacidi aromatici. La conversione viene catalizzata dall'enzima triptofano sintasi.[8][9][10]

Metabolismo

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Il triptofano è un precursore biochimico dei seguenti composti:

ll metabolita intermediario tra triptofano e serotonina è il 5-idrossitriptofano (5-HTP).

 

 
Metabolismo dell'L-triptofano in serotonina e melatonina (sinistra) e niacina (destra)

Il suo metabolismo è integrato in processi di grande importanza biochimica e fisiologica. In alcuni tessuti viene decarbossilato a triptamina oppure idrossilato e quindi decarbossilato con formazione di 5-idrossitriptamina o serotonina. Nell'organismo il triptofano viene anche metabolizzato mediante apertura dell'anello indolico con formazione di formilchinurenina e di chinurenina. Tale processo rappresenta la tappa iniziale nella biosintesi dell'acido nicotinico e della nicotinammide, vitamine del complesso B.

Il triptofano influisce sulla sintesi della serotonina nel cervello quando viene assunto in forma purificata e viene quindi utilizzato per modificare i livelli di serotonina per la ricerca.[16] Dei bassi livelli di serotonina nel cervello sono indotti da un'amministrazione di proteine povere in triptofano.[17] Gli studi condotti usando questa metodologia hanno valutato l'effetto della serotonina sull'umore e sul comportamento sociale, trovando che la serotonina riduce i comportamenti aggressivi nei soggetti studiati.[18]

Nell'alimentazione

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Il triptofano si trova abbondante nel cioccolato, nell'avena, nelle banane, nei datteri, nelle arachidi, nel latte, nei latticini e nei finocchi.[19]

Triptofano contenuto nei diversi alimenti[19]
Cibo Triptofano [g/100 g di cibo] Proteine
[g/100 g di cibo] 		Triptofano/Proteine [%]
Bianco dell'uovo, disidratato
1,00
81,10
1,23
Spirulina, disidratata
0,93
57,47
1,62
Merluzzo atlantico, essiccato
0,70
62,82
1,11
Semi di soia
0,59
36,49
1,62
Parmigiano
0,56
37,90
1,47
Caribù
0,46
29,77
1,55
Semi di sesamo
0,37
17,00
2,17
Formaggio Cheddar
0,32
24,90
1,29
Semi di girasole
0,30
17,20
1,74
Maiale (braciola)
0,25
19,27
1,27
Tacchino
0,24
21,89
1,11
Pollo
0,24
20,85
1,14
Manzo
0,23
20,13
1,12
Salmone
0,22
19,84
1,12
Agnello
0,21
18,33
1,17
Persico
0,21
18,62
1,12
Uovo intero
0,17
12,58
1,33
Farina di frumento
0,13
10,33
1,23
Cioccolato fondente
0,13
12,9
1,23
Latte
0,08
3,22
2,34
Riso
0,08
7,13
1,16
Farina d'avena (cotta)
0,04
2,54
1,16
Patata
0,02
2,14
0,84
Banana
0,01
1,03
0,87

Usi

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Per qualche tempo il triptofano è stato inizialmente distribuito sul mercato come semplice integratore alimentare. Poi per molte persone si è rivelato un rimedio efficace e sicuro per promuovere il sonno, data la sua insita capacità di alzare nel cervello umano il livello della serotonina, sostanza dall'azione calmante se presente in dosi moderate, e della melatonina, uno pseudo-ormone prodotto dalla ghiandola pineale in risposta al buio o alla poca luce, che consente di modulare i ritmi sonno-veglia. Molte ricerche cliniche hanno confermato scientificamente l'utilità del triptofano come sonnifero naturale e come farmaco contro tutti i disturbi legati a chi ha un basso livello di serotonina. In particolare, il triptofano si è mostrato come un promettente antidepressivo, sia da solo, sia in sinergia con altri farmaci antidepressivi. Tuttavia, vi sono evidenze che il livello di triptofano nel sangue non viene facilmente alterato tramite una variazione della dieta,[20][21] inoltre il consumo di triptofano puro aumenta i livelli di serotonina nel cervello a differenza del triptofano assunto per via alimentare.[16] Altre possibili indicazioni sembrano essere l'attenuazione del dolore cronico ed il trattamento dei comportamenti violenti, maniacali, compulsivi ed ossessivi legati alle nevrosi.[22]

Nel 1989, una misteriosa epidemia avvenuta negli Stati Uniti di casi disabilitanti (e a volte mortali) di una malattia autoimmune chiamata sindrome eosinofilo-mialgica è stata attribuita a un lotto di triptofano sintetizzato impropriamente. La coltura batterica usata dalla compagnia farmaceutica giapponese Showa Denko fu geneticamente modificata per aumentare la resa di triptofano; sfortunatamente, un sottoprodotto della trasformazione si rivelò essere, secondo uno studio di Science, un aminoacido tossico, derivato innaturale dell'L-triptofano, che inquinò il prodotto finito.[23]

A prescindere dalle cause della tossicità, il triptofano - come integratore alimentare - fu ritirato dal mercato negli Stati Uniti e in altri Paesi subito dopo.

Il triptofano rimane sul mercato come farmaco che alcuni psichiatri continuano a prescrivere, specialmente a pazienti poco rispondenti ad altri farmaci antidepressivi ed è ancora oggetto di vari test clinici.

In Europa è tuttora in commercio a basse dosi anche come integratore alimentare.

Secondo ricercatori del National Institutes of Health, di Baltimora, su un modello animale, dopo alte dosi di MDMA circa l'80% delle terminazioni nervose interessate alla trasmissione serotoninergica viene depauperata. Il pretrattamento con L-triptofano può essere utile per ridurre l'entità del depauperamento della Serotonina indotto da MDMA, suggerendo l'utilità clinica di questo approccio nei soggetti astinenti dall'MDMA.[24].

Effetti collaterali

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Dei possibili effetti collaterali dell'assunzione di triptofano come farmaco o integratore alimentare includono nausea, diarrea, stanchezza, mal di testa, xerostomia ed euforia.[25][26]

Interazioni

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Il triptofano, quando preso come integratore alimentare in combinazione con antidepressivi di classe MAOI o SSRI può dare la sindrome serotoninergica.[26] L'assunzione di triptofano non è stata studiata a fondo in ambito clinico e di conseguenza le possibili interazioni con altri farmaci non sono molto conosciute.[27]

Note

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  1. ^ Copia archiviata, su it.healthnews.com. URL consultato il 21 aprile 2010 (archiviato dall'url originale il 17 dicembre 2009).
  2. ^ (EN) Pubchem, Tryptophan, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 14 novembre 2018.
  3. ^ (EN) Intrinsic Fluorescence of Proteins and Peptides, su web.archive.org, 16 maggio 2010. URL consultato l'11 dicembre 2018 (archiviato dall'url originale il 16 maggio 2010).
  4. ^ (EN) F. Gowland Hopkins e Sydney W. Cole, A contribution to the chemistry of proteids, in The Journal of Physiology, vol. 27, n. 4-5, 23 dicembre 1901, pp. 418–428, DOI:10.1113/jphysiol.1901.sp000880. URL consultato il 16 novembre 2018 (archiviato dall'url originale il 16 settembre 2018).
  5. ^ (EN) http://orgsyn.org/demo.aspx?prep=CV2P0612, su orgsyn.org. URL consultato il 16 novembre 2018 (archiviato dall'url originale il 15 dicembre 2018).
  6. ^ (EN) Richard W. Jackson, A synthesis of tryptophol, in Journal of Biological Chemistry, vol. 88, 1930, p. 659-662.
  7. ^ triptofano - Sapere.it
  8. ^ (EN) Masato Ikeda, Microbial Production of l-Amino Acids, Springer Berlin Heidelberg, 13 novembre 2002, pp. 1–35, DOI:10.1007/3-540-45989-8_1, ISBN 9783540433835. URL consultato il 16 novembre 2018.
  9. ^ (EN) Bio-based production of chemicals, materials and fuels – Corynebacterium glutamicum as versatile cell factory, in Current Opinion in Biotechnology, vol. 23, n. 4, 1º agosto 2012, pp. 631–640, DOI:10.1016/j.copbio.2011.11.012. URL consultato il 16 novembre 2018.
  10. ^ (EN) Engineering the spatial organization of metabolic enzymes: mimicking nature's synergy, in Current Opinion in Biotechnology, vol. 19, n. 5, 1º ottobre 2008, pp. 492–499, DOI:10.1016/j.copbio.2008.07.006. URL consultato il 16 novembre 2018.
  11. ^ (EN) J D Fernstrom, Role of precursor availability in control of monoamine biosynthesis in brain., in Physiological Reviews, vol. 63, n. 2, 1983-04, pp. 484–546, DOI:10.1152/physrev.1983.63.2.484. URL consultato il 14 novembre 2018.
  12. ^ (EN) Serotonin release varies with brain tryptophan levels, in Brain Research, vol. 532, n. 1-2, 5 novembre 1990, pp. 203–210, DOI:10.1016/0006-8993(90)91761-5. URL consultato il 14 novembre 2018.
  13. ^ (EN) The Mammalian Pineal as a Neuroendocrine Transducer, in Proceedings of the 1968 Laurentian Hormone Conference, 1º gennaio 1969, pp. 493–522, DOI:10.1016/B978-0-12-571125-8.50014-4. URL consultato il 14 novembre 2018.
  14. ^ (EN) Masayuki Ikeda, Hiroshi Tsuji e Shigenobu Nakamura, Studies on the Biosynthesis of Nicotinamide Adenine Dinucleotide
    II. A ROLE OF PICOLINIC CARBOXYLASE IN THE BIOSYNTHESIS OF NICOTINAMIDE ADENINE DINUCLEOTIDE FROM TRYPTOPHAN IN MAMMALS    , in Journal of Biological Chemistry, vol. 240, n. 3, 1º marzo 1965, pp. 1395–1401. URL consultato il 5 novembre 2022 (archiviato dall'url originale il 5 novembre 2022).
  15. ^ (EN) Klaus Palme e Ferenc Nagy, A New Gene for Auxin Synthesis, in Cell, vol. 133, n. 1, 2008-04, pp. 31–32, DOI:10.1016/j.cell.2008.03.014. URL consultato il 14 novembre 2018.
  16. ^ a b (EN) R. J. Wurtman, F. Hefti e E. Melamed, Precursor control of neurotransmitter synthesis, in Pharmacological Reviews, vol. 32, n. 4, 1980-12, pp. 315–335. URL consultato il 16 novembre 2018.
  17. ^ (EN) Acute tryptophan depletion in humans: a review of theoretical, practical and ethical aspects – Journal of Psychiatry & Neuroscience, su jpn.ca. URL consultato il 16 novembre 2018 (archiviato dall'url originale il 21 giugno 2018).
  18. ^ Simon N. Young, The effect of raising and lowering tryptophan levels on human mood and social behaviour, in Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, vol. 368, n. 1615, 5 aprile 2013, DOI:10.1098/rstb.2011.0375. URL consultato il 16 novembre 2018.
  19. ^ a b (EN) Joanne Holden, Nutrient Data Laboratory, Agricultural Research Service, USDA National Nutrient Database for Standard Reference, Release 22, su ars.usda.gov, United States Department of Agriculture. URL consultato il 29 novembre 2009.
  20. ^ (EN) Nerissa L. Soh e Garry Walter, Tryptophan and depression: can diet alone be the answer?, in Acta Neuropsychiatrica, vol. 23, n. 1, 2011/02, pp. 3–11, DOI:10.1111/j.1601-5215.2010.00508.x. URL consultato il 16 novembre 2018.
  21. ^ (EN) John D. Fernstrom, Effects and Side Effects Associated with the Non-Nutritional Use of Tryptophan by Humans, in The Journal of Nutrition, vol. 142, n. 12, 17 ottobre 2012, pp. 2236S–2244S, DOI:10.3945/jn.111.157065. URL consultato il 16 novembre 2018.
  22. ^ Aminoacido L-Triptofano - 5-idrossitriptofano - Serotonina naturale, su erboristeria.eu. URL consultato il 21 aprile 2010 (archiviato dall'url originale il 26 marzo 2010).
  23. ^ Cap. 7 - L'inferno negli integratori alimentari, su tecalibri.info. URL consultato il 5 settembre 2011 (archiviato dall'url originale il 23 novembre 2011).
  24. ^ (EN) Wang X, Baumann MH, Dersch CM, Rothman RB, Restoration of 3,4-methylenedioxymethamphetamine-induced 5-HT depletion by the administration of L-5-hydroxytryptophan, in Neuroscience, vol. 148, n. 1, agosto 2007, pp. 212–20, DOI:10.1016/j.neuroscience.2007.05.024, PMID 17629409.
  25. ^ (EN) Takeshi Kimura, Dennis M. Bier e Christine L. Taylor, Summary of Workshop Discussions on Establishing Upper Limits for Amino Acids with Specific Attention to Available Data for the Essential Amino Acids Leucine and Tryptophan, in The Journal of Nutrition, vol. 142, n. 12, 17 ottobre 2012, pp. 2245S–2248S, DOI:10.3945/jn.112.160846. URL consultato il 16 novembre 2018.
  26. ^ a b (EN) Robert H. Howland, Dietary Supplement Drug Therapies for Depression, in Journal of Psychosocial Nursing and Mental Health Services, vol. 50, n. 6, 18 maggio 2012, pp. 13–16, DOI:10.3928/02793695-20120508-06. URL consultato il 16 novembre 2018 (archiviato dall'url originale il 16 settembre 2018).
  27. ^ (EN) Kelly A Shaw, Jane Turner e Chris Del Mar, Tryptophan and 5-Hydroxytryptophan for depression, in Cochrane Database of Systematic Reviews, 21 gennaio 2002, DOI:10.1002/14651858.cd003198. URL consultato il 16 novembre 2018.

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