Sonnenlicht, Zucker und Serotonin

Das Problem mit unserer Biochemie ist, dass wir uns nie wirklich sicher sind, was passieren wird. Für die meisten Nährstoffe und Chemikalien gibt es eine Reihe von annehmbaren Mengen, obwohl der beste Bereich von anderen Niveaus abhängen kann (Zink in toxischen Mengen kann die Absorption von Kupfer mit fatalen Folgen stören, zum Beispiel).

Serotonin, das in unserem Körper hergestellt wird, ist ein schwieriger zu herauszufinden. Zu hoch, und wir bekommen Verwirrung, Bluthochdruck und möglicherweise sogar Psychose, Aggression, Schlaganfall und Tod. Zu niedrig, und wir bekommen Angst, Gewalt, Selbstmord und Schlaflosigkeit. Es ist offensichtlich wichtig, die Gehirnebenen in einem schönen gesunden Bereich zu halten, und in dem Moment, in dem wir beginnen, Dinge zu verändern (wie bei einem SSRI wie Prozac), beginnt der Körper die Anzahl der postsynaptischen Serotoninrezeptoren zu verändern. Homöostase in aller Kürze.

Aber was ist Serotonin? Woher kommt es und wie haben wir uns entwickelt, um es zu haben? Stellt sich heraus, dass Serotonin ist fast so alt wie die Hügel, und einige der einfachsten Lebensformen haben ähnliche Chemikalien spielen eine wichtige Rolle in ihrer Biochemie. Serotonin kommt aus einer Reihe von Molekülen, die Energie aus der Sonne abgeben (1).

Auf dem Planeten Erde findet ein Großteil des Lebens mit chemischen Reaktionen statt, die vom Sonnenlicht angetrieben werden. Die allerersten Photosynthesereaktionen fanden mit einem Molekül statt, das als "Indol" bekannt ist:

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Es ist nicht offensichtlich, aber dieses Molekül hat viele Elektronen, die herumfliegen, und das Atom an Position "3" ist extrem reaktiv und wird Elektronen sehr leicht verlieren. Hinzufügen von Licht zu bestimmten Arten von Indolen, und Energie wird erzeugt, wenn Wasserstoff freigesetzt wird. Es wird theoretisiert, dass diese Reaktion zuerst vor 3 Milliarden Jahren auf der Erde stattfand. Diese energetische Reaktion war der Beginn des auf Licht basierenden Lebens.

Tryptophan ist die diätetische Aminosäure (Protein), die wir essen müssen, um Serotonin herzustellen, und Tryptophan ist auch ein Indol. Es ist die am meisten fluoreszierende Aminosäure unter Schwarzlicht. Tryptophan absorbiert Lichtenergie und ist eine lebenswichtige Aminosäure für die Photosynthese in Meeresbakterien, Algen und Pflanzen. Der Prozess der Photosynthese erzeugt Sauerstoff aus Wasser, unter anderem durch die Energie der Elektronen, die auf Tryptophan herumfliegen. Diese Erzeugung von Sauerstoff durch Photosynthese veränderte die Atmosphäre unseres Planeten und ermöglichte unser Leben.

Pflanzen entwickelten eine spezifische Energiefabrik in ihren Zellen, die als Chloroplast bezeichnet wird, deren Funktion es ist, Licht für Energie zu gewinnen und Tryptophan zu erzeugen. In Chloroplasten lebt Chlorophyll. Tryptophan wird auch in allen primitiven einzelligen Organismen und Pflanzensystemen hergestellt. Tiere (wie Menschen) machen Tryptophan nicht und müssen es durch Diät erhalten. Die beste Quelle für den Menschen ist das Fleisch anderer Tiere, obwohl es schwierig sein kann, genug Tryptophan ins Gehirn zu bekommen, da es die am wenigsten häufige Aminosäure im Muskelgewebe ist und es mit allen anderen reichhaltigeren Aromaten konkurrieren muss Aminosäuren für den aromatischen Aminosäuretransporter. Jeder wartet in der Lobby auf den Aufzug, und nur ein paar können auf einmal nach oben fahren (erinnern Sie sich an dieses Stück, da wir bald darauf zurückkommen werden).

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Serotonin wird nur in Mastzellen und Neuronen aus Tryptophan hergestellt. Zellen in jedem einzelnen Organ haben jedoch spezielle Aufnahmeproteine, um zirkulierendes Serotonin aus dem Blut zu gewinnen.

Andere Moleküle, die von Tryptophan abgeleitet sind, umfassen Melatonin (wichtig im Schlaf-Wach-Zyklus), Psilocybin (das aktive Molekül in psychogenen Pilzen), Ergotamin, Yohimbin (ein traditionelles Aphrodisiakum) und LSD. Die meisten dieser Verbindungen sind im menschlichen Gehirn aktiv, weil sie den Serotoninrezeptor stimulieren können. Eine auf Tryptophan basierende Verbindung namens Auxin beeinflusst das Zellwachstum in Pflanzen, so dass sich Triebe und Blätter in Richtung Licht ausbreiten können.

Um Serotonin herzustellen, muss Tryptophan einige enzymatische Reaktionen durchlaufen. Erstens, Tryptophan hyrodxylase macht Tryptophan zu 5-HTP. Dann macht ein anderes Enzym (mit Vitamin B6 und Zink) aus 5-HTP Serotonin. Serotonin wird schließlich durch MAO abgebaut.

Tryptophan-Hydroxylase kann das älteste Enzym sein, um Sauerstoff an andere Moleküle zu binden. Da Sauerstoff im Allgemeinen sehr reaktiv und biochemisch toxisch ist, war dies ein früher Weg, um überschüssigen Sauerstoff, der durch Photosynthese in primitiven Organismen erzeugt wird, sicher zu beseitigen. Die Lichtrezeptoren in der menschlichen (und anderen tierischen) Netzhaut sind Serotoninrezeptoren sehr ähnlich und wurden zuerst vor einer Milliarde Jahren entwickelt. Serotonin ist der älteste Neurotransmitter und das ursprüngliche Antioxidans. Es gibt 20 verschiedene Serotoninrezeptoren im menschlichen Gehirn, und Serotoninrezeptoren finden sich in allen Tieren, sogar Seeigeln.

Bei anderen Tieren ist Serotonin am Schwimmen, Stechen, Füttern, Modulation, Reifung und sozialer Interaktion beteiligt. Im Allgemeinen wird es als Wachstumsfaktor für Tiergehirne angesehen. Beim Menschen ist ein Mangel an Serotonin mit Autismus, Down-Syndrom, Anorexie, Angstzuständen, Depression, Aggression, Alkoholismus und jahreszeitlich bedingter Depression verbunden. Lichttherapie und Serotonin-Erhöhung Medikamente sind beide wirksame Behandlungen für Depressionen, die mit wenig Sonneneinstrahlung auftritt. Die Lichteinwirkung erhöht Serotonin beim Menschen und der Serotoninspiegel ist im Winter am niedrigsten und an hellen Tagen höher, egal zu welcher Jahreszeit. 10.000 Lux Lichttherapie verringert Selbstmordgedanken bei manchen Menschen.

Tryptophan ist eine wichtige Aminosäure, die am einfachsten aus tierischen Quellen erhältlich ist (pflanzliche Quellen wie Kürbiskerne enthalten Phytinsäure, die ihre Absorption hemmen kann), und ihre vielen wichtigen abgeleiteten Moleküle funktionieren am besten mit viel Sonnenlicht. Betrachten Sie es als Ihre eigene kleine Photosynthese.

In den letzten Jahren haben wir etwas mehr über die natürlichen Rhythmen von Serotonin gelernt, insbesondere die Sommer / Winter-Variante. Meyers Gruppe in Kanada verwendete eine PET-Untersuchung an 88 gesunden, naiven Personen und fand heraus, dass der Serotonin-Transporter, der Serotonin aus dem Gehirn schleust, im Winter am höchsten und im Sommer am niedrigsten war. Die Forscher waren der Ansicht, dass der wahrscheinlichste Auslöser für das Gehirn, die Veränderung zu erklären, das Sonnenlicht war, obwohl auch die Luftfeuchtigkeit eine Rolle zu spielen schien. (In der Einleitung zu Jacksons klassischem Lehrbuch Melancholie und Depression wird man finden, dass in der Zeit von Hippokrates, 5. Jahrhundert v. Chr. Melancholie mit schwarzer Galle, Herbst und kaltem / trockenem Wetter assoziiert wurde).

Warum sollten unsere Gehirne Serotonin für den Winter hin- und hertransportieren? Ich weiß es nicht. Vielleicht hat es mit saisonalen Schwankungen in der Lebensmittelversorgung zu tun. Serotonin signalisiert auch Sättigungsgefühl – vielleicht waren wir besser dran, im Winter mehr zu essen, wenn wir Lebensmittel in die Hände bekommen konnten, und das war im Sommer nicht so schlimm, wenn das Essen wahrscheinlich häufiger war. Serotonin, der Vorläufer des Schlafhormons Melatonin, wird in der Winterzeit, wenn es weniger Licht gibt, nicht mehr so ​​gebraucht. Das sind Vermutungen, wirklich, aber es muss einen guten Grund geben.

Es gibt auch ein Kohlenhydrat / Protein-Signal für Serotonin. Der eigentliche Mechanismus ist chaotisch, aber lassen Sie uns einen Wirbel geben (2):

Wieder einmal ist Tryptophan die diätetische Aminosäure, die wir zur Herstellung von Serotonin benötigen. Die beste Quelle ist Fleisch, aber wenn wir Fleisch essen, bekommen wir eine Mischung aus allen Arten von Aminosäuren, und da Tryptophan am wenigsten vorhanden ist, neigt es dazu, beim Vergleich mit allen anderen Proteinen für die Aufnahme ins Gehirn zu verlieren . Eine proteinreiche, kohlenhydratarme Mahlzeit wird Ihr Plasma mit Tryptophan füllen, aber Ihr Gehirn ist ein wenig niedrig.

Dann fügen Sie etwas Kohlenhydrate hinzu. Hier ist der unordentliche Teil. Anders als einige andere Aminosäuren wird Tryptophan hauptsächlich durch ein anderes Protein, Albumin, im Blut herumgetragen. Essen Kohlenhydrate – Insulin wird ausgelöst und Proteine ​​werden aus dem Blut entnommen und in den Muskel gezogen. Nur das meist gebundene Tryptophan ist immun gegen den Sirenenruf von Insulin. Und dem Hirntransporter für Tryptophan ist es egal, ob Tryptophan an Albumin gebunden ist oder frei schwimmt. Plötzlich hängt mehr Tryptophan im Blut als die anderen Aminosäuren, und Tryptophan ist das erste Mal im Gehirn. Von dort wird es zu Serotonin gemacht, und wir fühlen uns gut und entspannt und voll und schläfrig, zumindest für ein paar Stunden, bis das Signal abschaltet. Dann sehnen wir uns nach mehr Kohlenhydraten.

Was bedeutet das alles? Rob Faigin und andere haben postuliert, dass obszöne Mengen an Zucker und Kohlenhydraten über lange Zeiträume hinweg unsere Serotonin-Maschinerie ausschöpfen können, was uns unglücklich, carb-süchtig und depressiv macht. Anti-Low-Carb-Diät-Leute behaupten, dass ohne Kohlenhydrate, wir nicht Tryptophan in das Gehirn bekommen und wir werden depressiv sein. Die Daten wurden gemischt, wobei einige Studien zeigen, dass hohe Mengen an langfristigem Zuckerkonsum keinen Einfluss auf die Stimmung haben, während andere zeigen, dass Zucker- und Kohlenhydratkonsum eine ziemlich robuste Wirkung auf Aggression und Stimmung haben (3). Es gibt auch eine ziemlich berüchtigte Studie über Menschen mit sehr kohlenhydratarmen Diäten mit mehr Depressionen nach einem Jahr als Menschen mit fettarmer Ernährung – aber die Low-Carb-Diät-Gruppe begann mit doppelt so vielen Menschen, die auf Antidepressiva waren.

Saisonale Schwankungen, Sonnenlicht, Zucker und Selbstmord – alles irgendwie mit Serotonin verbunden. Es scheint mir, dass Menschen auf allen Arten von Diäten gediehen sind – von den fettreichen Inuit (viele Perioden mit wenig Licht dort!) Bis zu den kohlenhydratreichen Kitavans. Was diese Diäten gemeinsam haben, sind viele echte, nährstoffreiche Lebensmittel, keine verarbeiteten Lebensmittel, keine pflanzlichen Öle und viel Fisch. Und während die Kitavans eine Menge Kohlenhydrate in Form von stärkehaltigem Gemüse essen, essen sie nicht viel Zucker. Was mich betrifft, ist die Jury immer noch nicht klar, welche Makronährstoffzusammensetzung absolut optimal ist – es kann Saison für Saison oder Person für Person unterschiedlich sein, wenn es überhaupt wichtig ist. Das Wichtigste ist, von allen rohen Bausteinen genug zu bekommen. Das ist viel einfacher zu tun, wenn Sie vermeiden, den Müll zu essen.

Hier ist Gesundheit, Sonnenlicht und Serotonin.

Ein besonderer Dank geht an Paleo Blogger Jamie Scott für Links zu vielen der Quellen in diesem Artikel.

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Copyright Emily Deans, MD