Voeding voor de hersenen – aminozuren

GABA
Gamma-aminoboterzuur (GABA) is een γ-aminozuur dat normaal gesproken rijkelijk voorkomt in het brein en fungeert als neurotransmitter. Het is de belangrijkste inhiberende (remmende) neurotransmitter in de hersenen –de tegenhanger van exciterende (stimulerende) neurotransmitters zoals glutamaat– die moet voorkomen dat een overmaat aan prikkels leidt tot rusteloosheid, geprikkeldheid, slapeloosheid enzovoort. GABA reguleert de prikkeling van de hersenen via GABAA-receptoren. Veel kalmerende en slaap bevorderende medicatie, bijvoorbeeld benzodiazepinen, werken op dezelfde GABA-receptoren voor een ontspannend effect.
Diverse psychiatrische en neurologische stoornissen kunnen het gevolg zijn van lage GABA-spiegels of een gebrekkig functioneren van GABA in de hersenen, bijvoorbeeld angsten, depressie, epilepsie en slapeloosheid. Er is dan sprake van een overactiviteit van glutamaat. Herstel van de GABA-spiegels remt de activiteit van glutamaat en zorgt voor rust en evenwicht. Ook geur- (olfactorische) en smaak- (gustatoire) hallucinaties worden in verband gebracht met verlaagde GABA-spiegels. In een Amerikaanse studie bleek dat de behandeling die deze hallucinaties wegnam resulteerde in hogere GABA-waarden in het centraal zenuwstelsel.

* In een kleinschalige Japanse studie kregen 8 vrijwilligers (leeftijd 25-30 jaar) met hoogtevrees ofwel 200 mg GABA ofwel een placebo alvorens een hangbrug voor wandelaars over te steken die een ruim 45 meter breed ravijn overspande. Voor, tijdens en na de oversteek werden de immunoglobuline A-waarden in speeksel (sIgA; belangrijk antilichaam in mucosale secreties) gemeten. Bij angst en stress dalen de sIgA-waarden, terwijl ze juist toenemen bij ontspanning. In de placebogroep nam sIgA met 35% af, maar in de GABA-groep waren de sIgA-waarden halverwege de oversteek gelijk en na de oversteek zelfs iets gestegen. De onderzoekers concluderen dat GABA binnen een uur na inname al ontspannend en angst verminderend werkt en bovendien de weerstand zou kunnen verbeteren in stresssituaties.

* Een deel van een groep vrijwilligers kreeg 10 gram chocolade verrijkt met 28 mg GABA. Na een kwartier kregen ze een rekentest als stressor voorgeschoteld. Voordat ze de chocolade kregen en na de test werden de chromogranine A-waarden (CgA) in speeksel, een marker voor acute stress, gemeten en een ECG gemaakt om de hartslagvariabiliteit (HRV) te kunnen vaststellen en daarmee de activiteit van het autonome zenuwstelsel. Aan de hand van de HRV bleek dat degenen die GABA hadden gekregen snel herstelden van gestrest naar een normale, kalme staat. Verder waren de CgA-speekselwaarden na de oefening niet hoger dan ervoor.
Bij een ander onderzoek kregen 63 vrijwilligers (gemiddelde leeftijd 24,5 jaar) na drie uur vasten 100 mg GABA of een placebo. Na elf minuten moesten ze gedurende tien minuten een rekentest doen. Na twee minuten rust werd vijf minuten lang hun reactiesnelheid getest. Na weer twee minuten rust werden de testen nog driemaal herhaald. Direct na inname van de GABA of placebo en telkens na het voltooien van een testcyclus werd een EEG gemaakt en moesten vragenlijsten worden ingevuld. Direct na de stressvolle testen, op 30 en 60 minuten na inname, werd een afname van de EEG-activiteit, waaronder een afname in alfa- en bèta-hersengolven waargenomen. In de GABA-groep werd deze afname op 30 minuten na inname teniet gedaan, vermoedelijk doordat GABA de stress van de mentale tests verminderde. Bovendien waren deze deelnemers beter gestemd en energieker na de tests dan degenen die een placebo hadden gekregen.

L-glutamine
L-glutamine is een semi-essentieel aminozuur dat onder normale omstandigheden in het lichaam kan worden gevormd uit glutaminezuur (glutamaat) en ammonia. In ernstige (katabole of metabole) stresssituaties overstijgt de vraag echter de synthese-capaciteit van het lichaam en via de voeding moet extra glutamine beschikbaar komen, door afbraak van voedingseiwitten of via suppletie. L-glutamine kan de bloed-hersenbarrière passeren en in de hersenen is het aminozuur het hoofdbestanddeel voor de productie van opwekkende en remmende neurotransmitters (glutamaat en GABA). Bovendien is glutamine een belangrijke bron van energie voor het zenuwstelsel.

* Uit recent dieronderzoek is naar voren gekomen dat L-glutamine wellicht een rol als antidepressivum kan spelen. Bij depressieve patiënten worden vaak lage waarden van glutamaat en L-glutamine en hypoactiviteit van de mediale prefrontale cortex (gebied in de hersenen dat is geassocieerd met controle van emoties en dat gevoelig is voor stress) gezien. Deze hypoactiviteit houdt mogelijk verband met verminderde glutamaterge signalering, die weer het gevolg is van de lage glutamaat- en glutaminewaarden. Muizen met een depressie als gevolg van chronische stress bleken inderdaad lage glutamaat- en glutaminewaarden en weinig spontaan exciterend postsynaptisch potentiaal (sEPSP) van glutamaterge neuronen in de mediale prefrontale cortex te hebben. Ook was er sprake van een verminderde activiteit van glutamine synthetase, een katalysator bij de vorming van L-glutamine door binding van ammonia aan glutamaat. Verdere remming van glutamine synthetase verlaagde de glutamaat- en glutaminewaarden en versterkte depressief gedrag met weinig sEPSP.
Glutaminesuppletie verbeterde de glutamaterge neurotransmissie, verhoogde de glutamaat- en glutaminewaarden in de mediale prefrontale cortex en verminderde depressief gedrag als gevolg van chronische stress.

L-carnosine
L-carnosine (bèta-alanyl-L-histidine) is een dipeptide, een molecuul van twee aminozuren (bèta-alanine en L-histidine) die via een enkele peptidebinding met elkaar zijn verbonden. Carnosine komt in grote hoeveelheden voor in spierweefsel, maar ook in de hersenen (kan de bloed-hersenbarrière passeren) en zenuwen, de nieren en de ooglens. Met het klimmen der jaren nemen de carnosinewaarden in het lichaam af.
Zuurstof- en stikstof-radicalen, koper- en zinkionen, oxidatie en glycatie van vetten en eiwitten, reactieve aldehyden, disfunctionele mitochondriën en cross-linking van eiwitten in de hersenen dragen allemaal bij aan neurologische achteruitgang. Een overmaat aan koper- en zinkionen stimuleert de aanmaak van bèta-amyloïd plaques en proteïnen die bij Alzheimer en Parkinson worden gezien. Door de vorming van bèta-amyloïd plaques wordt de communicatie tussen hersencellen moeizamer. Verlies van reukzin en oxidatieve schade aan hersenweefsels die zijn betrokken bij de reukzin (olfactorische cortex) behoren tot de vroege symptomen van Alzheimer en Parkinson. Onder normale omstandigheden is de olfactorische cortex rijk aan carnosine en zink.

* L-carnosine grijpt in op een groot aantal neurodegeneratieve processen: het cheleert of bindt zich aan metaalionen, onderdrukt de toxiciteit van bèta-amyloïd, remt de vorming van zuurstofradicalen, maakt hydroxylradicalen en reactieve aldehyden onschadelijk en onderdrukt de eiwitglycatie.
Bij ratten met Alzheimer vermindert carnosinesuppletie in sterke mate de afzetting van bèta-amyloïd plaques in de hippocampus en disfunctionele mitochondriën, maar heeft nauwelijks effect op de verminderde cognitie.
Bij ratten met de ziekte van Parkinson blijkt suppletie met L-carnosine apoptose van hersen-endotheelcellen te verminderen, de waarden van antioxidant enzymen te herstellen en lipide peroxidatie en van mitochondriën afkomstige zuurstofradicalen te verminderen.

* Hoewel zink in de hersenen een voorname rol speelt bij de prikkelgeleiding en leer- en geheugenprocessen, en dus in ruime mate aanwezig is, kan een overmaat neurotoxisch werken. Te hoge waarden van zink(ionen) in de hersenen spelen ook een rol bij het ontstaan van vasculaire dementie en prionziekten, zoals de ziekte van Creutzfeldt-Jakob. Prionen zijn abnormaal gevouwen prioneiwitten die hun oorspronkelijke functie hebben verloren en niet meer als eiwitten kunnen worden afgebroken. Bij contact met normale prioneiwitten zetten ze deze aan om ook over te gaan tot abnormale vouwing. Hierdoor ontstaat een kettingreactie in de cel waarbij uiteindelijk alle prioneiwitten in de abnormale, niet-functionele configuratie verkeren en gaan samenklitten. Hierdoor gaan aangetaste zenuwcellen uiteindelijk dood en ontstaan neurologische verschijnselen die uiteindelijk tot de dood leiden.
Doorbloedingsstoornissen in de hersenen leiden tot het vrijkomen van een overmaat aan zink. Hierdoor raken de mitochondriën ontregeld, hapert de energievoorziening en ontstaat oxidatieve en zgn. ER-stress. Het endoplasmatisch reticulum (ER) is een celorganel die onder andere belangrijk is voor de eiwitvorming in de cel. Door ER-stress neemt het aantal ongevouwen of verkeerd gevouwen eiwitten toe, waarop de cel reageert met de unfolded protein response. Dit oeroverlevingsmechanisme probeert de schade te beperken, maar als de schade te groot is of de ER-stress te lang duurt, stuurt het proces aan op apoptose. Oxidatieve en ER-stress leiden tot neurodegeneratie en celdood, zoals wordt gezien bij vasculaire dementie.
L-carnosine blijkt in-vitro in staat om apoptose-processen als gevolg van ER-stress door een overmaat aan zink te blokkeren. Tevens zijn er aanwijzingen dat carnosine cross-linking van ziekmakende prioneiwitten tegengaat. In elk geval is in-vitro vastgesteld dat carnosine de neurotoxiciteit van prioneiwitten vermindert.

* In een Amerikaans onderzoek kregen 31 kinderen met autisme spectrum stoornis dagelijks 800 mg L-carnosine of een placebo. Na acht weken was de Gilliam Autism Rating Scale (graadmeter om de ernst van autisme vast te stellen) bij de kinderen die carnosine kregen significant verbeterd, onder meer wat betreft communicatie, socialisatie en gedrag. Iraanse onderzoekers daarentegen zagen geen effect van dagelijks 500 mg L-carnosine ten opzichte van een placebo op de ernst van autismesymptomen bij 41 autistische kinderen. Wel zorgde carnosine hier voor een significante vermindering van slaapstoornissen.

L-theanine
Het aminozuur L-theanine (L-gamma-glutamylethylamide) komt voornamelijk voor in de bladeren van de theeplant (Camellia sinensis). Het is alleen aanwezig als vrij aminozuur en komt niet voor in eiwitten. Zowel de van oudsher bekende ontspannende werking van groene thee als de specifieke smaak ervan is te danken aan de aanwezigheid van L-theanine.
L-theanine kan de bloed-hersenbarrière passeren en in het brein de concentratie van zowel serotonine als dopamine verhogen. L-theanine heeft diverse gunstige effecten in de hersenen, die onder meer tot een ontspannen en relaxte gemoedstoestand leiden. Belangrijk is dat deze kalmerende en rustgevende werking van L-theanine niet gepaard gaat met verschijnselen van sufheid of slaperigheid.

* Een dosering van 200 L-theanine zorgde bij een bescheiden groep Japanse studenten voor een toename van zgn. alfa-golven en een subjectief gevoel van ontspanning. Alfa-golven zijn hersengolven, zwakke elektromagnetische pulsen in de hersenen die meetbaar zijn op het hoofd. Alfa-golven (8-12 Hz) worden geassocieerd met ontspanning en een heldere geestesgesteldheid.
In het onderzoek trad vanaf ca. 40 minuten na inname van de theanine een dosisafhankelijke, ontspannen maar alerte gemoedstoestand op zonder verdoving.

* Wetenschappers van de University of Shizuoka (Japan) hebben het antistress effect van L-theanine onderzocht aan de hand van de alfa-amylase activiteit in speeksel, een biomarker voor activiteit van het sympathisch zenuwstelsel en voor lichaamsreacties op stress. Twintig studenten kregen vanaf een week voorafgaand aan een stageperiode tweemaal daags, na het ontbijt en na de lunch, 200 mg L-theanine of een placebo (lactose). De suppletie werd voortgezet gedurende de eerste tien dagen van de stageperiode. Voor het begin van de stage werd de alfa-amylase activiteit in speeksel gemeten en een vragenlijst ingevuld om angst- en onrustgevoelens in kaart te brengen. Bij studenten uit de placebogroep werd voor het begin van de stageperiode een hogere alfa-amylase activiteit gemeten dan bij studenten uit de L-theanine-groep tijdens het practicum. De subjectieve stress in de L-theanine-groep was minder dan in de placebogroep. Volgens de wetenschappers kan L-theanine duidelijk de als gevolg van stress toegenomen alfa-amylase activiteit in speeksel verminderen en zodoende de aanvankelijke stressreactie voorafgaand aan een stageperiode temperen.
Bij een andere groep van 12 studenten werden soortgelijke resultaten gevonden. Bij hen werd een hoofdreken-oefening van 20 minuten ingezet als acute stressor. De studenten kregen ofwel 200 mg pure L-theanine (aan het begin van de opdracht of halverwege), ofwel een placebo, ofwel niets. L-theanine-suppletie temperde de verhoging van de hartslag en de toename van immunoglobuline A in speeksel (sIgA) als reactie op acute stress, vergeleken met de placebogroepen. Nader onderzoek bracht aan het licht dat deze effecten werden bewerkstelligd door een demping van sympathische prikkeling. De onderzoekers concluderen dat L-theanine-suppletie antistress-effecten kan ontplooien door het remmen van de prikkeling van corticale neuronen.

(WD)

Lees verder:
Overige nutriënten

Bronnen

  • Monograph: Gamma-Aminobutyric Acid (GABA); Alternative Medicine Review 12(3):274-279, 2007.
  • Levy LM, Henkin RI: Brain gamma-aminobutyric acid levels are decreased in patients with phantageusia and phantosmia demonstrated by magnetic resonance spectroscopy; Journal of Computer Assisted Tomography 28(6):721-727, 2004.
  • Abdou AM et al.: Relaxation and immunity enhancement effects of gamma-aminobutyric acid (GABA) administration in humans; Biofactors 26(3):201-208, 2006.
  • Yoto A et al.: Oral intake of γ-aminobutyric acid affects mood and activities of central nervous system during stressed condition induced by mental tasks; Amino Acids 43(3):1331-1337, 2012.
  • Nakamura H et al.: Psychological stress-reducing effect of chocolate enriched with gamma-aminobutyric acid (GABA) in humans: assessment of stress using heart rate variability and salivary chromogranin A; International Journal of Food Sciences and Nutrition 60(Suppl 5):106-113, 2009.
  • Son H et al.: Glutamine has antidepressive effects through increments of glutamate and glutamine levels and glutamatergic activity in the medial prefrontal cortex; Neuropharmacology 143:143-152, 2018.
  • Hipkiss AR: Could carnosine or related structures suppress Alzheimer’s disease?; Journal of Alzheimer’s Disease 11(2):229-240, 2007.
  • Babizhayev MA, Deyev AI, Yegorov YE: Olfactory dysfunction and cognitive impairment in age-related neurodegeneration: prevalence related to patient selection, diagnostic criteria and therapeutic treatment of aged clients receiving clinical neurology and community-based care; Current Clinical Pharmacology 6(4):236-259, 2011.
  • Corona C et al.: Effects of dietary supplementation of carnosine on mitochondrial dysfunction, amyloid pathology, and cognitive deficits in 3xTg-AD mice; PLoS One 6(3):e17971, 2011.
  • Zhao J, Shi L, Zhang LR: Neuroprotective effect of carnosine against salsolinol-induced Parkinson’s disease; Experimental and Therapeutic Medicine 14(1):664-670, 2017.
  • Wikipedia (nl): Prion. Geraadpleegd 2-2019.
  • Kawahara M, Tanaka KI, Kato-Negishi M: Zinc, Carnosine, and Neurodegenerative Diseases; Nutrients. 10(2): pii: E147, 2018.
  • Chez MG et al.: Double-blind, placebo-controlled study of L-carnosine supplementation in children with autistic spectrum disorders; Journal of Child Neurology 17(11):833-837, 2002.
  • Mehrazad-Saber Z, Kheirouri S, Noorazar SG: Effects of l-Carnosine Supplementation on Sleep Disorders and Disease Severity in Autistic Children: A Randomized, Controlled Clinical Trial; Basic and Clinical Pharmacology and Toxicololy 123(1):72-77, 2018.
  • Yokogoshi H et al.: Effect of theanine, r-glutamylethylamide, on brain monoamines and striatal dopamine release in conscious rats; Neurochemical Research 23:667-673, 1998.
  • Desai MJ et al.: Pharmacokinetics of theanine enantiomers in rats; Chirality 17(3):154-162, 2005.
  • Website Zoëlho. Geraadpleegd 01-2016.
  • Monograph: L-Theanine; Alternative Medicine Review 10(2):136-138, 2005.
  • Ito K et al.: Effects of L-theanine on the release of alpha-brain waves in human volunteers; Nippon Nogeikagaku Kaishi 72:153-157, 1998.
  • Kimura K et al.: L-Theanine reduces psychological and physiological stress responses; Biological Psychology 74(1):39-45, 2007.
  • Lyon MR, Kapoor MP, Juneja LR: The effects of L-theanine (Suntheanine®) on objective sleep quality in boys with attention deficit hyperactivity disorder (ADHD): a randomized, double-blind, placebo-controlled clinical trial; Alternative Medicine Review 16(4):348-354, 2011.
  • Di X et al.: L-theanine inhibits nicotine-induced dependence via regulation of the nicotine acetylcholine receptor-dopamine reward pathway; Science China Life Science 55(12):1064-1074, 2012.
  • Yoto A et al.: Effects of L-theanine or caffeine intake on changes in blood pressure under physical and psychological stresses; Journal of Physiological Anthropology 31:28, 2012.
  • Unno K et al.: Anti-stress effect of theanine on students during pharmacy practice: positive correlation among salivary α-amylase activity, trait anxiety and subjective stress; Pharmacology, Biochemistry and Behavior 111:128-135, 2013.

< Terug