Sinar Matahari, Gula, dan Serotonin

Foto: Sharon McCutcheon / Unsplash

Serotonin, yang dibuat dalam tubuh kita, begitu sulit dipahami. Terlalu tinggi, dan kita mendapatkan kebingungan, tekanan darah tinggi, dan bahkan mungkin psikosis, agresi, stroke, dan kematian. Terlalu rendah, dan kita mendapatkan kecemasan, kekerasan, bunuh diri, dan susah tidur. Jelas penting untuk menjaga tingkat otak dalam kisaran sehat yang bagus, dan saat kita mulai mengubah keadaan (misalnya dengan SSRI seperti Prozac), tubuh mulai mengubah jumlah reseptor pasca-sinaptik serotonin. Singkatnya, homeostasis.

Tapi apa itu serotonin? Dari mana asalnya, dan bagaimana kita berevolusi untuk memilikinya? Ternyata serotonin hampir setua bukit-bukit, dan beberapa bentuk kehidupan paling sederhana memiliki bahan kimia serupa yang memainkan peran penting dalam biokimia mereka. Serotonin berasal dari garis molekul yang mengeluarkan energi yang berasal dari matahari.

Di planet Bumi, sebagian besar urusan kehidupan terjadi dengan reaksi kimia yang didorong oleh sinar matahari. Reaksi fotosintesis pertama kali terjadi dengan molekul yang dikenal sebagai "indole":

Tidak jelas, tetapi molekul itu memiliki banyak elektron yang berputar-putar, dan atom pada posisi "3" sangat reaktif dan akan kehilangan elektron dengan sangat mudah. Tambahkan cahaya ke tipe indole tertentu, dan energi akan dibuat saat hidrogen dilepaskan. Diteorikan bahwa reaksi ini pertama kali terjadi di Bumi 3 miliar tahun yang lalu. Reaksi energik ini adalah awal dari kehidupan berbasis cahaya.

Triptofan adalah asam amino (protein) yang harus kita makan untuk membuat serotonin, dan triptofan juga merupakan indole. Ini adalah asam amino paling berpendar di bawah cahaya hitam. Tryptophan menyerap energi cahaya, dan merupakan asam amino vital untuk fotosintesis pada bakteri laut, ganggang, dan beragam tanaman. Proses fotosintesis menghasilkan oksigen dari air, menggunakan energi dari elektron yang berputar di triptofan, di antara hal-hal lain. Penciptaan oksigen melalui fotosintesis ini mengubah atmosfer planet kita dan memungkinkan kehidupan kita.

Tumbuhan berevolusi dari penghasil energi tertentu di dalam sel mereka yang disebut kloroplas, yang fungsinya untuk menangkap cahaya untuk energi, dan untuk menciptakan triptofan. Kloroplas adalah tempat tinggal klorofil. Tryptophan juga dibuat di semua organisme uniseluler primitif dan sistem tanaman. Hewan (seperti manusia) tidak membuat triptofan dan harus mendapatkannya melalui makanan. Sumber terbaik untuk manusia adalah dari daging hewan, walaupun mungkin sulit untuk mendapatkan triptofan yang cukup ke dalam otak, karena merupakan asam amino yang paling tidak melimpah di jaringan otot, dan harus bersaing dengan semua aromatik lainnya yang lebih berlimpah dengan asam amino aromatik untuk transporter. Semua orang menunggu di lobi untuk lift, dan hanya sedikit yang bisa naik ke atas pada satu waktu (ingatlah ini, karena kita akan segera kembali ke lift).

Serotonin dibuat dari triptofan hanya dalam sel mast dan neuron. Namun, sel-sel di setiap organ memiliki protein serapan khusus untuk menangkap serotonin yang bersirkulasi dari darah.

Molekul lain yang berasal dari triptofan termasuk melatonin (penting dalam siklus tidur-bangun), psilocybin (molekul aktif dalam jamur psikogenik), ergotamine, yohimbine (afrodisiak tradisional), dan LSD. Sebagian besar senyawa ini aktif di otak manusia karena mereka dapat merangsang reseptor serotonin. Senyawa berbasis tryptophan yang disebut auksin mempengaruhi pertumbuhan sel pada tanaman, memungkinkan tunas dan daun memanjang ke arah cahaya.

Untuk membuat serotonin, triptofan harus melalui beberapa reaksi enzimatik. Pertama, tryptophan hyrodxylase membuat tryptophan menjadi 5-HTP. Kemudian enzim lain (menggunakan vitamin B6 dan seng) membuat 5-HTP menjadi serotonin. Serotonin akhirnya terdegradasi oleh MAO.

Triptofan hidroksilase mungkin merupakan enzim tertua yang menempelkan oksigen ke molekul lain. Karena oksigen pada umumnya cukup reaktif dan beracun secara biokimia, ini merupakan cara awal untuk secara aman membuang kelebihan oksigen yang dihasilkan oleh fotosintesis pada organisme primitif. Reseptor cahaya pada retina manusia (dan hewan lain) sangat mirip dengan reseptor serotonin dan pertama kali diperkirakan berkembang satu miliar tahun yang lalu. Serotonin adalah neurotransmitter tertua, dan antioksidan asli. Ada 20 reseptor serotonin yang berbeda di otak manusia, dan reseptor serotonin ditemukan pada semua hewan, bahkan bulu babi.

Pada hewan lain, serotonin terlibat dalam berenang, menyengat, memberi makan modulasi, pematangan, dan interaksi sosial. Secara umum, itu dianggap sebagai faktor pertumbuhan otak hewan. Pada manusia, defisiensi serotonin berimplikasi pada autisme, sindrom Down, anoreksia, kecemasan, depresi, agresi, alkoholisme, dan gangguan afektif musiman. Terapi cahaya dan obat-obatan yang meningkatkan serotonin adalah perawatan yang efektif untuk depresi yang terjadi dengan tingkat sinar matahari yang rendah. Paparan cahaya meningkatkan serotonin pada manusia, dan kadar serotonin paling rendah pada pertengahan musim dingin, dan lebih tinggi pada hari-hari yang cerah tidak peduli berapa tahun dalam setahun. 10.000 terapi cahaya mengurangi ide bunuh diri pada beberapa orang.

Tryptophan adalah asam amino penting, yang paling banyak tersedia dari sumber hewani (sumber nabati seperti biji labu mengandung asam fitat yang dapat menghambat penyerapannya), dan banyak molekul turunannya yang penting bekerja paling baik dengan banyak sinar matahari. Anggap saja sebagai fotosintesis Anda sendiri.

Dalam beberapa tahun terakhir, kita telah belajar sedikit lebih banyak tentang ritme alami serotonin, khususnya variasi musim panas / musim dingin. Kelompok Meyer di Kanada menggunakan pemindaian PET pada 88 individu yang naif terhadap obat yang sehat, dan menemukan bahwa kadar transporter serotonin yang mengeluarkan serotonin keluar dari otak adalah yang tertinggi selama musim dingin, dan terendah selama musim panas. Para peneliti merasa bahwa pemicu otak yang paling mungkin untuk menjelaskan variasi adalah sinar matahari, meskipun kelembaban juga tampaknya berperan. (Dalam pengantar buku teks klasik Jackson, Melancholia and Depression, orang akan menemukan bahwa pada zaman Hippocrates, abad ke-5 SM, melancholia dikaitkan dengan empedu hitam, musim gugur, dan cuaca dingin / kering).

Mengapa otak kita mengantar serotonin keluar untuk musim dingin? Saya tidak tahu Mungkin itu ada hubungannya dengan variasi musiman dalam suplai makanan. Serotonin juga memberi sinyal rasa kenyang - mungkin kita lebih baik makan lebih banyak di musim dingin ketika kita bisa mendapatkan makanan, dan itu bukan masalah di musim panas ketika makanan kemungkinan lebih banyak. Serotonin, prekursor untuk hormon tidur melatonin, mungkin tidak diperlukan sebanyak di musim dingin, ketika ada lebih sedikit cahaya. Ini memang dugaan, tapi pasti ada alasan bagus.

Ada juga sinyal karbohidrat / protein untuk serotonin. Mekanisme yang sebenarnya berantakan, tapi mari kita uraikan:

Sekali lagi, triptofan adalah asam amino makanan yang kita butuhkan untuk membuat serotonin. Sumber terbaik adalah daging, tetapi ketika kita makan daging, kita mendapatkan campuran dari semua jenis asam amino, dan karena triptofan adalah yang paling melimpah, ketika bersaing dengan semua protein lain untuk masuk ke otak, ia cenderung hilang . Jadi protein tinggi, makanan rendah karbohidrat akan membuat plasma Anda penuh triptofan tetapi otak Anda sedikit rendah.

Kemudian Anda menambahkan beberapa karbohidrat. Inilah bagian yang berantakan. Tidak seperti beberapa asam amino lainnya, triptofan sebagian besar dibawa dalam darah oleh protein lain, albumin. Makan karbohidrat - insulin dipicu, dan protein diambil dari darah dan ditarik ke otot. Kecuali triptofan yang terikat kebanyakan kebal terhadap panggilan sirine dari insulin. Dan transporter otak untuk triptofan tidak peduli jika triptofan terikat dengan albumin atau mengambang bebas. Tiba-tiba, ada lebih banyak triptofan yang nongkrong dalam darah dibandingkan dengan asam amino lainnya, dan triptofan adalah yang pertama kali masuk ke dalam otak untuk sekali saja. Dari sana, ia dibuat menjadi serotonin, dan kita merasa baik dan santai dan penuh dan mengantuk, setidaknya selama beberapa jam sampai sinyal mati. Kemudian kita membutuhkan lebih banyak karbohidrat.

Jadi, apa artinya semua itu? Rob Faigin dan yang lainnya telah mendalilkan bahwa memiliki jumlah gula dan karbohidrat yang tidak senonoh dalam jangka waktu yang lama dapat memaksimalkan mesin serotonin kita, membuat kita tidak bahagia, ketagihan karbohidrat, dan tertekan. Orang-orang yang diet rendah karbohidrat akan mengklaim bahwa tanpa karbohidrat, kita tidak akan memasukkan triptofan ke otak dan kita akan mengalami depresi. Data telah dicampur, dengan beberapa penelitian menunjukkan jumlah tinggi konsumsi gula jangka panjang tidak berpengaruh pada suasana hati, sedangkan yang lain menunjukkan konsumsi gula dan karbohidrat memiliki efek yang cukup kuat pada agresi dan suasana hati (3). Ada juga penelitian yang agak terkenal dari orang-orang yang diet rendah karbohidratnya mengalami lebih banyak depresi setelah satu tahun daripada orang-orang yang diet rendah lemak - tetapi kelompok diet rendah karbohidrat dimulai dengan dua kali lebih banyak orang yang menggunakan obat antidepresan.

Variasi musiman, sinar matahari, gula, dan bunuh diri - semuanya terkait dengan serotonin. Tampaknya bagi saya bahwa manusia telah berkembang dalam semua jenis diet - dari Inuit tinggi lemak (banyak periode cahaya rendah di sana!) Ke Kitavans karbohidrat tinggi. Apa yang dimiliki oleh diet-diet tersebut adalah banyak makanan nyata, kaya nutrisi, tidak ada makanan olahan, tidak ada minyak nabati, dan banyak ikan. Dan sementara Kitavans makan banyak karbohidrat dalam bentuk sayuran bertepung, mereka tidak makan banyak gula. Sejauh yang saya ketahui, dewan juri masih belum mengetahui komposisi makronutrien apa yang benar-benar optimal - bisa berbeda dari musim ke musim atau dari orang ke orang, jika itu penting. Yang paling penting adalah mendapatkan cukup semua blok bangunan mentah. Itu jauh lebih mudah dilakukan jika Anda menghindari makan sampah.

*

Diterjemahkan dari artikel Psychology Today berjudul Sunlight, Sugar, and Serotonin.