Der tägliche Proteinbedarf liegt bei etwa 800 mg pro kg Körpergewicht, von Tryptophan werden täglich weniger als 5 mg pro kg Körpergewicht (die empfohlene unschädliche Aufnahmemenge laut FDA) benötigt.

Proteine werden im Magen und Dünndarm in Aminosäuren gespalten. Im Dünndarm gibt es einen Bereich, in dem Aminosäuretransporter diese Nährstoffe durch die Darmwand ins Blut schleusen. Dort nicht aufgenommene Aminosäuren gelangen in tiefere Darmabschnitte und werden dort von der Darmflora verarbeitet. Aminosäuren werden im Körper nicht gespeichert; was nicht benötigt wird, wird abgebaut. Dadurch kann es zum Beispiel bei Mangelernährung oder einseitiger Ernährung recht schnell zu einem Mangel an essentiellen Aminosäuren kommen.

Im Dickdarm entstehen dank Darmflora mehrere Stoffe aus Tryptophan. Eine Auswahl:

• Tryptamin regt die Darmperistaltik an. Die Monoaminoxidase verhindert ein Eindringen in den Körper, und das ist gut so, denn Tryptamin kann am Serotoninrezeptor wirken. Ob im Darm auch in nennenswerter Menge das halluzinogene Dimethyltryptamin gebildet wird, ist Gegenstand von Spekulationen.
• Indolylessigsäure wirkt auf Pflanzen als Wachstumsregulator. Es gibt Hinweise auf eine schädliche Wirkung auf Menschen.
• Skatol und Indol prägen den Geruch von Kot. Interessanterweise wird der Geruch bei starker Verdünnung als angenehm blumig empfunden, sie können daher durchaus für Parfum verwendet werden. Beide Stoffe stimulieren den Arylhydrocarbonrezeptor. Das regt das CYP-System zum Abbau von Fremdstoffen an und führt zur Ausschüttung des immunstärkenden Interleukins IL-22. Darüber hinaus fördert Indol die Ausschüttung von GLP-1 und verlangsamt so die Verdauungstätigkeit.
• Indol-3-Propionsäure ist ein Antioxidans. Eventuell hat sie theraputisches Potential bei der Alzheimer-Krankheit.

Wenn Indol in den Körper gelangt (zum Beispiel über den enterohepatischen Kreislauf), wird es in der Leber unter anderem zu Indoxylsulfat metabolisiert. Indoxylsulfat reichert sich bei Niereninsuffizienz im Körper an, es schädigt Nieren und Gefäße.

Etwa 3–5% des aufgenommenen Tryptophans werden im Körper zu Serotonin umgebaut, ein Teil davon dann zu Melatonin. 

5-Hydroxy-Tryptophan ist lediglich eine Zwischenstufe auf dem Weg von Tryptophan zu Serotonin, es hat keine eigene biologische Funktion. Bei Einnahme kann 5-Hydroxy-Tryptophan Nebenwirkungen im Magen-Darm-Trakt (Übelkeit, Appetitlosigkeit) hervorrufen, da der Darm so schneller größere Mengen Serotonin bilden kann. 5-Hydroxy-Tryptophan wird wie L-Tryptophan bei Depression und schlechtem Schlaf beworben und ist als Nahrungsergänzung erhältlich. Sinnvoll ist die Einnahme wegen der schlechten Verträglichkeit und hohen Kosten nicht. 

Auf Nebenwegen kann beim Umbau von L-Tryptophan Tryptamin entstehen. Tryptamin wird normalerweise zeitnah von der MAO (Monoaminoxidase) abgebaut. Falls die MAO blockiert ist, kann es zur Ausschüttung von Serotonin, Dopamin und Noradrenalin führen und teilweise direkt serotoninartig wirken. Ob aus Tryptamin gegebenenfalls weitere unerwünschte Stoffe wie das halluzinogene N,N-Dimethyltryptamin im Menschen entstehen, ist umstritten.

Serotonin, auch 5-Hydroxy-Tryptamin oder abgekürzt 5HT genannt, ist ein verbreiteter Neurotransmitter. Es sind bis jetzt sage und schreibe 14 unterschiedliche 5HT-Rezeptoren identifiziert, die sich in ganz unterschiedlichen Körperstrukturen wiederfinden – 90% des Serotonins ist übrigens außerhalb des Gehirns. Serotonin als »Glückshormon« zu bezeichnen, greift auf jeden Fall bei weitem zu kurz. Es gibt einige Arzneistoffe, die an gezielt an einzelnen Serotoninrezeptoren angreifen (kleine Auswahl siehe Tabelle). Dazu kommen noch die unzähligen Antidepressiva, die als Serotonin-Wiederaufnahmehemmer dessen Konzentration im Gehirn steigern. Wirklich federführend ist Serotonin bei keinem Vorgang, mit den Worten von Professor Herdegen: »Serotonin ist an allem beteiligt, für nichts verantwortlich.« (Deutsche Apotheker Zeitung Nr. 9/2022)

Es ist nicht sinnvoll, dem Körper Serotonin zuzuführen; die MAO baut es sofort ab. Dazu kommt, dass Serotoninwirkungen am Darm unerwünscht sind.

Melatonin ist ein Hormon, das in der Epiphyse produziert wird. Melatonin wird zu Beginn der Dunkelheit vermehrt ausgeschüttet und fördert so das Einschlafen. Es ist als Nahrungsergänzungsmittel und Arzneimittel erhältlich. Bei Jetlag und durch Wechselschicht bedingter Schlaflosigkeit ist Melatonin nützlich, auch bei ADHS-Patienten mit schlechtem Schlaf wird es eingesetzt. Bei Durchschlafstörungen bringt es nichts.

Tryptophan, das nicht zum Aufbau von Proteinen oder zur Produktion von Serotonin oder Melatonin benötigt wird, wird in einem mehrstufigen Prozess abgebaut. In mehreren Abbauschritten kommen spezielle Enzyme zum Einsatz. Wenn eines dieser Enzyme nicht richtig funktioniert, reichern sich Zwischenprodukte im Körper an. Das kann zu Erkrankungen führen. Die englischsprachige Wikipedia hat eine lange Liste.

In einem ersten (geschwindigkeitsbestimmenden) Schritt entsteht mit Hilfe der Tryptophandixoygenase (TDO) unter Ringöffnung N-Formyl-Kynurenin. Durch Abspaltung von Ameisensäure wird daraus Kynurenin. Von Kynurenin geht es nun in verschiedenen Richtungen weiter. Besonders bei Vitamin-B6-Mangel oder wenn die Kynureninmonooxygenase (KMO) defekt ist, wird der Kynurensäure-Weg beschritten: Durch Ringschluss entsteht Kynurensäure. Diese wird teilweise zu Xanthurensäure verarbeitet. Aus Zellversuchen gibt es Hinweise darauf, dass eine Blockade der KMO bei Chorea Huntington hilfreich sein könnte. Andererseits scheint defekte KMO an der Entstehung von Schizophrenie beteiligt zu sein.

Kynurenin und 3-Hydroxykynurenin wirken im Auge als natürliche UV-Filter. 3-Hydroxykynurenin soll jedoch auch schädliche Wirkungen haben, indem es freie Radikale produziert.

Picolinsäure ist antioxidativ, neuroprotektiv und hat antivirale Eigenschaften. Im Normalfall wird 2-Amino-3-Carboxy-Muconat-Semialdehyd zu Picolinsäure umgesetzt, erst wenn das dafür benötigte Enzym Amino-ß-Carboxymuconat-Semialdehyd-Decarboxylase ausgelastet ist, entsteht Chinolinsäure.

Chinolinsäure ist giftig. Sie erzeugt Exzitotoxizität durch zwei Mechanismen, die sich ergänzen: Einerseits ist sie ein NMDA-Agonist, andererseits blockiert sie die Inaktivierung von Glutamat zu Glutamin. Ergebnis ist der Untergang von Neuronen. Darüber hinaus wirkt sie prooxidativ, besonders im Zusammenspiel mit Eisen. Das kann neben Lipidperoxidation auch zu DNA-Schäden führen. Chinolinsäure scheint bei Depression vermehrt vorzukommen. Interferon α erhöht den Chinolinsäure-Spiegel; das erklärt eventuell dessen depressionsfördende Nebenwirkungen. Auch bei degenerativen Erkrankungen des Gehirns sind erhöhte Chinolinsäure-Spiegel im Spiel. Nachgewiesen sind sie bei ALS, Alzheimer-Erkrankung und es wird vermutet, dass Chinolinsäure auch eine Rolle bei Chorea Huntington und weiteren Erkrankungen spielt. In der englischsprachigen Wikipedia gibt es eine Übersicht. 

Nicotinsäure, bekannter als Niacin oder Vitamin B3, kann im Körper einfach in Nicotinamid umgewandelt werden. Nicotinamid ist Bestandteil von NAD und damit unverzichtbar für Wasserstoffübertragung. Der Tagesbedarf an Niacin liegt im Bereich zwischen 12 und 20 mg für einen Erwachsenen. Nicotinsäure in deutlich höherer Dosierung (500 mg) senkt die Blutfette, leider ohne positive Auswirkung auf Erkrankungen. Darüber hinaus ist hochdosiertes Niacin schlecht verträglich. Schwerer Mangel an Niacin und Tryptophan führt zur Erkrankung Pellagra. Solange ausreichend Tryptophan vorhanden ist, stellt der Körper Niacin aus Tryptophan her, dabei wird Chinolinsäure zu Nicotinsäure verstoffwechselt. Um die Entstehung von Chinolinsäure zurück zu drängen, sollte einerseits der Tryptophan-Abbau insgesamt gedämpft werden – das gelingt am einfachsten durch eine bedarfsgerechte Ernährung – andererseits sollte eine gute Niacin-Versorgung vorliegen.