A new method for rapidly and simultaneously decreasing serotonin and catecholamine synthesis in humans

A new method for rapidly and simultaneously decreasing serotonin and catecholamine synthesis in humans

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J Psychiatry Neurosci 2003;28(6):464-67

Marco Leyton, PhD; Valerie Kwai Pun, BSc; Chawki Benkelfat, MD, DERBH; Simon N. Young, PhD

Department of Psychiatry, McGill University, Montréal, Que.

Abstract

Objective: The administration of amino acid (AA) mixtures that are selectively deficient either in tryptophan or phenylalanine plus tyrosine can decrease serotonin or catecholamine synthesis, respectively. In the present study, we assessed whether a mixture that was simultaneously deficient in tryptophan, phenylalanine and tyrosine could induce sufficient protein synthesis that plasma levels of all 3 monoamine precursors would decrease.

Design: Ten healthy volunteers (5 male, 5 female) were administered a tryptophan/ phenylalanine/tyrosine-deficient AA mixture in an open-label study. Plasma concentrations of large neutral AAs were measured before and 5 hours after mixture ingestion.

Results: The tryptophan/phenylalanine/ tyrosine-deficient mixture lowered plasma concentrations of the 3 AAs by 67%, 78% and 77%, respectively (p ≤ 0.001); their ratio to other large neutral AAs was decreased more, namely, by 87%, 90% and 90% (p ≤ 0.001). Mood lowering was seen on 3 subscales of the bipolar Profile of Mood States, that is, elated–depressed, composed–anxious and clearheaded–confused, as well as 2 visual analog scales, bored and irritated (p ≤ 0.05).

Conclusions: Acute tryptophan/phenylalanine/tyrosine depletion may be a suitable new method for rapidly decreasing serotonin and catecholamine transmission simultaneously.

Résumé

Objectif : L’administration de mélanges d’acides aminés (AA) comportant une carence sélective en tryptophane ou en phénylalanine et tyrosine peut réduire la synthèse de la sérotonine ou des catécholamines, respectivement. Au cours de cette étude, nous avons cherché à déterminer si un mélange comportant une carence simultanée en tryptophane, phénylalanine et tyrosine pourrait provoquer une synthèse de protéines suffisante pour réduire les taux plasmatiques des trois précurseurs des monoamines.

Conception : Au cours d’une étude ouverte, on a administré à 10 volontaires en bonne santé (5 hommes, 5 femmes) un mélange d’AA comportant une carence en tryptophane, phénylalanine et tyrosine. On a mesuré les concentrations plasmatiques de gros AA neutres avant l’ingestion du mélange et cinq heures après.

Résultats : Le mélange comportant une carence en tryptophane, phénylalanine et tyrosine a réduit les concentrations plasmatiques des trois AA de 67 %, 78 % et 77 %, respectivement (p ≤ 0,001). Leur ratio par rapport à d’autres gros AA neutres a diminué davantage, soit de 87 %, 90 % et 90 % (p ≤ 0,001). On a constaté une hypothymie sur trois échelles du Profile of Mood States bipolaire, soit excité-déprimé, calme-anxieux et lucide-confus, ainsi que sur deux échelles analogiques visuelles, ennuyé et irrité (p ≤ 0,05).

Conclusions : L’épuisement aigu du tryptophane, de la phénylalanine et de la tyrosine peut être un nouveau moyen convenable de réduire la transmission de la sérotonine et des catécholamines simultanément.


Medical subject headings: catecholamines; dopamine; norepinephrine; phenylalanine; serotonin; tryptophan; tyrosine.

Submitted Oct. 23, 2002; Revised Jan. 15 2003; Mar. 6, 2003; Accepted Mar. 21, 2003

Acknowledgements: The authors are grateful to Ms. Francine Weston and Ms. Franceen Lenoff for their expert assistance. Drs. Leyton and Benkelfat are the recipients of salary awards from Fonds de la recherche en santé du Québec (FRSQ).

Competing interests: None declared.

A preliminary report based on this study was presented at the 25th annual meeting of the Canadian College of Neuropsychopharmacology, 9–12 June 2002, Ottawa, Ont.

Correspondence to: Dr. Marco Leyton, Department of Psychiatry, McGill University, 1033 Pine Ave. W, Montréal QC H3A 1A1; fax 514 398-4866; marco.leyton@mcgill.ca