stringtranslate.com

Глютамин

Глутамин (символ Gln или Q ) [4] — это α-аминокислота , которая используется в биосинтезе белков . Ее боковая цепь похожа на боковую цепь глутаминовой кислоты , за исключением того, что карбоксильная группа заменена амидом . Она классифицируется как полярная аминокислота с нейтральным зарядом. Она не является незаменимой и условно незаменимой для человека, то есть организм обычно может синтезировать ее в достаточном количестве, но в некоторых случаях стресса потребность организма в глютамине увеличивается, и глутамин должен быть получен из пищи. [5] [6] Она кодируется кодонами CAA и CAG. Она названа в честь глутаминовой кислоты, которая, в свою очередь , названа в честь ее открытия в белках злаковых культур, глютене . [7]

В крови человека глутамин является наиболее распространенной свободной аминокислотой . [8]

Пищевые источники глютамина включают в себя, в частности, богатые белком продукты, такие как говядина , курица , рыба , молочные продукты , яйца , овощи, такие как фасоль , свекла , капуста , шпинат , морковь , петрушка , овощные соки , а также пшеницу , папайю , брюссельскую капусту , сельдерей , листовую капусту и ферментированные продукты , такие как мисо .

Однобуквенный символ Q для глутамина был назначен в алфавитной последовательности N для аспарагина , будучи больше всего на одну метиленовую группу –CH2–. Обратите внимание, что P использовался для пролина, а O избегался из-за сходства с D. Мнемонический Q для глутамина также был предложен. [7]

Функции

Глютамин играет роль в различных биохимических функциях:

Роли в метаболизме

Глутамин поддерживает окислительно-восстановительный баланс, участвуя в синтезе глутатиона и способствуя анаболическим процессам, таким как синтез липидов путем восстановительного карбоксилирования. [16]

Глутамин является источником углерода и азота для использования в других метаболических процессах. Глутамин присутствует в сыворотке в более высоких концентрациях, чем другие аминокислоты [17], и необходим для многих клеточных функций. Примерами служат синтез нуклеотидов и заменимых аминокислот . [18] Одной из важнейших функций глютамина является его способность превращаться в α-КГ, что помогает поддерживать поток цикла трикарбоновых кислот, генерируя АТФ через переносчики электронов НАДН и ФАДН 2. [19] Наибольшее потребление глютамина происходит в клетках кишечника, [8] клетках почек (где он используется для кислотно-щелочного баланса), активированных иммунных клетках, [ 20] и многих раковых клетках. [9] [12] [21]

Производство

Глутамин производится в промышленных масштабах с использованием мутантов Brevibacterium flavum , что дает около 40 г/л за 2 дня, используя глюкозу в качестве источника углерода. [22]

Биосинтез

Синтез глутамина из глутамата и аммиака катализируется ферментом глутаминсинтетазой . Большая часть глутамина вырабатывается в мышечной ткани, на долю которой приходится около 90% всего синтезируемого глутамина. Глутамин также выделяется в небольших количествах легкими и мозгом. [23] Хотя печень способна синтезировать глутамин, ее роль в метаболизме глутамина скорее регулирующая, чем продуктивная, поскольку печень поглощает глутамин, полученный из кишечника через печеночную портальную систему . [8]

Использует

Питание

Глутамин является наиболее распространенной природной заменимой аминокислотой в организме человека и одной из немногих аминокислот, которые могут напрямую пересекать гематоэнцефалический барьер . [8] Люди получают глютамин посредством катаболизма белков в пище, которую они едят. [24] В состояниях, когда ткани строятся или восстанавливаются, например, при росте младенцев или заживлении ран или тяжелых заболеваний, глютамин становится условно незаменимым . [24]

Серповидно-клеточная анемия

В 2017 году Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) одобрило порошок L -глутамина для приема внутрь, продаваемый под торговой маркой Endari , для снижения серьезных осложнений серповидноклеточной анемии у людей в возрасте от пяти лет и старше, страдающих этим заболеванием. [1]

Безопасность и эффективность перорального порошка L-глутамина изучались в рандомизированном исследовании субъектов в возрасте от 5 до 58 лет с серповидноклеточной анемией, у которых было два или более болезненных криза в течение 12 месяцев до включения в исследование. [1] Испытуемые были случайным образом распределены по группам для лечения пероральным порошком L-глутамина или плацебо, а эффект лечения оценивался в течение 48 недель. [1] Испытуемые, которых лечили пероральным порошком L-глутамина, в среднем реже посещали больницу из-за боли, которую лечили парентерально вводимым наркотиком или кеторолаком (кризы серповидноклеточной анемии), по сравнению с субъектами, получавшими плацебо (медиана 3 против медианы 4), реже госпитализировались из-за боли при серповидноклеточной анемии (медиана 2 против медианы 3) и меньше дней в больнице (медиана 6,5 дней против медианы 11 дней). [1] У пациентов, получавших пероральный порошок L-глютамина, также было меньше случаев острого грудного синдрома (опасного для жизни осложнения серповидноклеточной анемии) по сравнению с пациентами, получавшими плацебо (8,6 процента против 23,1 процента). [1]

Распространенные побочные эффекты перорального порошка L-глютамина включают запор, тошноту, головную боль, боль в животе, кашель, боль в конечностях, боль в спине и боль в груди. [1]

Пероральный порошок L-глютамина получил статус орфанного препарата . [1] FDA предоставило одобрение Endari компании Emmaus Medical Inc. [1]

Лечебное питание

Глютамин продается как лечебный продукт питания и назначается, когда медицинский работник считает, что пациенту, находящемуся под его наблюдением, необходим дополнительный глутамин из-за метаболических потребностей, выходящих за рамки того, что может быть удовлетворено за счет эндогенного синтеза или диеты. [25]

Безопасность

Глутамин безопасен для взрослых и недоношенных детей. [26] Хотя глутамин метаболизируется в глутамат и аммиак, оба из которых имеют неврологические эффекты, их концентрации не увеличиваются значительно, и не было обнаружено никаких неблагоприятных неврологических эффектов. [26] Наблюдаемый безопасный уровень дополнительного L -глутамина у нормальных здоровых взрослых составляет 14 г/день. [27]

Неблагоприятные эффекты глутамина были описаны у людей, получающих домашнее парентеральное питание, и у людей с нарушениями функции печени. [28] Хотя глутамин не влияет на пролиферацию опухолевых клеток, все же возможно, что добавление глутамина может быть вредным при некоторых типах рака. [29]

Прекращение приема глютамина у людей, адаптированных к очень высокому потреблению, может вызвать эффект отмены, повышая риск возникновения проблем со здоровьем, таких как инфекции или нарушение целостности кишечника. [29]

Структура

Глутамин может существовать в двух энантиомерных формах: L -глутамине и D -глутамине. L -форма встречается в природе. Глутамин содержит α-аминогруппу, которая находится в протонированной форме −NH 3 + в биологических условиях, и карбоксильную кислотную группу, которая находится в депротонированной форме −COO − , известной как карбоксилат, в физиологических условиях.

Цвиттерионные формы глутамина при нейтральном pH: L-глутамин (слева) и D-глутамин

Исследовать

Последствия истощения глутамина у тяжелобольных людей [30]

Ополаскиватель для полости рта с глутамином может быть полезен для профилактики орального мукозита у людей, проходящих химиотерапию , однако внутривенное введение глютамина, по-видимому, не помогает предотвратить мукозит в желудочно-кишечном тракте. [31]

Считалось, что добавление глутамина может снизить осложнения у людей, которые находятся в критическом состоянии или перенесли операцию на брюшной полости, но это было основано на некачественных клинических испытаниях. [32] Добавки, по-видимому, не полезны для взрослых или детей с болезнью Крона или воспалительным заболеванием кишечника , но клинические исследования по состоянию на 2016 год были недостаточно убедительными. [15] Добавки, по-видимому, не оказывают эффекта на младенцев со значительными проблемами желудка или кишечника. [33]

Некоторые спортсмены используют L -глютамин в качестве добавки. Исследования подтверждают положительное влияние постоянного перорального приема добавки на травмы и воспаления, вызванные интенсивными аэробными и изнурительными упражнениями, но влияние на восстановление мышц после силовых тренировок неясно. [34]

Стрессовые условия для растений (засуха, травма, засоление почвы) вызывают синтез таких растительных ферментов, как супероксиддисмутаза , L-аскорбатоксидаза и дельта-1 ДНК-полимераза . [35] Ограничение этого процесса, инициированного условиями сильного засоления почвы, может быть достигнуто путем внесения в растения экзогенного глутамина. Снижение уровня экспрессии генов, ответственных за синтез супероксиддисмутазы, усиливается с ростом концентрации глутамина. [35]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcdefghi "FDA одобряет новое лечение серповидноклеточной анемии". Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) (пресс-релиз). 7 июля 2017 г. Получено 10 июля 2017 г. Общественное достояниеВ данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .
  2. ^ Weast RC, ред. (1981). CRC Handbook of Chemistry and Physics (62-е изд.). Boca Raton, FL: CRC Press. стр. C-311. ISBN 0-8493-0462-8..
  3. ^ "Использование глютамина во время беременности". Drugs.com . 30 сентября 2019 г. . Получено 23 апреля 2020 г. .
  4. ^ "Номенклатура и символика аминокислот и пептидов". Совместная комиссия по биохимической номенклатуре IUPAC-IUB. 1983. Архивировано из оригинала 9 октября 2008 года . Получено 5 марта 2018 года .
  5. ^ Совет по пищевым продуктам и питанию Института медицины (2006). "Белки и аминокислоты". В Otten JJ, Hellwig JP, Meyers LD (ред.). Диетические нормы потребления: основное руководство по потребностям в питательных веществах (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: National Academies Press. стр. 147. ISBN 978-0-309-10091-5. Архивировано из оригинала (PDF) 9 марта 2014 года.
  6. ^ Lacey JM, Wilmore DW (август 1990). «Является ли глутамин условно незаменимой аминокислотой?». Nutrition Reviews . 48 (8): 297–309. doi :10.1111/j.1753-4887.1990.tb02967.x. PMID  2080048.
  7. ^ ab Saffran M (апрель 1998 г.). «Названия аминокислот и салонные игры: от тривиальных названий до однобуквенного кода, названия аминокислот напрягают память студентов. Возможна ли более рациональная номенклатура?». Biochemical Education . 26 (2): 116–118. doi :10.1016/s0307-4412(97)00167-2. ISSN  0307-4412.
  8. ^ abcde Brosnan JT (июнь 2003 г.). «Межорганный транспорт аминокислот и его регуляция». Журнал питания . 133 (6 Suppl 1): 2068S–2072S. doi : 10.1093/jn/133.6.2068S . PMID  12771367.Значок открытого доступа
  9. ^ ab Corbet C, Feron O (июль 2015 г.). Corbet C, Feron O (ред.). «Метаболические и умственные сдвиги: от зависимости от глюкозы к глутамину и ацетату при раке». Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care . 18 (4): 346–353. doi :10.1097/MCO.0000000000000178. PMID  26001655. S2CID  1478014.
  10. ^ Холл Дж. Э., Гайтон А. К. (2006). Учебник медицинской физиологии (11-е изд.). Сент-Луис, Миссури: Elsevier Saunders. стр. 393. ISBN 978-0-7216-0240-0.
  11. ^ Aledo JC (июль 2004 г.). «Распад глютамина в быстро делящихся клетках: отходы или инвестиции?». BioEssays . 26 (7): 778–785. doi :10.1002/bies.20063. PMID  15221859.
  12. ^ ab Yuneva M, Zamboni N, Oefner P, Sachidanandam R, Lazebnik Y (июль 2007 г.). «Дефицит глутамина, но не глюкозы, вызывает MYC-зависимый апоптоз в клетках человека». The Journal of Cell Biology . 178 (1): 93–105. doi :10.1083/jcb.200703099. PMC 2064426 . PMID  17606868. 
  13. ^ Зелинска М., Альбрехт Дж., Попек М. (2022 ) . «Нарушение регуляции транспорта астроцитарного глутамина при остром гипераммониемическом отеке мозга». Frontiers in Neuroscience . 16 : 874750. doi : 10.3389/fnins.2022.874750 . PMC 9207324. PMID  35733937. 
  14. ^ Dabrowska K, Skowronska K, Popek M, Obara-Michlewska M, Albrecht J, Zielinska M (2018). «Роли транспорта глутамата и глутамина в нейротоксичности аммиака: современное состояние и вопросительные знаки». Endocrine, Metabolic & Immune Disorders Drug Targets . 18 (4): 306–315. doi :10.2174/1871520618666171219124427. PMID  29256360. S2CID  26569656.
  15. ^ ab Yamamoto T, Shimoyama T, Kuriyama M (апрель 2017 г.). «Диетические и энтеральные вмешательства при болезни Крона». Current Opinion in Biotechnology . 44 : 69–73. doi : 10.1016/j.copbio.2016.11.011. PMID  27940405.
  16. ^ Jiang L, Shestov AA, Swain P, Yang C, Parker SJ, Wang QA и др. (апрель 2016 г.). «Восстановительное карбоксилирование поддерживает окислительно-восстановительный гомеостаз во время роста, независимого от прикрепления». Nature . 532 (7598): 255–258. Bibcode :2016Natur.532..255J. doi :10.1038/nature17393. PMC 4860952 . PMID  27049945. 
  17. ^ Welbourne TC (март 1979). «Производство аммиака и включение глутамина в глутатион в функционирующей почке крысы». Канадский журнал биохимии . 57 (3): 233–237. doi :10.1139/o79-029. PMID  436006.
  18. ^ DeBerardinis RJ, Mancuso A, Daikhin E, Nissim I, Yudkoff M, Wehrli S и др. (декабрь 2007 г.). «За пределами аэробного гликолиза: трансформированные клетки могут участвовать в метаболизме глутамина, который превышает потребность в синтезе белков и нуклеотидов». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (49): 19345–19350. Bibcode : 2007PNAS..10419345D. doi : 10.1073/pnas.0709747104 . PMC 2148292. PMID  18032601 . 
  19. ^ DeBerardinis RJ, Lum JJ, Hatzivassiliou G, Thompson CB (январь 2008 г.). «Биология рака: метаболическое перепрограммирование стимулирует рост и пролиферацию клеток». Cell Metabolism . 7 (1): 11–20. doi : 10.1016/j.cmet.2007.10.002 . PMID  18177721.
  20. ^ Newsholme P (сентябрь 2001 г.). «Почему метаболизм L-глутамина важен для клеток иммунной системы в здоровом состоянии, после травмы, операции или инфекции?». Журнал питания . 131 (9 Suppl): 2515S–2522S, обсуждение 2522S–4S. doi : 10.1093/jn/131.9.2515S . PMID  11533304.
  21. ^ Fernandez-de-Cossio-Diaz J, Vazquez A (октябрь 2017 г.). «Пределы аэробного метаболизма в раковых клетках». Scientific Reports . 7 (1): 13488. Bibcode :2017NatSR...713488F. doi :10.1038/s41598-017-14071-y. PMC 5647437 . PMID  29044214. 
  22. ^ Драуз К., Грейсон И., Климанн А., Криммер Х.П., Лейхтенбергер В., Векбекер С. (2007). «Аминокислоты». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a02_057.pub2. ISBN 978-3527306732.
  23. ^ Ньюсхолм П., Лима М.М., Прокопио Дж., Питон-Кури Т.К., Дой С.К., Базотт Р.Б. и др. (февраль 2003 г.). «Глютамин и глутамат как жизненно важные метаболиты». Бразильский журнал медицинских и биологических исследований = Revista Brasileira de Pesquisas Medicas e Biologicas . 36 (2): 153–163. дои : 10.1590/S0100-879X2003000200002 . ПМИД  12563517.
  24. ^ ab Watford M (сентябрь 2015 г.). «Глутамин и глутамат: заменимые или незаменимые аминокислоты?». Animal Nutrition . 1 (3): 119–122. doi :10.1016/j.aninu.2015.08.008. PMC 5945979. PMID  29767158 . 
  25. ^ "GlutaSolve, NutreStore, SYMPT-X GI, SYMPT-X Glutamine (глютамин) Побочные эффекты, взаимодействия и информация о лекарствах на eMedicineHealth". eMedicineHealth . Получено 24 января 2017 г.
  26. ^ ab Garlick PJ (сентябрь 2001 г.). «Оценка безопасности глутамина и других аминокислот». Журнал питания . 131 (9 Suppl): 2556S–2561S. doi : 10.1093/jn/131.9.2556S . PMID  11533313.
  27. ^ Shao A, Hathcock JN (апрель 2008 г.). «Оценка риска для аминокислот таурина, L-глутамина и L-аргинина». Regulatory Toxicology and Pharmacology . 50 (3): 376–399. doi :10.1016/j.yrtph.2008.01.004. PMID  18325648.
  28. ^ Buchman AL (июль 2001 г.). «Глутамин: коммерчески незаменимый или условно незаменимый? Критическая оценка данных по человеку». Американский журнал клинического питания . 74 (1): 25–32. doi : 10.1093/ajcn/74.1.25 . PMID  11451714.
  29. ^ ab Holecek M (сентябрь 2013 г.). «Побочные эффекты длительного приема глютамина». Журнал парентерального и энтерального питания . 37 (5): 607–616. doi :10.1177/0148607112460682. PMID  22990615.
  30. ^ Stehle P, Kuhn KS (2015). «Глутамин: обязательный субстрат парентерального питания в интенсивной терапии». BioMed Research International . 2015 : 545467. doi : 10.1155/2015/545467 . PMC 4606408. PMID  26495301 . 
  31. ^ Берретта М., Мичиели М., Ди Франсия Р., Каппеллани А., Руполо М., Гальвано Ф. и др. (январь 2013 г.). «Питание онкологических больных во время антибластического лечения». Границы бионауки . 18 (1): 120–132. дои : 10.2741/4091 . ПМИД  23276913.
  32. ^ Tao KM, Li XQ, Yang LQ, Yu WF, Lu ZJ, Sun YM и др. (сентябрь 2014 г.). «Добавки глютамина для тяжелобольных взрослых». База данных систематических обзоров Cochrane . 2018 (9): CD010050. doi :10.1002/14651858.CD010050.pub2. PMC 6517119. PMID  25199493 . 
  33. ^ Moe-Byrne T, Brown JV, McGuire W (апрель 2016 г.). McGuire W (ред.). «Добавление глютамина для предотвращения заболеваемости и смертности недоношенных детей». База данных систематических обзоров Cochrane . 4 (4): CD001457. doi :10.1002/14651858.CD001457.pub6. PMC 7055588. PMID  27089158 . 
  34. ^ Raizel R, Tirapegui J (5 декабря 2018 г.). «Роль глютамина в свободной или дипептидной форме в восстановлении мышц после силовых тренировок: обзорное исследование». Nutrire . 43 (1): 28. doi : 10.1186/s41110-018-0087-9 . ISSN  2316-7874. S2CID  81105808.
  35. ^ ab Ulukapi K, Nasircilar AG (февраль 2024 г.). «Роль экзогенного глютамина в прорастании, развитии растений и транскрипционной экспрессии некоторых стресс-связанных генов в луке под воздействием соли». Folia Horticulturae . 36 (1). Польское общество садоводческой науки: 19–34. doi : 10.2478/fhort-2024-0002 . S2CID  19887643.

Внешние ссылки