Глютамін - військові стратегії для підтримання харчування та імунної функції на місцях -

Книжкова полиця NCBI. Служба Національної медичної бібліотеки, Національних інститутів охорони здоров’я.

Комітет Інституту медицини (США) з досліджень військового харчування. Військові стратегії для забезпечення харчування та імунних функцій на місцях. Вашингтон (округ Колумбія): Національна академія преси (США); 1999 рік.

Військові стратегії для забезпечення харчування та імунних функцій на місцях.

Дуглас В. Вілмор 1

Вступ

У людини традиційно вважають глютамін необов’язковою амінокислотою, ймовірно, через його велику кількість в різних амінокислотних пулах організму. Майже всі клітини людини містять фермент глутамінсинтетазу, який за відповідних умов може виробляти глутамін. Однак нещодавно було постульовано, що під час катаболізму потреба тканин у глютаміні перевищує ендогенне вироблення цієї амінокислоти, що призводить до дефіциту глутаміну (Lacey and Wilmore, 1990). Вважається, що такі важкі захворювання, як травми, опіки (Gore і Jahoor, 1994; Parry-Billings et al., 1990), інфекції (Shabert and Wilmore, 1996) та/або інші захворювання, пов'язані зі значною запальною реакцією, ініціюють це підвищена потреба в глютаміні. Екзогенний глютамін може бути корисним під час цих умов для відновлення достатнього надходження цієї важливої поживної речовини.

Глютамін забезпечує готове джерело енергії завдяки перетворенню на проміжні продукти циклу лимонної кислоти та утворення АТФ. Він служить основним субстратом, що бере участь у внутрішньоорганічному транспорті азоту, і є високоефективним, оскільки містить два азотних фрагменти. Це має важливе значення у виробництві пуринів та піримідинів, необхідних для біосинтезу ДНК (Martin, 1985), і служить попередником у деяких тканинах для метаболічних основ (Welbourne, 1995) (тобто ендогенно синтезовані пурини та піримідини; ті, що не є дієтичними джерела) та глікопротеїди. Глютамін також є регулятором (або співрегулятором) проліферації клітин (Kandil et al., 1995), генерації білків теплового шоку 2 (Ehrenfried et al., 1995) та експресії певних рецепторів клітинної поверхні (Spittler та ін., 1995). Невідомо, чи деякі з цих конкретних видів діяльності включають прямі або непрямі генетичні механізми регуляції.

Глютамін також може обмежувати швидкість синтезу глутатіону, одного з найважливіших внутрішньоклітинних антиоксидантів. Дослідження показують, що в присутності цистеїну надходження глютаміну збільшить запаси глутатіону та зменшить пошкодження окислювачів (Hong et al., 1992).

У цій главі розглядаються відповідні клінічні дослідження, які вказують на зв’язок між глутаміном та імунним захистом організму.

Фізіологічна біохімія

Під час катаболічних станів відбувається вироблення (синтез та секреція) різноманітних гормонів стресу, включаючи глюкокортикоїди; було показано, що цей останній стероїд індукує експресію глутамінсинтетази в скелетних м’язах (Hickson et al., 1996) і таким чином ініціює de novo синтез глутаміну та посилене вироблення та викид глютаміну в скелетних м’язах у кров. У нормальних людей у постабсорбційному стані вважається, що приблизно 40 відсотків глютаміну в плазмі отримують з інших амінокислот, а ще 45 відсотків походить від його безпосереднього вивільнення з білка тканини (Perriello et al., 1995). Залишок глутаміну походить від перетворення глюкози та глутамату в глутамін. Досі не проводились дослідження на особах зі стресом, щоб визначити відносний внесок різних станів хвороби у прискорену швидкість вироблення глютаміну під час стресу, але дані з моделей на тваринах (Muhlbacher et al., 1984) свідчать про те, що всі шляхи прискорені для посилення глутаміну виробництво під час катаболічних станів.

Глютамін, що виробляється скелетними м’язами, транспортується через кров і поглинається різними вісцеральними органами (Souba et al., 1985). Розподіл глютаміну в крові залежить від концентрації, але також залежить від мембранних транспортерів, які розподіляються по різних вісцеральних тканинах. Ці транспортери регулюються різноманітними метаболічними факторами, які змінюють швидкість транспортування глютаміну в клітину (Fischer et al., 1995). Під час стресових станів органи змагаються за глютамін, і серед тканин встановлюється ієрархія пріоритетів для визначення поглинання глютаміну та подальшого його використання. Органи або тканини, такі як печінка, слизова оболонка шлунково-кишкового тракту, нирки та імунологічна тканина, є основними споживачами глутаміну. Зі зниженням концентрації крові клітинний транспорт разом із припливом крові до певних органів стають чинниками, що обмежують швидкість, що визначає поглинання клітин та подальше використання. Ці регулюючі події та внутрішньоорганічна конкуренція за глютамін мають великий вплив на захист клітин, їх проліферацію та функцію.

Глютамін та імунна функція

У 1950-х роках було зрозуміло, що глутамін є необхідною поживною речовиною в пробірці необхідний для росту деяких бактерій і майже всіх культивованих клітин. Ігл та колеги (1956) повідомили, що як фібробласти миші, так і клітини HeLa гинули в культурі, якщо носій не був доповнений глутаміном. Коли цю амінокислоту додавали до культурального середовища, проліферація клітин відбувалася відповідно до дози із збільшенням концентрації глутаміну. Ardawi та Newsholme (1983) вивчали лімфоцити, зібрані з брижових лімфатичних вузлів щурів, щоб визначити вплив глутаміну на функцію клітин. Додавання глютаміну спричинило чотирикратне збільшення включення [3H] тимідину, маркера клітинної проліферації. Цей ефект не спостерігався, коли глутамін замінювався іншими амінокислотами або аміаком.

Поглинання глютаміну в цих та інших експериментах значно перевищувало вимоги до окисного метаболізму досліджуваних клітин. У проліферативних клітинах глутамін дає такі сполуки, як аміак, глутамат, аспарат та лактат, процес, який називають глутамінолізом (McKeehan, 1982; Newsholme et al., 1988a, b). Цей шлях робить доступними основні попередники - аміак, глутамін та аспартат - для біосинтезу пуринів та піримідинів. Глютамін також забезпечує азот для утворення глюкозаміну, гуанозинтрифосфату (GTP) та нікотинаміду аденіндинуклеотиду (NAD), усіх важливих речовин, необхідних для нормальної роботи клітин.