Глутамин как аминокислота¶

Глутамин — одна из двадцати стандартных протеиногенных аминокислот, условно незаменимая, то есть синтезируемая в организме человека, но при определённых состояниях требующая поступления извне. Входит в состав белков наряду с другими аминокислотами, а в свободном виде участвует в обмене азота, работе иммунной системы и энергетическом обеспечении быстро делящихся клеток. По химическому строению представляет собой амид глутаминовой кислоты; молекулярная формула — C₅H₁₀N₂O₃, молярная масса — около 146,15 г/моль.

¶Химическое строение и свойства

Глутамин относится к алифатическим аминокислотам с незаряженной полярной боковой цепью. Его боковой радикал содержит амидную группу (–CONH₂), которая не ионизируется в физиологических условиях, но способна образовывать водородные связи. Благодаря этому глутамин хорошо растворим в воде и плохо — в неполярных растворителях.

В нейтральных растворах аминокислота существует в виде цвиттер-иона. Изоэлектрическая точка глутамина близка к 5,65. При гидролизе амидной группы образуется глутаминовая кислота и аммиак; эта реакция лежит в основе ключевой роли глутамина как переносчика азота в организме.

Амидная группа отличает глутамин от глутаминовой кислоты: у первой она сохраняется, у второй заменена на карбоксильную. Обе аминокислоты часто рассматриваются вместе, однако выполняют разные биохимические функции.

¶Биологическая роль

Глутамин — наиболее распространённая свободная аминокислота в плазме крови человека; её концентрация составляет примерно 0,5–0,9 ммоль/л, что выше концентрации большинства других аминокислот. Он выполняет несколько взаимосвязанных функций:

• Транспорт азота. Глутамин переносит аммиак в нетоксичной форме от тканей к печени и почкам, где азот включается в цикл мочевины или выводится с мочой.
• Энергетический субстрат. Быстро делящиеся клетки — лимфоциты, энтероциты, клетки почечных канальцев — используют глутамин как источник энергии наряду с глюкозой.
• Синтез нуклеотидов. Амидный азот глутамина необходим для образования пуринов и пиримидинов, то есть для построения ДНК и РНК.
• Регуляция кислотно-щелочного баланса. В почках глутамин участвует в выведении ионов водорода и поддержании pH крови.
• Предшественник нейромедиаторов. В центральной нервной системе из глутамина синтезируются глутамат и гамма-аминомасштабная кислота (ГАМК), участвующие в передаче нервных сигналов.
• Иммунная функция. Глутамин служит основным топливом для лимфоцитов и макрофагов; при его дефиците снижается активность иммунного ответа.

¶Метаболизм

Синтез глутамина катализируется ферментом глутаминсинтетазой, который присоединяет аммиак к глутаминовой кислоте с затратой АТФ. Обратная реакция — гидролиз до глутамата и аммиака — осуществляется глутаминазой. Соотношение активности этих двух ферментов определяет направление потока азота в организме.

Основные места синтеза — скелетные мышцы и головной мозг; основные потребители — кишечник, почки, печень и иммунные клетки. В скелетных мышцах сосредоточено до 60 % всего свободного глутамина тела, поэтому мышечная масса рассматривается как его главное депо.

При интенсивных физических нагрузках, травмах, ожогах, сепсисе и ряде заболеваний потребность в глутамине резко возрастает, а его концентрация в плазме падает. Это состояние называют глутаминовым истощением.

¶Пищевые источники

Глутамин содержится в белковых продуктах животного и растительного происхождения. Наибольшие количества отмечаются в:

При термической обработке часть глутамина разрушается, поэтому точное содержание в готовых блюдах ниже, чем в сырье.

¶Применение

В медицине и спорте глутамин используется в виде порошка или капсул — так называемого свободного глутамина. Области применения:

• Клиническое питание. Внутривенное введение глутамина входит в состав парентерального питания у тяжелобольных, пациентов после операций и при ожоговой болезни.
• Гастроэнтерология. Глутамин назначают при заболеваниях кишечника, сопровождающихся атрофией слизистой, поскольку энтероциты зависят от него как от основного топлива.
• Спортивное питание. Применяется для поддержки иммунитета и восстановления после интенсивных тренировок, хотя убедительность данных о приросте мышечной массы остаётся предметом дискуссий.
• Иммунология. Изучается как средство поддержки иммунной функции при тяжёлых инфекциях и иммунодефицитах.

¶Дефицит и безопасность

Выраженный дефицит глутамина развивается при критических состояниях: политравме, обширных ожогах, сепсисе, тяжёлых инфекциях, а также при длительном голодании. Он проявляется потерей мышечной массы, ослаблением иммунитета, нарушением работы кишечника.

При пероральном приёме глутамин обычно хорошо переносится. Возможные побочные эффекты — вздутие, тошнота, головная боль. Высокие дозы не рекомендуются при печёночной и почечной недостаточности. Перед применением в лечебных целях необходима консультация врача.

¶История изучения

Глутамин был выделен в 1886 году немецким химиком Эрнстом Шульце из сока сахарной свёклы, что и определило его название (от лат. gluten — клей, связанного с клейковиной). Долгое время он считался второстепенным компонентом белков. Интерес к нему резко вырос во второй половине XX века, когда были описаны его ключевые метаболические функции. В 1950-х годах Ханс Кребс установил роль глутамина в обмене азота, а позднее были выявлены его значение для иммунной системы и кишечника. С 1990-х годов глутамин стал объектом активных клинических исследований, а его препараты вошли в рекомендации по питанию критически больных пациентов.