Глютамин как аминокислота¶

Глютамин (также глутамин; сокращённо Gln или Q) — одна из двадцати стандартных протеиногенных аминокислот, условно незаменимая аминокислота, играющая центральную роль в азотистом обмене организма. В физиологических условиях относится к нейтральным полярным аминокислотам; в составе белков кодируется кодонами CAA и CAG. Глютамин — наиболее распространённая свободная аминокислота в плазме крови и внутриклеточной среде млекопитающих, а также ключевой переносчик азота между тканями.

¶Химическое строение

По строению глютамин представляет собой α-аминокислоту с боковой цепью, содержащей амидную группу:

• аминогруппа (–NH₂) при α-углеродном атоме;
• карбоксильная группа (–COOH);
• боковая цепь –CH₂–CH₂–C(O)NH₂, то есть амид глутаминовой кислоты.

Брутто-формула — C₅H₁₀N₂O₃, молярная масса — около 146,15 г/моль. За счёт амидной группы глютамин не несёт заряда при физиологических значениях pH и легко проникает через клеточные мембраны, что отличает его от глутаминовой кислоты. Амидный азот боковой цепи служит удобной «упаковкой» для переноса аммиака: он менее токсичен, чем свободный аммоний.

¶Биосинтез и источники

В организме глютамин синтезируется из глутаминовой кислоты ферментом глутаминсинтетазой с затратой АТФ:

глутамат + NH₃ + АТФ → глютамин + АДФ + фосфат.

Реакция протекает главным образом в скелетных мышцах, печени и мозге. Обратное превращение катализируется глутаминазой, которая высвобождает аммиак и глутамат.

Поскольку клетки способны синтезировать глютамин самостоятельно, его относят к условно незаменимым аминокислотам: при обычном питании потребность покрывается внутренним синтезом, но при интенсивных нагрузках, стрессе, травмах, сепсисе или заболеваниях желудочно-кишечного тракта потребность резко возрастает, и тогда глютамин становится условно незаменимым.

Пищевые источники:

¶Биологическая роль

Глютамин участвует в широком круге процессов:

• Транспорт азота. Переносит азот из мышц в печень и почки, участвуя в обезвреживании аммиака и синтезе мочевины.
• Энергетический субстрат. Быстро делящиеся клетки (лимфоциты, энтероциты кишечника, клетки иммунной системы) используют глютамин как основной источник энергии наряду с глюкозой.
• Синтез нуклеотидов. Амидный азот необходим для образования пуринов и пиримидинов, то есть для построения ДНК и РНК.
• Регуляция кислотно-щелочного баланса. В почках глютамин расщепляется с выделением аммиака, который нейтрализует кислоты и выводится с мочой.
• Нейромедиаторный обмен. Служит предшественником глутамата и γ-аминомасляной кислоты (ГАМК) — ключевых возбуждающего и тормозного нейромедиаторов.
• Антиоксидантная защита. Участвует в синтезе глутатиона — важнейшего внутриклеточного антиоксиданта.

¶Применение

¶Медицина и клиническое питание

Глютамин применяется в парентеральном и энтеральном питании тяжёлых пациентов: при ожогах, политравме, после обширных операций, при критических состояниях. Добавление глютамина к инфузионным растворам способствует поддержанию целостности слизистой кишечника, снижает частоту инфекционных осложнений и уменьшает катаболизм мышц. В гастроэнтерологии используется при синдроме короткой кишки и воспалительных заболеваниях кишечника.

¶Спортивное питание

В спортивной среде глютамин популярен как добавка для восстановления и поддержки иммунитета после интенсивных тренировок. Утверждения о заметном росте мышечной массы при его приёме не подтверждены строгими исследованиями; более обоснованно его влияние на восстановление и снижение риска респираторных инфекций у спортсменов на пике нагрузок.

¶Пищевая промышленность

В пищевой промышленности глютамин и его производные применяются как усилители вкуса и регуляторы кислотности; глутамат натрия — мононатриевая соль глутаминовой кислоты — известен как усилитель вкуса умами.

¶Метаболические особенности и клиническое значение

Печень активно поглощает глютамин и расщепляет его глутаминазой, направляя азот в цикл мочевины. Почки используют глютамин для аммониогенеза — процесса, критичного при метаболическом ацидозе. Мозг синтезирует глютамин в астроцитах, откуда он переносится в нейроны и там превращается в глутамат — так работает «глутамат-глютаминовый цикл», обеспечивающий нейротрансмиссию и защиту от избытка возбуждающих сигналов.

Нарушения обмена глютамина связаны с рядом состояний: при печёночной недостаточности повышается его уровень в крови и спинномозговой жидкости; при некоторых опухолях наблюдается «глютаминовая зависимость» — раковые клетки активно потребляют глютамин, что делает ферменты его метаболизма перспективными мишенями противоопухолевой терапии.

¶Безопасность

В обычных дозах (до 20–30 г в сутки у взрослых) глютамин хорошо переносится; возможны дискомфорт в желудке, тошнота, головная боль. Осторожность требуется при тяжёлых заболеваниях печени и почек, поскольку избыток глютамина влияет на азотистый баланс. Перед применением высоких доз в клинических целях необходима консультация врача.