Глютамин — аминокислота и метаболит¶

Глютамин (L-глютамин, Glu, Q) — одна из 20 протеиногенных аминокислот, входящих в состав белков живых организмов. Относится к классу полярных незаряженных аминокислот, является наиболее распространённой свободной аминокислотой в крови и мышечной ткани человека. В организме взрослого человека содержится около 80–120 г глютамина, что делает его самой abundantной аминокислотой в свободном виде.

¶Химические свойства

Глютамин — аминокислота с молекулярной формулой C₅H₁₀N₂O₃ и молярной массой 146,14 г/моль. Содержит в боковой цепи амидную группу (–CONH₂), что отличает его от глютаминовой кислоты, несущей карбоксильную группу. Амидный азот глютамина служит донором азота в биосинтезе пуринов, пиримидинов, аминогликозидов и других соединений.

В природе встречается исключительно в L-форме; D-глютамин не встраивается в белки и не используется в метаболизме человека.

¶Биосинтез и обмен

Глютамин синтезируется в организме из глютаминовой кислоты ферментом глутаминсинтетазой, для чего требуется АТФ и ионы Mg²⁺. Основные «фабрики» синтеза — скелетные мышцы, лёгкие, жировая ткань. Обратная реакция — гидролиз глютамина до глютаминовой кислоты и аммиака — катализируется глутаминазами, преимущественно в почках, кишечнике и печени.

Глютамин играет центральную роль в азотистом обмене: он связывает токсичный аммиак и транспортирует его между органами. В почках глутаминаза высвобождает аммиак, который нейтрализуется и выводится с мочой, что участвует в регуляции кислотно-основного баланса.

¶Роль в организме

¶Энергетический субстрат

Глютамин служит предпочтительным энергетическим субстратом для клеток кишечника (энтероцитов), иммунных клеток (лимфоцитов, макрофагов) и почечных канальцев. В условиях стресса, травмы или сепсиса потребность в глютамине существенно возрастает, и он начинает условно относиться к «условно незаменимым» аминокислотам.

¶Глюконеогенез

При голодании или интенсивной физической нагрузке глютамин может служить субстратом для глюконеогенеза: через α-кетоглутарат цикла Кребса он превращается в глюкозу. На долю глютамина приходится до 20–40 % глюконеогенеза в условиях голодания.

¶Нейромедиатор

Глютаминовая кислота, образующаяся из глютамина, является основным возбуждающим нейромедиатором центральной нервной системы. Сам глютамин выступает предшественником как глутамата, так и тормозного нейромедиатора GABA (γ-аминомасляной кислоты) в реакции декарбоксилирования глутаматдекарбоксилазой.

¶Участие в синтезе нуклеотидов

Амидный азот глютамина необходим для синтеза азотистых оснований — как пуриновых (А, Г), так и пиримидиновых (Ц, Т, У). Это делает глютамин критически важным для деления клеток и репликации ДНК.

¶Источники и суточная потребность

Глютамин синтезируется в организме в количестве, достаточном для покрытия базовых потребностей, поэтому к незаменимым аминокислотам он не относится. Однако при стрессе, травмах, ожогах, после операций и при интенсивных тренировках синтез может не покрывать расход, и тогда возникает дефицит.

Основные пищевые источники:

Суточная потребность в глютамине для здорового взрослого человека оценивается в 0,1–0,3 г на кг массы тела (примерно 7–20 г в сутки), однако точные рекомендации не унифицированы.

¶Применение в медицине и спорте

¶Клиническое применение

В медицинской практике L-глютамин применяется как компонент парентерального (внутривенного) питания, особенно у пациентов с тяжёлыми ожогами, сепсисом, после обширных операций. Некоторые исследования указывают на способность глютамина снижать частоту инфекционных осложнений и укорачивать сроки пребывания в стационаре у хирургических больных, хотя данные мета-анализов противоречивы.

Глютамин входит в состав средств для восстановления кишечного барьера при синдроме «кишечной недостаточности».

¶Спортивное питание

В спортивной индустрии глютамин продаётся как добавка для ускорения восстановления после тренировок, поддержки иммунитета и предотвращения катаболизма. Крупные обзорные исследования не подтвердили значимого эффекта глютамина на мышечную массу и силовые показатели у здоровых спортсменов, однако отдельные работы связывают приём добавки со снижением частоты респираторных инфекций у лиц с интенсивными нагрузками.

¶Дефицит и избыток

Клинически значимый дефицит глютамина у здоровых людей не описан. При тяжёлых состояниях (ожоги >20 % поверхности тела, сепсис, послеоперационный период) концентрация глютамина в плазме снижается, что сопровождается нарушением функций иммунной системы и кишечника.

Избыток глютамина у здоровых людей при соблюдении разумных дозировок безопасен. В высоких дозах возможны желудочно-кишечные расстройства. У пациентов с тяжёлой печёночной или почечной недостаточностью избыток аммиака, образующегося при метаболизме глютамина, может усугублять энцефалопатию.

¶Л-глютамин в составе белков

В большинстве белков глютамин встречается реже, чем глютаминовая кислота. При стандартных методах гидролиза белков часть остатков глютамина необратимо превращается в глютаминовую кислоту, поэтому при анализе аминокислотного состава часто суммируют обе аминокислоты как Glx.

Источники:

• «Биохимия» П. Нельсона, Т. Кокс (учебник, перевод с английского)
• «Harper’s Illustrated Biochemistry» (30-е издание)
• Материалы Национального института здоровья США (NIH) по глютамину
• «Аминокислоты, пептиды и белки» В. М. Поникидина, Е. Н. Поникидиной
• Рекомендации ВОЗ/ФАО по оценке потребности в белке и аминокислотах