||
谷 氨 酰 胺
现代社会很多人都在持续食用低质量、高碳水化合物、低纤维的加工食品,饮食摄入可能影响他的肠道通透性。例如,某些饮食成分,如高脂肪或高糖饮食,与肠道通透性和炎症增加有关。
其他因素包括压力、微生物入侵和对感染的免疫反应,都可能会给肠道带来不同程度的伤害。
肠道疾病带来的损伤
一些肠道疾病包括炎症性肠病(如克罗恩病和溃疡性结肠炎)、肠道感染、肠道功能障碍等,通常会对肠道黏膜造成不同程度损害。
炎症性肠病的主要特征是肠道黏膜出现持续性炎症。这些病理改变会破坏肠道黏膜屏障的完整性,增加肠道通透性,从而导致细菌和毒素进入机体,引发全身性炎症反应。
注:在克罗恩病中,炎症可波及整个消化道,导致黏膜水肿、糜烂和溃疡形成。而在溃疡性结肠炎中,炎症主要局限于结肠和直肠,也会造成黏膜损害。
肠道感染如细菌性痢疾、病毒性胃肠炎等。这些感染通常会引起肠道黏膜的炎症反应,导致黏膜水肿、充血、出血等表现。严重时还可能出现黏膜糜烂和溃疡。这些病理改变会破坏肠道屏障功能,增加肠道通透性,引发继发性全身症状。
此外,一些功能性肠道疾病,如肠易激综合征,也可能伴有不同程度的肠道黏膜损害。这些疾病的发病机制复杂,往往涉及消化道、神经、内分泌、免疫等多个系统的失调,最终导致肠道黏膜屏障功能紊乱。
黏膜屏障功能受损、炎症→ 需要合适的干预
肠道疾病导致黏膜屏障功能受损,增加肠道通透性,使得细菌、毒素等有害物质进入机体,引发全身性炎症反应,从而恶化疾病。肠道通透性升高也会损害上皮细胞功能并降低营养吸收效率。因此,在肠道疾病治疗中,维护和修复受损的肠道黏膜屏障功能至关重要。
相比传统药物,营养补充剂如谷氨酰胺更温和
一些抗生素、止泻药等可以帮助加速修复肠道粘膜,缓解炎症反应,预防再次感染,但是,这些传统药物疗法往往存在一些问题,比如可能导致胃肠道副作用、干扰肠道微生态平衡、长期用药引发依赖性等。
相比之下,营养补充剂如谷氨酰胺,能够更加温和地调节肠道功能,修复受损的肠道粘膜屏障,同时也有助于维护肠道微生态平衡。
谷氨酰胺(Gln)是一种α-氨基酸,是核苷酸合成的重要前体之一。谷氨酰胺广泛参与机体的各种生物活动,是体内最丰富的游离氨基酸,约占总游离氨基酸的50%。谷氨酰胺是条件性必需氨基酸,在应激状态下(如压力、炎症、感染、创伤等)需要靠外部摄取满足。
根据发表在《国际分子科学杂志》上的一项研究显示,谷氨酰胺是血液和细胞中最常见的氨基酸之一,是肠道细胞的首选能量来源。谷氨酰胺补充剂可以保护肠道内壁并帮助其保持强大的肠道屏障,降低肠道通透性(即肠漏),刺激肠上皮细胞增殖,增强免疫细胞功能,在减少炎症反应的同时支持免疫系统,从而有助于促进受损肠道的快速修复,并最终改善疾病预后,这使其成为一种更加安全有效的肠道粘膜修复策略。
因此有研究提出,给予危重症患者适量的谷氨酰胺对于维持其正常肠屏障功能、降低炎性介质水平是有益的。但对于危重症患者应用谷氨酰胺是否能获益目前尚存在争论。
本文我们来了解一下谷氨酰胺是什么,其过量或缺乏会带来什么影响,为什么谷氨酰胺可以帮助修复肠道黏膜修复及缓解炎症,使用谷氨酰胺应该注意什么等,从而了解谷氨酰胺的作用及相关应用。
01什么是谷氨酰胺及其对人体的重要性什么是谷氨酰胺?
谷氨酰胺是一种是一种条件性必需氨基酸,由谷氨酰胺合成酶在各种器官中从头合成,在人体多个系统包括肠道、免疫等发挥重要作用。它是血液中最丰富的游离氨基酸,是肠道细胞的重要底物,谷氨酰胺可以有效增强小肠肠内皮细胞的功能、增殖和生命周期。
为什么说谷氨酰胺是一种条件性必需氨基酸?
虽然人体可以自行产生谷氨酰胺,但在某些特定的高代谢状态下,例如生病、创伤、烧伤、压力、感染期间,其自身合成可能不足以满足需求,可能需要从外部食物中获取。
谷氨酰胺与谷氨酸有什么区别与关联?
谷氨酸和谷氨酰胺是两种对人体健康至关重要的氨基酸。
谷氨酸也是一种非必需氨基酸,也就是说人体可以自行产生谷氨酸。然而,它也存在于许多食物中,如肉类、家禽、鱼类、蛋类和乳制品。谷氨酸也以味精的形式用作食品添加剂。它可以完整或以结合形式提供。
但在体内,它也可以作为多种化合物的分解产物——比如来自谷氨酰胺,也来自叶酸和葡萄糖。谷氨酸广泛存在于肌肉中所有的蛋白质储存中。因此,从某种意义上说,它们需要彼此来帮助人体。虽然谷氨酰胺被视为发挥修复肌肉和治疗某些疾病作用的主要氨基酸,但谷氨酸却在幕后发挥作用,为谷氨酰胺发挥其作用做出一切正确的行动。
关于谷氨酸详见我们之前的文章:兴奋神经递质——谷氨酸与大脑健康
谷氨酰胺合成代谢:
具体来说,谷氨酰胺代谢主要通过两个步骤进行:
第一步:在谷氨酰胺酶的催化下,谷氨酰胺转化为谷氨酸
第二步:通过天冬氨酸氨基转移酶和丙氨酸氨基转移酶的作用,谷氨酸进行转氨反应,生成α-酮戊二酸、丙氨酸和天冬氨酸
哪些部位含有谷氨酰胺?
谷氨酰胺存在于人体所有细胞中,但在肌肉细胞中含量尤其丰富。谷氨酰胺也存在于血液、消化道、肝脏、大脑中。
谷氨酰胺在人体各组织器官中的分布呈现出显著的浓度梯度特征。具体来说:
血浆中的浓度:维持在500-700 μM之间,约占血浆游离氨基酸总量的20%
脑脊液(CSF)中的浓度:500-1000 μM
细胞外液(ECF)中的浓度:200-500 μM
全脑组织中的浓度:5000-7000 μM
哪些食物含有谷氨酰胺?
谷氨酰胺存在于许多食物中,包括:
肉类,包括牛肉、猪肉、家禽。
鱼类(尤其是金枪鱼、鲑鱼)
乳制品,包括牛奶、酸奶、奶酪。
富含蛋白质的非动物产品,包括坚果、豆腐。
蔬菜,包括玉米、红甘蓝、扁豆
谷物,包括大米、燕麦。
坚果,包括杏仁
种子,包括葵花籽
一般来说,牛肉的谷氨酰胺含量最高,其次是豆腐和鸡蛋。
doi:10.3390/nu10111564
单独补充剂
谷氨酰胺也存在于食品中,并作为膳食补充剂在非处方药(OTC)中出售,也称为 L-谷氨酰胺。
L-谷氨酰胺与谷氨酰胺相同吗?
一般来说,“谷氨酰胺”在科学文献、营养信息和补充剂标签中通常用作L-谷氨酰胺的简写。这是因为L-谷氨酰胺是人体和大多数其他生物体中氨基酸的生物学相关形式。
虽然D-谷氨酰胺存在,但它通常在自然界中并不大量存在,并且在人类中具有有限的生物活性。对于消费者、运动员和大多数医疗从业者来说,术语“谷氨酰胺”和“L-谷氨酰胺”在实际用途上可以被认为是相同的,可以互换使用。
谷氨酰胺在人体内的关键作用
肌肉支持
谷氨酰胺约占骨骼肌游离氨基酸库的 60%,占总循环氨基酸的 20% 以上。谷氨酰胺主要在骨骼肌中合成,在骨骼肌中含量最高,剩余部分存在于肺、肝、脑、肾脏、脂肪组织、血液、肠道中。
在正常情况下,身体可以在运动后补充谷氨酰胺水平。每天多次过度训练、每周训练 7 天并参与剧烈运动,或进行极限运动、训练、竞技赛事或活动,和/或一天内进行多次训练的专业运动员患谷氨酰胺消耗的风险更大。休闲健身房用户通常不需要补充谷氨酰胺,因为他们不会以精英运动员的强度进行锻炼。然而,精英运动员可能会从谷氨酰胺补充剂中受益。
肠道健康
谷氨酰胺对于维持肠道内壁的健康和完整性至关重要。它是消化道内壁细胞的主要能量来源,有助于修复受损组织。
这在后面的章节我们会详细阐述。
免疫支持
免疫系统中的白细胞由谷氨酰胺提供动力。白细胞因疾病或疾病而增加。因此,需要增加谷氨酰胺来帮助为这些细胞提供燃料。如果血液中循环的谷氨酰胺不足,则可以从肌肉储备中释放谷氨酰胺,以帮助为肠道内壁的吸收细胞提供燃料。
氮气运输
谷氨酰胺在组织之间的氮运输中发挥作用。它是氮的重要载体,对各种代谢过程至关重要。蛋白质分解产生的所有氮中约有30- 35%以谷氨酰胺的形式运输。
能源来源
谷氨酰胺可以在体内转化为葡萄糖,提供能量来源,特别是对于免疫系统和消化道中快速分裂的细胞。
什么情况下谷氨酰胺可能缺乏?
慢性应激状态
炎症条件
氧化应激状态
高能量需求状态(如脓毒症、创伤、烧伤或手术)
营养不良
肠漏
肾脏是谷氨酰胺的主要消费者,谷氨酰胺分解出的氨在这里起作用,以维持身体的酸碱平衡。哪里有氨,哪里就有谷氨酰胺。随着代谢性酸中毒的增加,如对高强度训练或高蛋白饮食的反应,肾脏对谷氨酰胺的摄取飙升。一项研究发现,仅仅四天的高蛋白、高脂肪饮食就足以导致血浆和肌肉组织中谷氨酰胺水平下降25%。
如果所有这些相互竞争的用途开始超过你的身体产生谷氨酰胺的能力,那么你可能会开始出现缺乏的迹象,包括肌肉萎缩,能量耗尽,以及对感染的易感性增加。
当人体缺乏足够的谷氨酰胺时,会对胃肠道的正常生理功能产生不利影响。谷氨酰胺是快速增殖细胞(如肠上皮细胞)的重要能量底物,在维持肠道上皮细胞的分裂和更新中起着至关重要的作用。缺乏谷氨酰胺会导致肠上皮细胞增殖和分化受阻,从而影响肠道屏障的完整性。
进一步研究发现,谷氨酰胺可通过多重机制来增强肠道屏障功能,改善肠道通透性。下面重点讲述。
02谷氨酰胺在肠道健康中的作用在以高速率使用谷氨酰胺的各种组织中,肠道利用约30%的总谷氨酰胺,表明它是肠道的关键营养素。
► 小肠和大肠都能够代谢饮食和/或血液中提供的大量谷氨酰胺。
在健康成人中进行的研究表明,肠内提供的谷氨酰胺有四分之三被吸收到内脏组织中,大部分吸收的谷氨酰胺在肠道内代谢。当血浆谷氨酰胺通过器官时,四分之一的血浆谷氨酰胺被小肠吸收。肠道与其他组织竞争来自体内氨基酸库和膳食来源的谷氨酰胺。
► 谷氨酰胺对肠道的作用在数量上比葡萄糖作为能量底物更相关。例如,在肠上皮细胞中,谷氨酰胺碳可以通过两个主要途径代谢,即:
i) 通过形成 δ1-吡咯啉-5-羧酸盐;
ii)通过转化为α-酮戊二酸作为Krebs循环中的中介。
第一个途径通过使用肠道中发现的大约 10% 的氨基酸浓度,能够从谷氨酰胺碳中形成脯氨酸、鸟氨酸和瓜氨酸。
另外 10-15% 的谷氨酰胺被掺入组织蛋白中;其中最高比例(约 75%)在Krebs循环中被代谢用于能量生产。
知道了谷氨酰胺在肠道中的代谢特点后,我们就可以进一步探讨它在支持肠道健康方面的具体作用机制了。
研究表明谷氨酰胺在支持肠道健康和功能方面也扮演着关键角色。具体来说,谷氨酰胺通过三个主要机制发挥作用:
1) 维护肠道微生态平衡
2) 增强肠道屏障完整性
3) 抑制炎症反应
有助于改善肠道微生态平衡
优化的肠道微生态更有可能更有效地进行神经递质合成和其他功能。因此,谷氨酰胺通过调节肠道菌群比例,可能在肥胖和代谢紊乱的治疗中发挥一定作用。
厚壁菌门/拟杆菌门↓——改善肥胖
2015年的一项研究中,研究人员随机将33名肥胖受试者分为两组,一组补充谷氨酰胺,另一组补充丙氨酰。
经过14天的补充治疗后,补充谷氨酰胺的组别其肠道中厚壁菌门与拟杆菌门的比例显著降低。这一结果与体重减轻方案中的观察结果一致。
梭菌、肠杆菌科↓——改善化疗药物副作用
既往研究记录了一系列与各种化疗药物相关的胃肠道细菌感染。
在结肠癌大鼠模型上进行的一项实验,研究结果表明,谷氨酰胺治疗可以防止化疗药物伊立替康给药后,β-葡萄糖醛酸酶阳性细菌的丰度降低(Clostridium cluster XI 、肠杆菌科Enterobacteriaceae)。作者建议,谷氨酰胺补充可能在改善化疗引起的盲肠内β-葡萄糖醛酸酶活性增加中发挥作用。
拟杆菌门、放线菌门↑——改善便秘
提供氮源、助合成蛋白质——改善便秘
一项研究中,便秘动物补充了谷氨酰胺,拟杆菌门和放线菌门有所增加。
补充谷氨酰胺可以通过调节肠道微生物群来改善便秘和改善肠道功能。除了帮助厚壁菌门更好地获取能量外,谷氨酰胺对便秘的影响机制还涉及为小肠细菌提供氮源,帮助细菌合成蛋白质。
肠道微生物群的组成和功能会因饮食和营养状况而改变。因此,谷氨酰胺补充剂已被提议作为缓解便秘的潜在治疗方法。
有助于增强肠道屏障
肠道黏膜细胞更新
肠上皮细胞自发性凋亡对于维持其正常结构至关重要。然而,由外源性因素或细胞内刺激诱导的许多细胞应激(包括内毒素血症、营养剥夺和生长因子缺乏)会扰乱增殖和细胞凋亡之间的平衡。由于持续的凋亡细胞死亡,增殖和凋亡之间的这种不平衡会触发肠道病理状况。
溃疡性结肠炎和细菌感染中上皮细胞的丢失主要是由隐窝细胞凋亡增加引起的。
乳糜泻和线虫感染等肠道炎症性疾病与肠上皮细胞凋亡增加高度相关。
因此,抑制肠上皮细胞凋亡以预防肠道病理状况至关重要。谷氨酰胺已被证明在肠道中显示出抗凋亡特性。
在大鼠肠上皮(RIE-1)细胞中,谷氨酰胺剥夺导致细胞凋亡。同样,补充谷氨酰胺可有效减少人肠上皮 T84 细胞中毒素诱导的细胞凋亡,以及月桂酸钠诱导的 RIE-1 细胞凋亡,共同表明谷氨酰胺对抑制细胞凋亡至关重要。
2017年的一篇综述讨论了谷氨酰胺如何支持肠道功能。肠黏膜细胞的生命周期相对较短,大约每5天就会更新一次。研究发现,谷氨酰胺可以激活蛋白激酶,促进肠道干细胞分化和增殖,形成肠细胞、杯状细胞等。
谷氨酰胺通过最大化表皮生长因子和胰岛素样生长因子-I等生长因子的作用,来增加肠道肠细胞的增殖。这些生长因子负责影响肠黏膜细胞的DNA、RNA和蛋白质合成,以及细胞复制。
谷氨酰胺在维持肠道黏膜细胞的更新和增殖方面发挥了关键作用,有助于支持肠道的正常功能。
紧 密 连 接
肠道紧密连接受损 → 肠道通透性增加
紧密连接(tight junctions)是形成于胃肠道壁细胞间的蛋白质结构。这些连接在决定吸收底物和阻隔病原体进入方面起着关键作用。
该保护层的完整性容易受到食物、炎症肽(如细胞因子)和压力造成的损害。
紧密连接功能的受损会导致肠道通透性增加,允许更大的蛋白质渗入血液,从而引发全身性炎症反应。
生活方式和饮食习惯可以影响肠道紧密连接的通透性。
谷氨酰胺可以调控紧密连接蛋白的表达
细胞缺乏谷氨酰胺时,用于紧密连接形成的蛋白表达减少,通透性增加,但补充谷氨酰胺可以逆转这一过程。
谷氨酰胺通过促进紧密连接蛋白的磷酸化,从而激活和维持它们的功能。因此,谷氨酰胺补充可能成为治疗乳糜泻和炎症性肠病的一种有效的营养支持方式。
总之,谷氨酰胺通过调节肠道紧密连接蛋白的表达和功能,从而影响肠道通透性,这为其在相关肠道疾病治疗中的应用提供了理论依据。
短期补充高剂量谷氨酰胺显著降低肠道通透性
一项荟萃分析检索了四个主要数据库中的相关研究,纳入的10项研究发表于1998-2014年间,包括216名干预组和212名对照组受试者,结果发现每天补充超过30克谷氨酰胺且持续时间不超过2周时,可显著降低肠道通透性(WMD: -0.01)。
谷氨酰胺对肠道通透性影响的敏感性分析
doi.org/10.1007/s00726-024-03420-7
其他亚组分析也显示,在某些特定条件下,谷氨酰胺补充可改善肠道通透性。
但总体而言,谷氨酰胺对肠道通透性的影响存在一定差异,需要进一步探索不同剂量和持续时间的作用。
抑制炎症反应
克罗恩病或溃疡性结肠炎涉及炎症途径。炎症反应引起级联效应,导致促炎细胞因子的产生,从而刺激炎症反应。
谷氨酰胺补充剂最常用于帮助治疗炎症性肠病,例如溃疡性结肠炎和克罗恩病。这些情况会导致消化道出现疼痛性溃疡,以响应肠道自身免疫攻击。
《国际分子科学杂志》研究表明,L-谷氨酰胺可以阻断两种促炎介质的激活,从而减少炎性细胞因子的表达。换句话说,它可能有助于减少炎症。
同一篇文章回顾了其他研究,并指出谷氨酰胺补充剂通常似乎有助于调节肠道细胞的生长,维持肠道的紧密连接,影响炎症级联反应,并防止细胞死亡和压力。
谷氨酰胺可以调控紧密连接蛋白的表达
谷氨酰胺可能通过增加热休克蛋白的活性来抑制这一过程的启动。这些蛋白降低 NF-κB 转录因子的表达,NF-κB 转录因子刺激与炎症和免疫反应相关的基因。
短期补充谷氨酰胺支持 NF-κB 的转录因子显著减少。
此外,谷氨酰胺还抑制其他炎症转录因子(STAT 蛋白)的激活。
一氧化氮也是炎症的必要成分;但如果合成过量,则可能是有害的。谷氨酰胺可使一氧化氮产生正常化,从而减轻高水平炎症。
富含谷氨酰胺的饮食可以改善创伤患者的免疫功能,并改善化疗后患者的粘膜炎。作者确定了临床结果:克罗恩病 21 克谷氨酰胺/天,持续 28 天,短肠综合征 42 克/天,持续 21天。
在一项随机对照试验中发现,在缓解期的克罗恩病患者中,补充谷氨酰胺(0.5g/kg BW;2个月)降低了肠道通透性和形态。
肠道疾病
肠易激综合征(IBS) 是一种影响消化系统的慢性疾病。诊断具有挑战性,症状可能因人而异。症状通常包括腹痛以及排便变化(便秘和/或腹泻)等。
补充L-谷氨酰胺可以改善IBS症状
在一项小型研究中,患有以麸质为主的IBS的成年人被随机分配每天服用15克谷氨酰胺或安慰剂,持续8周。几乎80%服用谷氨酰胺的患者的IBS严重程度评分系统(IBS-SS)评分至少提高了50分。
谷氨酰胺还与改善每日排便频率、腹痛和生活质量相关。
在另一项研究中,患有IBS的成年人遵循低FODMAP饮食,补充或不补充谷氨酰胺六周。那些遵循饮食并每天服用谷氨酰胺(每天15 g)的人比那些只遵循低FODMAP饮食的人在IBS症状方面有更显著的改善。
虽然有这些积极的结果,但这两项研究的持续时间都很短,并且没有涵盖所有类型的IBS,需要更多的研究来加强这一证据。
循环谷氨酰胺水平升高可降低结肠炎、结肠癌和IBD的风险
一项研究利用孟德尔随机化(MR)方法,分析来自114,751名欧洲人群的GWAS数据,研究发现谷氨酰胺水平与结肠癌、结肠炎和IBD(特别是克罗恩病)呈显著负相关。
研究采用52个严格选择的SNPs作为遗传工具变量进行MR分析:
谷氨酰胺水平与结肠癌发病风险呈负相关(OR=0.998,P=0.027)
谷氨酰胺与结肠炎发病风险呈负相关(OR=0.998,P=0.020)
谷氨酰胺与IBD风险呈显著负相关(OR=0.551,P=0.014)
谷氨酰胺与克罗恩病风险关系最强(OR=0.375,P=1.11E-06)
这些发现为深入研究潜在的分子机制、流行病学监测和公共卫生决策奠定了基础。
03谷氨酰胺对癌症发生以及治疗和副作用改善的影响癌症治疗,包括化疗和放疗,通常会对胃肠道产生不利影响,导致粘膜损伤、屏障功能受损和肠道炎症。
谷氨酰胺有助于维持肠道内壁的结构完整性并支持受损粘膜细胞的再生。通过促进肠上皮细胞的增殖和增强粘蛋白合成。
谷氨酰胺补充剂可减轻胃肠道毒性和降低治疗引起的副作用的严重程度。这有助于增强抗癌治疗的耐受性并改善患者的整体生活质量。
此外,谷氨酰胺作为必需抗氧化剂谷胱甘肽的前体,有助于减轻氧化应激并降低化疗引起的神经毒性(如周围神经病变)的风险。
谷氨酰胺可以通过潜在影响肠道微生物代谢来改变微生物群的组成或功能,包括促进/抑制肿瘤的肠道微生物组产生的代谢物、导致细胞外酸中毒的代谢物以及为结肠上皮细胞提供能量的短链脂肪酸(SCFAs)。
谷氨酰胺补充剂因其增强免疫功能的潜力而受到广泛关注,免疫功能是人体防御癌症的关键方面。对接受放化疗的食管癌患者的研究报告称,大剂量口服谷氨酰胺补充剂(30 克/天)可以恢复淋巴细胞计数并增强淋巴细胞有丝分裂功能。这表明癌症治疗期间对免疫功能有积极影响。
癌症患者补充谷氨酰胺(Gln)的临床试验
doi.org/10.3390/cancers16051057
除肠道外,谷氨酰胺减轻与口腔粘膜炎相关疼痛
化疗通常会破坏粘膜组织,引起口腔和咽喉溃疡,称为粘膜炎。一些研究报告减少了与放疗和化疗相关的疼痛性粘膜症状和溃疡。
一项荟萃分析涉及 988 名受试者,谷氨酰胺没有降低口腔粘膜炎的发生率(RR 0.94),但它降低了口腔粘膜炎的严重程度(SMD-0.73)和严重口腔粘膜炎的发生率(RR 0.41)。
谷氨酰胺降低了口腔粘膜炎引起的阿片类镇痛药使用(RR 0.84)、饲管使用(RR 0.46)、住院(RR 0.39)和治疗中断(RR 0.49)的发生率。谷氨酰胺有效改善了接受化疗和/或放疗的癌症患者的口腔粘膜炎并减少与口腔粘膜炎相关的不良反应。
谷氨酰胺补充剂的潜在益处不仅限于免疫调节和肠道毒性缓解,还包括癌症治疗期间患者健康状况的更广泛方面。这些针对不同类型癌症患者/治疗的临床研究的积极结果包括癌症恶病质相关蛋白的减少、蛋白质合成的改善、去脂质量和血清白蛋白的显著改善、瘦身的维持以及预防辐射引起的损伤和体重减轻。接受强化治疗的癌症患者保持足够的营养状况对于维持能量水平、保持肌肉质量和支持整体健康至关重要。
谷氨酰胺作为蛋白质合成的关键底物和人体抗氧化防御的重要组成部分,已在实验和临床研究中显示其减少治疗引起的体重减轻和改善营养参数的潜力。
■ 靶向肿瘤中的谷氨酰胺代谢
肿瘤微环境中谷氨酰胺代谢竞争对抗肿瘤免疫十分重要,在2023年8月3日的《自然》杂志上,Guo等人表明谷氨酰胺是癌症和免疫细胞之间的细胞间代谢检查点。靶向肿瘤微环境中的谷氨酰胺代谢是改善抗癌治疗的有前途的策略。
免疫逃避释放了癌细胞茁壮成长的能力,使它们能够避免被免疫系统识别和清除。肿瘤通过各种策略逃避免疫系统。有人提出,肿瘤微环境内的代谢竞争可能是免疫抑制微环境的重要因素。
研究发现,肿瘤细胞通过高表达SLC38A2转运体大量摄取谷氨酰胺,导致微环境中谷氨酰胺水平降低,从而抑制了树突状细胞(cDC1s)的功能和T细胞的抗肿瘤活性。
doi: 10.1016/j.chembiol.2023.08.012
通过补充谷氨酰胺或抑制肿瘤细胞的谷氨酰胺摄取,可以恢复免疫系统的抗肿瘤功能,这为癌症免疫治疗提供了新的治疗策略。
在癌症中靶向谷氨酰胺代谢的利与弊
doi.org/10.3390/cancers16051057
■ 谷氨酰胺在肿瘤耐药中的机制
谷氨酰胺代谢在肿瘤发生发展中所产生的作用,尤其是在肿瘤耐药方面的作用机制已成为近年来研究的热点。
谷氨酰胺代谢通路靶点与肿瘤化疗药物耐药机制汇总
doi.org/10.3724/zdxbyxb-2021-0040
从谷氨酰胺的转运到谷氨酰胺代谢为各种终产物,中间任一环节变化都有可能是导致肿瘤细胞产生耐药的原因。深入了解谷氨酰胺在肿瘤耐药中的机制,有助于开发或是改进针对谷氨酰胺代谢靶点抗肿瘤药物的治疗效果。同时,由于肿瘤的异质性以及肿瘤患者的个体差异等造成谷氨酰胺代谢特点在不同肿瘤甚或同一肿瘤中存在明显差异,在今后的研究中需要着重关注这些差异,以便于针对不同的患者进行个体化的药物治疗。
在探讨了谷氨酰胺在肿瘤耐药中的重要性之后,我们以乳腺癌为例,来看一下谷氨酰胺在这一具体类型肿瘤中的作用。
■ 乳 腺 癌
乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤,其代谢重编程和免疫逃避是其关键特征。谷氨酰胺代谢在乳腺癌发展中起着重要作用。
涉及多个关键转运蛋白和代谢酶的调控
SLC1A5、SLC6A14、SLC7A5 和 SLC7A11 是乳腺癌中重要的氨基酸转运蛋白,其表达与预后相关。
谷氨酰胺代谢与细胞凋亡、铁死亡等程序性细胞死亡密切相关。
不同癌症“偏好”不同
比如三阴性乳腺癌特别"钟情"于谷氨酰胺,而其他类型的乳腺癌(如Luminal A型) 虽然也消耗大量谷氨酰胺,但对谷氨酰胺的依赖程度较低。有些癌症甚至可以通过其他途径(如葡萄糖)来弥补谷氨酰胺的不足。
与正常细胞相比,肿瘤细胞对营养的需求更大,分解代谢物的速率也更快。因此,营养剥夺可能是一种可行且成功的治疗选择。靶向谷氨酰胺代谢可能是一种潜在的成功治疗方法,可以抑制乳腺癌,尤其是三阴性乳腺癌,因为谷氨酰胺是细胞增殖的关键成分,其代谢与程序性细胞死亡和肿瘤免疫直接相关。
靶向谷氨酰胺的药物
在耐药乳腺癌细胞中,谷氨酰胺转运蛋白(如 SLC6A14 和 SLC1A5)的表达升高。靶向这些谷氨酰胺转运蛋白的药物可以提高耐药乳腺癌的治疗效果。
早期开发的抑制剂如谷氨酰胺类似物,硝化酶和阿昔洛维辛,这些药物存在细胞毒性高、影响范围广等问题。
新型变构抑制剂,如选择性谷氨酰胺酶抑制剂CB-839,对三阴性乳腺癌特别有效,显著抑制细胞增殖,降低谷氨酰胺消耗,减少谷氨酸合成,降低谷胱甘肽水平。与紫杉醇联合使用能提高治疗效果,有助于克服耐药性。
然而,谷氨酰胺的应用价值并不仅仅局限于肿瘤治疗。这种关键的氨基酸在改善整体健康状况方面也显示出广泛的潜力。
04谷氨酰胺的其他益处▼ 烧伤或受伤创伤,包括严重烧伤、手术或其他损伤,会降低谷氨酰胺水平。
烧伤是一种严重的分解代谢状态,会导致血浆和肌肉中谷氨酰胺水平显著降低。研究表明,烧伤患者谷氨酰胺耗竭与免疫系统功能减弱相关,影响伤口愈合和预后。
摄入额外的谷氨酰胺对重病或受伤的人有益
一些研究表明,服用谷氨酰胺可以预防或减少手术后的感染。它可以防止严重烧伤后对器官造成更广泛的损害。证明谷氨酰胺在这些情况下益处的研究通常涉及提供者在医院将谷氨酰胺添加到一个人的饲管中。
来自 11 项荟萃分析的 33 项原始干预试验。早期肠内营养可以显著降低总死亡率、住院时间和败血症风险。
▸ 谷氨酰胺显示住院时间显著缩短(MD:-6.23, 95% CI: -9.53, -2.94, GRADE = 低质量)。
荟萃分析纳入了 22 项试验,共随机分配了 2170 名患者。
▸ 合并后,谷氨酰胺补充剂缩短了住院时间(加权均数差 [WMD] = -7.95,95% 置信区间 [CI] -10.53 至 -5.36,I2 = 67.9%,16 项试验)。
▸ 谷氨酰胺补充剂改善了合并伤口愈合率(WMD = 9.15,95% CI 6.30 至 12.01,I2 = 82.7%,6 项研究)和伤口愈合时间(WMD = -5.84,95% CI -7.42 至 -4.27,I2 = 45.7%,7 项研究)。
▸ 谷氨酰胺补充剂减少了伤口感染(风险比 [RR] = 0.38,95% CI 0.21 至 0.69,I2 = 0%,3 项试验)。
谷氨酰胺补充对烧伤患者的效果仍存在争议
一项大型双盲随机对照试验(1209名烧伤患者)显示,谷氨酰胺补充对出院时间无显著影响。
10 项随机对照试验(1577 名患者)谷氨酰胺补充剂对总体死亡率(RR,0.65,95% CI,0.33–1.28;p = 0.21)、感染并发症(RR,0.83;95% CI,0.63–1.09;p = 0.18)或其他次要结果没有显著影响。
目前尚不清楚受伤后服用谷氨酰胺是否对每个人都有效。在实际应用中,应该根据患者具体情况制定个体化补充方案,并密切监测不良反应。
谷氨酰胺联合益生菌减轻烧伤大鼠肠道炎症和氧化应激
严重烧伤可能与肠道炎症和氧化应激相关。一项研究发现,谷氨酰胺和益生菌一起显著抑制一氧化氮(NO)含量;降低炎症因子TNF-α、IL-6和IL-8的水平;并改变氧化应激因子(包括活性氧自由基和超氧化物歧化酶)的表达。
▼ 促进伤口愈合谷氨酰胺可促进伤口愈合,部分原因是它增加了精氨酸和瓜氨酸(精氨酸的前体)的浓度。因此,谷氨酰胺允许在单核细胞和巨噬细胞中没有细胞外精氨酸的情况下产生NO。这种氨基酸还可以减少肠道萎缩,并限制肠道通透性,间接减少促炎细胞因子的产生。
系统综述和荟萃分析表明,补充谷氨酰胺对氮平衡(p<0.0001)、患者死亡率(p=0.0004)、L/M比值(p<0.00001)、LOS(p<0.000001)、CRP(p<0.0.00001)、IL-6水平(p=0.0001)和TNFα水平(p<0.00000)有显著影响。然而,补充谷氨酰胺对T细胞淋巴细胞的影响没有达到显著性(p=0.07)。
▼ 术后恢复静脉注射(IV)谷氨酰胺联合静脉营养可能会减少患者术后住院天数,尤其是腹部大手术。它还可能降低医院手术后的感染率,但不会影响任何类型手术后的死亡风险。
住院与恢复研究
手术会消耗肌肉中的谷氨酰胺并减少肌肉蛋白质合成。
在腹部手术后患者中,补充谷氨酰胺组的肌肉谷氨酰胺减少幅度小于对照组。此外,治疗组的蛋白质合成没有变化,而对照组则下降了。
与对照组相比,胃部手术前一周每日补充谷氨酰胺可改善术后抗氧化状态和肝功能。
接受谷氨酰胺的患者发现谷胱甘肽(体内的一种抗氧化剂)减少较少,住院时间有缩短的趋势。
感染、手术、放疗、化疗通过破坏蛋白质来消耗体内的氮水平。在接受骨髓移植的患者中,将氮保留在体内的因子可减少临床感染、缩短住院时间并减少有害微生物菌落的形成。
在一项针对 24 名骨髓移植患者的研究中,补充谷氨酰胺提高了身体保留氮的能力。然而,并非所有接受骨髓移植的患者都会得到改善。
谷氨酰胺还改善了胃部手术患者的氮潴留。
扩展阅读:
▼ 心脏并发症心脏手术通常会对心肌造成称为缺血/再灌注(I/R)的损伤。缺血是由于低氧水平引起的,而再灌注是由于低氧水平后氧气回流。
已经表明,I/R 损伤会导致肌钙蛋白 I、肌酸激酶-MB 和肌红蛋白水平升高。这些蛋白水平升高与死亡率和发病率增加有关。
在一项对 14 名患者的研究中,接受心脏手术的患者在 24 小时和 48 小时时肌钙蛋白 I 和肌酸激酶-MB 水平降低。肌红蛋白仅在 24 小时后降低。因此服用谷氨酰胺的患者减少了心脏损伤和并发症。
扩展阅读:
▼ 急性肾损伤急性肾损伤可能由脓毒症和肾毒素等损伤以及肾缺血/再灌注损伤引起。谷氨酰胺通过调节肾小管上皮细胞的氧化应激和细胞凋亡,来预防急性肾损伤。
保护作用
谷氨酰胺可显著减轻急性肾损伤程度,改善肾功能,减少肾小管上皮细胞损伤,降低炎症反应。谷氨酰胺主要通过谷氨酰胺γ-谷氨酰转移酶2(Tgm2)和凋亡信号调节激酶(Ask1)这两个靶标来发挥抗凋亡作用。
研究证据
缺血再灌注损伤模型中,谷氨酰胺处理可降低血肌酐和尿素氮水平,改善肾小管损伤评分,提高肾脏血流量。
细胞实验:在体外炎症或缺氧条件下,谷氨酰胺可提高肾小管上皮细胞存活率,改善线粒体功能。
谷氨酰胺给药可减轻 IRI 诱导的 AKI 期间的
肾脏损伤并改善肾功能
doi.org/10.1172/jci.insight.163161.
谷氨酰胺补充可能成为有效的治疗策略,特别适用于缺血再灌注相关的急性肾损伤,可能对危重症患者的肾脏保护有益。
▼ 神经系统疾病谷氨酰胺是最常见的神经递质 GABA 和谷氨酸的基本前体。研究表明,谷氨酰胺补充剂可以通过影响可利用的 GABA 和谷氨酸的量来影响认知功能。
阿尔茨海默病
阿尔茨海默病是一种严重的神经退行性疾病,全球患病率超过2400万,预计到2040年将翻倍增长。
一项研究采用双样本孟德尔随机化方法,循环谷氨酰胺每增加1个标准差,阿尔茨海默病风险降低17%(OR=0.83,P=0.02),谷氨酰胺可能通过跨越血脑屏障,在压力时期提供更多底物而起到神经保护作用。
动物研究表明,谷氨酰胺代谢改变可能在淀粉样斑形成之前就已发生,通过调节外源性谷氨酰胺可能为预防和治疗阿尔茨海默病提供新思路。
自闭症
一项研究通过对自闭症谱系障碍患者(ASD)及其家庭成员进行大规模代谢组学研究分析 1099 个血浆样本中的 14342 个特征,发现了NLGN1基因变异与血浆谷氨酰胺水平之间存在显著关联。血浆谷氨酰胺水平与自闭症患者的重复性和限制性行为严重程度呈负相关,提示血浆谷氨酰胺可能作为一种内表型,在NLGN1基因致病机制与自闭症表型之间建立联系。这一发现为理解自闭症的遗传学基础及开发潜在治疗靶点提供了新的思路。
扩展阅读:
儿童神经发育异常的脑肠轴视角 - 自闭症早期风险判别和干预新路径
▼ 肝病脂肪肝
在美国肝病的主要原因之一是脂肪肝和非酒精性脂肪性肝炎,也是肝移植需求的主要原因之一。患有这种疾病的人还可能有血糖问题、心脏病、代谢综合征和/或肥胖。
最近一项研究的数据表明,服用谷氨酰胺补充剂的小鼠可以避免患上非酒精性脂肪性肝炎。先前的文献表明,谷氨酰胺可能有助于完全预防非酒精性脂肪性肝炎的发展,但需要更多的研究来证实这些发现。
肝损伤
研究发现,抗生素预处理可以通过改变肠道菌群组成和代谢产物,特别是谷氨酰胺和α-酮戊二酸来减轻肝脏肝缺血/再灌注损伤。抗生素处理导致肠道微生物群的多样性降低,但促进了谷氨酰胺的产生。肠源性谷氨酰胺经过分解产生α-酮戊二酸,后者可促进巨噬细胞M2极化。
扩展阅读:
▼ 免疫研究科学家认为免疫细胞,如淋巴细胞、巨噬细胞和中性粒细胞需要谷氨酰胺。这些细胞周围存在谷氨酰胺,使这些白细胞得以生长。
谷氨酰胺在一定程度上增加了全身炎症反应综合征 (SIRS,一种对感染、创伤或烧伤的严重且可能危及生命的炎症反应)患者的 B 和 T 淋巴细胞水平。
在一项针对 30 名 SIRS 患者的研究中,谷氨酰胺补充剂减少了炎症并改善了预后。
在 22 例接受结直肠手术的患者中,补充 L-谷氨酰胺增加了 T 淋巴细胞,T 淋巴细胞是保护身体免受细菌入侵的细胞。
一项纳入 45 例接受骨髓移植患者的研究显示,接受谷氨酰胺补充剂的患者发生较少感染。
我们知道,超过 70% 的免疫系统生活在肠道中。因此,谷氨酰胺补充剂可能会影响自身免疫性疾病(桥本氏甲状腺炎、纤维肌痛和许多其他疾病)。
扩展阅读:
▼ 危重患者的健康并发症伴随 ICU 患者危重病情的代谢亢进和代谢亢进综合征的发展与谷氨酰胺浓度的降低有关,尤其是在血浆和肌肉中。这个过程可能会持续相当长的时间,并导致许多并发症,甚至致命的结果。
有证据表明,谷氨酰胺可能会防止细菌在重大受伤或手术后从肠道扩散到身体的其他部位。它还可能降低危重患者发生医院获得性感染的风险,尤其是静脉注射时。然而,它可能不会降低该人群的死亡风险。
补充谷氨酰胺→增加热休克蛋白→ ICU 住院时间的减少↓↓ 死亡率↓↓
热休克蛋白(HSP)是一组响应细胞应激而释放的蛋白质,有助于保护其他蛋白质免受损伤或重组已经受损的蛋白质。它们是压力反应不可或缺的一部分,几乎存在于所有生物体中。
在创伤患者中,HSP-70 水平升高与死亡率降低相关。
在一项针对 29 名危重患者的研究中,补充谷氨酰胺使 HSP-70 水平比基线水平增加了 3.7 倍。
在多项研究中,应激动物模型表明,补充谷氨酰胺会增加关键热休克蛋白的水平。然而,完全缺乏适当的人体研究。
此外,HSP-70 增加的幅度与 ICU 住院时间的减少相关。
补充谷氨酰胺→炎症标志物CRP↓↓
谷氨酰胺补充剂对肠内或肠外喂养的危重患者炎症标志物的影响,研究发现,谷氨酰胺补充剂可能对急性情况下的CRP有重要影响,而对急性情况下的IL-6和TNF-α没有显著影响。
一项荟萃分析纳入了 2728 项符合条件的研究,最后招募了10项符合条件的病例对照研究,干预前和干预后CRP水平有统计学意义上的降低(标准化平均差[SMD]= -0.38mg/L;95%CI,-0.72至-0.03)。
与对照组相比,EN/PN 中补充 L-谷氨酰胺与IL-6(SMD = -0.58pg/ml; 95%CI,-2.15至0.99)和TNF-α(SMD = 2.69pg/ml; 95%CI,-9.66至15.03)之间没有显著关联。
手术患者降低死亡率,改善病情
系统评价和荟萃分析选择的不同国家的随机双盲、安慰剂对照试验,大多数报告指出,在手术患者的营养和代谢疗法(NMT)中加入谷氨酰胺二肽可降低感染并发症的频率和严重程度,降低死亡率,减少在 ICU 和一般医院的住院时间,改善反映患者病情的生化参数,并降低治疗费用。因此,进行的系统评价和荟萃分析证实,使用肠外形式的谷氨酰胺二肽(Dipeptiven 20%)作为平衡标准肠外营养的一部分是外科 ICU 患者 NMT 的临床和药物经济学上合理的策略。
扩展阅读:
▼ 病 毒 感 染病毒感染的宿主细胞显著增加谷氨酰胺的利用和代谢,这种代谢变化主要服务于病毒复制的需要,感染细胞对谷氨酰胺的需求明显上升。
谷氨酰胺在病毒复制中的作用
提供ATP能量支持
为病毒组装提供大分子合成的前体物质
参与嘌呤和嘧啶合成,这些是核苷酸的前体
支持病毒后代的组装过程
免疫系统相关影响
谷氨酰胺是白细胞(包括淋巴细胞、巨噬细胞和中性粒细胞)功能的必需营养素
病毒感染时免疫细胞对谷氨酰胺的需求增加
同时发生病毒感染细胞和免疫细胞对谷氨酰胺的竞争性需求
谷氨酰胺代谢在病毒感染过程中扮演着重要角色,既参与病毒复制又维持免疫功能,这种双重作用使其成为一个复杂但有潜力的治疗靶点。
COVID-19
多项代谢组学研究发现了COVID-19患者体内谷氨酰胺的重要变化:
COVID-19患者体内谷氨酰胺循环水平明显下降
谷氨酰胺与谷氨酸的比率显著降低
血浆中谷氨酰胺酶(GLS)活性升高
重症患者的谷氨酰胺水平与多个指标相关:
与下列指标呈负相关:乳酸脱氢酶、C反应蛋白、二氧化碳分压(pCO2)。
与氧分压(pO2)呈正相关。
doi.org/10.3390/ijms24087593
预防和治疗意义:较高的谷氨酰胺水平可以降低COVID-19感染风险以及重症风险。
生物信息学研究显示:在26000多种FDA批准的药物中,谷氨酰胺被认为是最有前景的候选药物之一,可能通过逆转冠状病毒导致的基因表达改变发挥作用,提示恢复患者体内谷氨酰胺水平可能是一个重要的治疗方向。
扩展阅读:
阳康后是否会二次感染,长新冠与肠道菌群的关联,多种潜在的相关干预措施
▼ 艾滋病一些研究表明,谷氨酰胺补充剂可以帮助艾滋病患者。谷氨酰胺可以帮助人们恢复自感染 HIV 以来减轻的体重。谷氨酰胺还可能有助于治疗 HIV 的抗病毒药物更好地发挥作用。
口服谷氨酰胺可能会改善 HIV/AIDS 患者的营养吸收和体重增加。高剂量(每天约 40 克)可能是最有效的。
但研究正在进行中,是否应该推荐谷氨酰胺补充剂有待进一步研究确认。
▼ 脓毒症谷氨酰胺和亮氨酸给药可减轻脓毒症患者的肌肉萎缩。
一项研究发现,谷氨酰胺和/或亮氨酸给药可减少脓毒症诱导的肌肉退化并促进生肌基因表达。单独使用亮氨酸治疗对脓毒症期间维持肌肉质量的影响更为明显。谷氨酰胺和亮氨酸的组合未能显示出缓解脓毒症诱导的肌肉萎缩的协同作用。
▼ 镰状细胞病在镰状细胞病中,红细胞会变得坚硬和粘稠。它们也会改变形状,看起来像一把镰刀。发生这种情况时,血管会阻塞,阻塞血液流动,更容易受到感染、贫血和其他严重并发症。
谷氨酰胺补充剂有助于减少红细胞损伤,防止变得粘稠和畸形。这有助于血液正常流动。
唯一获得 FDA 批准的谷氨酰胺疗法是针对所有年龄段的镰状细胞病患者,基于一项 III 期临床试验,其中 L-谷氨酰胺耐受性良好,减轻了疼痛危象。
▼ 呼吸系统疾病特发性肺纤维化
特发性肺纤维化病因不明,治疗效果有限,预后不良,其特征是持续性急性肺损伤,随后出现瘢痕形成和终末期肺病。多种形式肺损伤,包括体液自身免疫、内皮功能障碍、肉芽肿形成或肺泡巨噬细胞活化,都可能导致纤维化表型的进展。
特发性肺纤维化患者AT2细胞中负责谷氨酰胺分解代谢的催化酶表达下调,导致谷氨酰胺积累无法被利用,影响肺泡上皮的修复和再生。
谷氨酰胺代谢是肺泡上皮再生所必需的,通过影响AT2细胞的增殖和分化发挥作用,与肺泡上皮的能量供应密切相关。
急性呼吸窘迫综合征
谷氨酰胺治疗可以减轻炎症,降低内毒素的释放,具有保护作用。
谷氨酰胺可能成为肺部疾病的治疗靶点,有助于上皮修复和再生,可能改善预后。
▼ 运 动研究人员研究了谷氨酰胺是否可以提高运动表现。一些研究表明,谷氨酰胺可以减少高强度运动后的肌肉酸痛,并降低生病的风险,对减肥有显著影响。尽管如此,没有足够的证据表明服用谷氨酰胺始终提供这些好处。研究不支持谷氨酰胺可以帮助运动员增加肌肉质量的观点。
系统评价共纳入 47 项研究,其中 25 项试验符合荟萃分析的纳入标准。根据荟萃分析,谷氨酰胺对减肥有显著影响(WMD = -1.36 [95% CI:-2.55 至 -0.16],p = 0.02)。此外,摄入大于 200 mg/kg 体重的谷氨酰胺后,中性粒细胞数量减少(WMD = -605.77 [95% CI:-1200.0 至 52.1];P = 0.03)。此外,补充谷氨酰胺二肽导致运动后血糖升高(WMD = 0.51 [95% CI:0.18,0.83] mmol/l;P = 0.002)。
一个例外是在极限耐力运动中,例如马拉松训练。补充谷氨酰胺(马拉松比赛后立即服用5克,后2小时服用)可显著降低下周患感冒的几率。
这些积极作用都为谷氨酰胺在临床应用中的广泛价值提供了依据。那么如何补充谷氨酰胺,以及在补充过程中需要注意哪些事项,我们来看下一章节。
05如何补充谷氨酰胺及相关注意事项➤ 补充谷氨酰胺的最佳形式是什么?首先,谷氨酰胺可以通过饮食来获取。富含蛋白质的肉类、鱼类、蛋类、乳制品以及一些谷物和蔬菜都是良好的天然来源。
详细来说:
◖动物蛋白质:
牛肉(特别富含谷氨酰胺)、鸡肉、鱼类、乳制品、鸡蛋等。
◖植物蛋白:
豆类(包括菜豆,黑豆、大豆、扁豆、豌豆等),豆腐、丹贝等。
◖蔬菜:
菠菜(最佳蔬菜来源之一)、欧芹、卷心菜、西兰花、芦笋、羽衣甘蓝等。
◖坚果和种子:
花生(生花生和烤花生)、杏仁、向日葵籽、南瓜子、核桃等。
◖谷物:
全麦、糙米、燕麦等。
◖发酵食品:
味噌、泡菜、康普茶等。
为了最大限度地增加谷氨酰胺的摄入量,请考虑结合不同的食物来源。举例来说:
有菠菜、烤鸡和南瓜子的沙拉
豆腐、花椰菜和糙米炒素食
一个早餐碗,里面有希腊酸奶、燕麦和杏仁
谷氨酰胺补充剂并非所有人都需要,健康人一般无需补充。对于一些特定疾病或情况下需要补充谷氨酰胺的患者,也可以选择谷氨酰胺补充剂,包括片剂、粉末和胶囊等剂型。
谷氨酰胺的最佳形式是粉末形式;
胶囊形式通常含有不需要的添加剂,如服用谷氨酰胺胶囊,则必须大量服用才能达到有益剂量。
避免购买带有蛋白粉的谷氨酰胺,因为某些氨基酸会与谷氨酰胺竞争吸收。
购买时,质量应该是需要考虑的重要因素:
良好生产规范(GMP)认证(第三方测试)
不含合成添加剂
不含蛋白粉
尽可能有机
通常谷氨酰胺的剂量,每天两次,每次2-5克。
每天高达20-30克剂量在短期内是安全使用的。
有研究认为:
21-30克用于炎症性肠病;
每天最多45克,持续六周进行力量训练。
谷氨酰胺如果将其与水混合并空腹慢慢啜饮,效果最好。
在临床研究中,谷氨酰胺的剂量通常从每天几克到几十克不等。具体剂量应取决于医疗状况、患者体重和医生规定的治疗要求。请始终遵循医生的剂量说明。
谷氨酰胺补充剂的临床证据探索
谷氨酰胺补充剂的最佳递送方法、浓度和化学稳定性的临床证据仍然是一个持续探索的领域;治疗效果会受到溶解度和吸收等因素的影响。
谷氨酰胺的补充挑战
谷氨酰胺溶解度低(25 g/L);因此,局部、口服和肠内补充需要混悬液;添加双糖可以促进粘膜摄取。控制谷氨酰胺水平具有挑战性,因为谷氨酰胺在体内含量丰富,因为研究表明,即使在反复高剂量补充后,血浆谷氨酰胺水平的变化也很小。此外,监测局部谷氨酰胺浓度可能很困难,因为一般来说,血浆浓度和组织浓度之间的相关性很差。
此外,无论是口服、静脉注射还是局部给药,谷氨酰胺补充剂的生物利用度和有效性可能会有所不同。确定补充剂的最佳剂量和持续时间并确定获得最大益处的患者群体是完善谷氨酰胺补充剂在癌症治疗中临床应用的关键考虑因素。
谷氨酰胺二肽的应用前景
已经探索了通过游离和二肽形式递送谷氨酰胺,重点关注谷氨酰胺二肽的功效。谷氨酰胺二肽,特别是 l-丙氨酰-l-谷氨酰胺(Ala-Gln),已显示出减少危重患者感染并发症、住院时间和死亡率的功效,临床和实验研究支持。 游离谷氨酰胺和谷氨酰胺二肽之间的选择取决于患者的分解代谢情况和给药途径。
因此,在决定谷氨酰胺补充剂的途径、剂量和形式时,考虑患者的具体因素至关重要。
➤ 谷氨酰胺补充剂的风险常见副作用包括:
恶心、便秘、头痛、腹痛、胃灼热
背部、腿部、手部或手臂疼痛
更严重副作用包括:
头晕、昏厥、小便时疼痛、小便比平时多或小便突然减少、下背部或侧面疼痛、心跳加速、呼吸困难、面部、嘴唇或舌头肿胀等。
长期副作用包括:
高摄入量可能会改变身体使用氨基酸的方式,包括谷氨酰胺本身。这种变化的长期影响尚不清楚,但它可能会增加健康问题的风险。
例如,服用谷氨酰胺补充剂可能在短期内支持免疫系统,但其对免疫系统的长期影响仍然未知。一些证据表明,它可能以增加代谢综合征、糖尿病和冠状动脉疾病风险的方式影响新陈代谢。
➤ 谷氨酰胺的适用人群对于患有消化系统疾病、进行剧烈运动、感染疾病、接受癌症治疗(包括放疗和化疗)、患有免疫疾病、慢性胃肠道疾病的人群,可能需要额外补充谷氨酰胺。
以下情况需遵医嘱:
孕妇或哺乳期女性
没有足够的证据证实谷氨酰胺对孕妇或哺乳期女性是安全的。尽量遵医嘱。
糖尿病患者
L-谷氨酰胺可以降低血糖水平。谷氨酰胺可能可以改变一些糖尿病患者所需的药物量。如果您服用胰岛素,请务必在服用 L-谷氨酰胺补充剂之前咨询医生。
癌症患者
关于它在癌症患者中的使用存在一些争议。一些研究表明它有助于癌症的恢复,其他研究表明它可能会为癌细胞提供燃料。虽然人们担心谷氨酰胺对肿瘤生长的影响,但接受放化疗的患者每天摄入 10 - 30g 谷氨酰胺不会显著影响肿瘤大小或癌症相关临床结果,证明了摄入谷氨酰胺的安全性。癌症患者需更多了解结合实际情况和医生建议。
肾病患者
一些研究表明谷氨酰胺可能对肾病患者构成风险。老年人的肾功能通常下降,可能需要服用较低剂量的谷氨酰胺。
但也有一项研究发现,补充谷氨酰胺有助于改善肾功能,它甚至可以减少与心脏手术相关的肾损伤。因此还需要更多的研究。
其他
如果患有瑞氏综合征,则应避免服用谷氨酰胺补充剂。
就药物相互作用而言,一些人认为谷氨酰胺可以降低乳果糖的降氨作用。这意味着,肝硬化和肝性脑病患者在服用 L-谷氨酰胺之前应该咨询医生,并且尽可能希望避免它。
摄入足够的 B 族维生素是有意义的,尤其是维生素B12,因为它们有助于身体代谢和使用谷氨酰胺等氨基酸。
06结 语总的来说,谷氨酰胺具有这些作用:
◆ 谷氨酰胺是胃肠道细胞的“食物”
谷氨酰胺是胃肠道管腔细胞的基本能量来源,以维持肠道粘膜结构的完整性。当我们处于某些疾病或应激状态时,谷氨酰胺被大量消耗,肠道粘膜处于“饥饿”状态,肠道粘膜萎缩、绒毛变稀、变短甚至脱落,导致肠道粘膜免疫屏障受损,通透性增加,细菌及内毒素趁机侵占肠道,发生细菌易位及菌血症。
谷氨酰胺还在癌症治疗期间发挥益处,如减轻胃肠道毒性、改善营养状况和生活质量等。
◆ 促进蛋白质的合成
谷氨酰胺是身体中氨和氮元素营养来源的一种直接关键物质,是合成氨基酸、蛋白质、核酸的前体物质。
◆ 抑制高分解代谢,防止肌肉分解
及时适量地补充谷氨酰胺能有效地防止肌肉蛋白的分解,并可通过细胞的水合作用,增加细胞的体积,促进肌肉增长。
◆ 免疫系统的重要燃料,增强免疫系统功能
谷氨酰胺具有重要的免疫调节作用,它是淋巴细胞分泌、增殖及其功能维持所必需的。
未来,需要进一步探索谷氨酰胺补充在不同人群和疾病中的最佳剂量、给药途径及持续时间,以制定更加合理的补充指南。同时,也应关注谷氨酰胺二肽等新型制剂的应用前景,它们可能具有更佳的溶解度和生物利用度。通过深入研究谷氨酰胺在肠道健康维护和疾病治疗中的作用机制,以及结合肠道菌群检测等手段,能够更好地发挥其的临床应用价值。
注:本账号内容仅作交流参考,不作为诊断及医疗依据。
主要参考文献
Ortiz-Reyes, Luis MSc1; Lee, Zheng-Yii PhD2; et al., The Efficacy of Glutamine Supplementation in Severe Adult Burn Patients: A Systematic Review With Trial Sequential Meta-Analysis. Critical Care Medicine 51(8):p 1086-1095, August 2023.
Tang G, Huang W, Zhang L, Wei Z. Role of Glutamine in the Management of Oral Mucositis in Patients with Cancer: A Meta-Analysis of Randomized Controlled Trials. Nutr Cancer. 2022;74(2):482-495.
Arribas-López E, Zand N, Ojo O, Snowden MJ, Kochhar T. The Effect of Amino Acids on Wound Healing: A Systematic Review and Meta-Analysis on Arginine and Glutamine. Nutrients. 2021 Jul 22;13(8):2498.
Hou YC, Wu JM, Chen KY, Wu MH, Yang PJ, Lee PC, Chen PD, Yeh SL, Lin MT. Glutamine and leucine administration attenuates muscle atrophy in sepsis. Life Sci. 2023 Feb 1;314:121327.
Petrus P, Lecoutre S, Dollet L, Wiel C, Sulen A, Gao H, Tavira B, Laurencikiene J, Rooyackers O, Checa A, Douagi I, Wheelock CE, Arner P, McCarthy M, Bergo MO, Edgar L, Choudhury RP, Aouadi M, Krook A, Rydén M. Glutamine Links Obesity to Inflammation in Human White Adipose Tissue. Cell Metab. 2020 Feb 4;31(2):375-390.e11.
Ramezani Ahmadi A, Rayyani E, Bahreini M, Mansoori A. The effect of glutamine supplementation on athletic performance, body composition, and immune function: A systematic review and a meta-analysis of clinical trials. Clin Nutr. 2019 Jun;38(3):1076-1091.
Bornstein R, Mulholland MT, Sedensky M, Morgan P, Johnson SC. Glutamine metabolism in diseases associated with mitochondrial dysfunction. Mol Cell Neurosci. 2023 Sep;126:103887.
Thomas K, Zondler L, Ludwig N, Kardell M, Lüneburg C, et al.,Glutamine prevents acute kidney injury by modulating oxidative stress and apoptosis in tubular epithelial cells. JCI Insight. 2022 Nov 8;7(21):e163161.
Corrado M, Frezza C. Glutamine availability unleashes dendritic cells' anti-tumor power. Cell Chem Biol. 2023 Sep 21;30(9):1012-1014.
Hirabara SM, Gorjao R, Levada-Pires AC, Masi LN, et al., Host cell glutamine metabolism as a potential antiviral target. Clin Sci (Lond). 2021 Jan 29;135(2):305-325
Gong ZY, Yuan ZQ, Dong ZW, Peng YZ. Glutamine with probiotics attenuates intestinal inflammation and oxidative stress in a rat burn injury model through altered iNOS gene aberrant methylation. Am J Transl Res. 2017 May 15;9(5):2535-2547.
Gholamalizadeh M, Tabrizi R, Rezaei S, Badeli M, Shadnoush M, Jarrahi AM, Doaei S. Effect of glutamine supplementation on inflammatory markers in critically ill patients supported with enteral or parenteral feeding. JPEN J Parenter Enteral Nutr. 2022 Jan;46(1):61-68.
Dmitriev AV, Machulina IA, Shestopalov AE. Glutamin kak komponent nutritivno-metabolicheskoi terapii patsientov khirurgicheskogo profilya v usloviyakh ORIT [Glutamine as a component of nutritional and metabolic therapy for surgical patients in ICU]. Khirurgiia (Mosk). 2021;(8):98-106. Russian.
Lee IH, Walker DI, Lin Y, Smith MR, Mandl KD, Jones DP, Kong SW. Association between Neuroligin-1 polymorphism and plasma glutamine levels in individuals with autism spectrum disorder. EBioMedicine. 2023 Sep;95:104746.
Tao W, Xu G, Zhou J, Luo Y, Li PS. Glutamine Supplementation on Burn Patients: A Systematic Review and Meta-analysis. J Burn Care Res. 2024 May 6;45(3):675-684.
本文转自:谷禾健康
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2024-11-25 20:48
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社