谷氨酰胺的研究新进展
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谷氨酰胺对肠道免疫调节作用的研究进展郭焱芳;张彬【摘要】@@ 谷氨酰胺(glutamine, Gln)是动物血液中含量最丰富的一种游离氨基酸,约占全血中总氨基酸的20%.Gln是蛋白质和肽的组分,具有调节机体免疫机能,为特定器官组织甚至细胞代谢提供原料和能量以及维持机体酸碱平衡等重要作用.近年来,随着对疾病、应激状态下营养生理的深入研究,以及其对维持肠黏膜结构功能、调节肠道免疫功能,谷氨酰胺逐渐成为各领域的研究热点.本文综述了谷氨酰胺对肠道免疫功能影响的研究.1 谷氨酰胺的生理作用Gln是脂肪族的中性氨基酸,含有 2 个氨基即一个α氨基和一个易水解的末端酰胺基,这一化学结构决定了其特殊的生理功能.Gln是蛋白质、氨基酸、核酸等生物分子合成的重要前体,是体内许多生化代谢途径的中间体,是组织间氮流动的重要载体;作为一种生糖氨基酸,Gln是肝糖原异生的重要底物,是肝捕捉氨的主要载体和终末产物;通过调节机体酸碱平衡,Gln还可防止代谢性酸中毒以保护机体.此外,Gln是肠黏膜上皮细胞和其他快速增殖、分化细胞如血管内皮细胞、淋巴细胞、肿瘤细胞等的主要能源物质,对提高肠道免疫力、增强肠道免【期刊名称】《中国兽医杂志》【年(卷),期】2010(046)008【总页数】3页(P62-64)【作者】郭焱芳;张彬【作者单位】湖南农业大学动物科学技术学院,湖南,长沙,410128【正文语种】中文【中图分类】S852.4谷氨酰胺(glutamine,Gln)是动物血液中含量最丰富的一种游离氨基酸,约占全血中总氨基酸的20%。
Gln是蛋白质和肽的组分,具有调节机体免疫机能,为特定器官组织甚至细胞代谢提供原料和能量以及维持机体酸碱平衡等重要作用。
近年来,随着对疾病、应激状态下营养生理的深入研究,以及其对维持肠黏膜结构功能、调节肠道免疫功能,谷氨酰胺逐渐成为各领域的研究热点。
本文综述了谷氨酰胺对肠道免疫功能影响的研究。
1 谷氨酰胺的生理作用Gln是脂肪族的中性氨基酸,含有 2个氨基即一个α氨基和一个易水解的末端酰胺基,这一化学结构决定了其特殊的生理功能。
中图分类号:Q5;文献标识码:A;文章篇号:1007-2764(2005)02-0210-073谷氨酰胺的分离纯化研究吕立获,周晓云,姚婷婷,朱巍,曹太先(浙江工业大学,浙江杭州310032)摘要:L-谷氨酰胺是人体内最重要的游离氨基酸,它既是一种重要的生化制剂,也是一种极有前途新药,目前已作为一种新型的饲料添加剂备受关注。
发酵法生产谷氨酰胺也正成为国内外的研究热点。
本文综述了从发酵液中提取纯化L-谷氨酰胺的多种工艺方法,为开展L-谷氨酰胺的工业化生产提供了一定的依据。
关键词:谷氨酰胺;离子交换法;钠滤膜法;冰析法Improvement of Extracting Glutamine from BrothLv Li-huo, Zhou Xiao-yun, Y ao Ting-ting, Zhu Wei, Cao Tai-xian(Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310032, China)Abstract: L-glutamine is the most important amino acid of the human body,it is an important chemical and biological reagent,as it is also a new medicine. Producing L-glutamine through fermentation has become the focus of domestic and foreign studies. The article mainly discussed several methods of extracted glutamine from broth. To some extent, it may live some help to industrialized production of glutamine.Keywords: Glutamine;Ion-exchange;Nanofiltration membrane separationL-谷氨酰胺(Gln)是L-谷氨酸r-羧基酰胺化的一种氨基酸,是构成蛋白质的氨基酸之一。
· 综 述·谷氨酰胺代谢在胃癌能量代谢中的研究进展吴欣荣 王运荣 孙文琦 陈 敏*南京大学医学院附属鼓楼医院消化科(210008)摘要 胃癌是消化系统常见恶性肿瘤之一,由于目前临床缺乏早期诊断方法,死亡率较高。
为满足自身需求,肿瘤细胞可对新陈代谢进行重编程,而谷氨酰胺代谢对肿瘤细胞的生长和增殖起着重要作用。
因此需迫切阐明胃癌新的潜在分子机制,并发现与谷氨酰胺代谢相关的潜在生物学标志物,为胃癌的诊断和治疗提供全新的靶点和方案。
本文就谷氨酰胺代谢在胃癌能量代谢中的研究进展作一综述。
关键词 胃肿瘤; 谷氨酰胺; 氨基酸转运子; 非编码RNA ; 谷氨酰胺酶; 能量代谢Progress in Research on Glutamine Metabolism in Energy Metabolism of Gastric Cancer WU Xinrong, WANG Yunrong, SUN Wenqi, CHEN Min. Department of Gastroenterology, Nanjing Drum Tower Hospital, the Affiliated Hospital of Nanjing University Medical School, Nanjing (210008)Correspondence to: CHENMin,Email:********************.cnAbstract Gastric cancer is one of the most common malignant tumors of digestive system. Due to lack of earlydiagnosis methods, the mortality rate of gastric cancer is relatively high. For meeting their own needs, the tumor cells can reprogram their metabolism, and glutamine metabolism plays an important role in tumor cell growth and proliferation.Therefore, it needs to elucidate the new potential molecular mechanisms of gastric cancer and to discover the potential biomarkers related to glutamine metabolism, so as to provide new targets and schemes for the diagnosis and treatment ofgastric cancer. This article reviewed the progress in research on glutamine metabolism in energy metabolism of gastric cancer.Key words Stomach Neoplasms; Glutamine; Amino Acid Transporters; Non⁃Coding RNAs; Glutaminase; Energy MetabolismDOI : 10.3969/j.issn.1008⁃7125.2022.06.005*本文通信作者,Email:********************.cn胃癌是消化系统常见恶性肿瘤之一,发病率在全世界恶性肿瘤中位居第5位,由于目前临床缺乏早期诊断方法,死亡率较高,是第3大常见癌症的死亡原因[1]。
大众体育2021年4月SPORT LEISURE MASS SPORTS175体育医学谷氨酰胺(GLN)作为机体内含量最高的氨基酸,其主要的合成场所是骨骼肌,合成后通过血液转运至各个组织,谷氨酰胺是由谷氨酸与氨在谷氨酰胺合成酶的作用下产生的内源性物质[1]小肠吸收细胞对于GLN 具有非常高的利用率,因此GLN 在改善肠道吸收功能和免疫功能中起到了重要作用。
谷氨酰胺还可以调节糖与蛋白质的代谢,维持体内的酸碱平衡,因此谷氨酰胺在发展运动免疫力中作为补剂使用有较高的研究价值。
1 运动对于谷氨酰胺代谢的影响1.1 短时间大强度运动研究表明短时间大强度运动可导致机体对于谷氨酰胺的利用率升高,GLN 的浓度与合成速率有所上升,其原因可能是运动中腺嘌呤核苷酸分解增多导致氨生成增多,使谷氨酸与氨合成GLN,体液丢失导致血液浓度升高从而引起GLN 上升以及大强度运动引起糖皮质激素升高刺激谷氨酰胺合成酶的增加也有可能是影响因素。
1.2 长时间中低强度运动有研究指出长时间中低强度运动可显著降低血浆GLN 浓度,10名健康男子持续以80%最大摄氧量自行车运动至力竭,血浆中谷氨酰胺浓度并未发生显著变化,相反,对于超长距离马拉松运动员的调查发现,力竭性运动之后其血浆GLN 浓度下降20%,免疫球蛋白合成减少,运动员恢复期发生感染的几率提高。
长时间运动引起的血浆内GLN 升高可能机制包括:长时间运动导致血糖下降,糖代谢能力下降,谷氨酰胺糖异生作用加强,GLN 合成速率下降而需求量增加;长时间运动导致血糖不足引起生长激素上升,谷氨酰胺合成酶活性降低。
2 补充谷氨酰胺对于机体的影响2.1 提高运动能力GLN 与运动能力密切相关,长时间运动,GLN 浓度下降,机体调节酸碱平衡能力下降[5],导致疲劳提前;GLN 合成速率下降导致血氨水平升高,引发中枢疲劳,外源补充GLN 使得肝脏合成尿素的作用受到抑制进一步降低血氨浓度,但是要达到这一目的需要长期补充GLN。
谷氨酰胺在神经系统疾病的临床应用研究进展曹 丽,石岩硕,庞国勋[作者单位] 050017石家庄,河北省人民医院药学部[通讯作者] 庞国勋,E⁃mail:135********@ [关键词] 谷氨酰胺;神经系统疾病;疼痛;抑郁;中毒;认知障碍[中国图书资料分类号] R341.7;R74 [文献标志码] A [文章编号] 2095⁃140X(2020)06⁃0113⁃04[DOI ] 10.3969/j.issn.2095⁃140X.2020.06.025 谷氨酰胺为肠道外营养组成部分,是人体的一种条件必需氨基酸,也是体内最丰富的氨基酸,广泛存在于脑、骨骼肌和血液中,被证明是目前所知的最重要的氨基酸。
谷氨酰胺的生理作用广泛,包括增加蛋白质的合成、减少肌肉分解,改善胃肠道黏膜的屏障功能,减少过度的炎症反应,保护肝脏、增强免疫系统功能,缓解疼痛、抗疲劳、抗抑郁,促进伤口愈合等[1⁃5]。
谷氨酰胺是脑脊液中含量最多的氨基酸,是兴奋性氨基酸谷氨酸和抑制性氨基酸γ⁃氨基丁酸(GABA)这两种重要神经递质的前体物质,同时由氨基酸组成的蛋白质又是许多重要物质的转运体,因此认为谷氨酰胺对多种中枢系统的功能比如抑郁、愤怒以及疼痛具有调节作用[6]。
近年对谷氨酰胺的研究呈现日益增多的趋势,本文查阅近年来国内外相关的研究文献,拟对谷氨酰胺在神经系统的临床应用作一综述,为其临床合理应用提供参考依据。
1 谷氨酰胺影响神经系统功能的生理学基础 谷氨酰胺是一种特殊的营养物质,在肌肉蛋白质和血浆蛋白质中含量分别约为75%和26%。
谷氨酰胺是唯一含2个氮原子的氨基酸,转运近三分之一的氨基酸和氮,同时谷氨酰胺也是核苷酸合成的必需物质以及蛋白质合成与分解的调节物。
谷胱甘肽系统是减轻氧化应激的主要机制之一,谷氨酰胺则是谷胱甘肽的前体,谷胱甘肽的合成离不开谷氨酰胺,谷氨酰胺在许多部位向谷胱甘肽提供足够的谷氨酸来源,在损伤或缺血时保证谷胱甘肽正常水平。
发酵对食品中谷氨酰胺的合成和释放作用研究发酵是一种常见的食品加工方法,通过微生物的作用,能够改变食材的性质和口感。
在发酵过程中,谷氨酰胺是一种重要的化合物,起到合成和释放的作用。
首先,谷氨酰胺是食品中的一种氨基酸,它的化学结构中包含天冬氨酸和甘氨酸。
在食品中,天冬氨酸和甘氨酸往往以游离形式存在,没有结合在一起。
而发酵过程中,通过微生物(如酵母菌、细菌等)的活性,它们分泌的酶能够将天冬氨酸和甘氨酸结合起来,形成谷氨酰胺。
这个化学反应被称为谷氨酰胺的合成。
发酵过程中,微生物能够分解食材中的淀粉和蛋白质。
淀粉是一种碳水化合物,微生物通过分泌淀粉酶将淀粉分解为葡萄糖。
蛋白质是由氨基酸组成的,微生物分泌的蛋白酶能够将蛋白质降解为氨基酸。
蛋白质的降解过程中,天冬氨酸和甘氨酸会被释放出来,从而形成谷氨酰胺。
然而,发酵过程中谷氨酰胺的合成和释放不仅仅是单纯的化学反应,还受到许多因素的影响。
比如,发酵的微生物种类和数量、发酵温度、发酵时间等都会影响谷氨酰胺的合成和释放。
首先,不同微生物对谷氨酰胺的合成和释放能力是有差异的。
比如,酵母菌比细菌更容易合成谷氨酰胺,并且能够释放更多的谷氨酰胺。
此外,不同种类的酵母菌也会有差异。
比如,常见的酿造酵母菌Saccharomyces cerevisiae在葡萄酒的发酵过程中能够合成较多的谷氨酰胺,而另一种酵母菌Torulasporadelbrueckii在啤酒发酵中合成的谷氨酰胺相对较少。
其次,发酵温度也会影响谷氨酰胺的合成和释放。
一般来说,合适的发酵温度能够提高微生物的活性,促进谷氨酰胺的合成和释放。
然而,温度过高或过低都会影响微生物的正常生长和代谢,降低谷氨酰胺的合成和释放。
因此,在发酵过程中,选取适宜的温度非常重要。
最后,发酵时间也会对谷氨酰胺的合成和释放产生影响。
一般来说,随着发酵时间的延长,微生物对食材中淀粉和蛋白质的分解能力也会增强,谷氨酰胺的合成和释放也会增加。
然而,过长的发酵时间可能会导致微生物代谢产物的积累,影响食品的品质和安全性。
谷氨酰胺代谢与肿瘤细胞增殖关系的研究与应用前景肿瘤是一种严重的疾病,目前还没有特效的治疗方法。
人们希望能找到新的治疗方案,并加速肿瘤研究的步伐。
近年来,越来越多的科学家将注意力集中在谷氨酰胺代谢与肿瘤细胞增殖关系的研究上。
本文将从谷氨酰胺的代谢途径、作用机制和应用前景三个方面介绍谷氨酰胺代谢与肿瘤细胞增殖关系的研究进展和未来发展趋势。
一、谷氨酰胺的代谢途径谷氨酰胺是一种氨基酸,也是体内的一种重要代谢产物。
在人体内,谷氨酰胺主要由谷氨酸和甘氨酸通过谷氨酰胺酰转移酶催化合成。
谷氨酰胺合成后可以分解在肝脏中,其中的谷氨酸可以由肝脏转化为尿素,排出人体。
另外,谷氨酰胺还可以在肌肉、肾脏、脾脏和肠道等组织中代谢。
二、谷氨酰胺在肿瘤细胞中的作用机制谷氨酰胺在人体内作用很广泛,其中在肿瘤细胞中的作用机制尤为复杂。
研究表明,肿瘤细胞在代谢过程中常常出现谷氨酰胺缺乏的情况,这时肿瘤细胞会通过多途径补充谷氨酰胺。
谷氨酰胺供应短缺时,肿瘤细胞常常会利用体内的谷氨酸、天冬氨酸等氨基酸进行代谢,以维持细胞的生存和增殖。
另外,肿瘤细胞还可以通过提高谷氨酰胺转运蛋白在细胞膜上的表达,或在细胞内部促进谷氨酰胺的合成来解决这一问题。
谷氨酰胺供应过剩时,肿瘤细胞常常会利用谷氨酰胺代谢,从而产生必需的氨基酸、核苷酸等物质,以促进细胞的增殖和生长。
所以,谷氨酰胺在肿瘤细胞中的作用可谓是“双刃剑”。
如果能够控制谷氨酰胺在肿瘤细胞中的作用,很可能就能有效地抑制肿瘤细胞的增殖和生长。
三、谷氨酰胺代谢在肿瘤治疗中的应用前景因为谷氨酰胺在肿瘤细胞中的作用十分重要,所以人们研究在肿瘤治疗中应用谷氨酰胺代谢调节剂的可行性和效果。
目前已有多项研究表明,通过调节谷氨酰胺代谢途径,可以有效地抑制肿瘤细胞的增殖和生长,促进肿瘤细胞的死亡。
一些谷氨酰胺代谢调节剂,如谷氨酰胺水解酶抑制剂、谷氨酰胺转移酶抑制剂、谷氨酰胺合成酶抑制剂等,在体内表现出良好的抑制肿瘤细胞的作用,但其对正常细胞也具有一定的毒性。
万方数据万方数据万方数据万方数据谷氨酰胺转氨酶的研究进展作者:陶红军, 邵虎, 黄亚东, 孔令伟, TAO Hongjun, SHAO Hu, HUANG Yadong, KONG Lingwei作者单位:陶红军,黄亚东,TAO Hongjun,HUANG Yadong(常州红梅乳业有限公司,江苏,常州,213023),邵虎,SHAO Hu(江苏食品职业技术学院,江苏,淮安,223003), 孔令伟,KONG Lingwei(淮安快鹿牛奶有限公司,江苏,淮安,223001)刊名:中国酿造英文刊名:CHINA BREWING年,卷(期):2010(6)1.黄六容;何冬兰微生物谷氨酰胺酶的研究进展 2004(02)2.王灼维;王璋土壤分离转谷氨酰胺酶生产菌株 2004(04)3.MOTOKIM;OKIYAMA A;NONAKA M Novel transglutaminase manufacture for praparation of protein gelling compounds 19894.MOTOKI M;SEGURO K Transglutaminase and its use for food processing 19985.唐名山;王树英;陈坚Streptovcrticillinm mobaraense 谷氨酰胺转胺酶的表达、纯化和复性[期刊论文]-食品与发酵工业 2004(04)6.鲁时瑛;岗楠迪;堵国成谷氨酰胺酶的分离纯化及酶学性质[期刊论文]-无锡轻工大学学报 2002(06)7.崔艳华;张兰威谷氨酰胺转氨酶研究进展[期刊论文]-生物技术通报 2009(1)8.姜燕;温其标;唐传核谷氨酰胺转移酶对食物蛋白质成膜性能的影响[期刊论文]-华南理工大学学报 2006(08)9.丁克毅;刘军;EleanorM.Brown转谷氨酰胺酶(MTCrase)改性明胶可食件薄膜的制备[期刊论文]-食品与生物技术学报 2006(04)10.丁克毅轻谷氨酰胺酶改性明胶高强度薄膜的制备 2006(01)11.张春红;陈海英;车晓彦谷氨酰胺转氨酶改性谷朊粉的研究[期刊论文]-食品科学 2006(12)12.KURAISHI C;SAKAMOTO J;YAMAZAKI K Production of restructured meat using microbial transglutaminase without salt or cooking[外文期刊] 1997(3)13.田少君;梁华民转谷氨酰胺酶对大豆分离蛋白凝胶性的影响[期刊论文]-中国油脂 2005(08)14.熊晓辉;王晓丽;束长丰谷氨酰胺转氨酶对内酯豆腐品质的影响[期刊论文]-食品研究与开发 2007(05)15.田少君;梁华明转谷氨酰胺酶对大豆分离蛋白的改性研究[期刊论文]-粮油加工与食品机械 2005(06)16.陈义华;陆兆新;尤华灰色链轮丝菌产转谷氨酰胺酶发酵条件的优化[期刊论文]-食品科学 2003(09)17.王璋;刘新征;王亮"神舟"4号空间飞行对搭载的转谷氨酰胺酶链霉菌选育的影响[期刊论文]-航天医学与医学工程 2004(04)18.陈国娟;张春红;刘长江谷氨酰胺酶的分离纯化及酶学性质的研究[期刊论文]-食品工业科技 2007(01)19.LEE H G;LANIER T C;HAMANN D D Transglutaminase effects on low temperature gelation of fishprotein sols[外文期刊] 1997(1)20.ANDO H;ADACHI M;UMEDA K Purification and characteristics of a novel transglutaminase derived from microrganisms 198921.江波;周红霞谷氨酰胺转氨酶对大豆7S蛋白质及肌球蛋白质胶凝性质的影响[期刊论文]-无锡轻工大学学报2001(02)22.江新业;宋钢以鱼类下脚料制备风味蛋白粉的研究[期刊论文]-中国酿造 2007(12)23.邹佩贞;柯巧雅谷氨酰胺转氨酶在鱼类加工副产品中的应用[期刊论文]-食品科技 2008(02)24.洪咏平;何阳春;蒋予箭谷氨酰胺转胺酶在碎小虾仁重组大虾仁工艺中的应用[期刊论文]-上海水产大学学报2003(02)25.杨华;娄永江;杨振峰谷氨酸胺转酶在水产品中的应用[期刊论文]-食品工业 2003(04)26.TSAI G J;LIN SM;JIANG ST Transglutaminase from Streptoverticilliurn ladakanum and application to minced fish product 2006(06)27.王金水;赵谋明TGase的性质、制备及在食品加工中的应用 2005(09)28.王鑫;姜瞻梅;韩利英TGase在食品工业中的应用[期刊论文]-食品工业科技 2003(03)29.唐传核;杨晓泉;彭志英微生物转谷氨酰胺酶催化乳清蛋白聚合研究[期刊论文]-中国乳品工业 2002(06)30.禁慧农;李亚玲;陈发河谷氨酰胺转氨酶对酪蛋白的改性效应[期刊论文]-食品科学 2004(02)31.贺雷雨;李新华;王璋利用微牛物谷氨酰胺转氨酶提高香肠制品的物性 2004(36)32.王顺峰;戚士初;潘超谷氨酰胺转氨酶及其在肉品加工中的应用[期刊论文]-肉类研究 2008(07)33.GERBER U;FUCHSBAUER HL;ENGELMANN J Influence of gelatin matrices cross-linked with transglutaminase on the properties of an enclosed bioactive material using β-galactosidase as model system 199634.ANDO H;MATSURA A;SUSUMU H Manufacture of transglutaminase with streptomyces 199235.曹丹玥微生物谷氨酰胺转胺酶发酵培养基 200636.蔡慧农;李亚玲;刘新征Streptomyces sp.WJS-825产谷氨酰胺转氨酶发酵条件优化及中试[期刊论文]-应用与环境生物学报 2005(01)37.郑美英;堵国成;陈坚分批发酵生产谷氨酰胺转胺酶的温度控制策略 200038.添田孝彦查看详情 1993本文链接:/Periodical_zgnz201006004.aspx。
免疫营养:谷氨酰胺的研究新进展自此Dudrick和Wilrmore [1]于1967年由小狗的实验证实,经腔静脉输高热量与氮源可获得动物生长发育的结果,并在小儿外科临床应用获得成功后,临床营养开始有了广泛的应用和研究。
传统营养支持的基本目的是:提供充足的能量和氮源,以适应机体的代谢需要,保持瘦肉体,维持生理内稳态,促进病人康复。
为达到一目的,在营养支持的发展过程中.曾先后出现静脉内高营养(intravenous hyper-alimentation)、全肠外营养(total parenteral nutrition)、肠内营养(enteral nutrition)、人工胃肠(arti ficial gut)、代谢支持(metabol-ic support)等概念.每一新概念的问世与研究,都推动着临床营养向高水平的领域发展,使之成为现代医学中不可缺少的技术,营养支持已成为提高危重病人救治成功率的关键之一。
20世纪90年代以来,一系列的相关研究表明,营养支持可以改变疾病的治疗效果,不仅仅是由于纠正和预防了治疗对象的营养不足,更重要的可能是通过其中特异营养素的药理学作用达到治疗目的。
某些营养物质不仅能防治营养缺乏,而且能以特定方式刺激免疫细胞增强应答功能,维持正常、适度的免疫反应,调控细胞因子的产生和释放,减轻有害的或过度的炎症反应,维持肠屏障功能等。
这一新概念最初被称之为营养药理学(nutritional pha rmacology),近年来更多的学者称之为免疫营养(immunonutrition)以明确其治疗目的。
即将某些特异性营养物添加于标准肠内营养或肠外营养中,可以达到增强免疫功能和调节炎性反应,保护胃肠黏膜屏障功能等作用[2]。
有关这方面的研究是现代外科的发展方向之一,具有免疫药理作用的营养素亦随着研究的进展日趋增多,研究较多并已开始应用于临床的营养素包括谷氨酰胺、精氨酸、ω-3脂肪酸.核苷酸、膳食纤维等。
1 作用机制谷氨酰胺(Gln)是血循环和体内游离氨基酸池中含量最丰富的氨基酸,Gln所含的酰胺氮是所有细胞的生物合成所必需,体内细胞利用Gln可合成嘌呤、嘧啶、氨基糖及其它氨基酸。
因此,Gln是蛋白质代谢的重要调节因子,被认为是机体在应激状态下的条件必需氨基酸。
体内以快速增殖为特征的细胞对Gln具有很高的摄取率,如肠黏膜细胞、免疫细胞、成纤维细胞等。
最初的研究认为,Gln参与免疫营养是作为营养物质来修复肠上皮,维持肠屏障功能,防治肠道细菌和毒素易位,减少肠源性感染。
免疫营养的研究进展表明,Gln可被不同的免疫组织利用。
在创伤和脓毒血症时,淋巴细胞、巨噬细胞等对Gln的需求增加,致使机体对这一营养素的需求量超过其产出量,血和组织中Gln浓度下降,低浓度的Gln使组织不能正常发挥功能,对免疫组织影响尤甚。
Gln对免疫系统的各个组成部分均有作用,比较有代表的是单核巨噬细胞,虽然其是终末细胞,不再具有增殖、分化能力,然而它是高代谢活性细胞,能源底物的提供是维持其高代谢活性的基本条件,对Gln具有很高的利用率和代谢率,即使在静息状态下,巨噬细胞对Gln的利用率也高于对葡萄糖的利用。
巨噬细胞不含Gln合成酶,细胞内Gln主要来源于骨骼肌的合成、释放,从血循环中摄取,经跨膜转运进入细胞内,通过Gln酵解途径,为巨噬细胞(1)提供能量ATP,维持其高代谢活性;(2)为细胞合成DNA和mR-NA提供嘌呤、嘧啶、核苷酸生物合成的前体物质;(3)提供氨基葡萄糖、GTP和NAD+合成的氮前体物质。
巨噬细胞的免疫功能,包括吞噬功能、细胞因子合成和分泌功能以及抗原提呈功能等,均依赖体内Gln的含量和供给。
2 动物实验研究谷氨酰胺是一非必需氨基酸,为体内含量最丰富的氨基酸。
占骨骼肌中游离氨基酸池的50%以上,占血循环中的20%。
谷氨酰胺在体内许多代谢途径上发挥重要作用,参入糖代谢,是三羧酸循环的中心环节。
它不仅是组织细胞分裂增生必需成分核苷酸、嘌呤、嘧啶等分子的合成原料和体内重要的抗氧化分子———谷胱甘肽合成的前体,还是肠黏膜细胞、淋巴细胞等增生代谢旺盛细胞的主要燃料;是组织间氮交换的”运载机”,在维持机体氨基酸内稳态上有重要调节作用[3,4]。
实验研究显示给动物一次性注射或添加于静脉营养液中连续滴注谷氨酰胺双肽维持了细胞内外谷氨酰胺的浓度,促进了动物生长和氮滞留,减少了应激动物肌肉分解。
对伴有或不伴有感染并发症的大鼠其标准的肠外营养液中添加谷氨酰胺保持甚至增强了肠黏膜上皮的结构和功能,逆转了肠外营养引起的肠黏膜萎缩导致的肠功能不良。
在小肠移植动物实验中,谷氨酰胺强化的静脉营养维持了肠道对于单糖转运、水的吸收和黏膜形态的正常状态,说明谷氨酰胺对于移植肠段的生理性吸收和屏障功能不可缺少。
在应激动物的研究显示谷氨酰胺诱导休克蛋白(HSP)70的合成及其RNA的转录,说明谷氨酰胺保护了肠黏膜避免受到外来的(如化疗、放疗)或内源性的(如氧自由基、内毒素血症)有害因素的损伤。
肠外营养中添加谷氨酰胺还逆转了TPN引起的肠道淋巴样组织(GALT)的萎缩,减轻了TPN 导致的肠道IgA分泌的下降,即保持了肠道免疫系统的结构和功能。
另外,还有研究显示静脉应用谷氨酰胺还对上呼吸道黏膜具有保护作用。
对大鼠迁延性腹膜炎模型的研究发现,谷氨酰胺改善了肝脏和骨骼肌蛋白质的合成,保护了肠道的正常形态,提高了生存率。
最近的研究强调了添加谷氨酰胺对于肝脏和肠道维持谷胱甘肽(GSH)储备的重要性。
谷胱甘肽合成前体之一谷氨酸是强电荷分子,较难通过细胞膜进入细胞内参与合成,而谷氨酰胺容易进入细胞内,经脱氨反应产生谷氨酸参与合成谷胱甘肽。
动物实验研究发现谷氨酰胺可在应激状态下减少肌肉丢失,增强黏膜细胞结构和功能,保持肠移植后单糖转动、水吸收、黏膜形态,保持肝脏、血浆和肠道GSH储备,逆转TPN引起的肠萎缩和呼吸道黏膜免疫力降低,改善迁延性腹膜炎的结果[5]。
3 谷氨酰胺对疾病的影响对于健康人的研究显示,静脉给予推荐量的谷氨酰胺双肽在体内迅速代谢,无任何不良反应,血浆浓度无增加,输注期间也未从尿液中检测到。
第合成的谷氨酰胺双肽临床应用于1986年,由Furst [6]等人完成,试验是在择期的结肠和直肠切除病人身上进行的,TPN中添加谷氨酰胺双肽5天及5天以上组氮平衡较对照组显著改善。
此后大量临床应用研究广泛开展起来,对于应激创伤病人肠外营养中添加谷氨酰胺,尤其在ICU及骨髓移植病人,降低了感染发生率,减少了机械通气时间,缩短了住院时间,改善了远期生存率;对于接受放疗和化疗的癌症病人,谷氨酰胺显著减轻了胃肠道的黏膜炎和溃疡、出血的发生率;对于重危、脓血症病人具有调节免疫功能、降低炎性介质和细胞因子的分泌,作用明显。
3.1 谷氨酰胺与应激创伤机体遭受应激创伤后,组织分解代谢增强,谷氨酰胺消耗增加,体内谷氨酰胺急剧下降;而以谷氨酰胺作为主要燃料的肠黏膜细胞、免疫细胞将发生功能障碍;如再合并其他致伤因素(休克、炎性介质、致炎细胞因子等)的进一步损害,那么肠黏膜屏障及免疫系统功能将严重受损,随之发生细菌和内毒素易位,导致Sepsis和MO DS的发生[7,8]。
肠道除了营养素的消化和吸收外,肠黏膜的另一重要功能就是防止肠道内的细菌或毒素进入血流,即屏障功能。
肠屏障功能不良是手术和创伤后(代谢)应激状态下以及没有明显感染病灶情况时发生感染性并发症的一个病因。
肠血流供应损害及营养(底物)供应不足是引起肠屏障功能障碍的两个重要原因,应用谷氨酰胺可为肠黏膜细胞提供营养底物,并可能改善肠血流供应,预防或减轻肠屏障损害。
临床研究表明,创伤、烧伤、脓毒血症、大手术等应激状态下出现的机体免疫功能抑制,伴随着肌肉和血浆Gln浓度的显著下降。
血浆浓度仅反映临近毛细血管的免疫细胞之周围环境,随着细胞外液中Gln的摄取,距毛细血管较远处细胞的周围环境中Gln就更低。
如肝脏枯否细胞周围环境中的Gln浓度低于血浆浓度,因为肝小叶窦状隙的排列不允许所有细胞直接与血循环接触。
此外,肠道摄取的Gln中一部分已供其自身利用,故流向肝脏的门静脉血Gln浓度降低。
当Gln浓度为600μmol/L的正常或更高水平时,免疫功能应当更完善,当Gln浓度降至400μmol/L的缺乏或更低水平时,免疫功能易受损伤。
如果这一结论正确,应当补充外源性Gln以增强机体免疫应答,提高营养支持的疗效。
3.2 谷氨酰胺与危重病人谷氨酰胺(Glutamine,Gln)是体内含量最丰富的非必需氨基酸,约占骨骼肌细胞内游离氨基酸总量的60%和循环中游离氨基酸的20%以上。
Gln是合成氨基酸、蛋白质、核酸和许多其它生物分子的前体,在肝、肾、小肠和骨骼肌中起重要的调节作用,是生长迅速细胞的主要能源。
动物实验和临床研究结果表明,应激状态时,G ln是条件必需氨基酸,危重病人骨骼和血浆中Gln浓度明显下降,肾脏、肠道黏膜及免疫细胞等摄取Gln增加。
临床实践证明,肠外途径提供L-Gln和Gln双肽(12~40g/d)可促进危重病人的蛋白质合成,可明显改善病人的氮平衡,而肠内途径则无上述效果,其原因不祥。
此外,Gln还具有重要的免疫调节作用,它是淋巴细胞分组、增殖及其功能维持所必需的。
提供外源性Gln可明显增加危重病人的淋巴细胞总数、T淋巴细胞和循环中CD/CD 的比率,增强机体的免疫功能。
研究报道早期肠内营养在危重病人的治疗中具有重要作用,但仅在手术后早期使用肠内免疫营养,起效时间较迟,对改善临床预后的作用有限[9]。
因此,有研究报道围手术期使用富含精氨酸、核苷酸等的免疫营养支持,使手术后很快恢复了受抑制的免疫功能,控制了过度的炎性反应,显著减少了感染等并发症的发生[10]。
近年来研究表明,免疫营养对肿瘤手术病人的免疫和炎性反应具有调节作用,可以减少手术并发症的发生[11]。
3.3 谷氨酰胺与SIRS SIRS病人Gln消耗增加,血中Gln浓度下降,免疫细胞对Gln 的需求增加,机体对Gln的需求量超出其产出量,因此有些作者提出对这类病人术后应常规给予补充外源性Gln。
本文研究观察到Gln增强的肠外营养能使SIRS病人IgG浓度较治疗前显著上升。
而未应用Gln的肠外营养无此作用。
Gln有促进B淋巴细胞合成分泌抗体的作用,并且这种作用不能被其他种类的氨基酸替代。
在肠外营养中加入谷氨酰胺可减轻SI RS病人的炎症反应,改善免疫功能。
本研究还表明:Gln增强的肠外营养可促进SIRS病人转铁蛋白增加,因为Gln能促进蛋白质合成,改善了应激病人的氮平衡。
姜海平[12]等2003年研究发现经Gln增强的肠外营养治疗的普外科SIRS病人A-PACHEⅡ评分显著低于对照组。
Slotwinski [13]等对SIRS病人进行包括谷氨酰胺在内的肠内免疫营养支持,发现能显著减少病人的SIRS天数,降低MODS的发生率,还可缩短住院日数,减少抗生素的应用,并能节省住院费用。