【精品】谷氨酰胺的研究進(jìn)展

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1、谷氨酰胺的研究進(jìn)展谷氨酰胺(Glutamine,GLN)是哺乳動(dòng)物體內(nèi)含量最豐富的氨基酸，止常人血漿濃度為().6?().9mmol/L。肌細(xì)胞內(nèi)谷氨酰胺濃度為a20mmol/L，比血液中高3()倍。谷氨酰胺量占人全身游離氨基酸一半以上，因此谷氨酰胺變化總接影響機(jī)體總氨基酸水平。谷氨酰胺受到廣泛的關(guān)注，部份原因是其在重要疾病小顯著的代謝變化，同時(shí)也因?yàn)橐恍┭芯勘砻髌淇赡艹蔀橐环N條件性必需氨基酸。Krebs(1935)首次發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物腎臟合成和分解谷氨酰胺的能力后，人們才逐步了解谷氨酰胺的作用。Krebs(1935)強(qiáng)調(diào)了谷如酰胺

2、在氮代謝上的重要性：“絕大多數(shù)氨基酸都有多種功能，但谷氨酰胺是最豐富的”。2()年后，EAGLE(1955)綜述了培養(yǎng)llllj乳動(dòng)物細(xì)胞谷氨酰胺的營(yíng)養(yǎng)需要，并強(qiáng)調(diào)谷氨酰胺是一種重要的營(yíng)養(yǎng)素。在許多動(dòng)物細(xì)胞屮谷氨酰胺有相對(duì)高的濃度，其作為氨的清除劑和作為牛物合成許多重要物質(zhì)如核酸、氨基糖和氨酸氮的供體。谷氨酰胺是血液屮最豐富的氨基酸，是腎臟屮氨合成和肝臟中尿素合成的氮的載體。六十年代以后動(dòng)靜脈濃度差法在狗的研究中發(fā)現(xiàn)了PDV(Portal-Drain-Viseral)中有最大的谷氨酰胺凈攝取，隨后研究表明小腸粘膜在此現(xiàn)彖中起著十

3、分重要的作用。谷氨酰胺是豬乳中含雖般豐富的游離氨基酸，并在維持早期斷奶仔豬腸道結(jié)構(gòu)和功能方面起著重要的作用(WU,1994；WU,1996)0近年來(lái)，谷氨酰胺引起了營(yíng)養(yǎng)學(xué)家的廣泛關(guān)注，許多研究都表明谷氨酰胺為條件性必需氨基酸。一、谷氨酰胺的生物學(xué)特性和生理學(xué)重要性谷氨酰胺分子量146,有兩個(gè)氨基，一個(gè)a■氨基和一個(gè)易水解的末端氨基。盡管谷氨酰胺和谷氨酸在結(jié)構(gòu)上僅有微小的區(qū)別，仝理PH條件下谷氨酰胺是電中性的，谷氨酸則帶負(fù)電荷(見(jiàn)圖3-1),但這就導(dǎo)致了在細(xì)胞培養(yǎng)液小谷氨酸不能代替谷氨酰胺和兩者運(yùn)轉(zhuǎn)載體不同。谷氨酰胺有許多重要的和

4、獨(dú)特的代謝功能：①GLN是一種屮性氨基酸，其水解脫末端氨基后生成谷氨酸，其剩余a■氨基通過(guò)轉(zhuǎn)氨途徑在其它的各種代謝中丐重要作川；②GLN是唏噪、嚓吟核哥酸、核酸、氨基糖合成的重要前體物。③GLN是腎臟產(chǎn)氨的最重要前體，對(duì)酸堿平衡調(diào)節(jié)起著十分重要的作用；④GLN是一種化糖氨基酸，是肝糖元片綸的重要底物；⑤GL￥是肝捕捉氨的主要載體和綜末產(chǎn)物；⑥GLN是快速生長(zhǎng)和分化細(xì)胞如血管內(nèi)皮細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、腸粘膜上皮細(xì)胞等的重要供能物質(zhì)；⑦GLN是某些依賴(lài)性細(xì)胞如腸粘膜上皮細(xì)胞的重耍供能物質(zhì)，也是某些依賴(lài)葡萄糖合成ATP途徑受損后的最重耍的替

5、代途徑；⑧GLN是蛋白質(zhì)代謝的重要調(diào)節(jié)因子，能促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)等生物大分子的合成，減少骨胳肌中的蛋口質(zhì)的分解；GLN的主要代謝途徑和功能如圖3-2。這些都表明：谷氨酰胺在維持動(dòng)物健康屮起著重要作用，在重在疾病屮血液和組織屮谷氨酰胺含量顯著下降，導(dǎo)致谷氨酰胺的耗竭。對(duì)膿毒癥病人，其骨骼肌細(xì)胞屮儲(chǔ)存的谷氨酰胺可能下降75%,這種下降程度和存活率相關(guān)。兩種主要的酶調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)谷氨酰胺的代謝：谷氨酰胺水解酚催化谷氨酰胺水解為谷氨酸，而谷氨酰胺合成酚催化谷氨酸和氨合成谷氨酰胺。復(fù)制的細(xì)胞，如粘膜細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞等趨向于消耗

6、谷氨酰胺，含有更大量的水解酶。而骨骼肌和肺含有人量的谷氨酰胺合成酶，所以其能合成和釋放谷氨酰胺進(jìn)入血液。NHLGLUTAMINE0^>C—CH—CH2H2—C、（ONHf〉圖3—1生理PH值條件下谷氨酰胺和谷氨酸的結(jié)構(gòu)Figue3—IstructureofglutamineandglutamateatphysiologicPH尿素合成（肝）核酸的生物合成圖3-2谷氨酰胺在哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的代謝途徑和功能Fig3—2mMetabolicpathwaysandfunctionsofglutamineinmammaliancells二、

7、谷氨酰胺的代謝1.谷氨酰胺的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)谷氨酰胺在不同組織細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)方式不完全相同，可被各種屮性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)，即使是同一轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)在不同組織細(xì)胞中對(duì)GLN親和力和轉(zhuǎn)運(yùn)速率也不盡相同?？傮w上分為二大類(lèi)即Na依賴(lài)GLN轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)和非依賴(lài)性轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)。前者促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)GLN的積累，后者則允許細(xì)胞內(nèi)高GLN外流，以協(xié)調(diào)細(xì)胞內(nèi)外GLN的平衡和代謝需求。雖然有關(guān)GLN跨纟F1織細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)理已冇許多研究和報(bào)道，但GLN轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)在不同組織細(xì)胞中的分布和功能仍不完全清楚（表3?1和表3-2）。2.谷氨酰胺在不同組織器官中的代謝2.1小腸胃腸道是利用的

8、主要器官，腸道既不合成也不儲(chǔ)存谷氨酰胺，必須依靠其它臟器合成或外源性谷氨酰胺。在正常先理?xiàng)l件下，腸上皮細(xì)胞生長(zhǎng)需要消耗大量的谷氨酰胺；在病理狀態(tài)下如創(chuàng)你應(yīng)激、感染及各種危重癥吋，谷氨酰胺消耗增加，血液和組織中的谷氨酰胺水平降低。表3-1谷氨酰胺轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)Table