【精品】谷氨酰胺的研究进展

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1、谷氨酰胺的研究进展谷氨酰胺(Glutamine,GLN)是哺乳动物体内含量最丰富的氨基酸，止常人血浆浓度为().6〜().9mmol/L。肌细胞内谷氨酰胺浓度为a20mmol/L，比血液中高3()倍。谷氨酰胺量占人全身游离氨基酸一半以上，因此谷氨酰胺变化总接影响机体总氨基酸水平。谷氨酰胺受到广泛的关注，部份原因是其在重要疾病小显著的代谢变化，同时也因为一些研究表明其可能成为一种条件性必需氨基酸。Krebs(1935)首次发现哺乳动物肾脏合成和分解谷氨酰胺的能力后，人们才逐步了解谷氨酰胺的作用。Krebs(1935)强调了谷如酰胺

2、在氮代谢上的重要性：“绝大多数氨基酸都有多种功能，但谷氨酰胺是最丰富的”。2()年后，EAGLE(1955)综述了培养llllj乳动物细胞谷氨酰胺的营养需要，并强调谷氨酰胺是一种重要的营养素。在许多动物细胞屮谷氨酰胺有相对高的浓度，其作为氨的清除剂和作为牛物合成许多重要物质如核酸、氨基糖和氨酸氮的供体。谷氨酰胺是血液屮最丰富的氨基酸，是肾脏屮氨合成和肝脏中尿素合成的氮的载体。六十年代以后动静脉浓度差法在狗的研究中发现了PDV(Portal-Drain-Viseral)中有最大的谷氨酰胺净摄取，随后研究表明小肠粘膜在此现彖中起着十

3、分重要的作用。谷氨酰胺是猪乳中含虽般丰富的游离氨基酸，并在维持早期断奶仔猪肠道结构和功能方面起着重要的作用(WU,1994；WU,1996)0近年來，谷氨酰胺引起了营养学家的广泛关注，许多研究都表明谷氨酰胺为条件性必需氨基酸。一、谷氨酰胺的生物学特性和生理学重要性谷氨酰胺分子量146,有两个氨基，一个a■氨基和一个易水解的末端氨基。尽管谷氨酰胺和谷氨酸在结构上仅有微小的区别，仝理PH条件下谷氨酰胺是电中性的，谷氨酸则带负电荷(见图3-1),但这就导致了在细胞培养液小谷氨酸不能代替谷氨酰胺和两者运转载体不同。谷氨酰胺有许多重要的和

4、独特的代谢功能：①GLN是一种屮性氨基酸，其水解脱末端氨基后生成谷氨酸，其剩余a■氨基通过转氨途径在其它的各种代谢中丐重要作川；②GLN是唏噪、嚓吟核哥酸、核酸、氨基糖合成的重要前体物。③GLN是肾脏产氨的最重要前体，对酸碱平衡调节起着十分重要的作用；④GLN是一种化糖氨基酸，是肝糖元片纶的重要底物；⑤GL¥是肝捕捉氨的主要载体和综末产物；⑥GLN是快速生长和分化细胞如血管内皮细胞、淋巴细胞、肠粘膜上皮细胞等的重要供能物质；⑦GLN是某些依赖性细胞如肠粘膜上皮细胞的重耍供能物质，也是某些依赖葡萄糖合成ATP途径受损后的最重耍的替

5、代途径；⑧GLN是蛋白质代谢的重要调节因子，能促进细胞內蛋白质等生物大分子的合成，减少骨胳肌中的蛋口质的分解；GLN的主要代谢途径和功能如图3-2。这些都表明：谷氨酰胺在维持动物健康屮起着重要作用，在重在疾病屮血液和组织屮谷氨酰胺含量显著下降，导致谷氨酰胺的耗竭。对脓毒症病人，其骨骼肌细胞屮储存的谷氨酰胺可能下降75%,这种下降程度和存活率相关。两种主要的酶调节细胞内谷氨酰胺的代谢：谷氨酰胺水解酚催化谷氨酰胺水解为谷氨酸，而谷氨酰胺合成酚催化谷氨酸和氨合成谷氨酰胺。复制的细胞，如粘膜细胞、淋巴细胞、内皮细胞和肿瘤细胞等趋向于消耗

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，所以其能合成和释放谷氨酰胺进入血液。NHLGLUTAMINE0^>C—CH—CH2H2—C、（ONHf〉图3—1生理PH值条件下谷氨酰胺和谷氨酸的结构Figue3—IstructureofglutamineandglutamateatphysiologicPH尿素合成（肝）核酸的生物合成图3-2谷氨酰胺在哺乳动物细胞内的代谢途径和功能Fig3—2mMetabolicpathwaysandfunctionsofglutamineinmammaliancells二、

7、谷氨酰胺的代谢1.谷氨酰胺的转运系统谷氨酰胺在不同组织细胞的转运方式不完全相同，可被各种屮性氨基酸转运系统转运，即使是同一转运系统在不同组织细胞中对GLN亲和力和转运速率也不尽相同。总体上分为二大类即Na依赖GLN转运系统和非依赖性转运系统。前者促进细胞内GLN的积累，后者则允许细胞内高GLN外流，以协调细胞内外GLN的平衡和代谢需求。虽然有关GLN跨纟F1织细胞膜转运机理已冇许多研究和报道，但GLN转运系统在不同组织细胞中的分布和功能仍不完全清楚（表3・1和表3-2）。2.谷氨酰胺在不同组织器官中的代谢2.1小肠胃肠道是利用的

8、主要器官，肠道既不合成也不储存谷氨酰胺，必须依靠其它脏器合成或外源性谷氨酰胺。在正常先理条件下，肠上皮细胞生长需要消耗大量的谷氨酰胺；在病理状态下如创你应激、感染及各种危重症吋，谷氨酰胺消耗增加，血液和组织中的谷氨酰胺水平降低。表3-1谷氨酰胺转运系统Table