谷氨酰胺和肠道屏障
肠道屏障由一层紧密连接的细胞组成，位于肠道内壁，充当外部世界（我们的消化道，技术上是一条在我们身体“外部”运行的管子！）和我们的内部环境（内部环境）之间的屏障。我们的身体）。当这个屏障正常运作时，它可以防止外来抗原、病原体和细菌毒素进入我们的系统，同时还选择性地允许必需的营养物质和水过滤。当这个障碍不是正常运作（如肠漏的情况），蛋白质碎片、内毒素、废物、病原体和其他有害物质会离开肠道并进入循环。在这种情况下，肠道中的免疫细胞会对外来入侵者发起攻击，导致一连串的免疫反应和持续的炎症。简而言之，肠道屏障功能对于保持我们的健康至关重要，当它处于受损状态时，我们也是如此！
那么，谷氨酰胺在哪里发挥作用？
一方面，谷氨酰胺是肠道内壁细胞的首选燃料来源。事实上，肠黏膜使用了人体总谷氨酰胺的30%左右，每天需要超过15克！
我们的肠道实际上与我们体内的其他组织竞争使用我们食物和我们身体氨基酸库中的谷氨酰胺！谷氨酰胺是这些肠细胞生长和分化（成熟）所必需的，它通过激活丝裂原活化蛋白激酶（MAPK；协调细胞增殖和分化）和增强生长因子（如表皮生长）的作用来实现因子、转化生长因子-α 和胰岛素样生长因子-I）。体外研究表明，如果没有足够的谷氨酰胺，两种类型的上皮细胞（caco-2，一种广泛用于研究紧密连接的人类上皮结肠癌细胞系，我曾经在我的细胞中用于细胞培养研究）生物学研究天数和 IEC-6) 表现出放缓的增长。
同样，谷氨酰胺补充剂已被证明可以减少溃疡性结肠炎模型中的粘膜萎缩并减少氧化损伤，因为它在支持肠上皮细胞生长方面的作用！
其次，谷氨酰胺调节紧密连接蛋白的表达，紧密连接蛋白将上皮细胞紧密连接在一起以形成肠道屏障。实验表明，谷氨酰胺剥夺会降低几种不同的紧密连接蛋白（包括 claudin-1、ZO-1 和 occludin，我曾经研究过所有这些蛋白）的表达，所以写这篇文章就带回了过去几个小时的记忆。共聚焦显微镜套件），显着增加上皮细胞通透性（AKA 漏肠），并导致绒毛萎缩（当肠绒毛被侵蚀掉，就像在乳糜泻中发生的那样）。而且，向缺乏谷氨酰胺的细胞中添加谷氨酰胺已被证明可以改善屏障功能，增加 ZO-1 和 occludin 蛋白的表达（表明形成更紧密的连接），并防止化学诱导的紧密连接及其渗透性的破坏。使用 caco-2 细胞的研究表明，缺乏谷氨酰胺会导致更大的细菌易位。
尽管尚未完全了解其机制，但谷氨酰胺似乎会影响与不同紧密连接成分相关的信号通路，包括通过磷脂酰肌醇 3-激酶 (PI3K)/Akt 通路调节紧密连接蛋白的磷酸化状态。最重要的是，谷氨酰胺可能有助于维持肠道内壁上皮细胞增殖（繁殖）和凋亡（程序性死亡）之间的平衡。这些细胞每四到五天有一个快速的更新率，如果细胞繁殖与细胞死亡之间发生不平衡，就会导致上皮细胞的净损失（我们在溃疡性结肠炎、乳糜泻和肠道细菌感染！）。
各种细胞应激源，例如营养缺乏，生长因子缺乏，内毒素血症，或进入我们体内的肠道有害物质会导致细胞凋亡增加。但是，谷氨酰胺可能在防止这种情况下发挥关键作用！研究表明，补充谷氨酰胺可抑制化学诱导的肠上皮细胞凋亡，当可用谷氨酰胺短缺时，肠细胞凋亡增加。
谷氨酰胺的抗细胞凋亡特性通过多种机制发挥作用。一种是通过其调节细胞应激反应的能力，包括自噬（在代谢应激条件下发生的分解代谢过程，通常被称为细胞器的“春季大扫除”）和内质网应激（已被证明会引发持续的细胞凋亡） ）。
另一个是通过谷氨酰胺作为抗氧化剂三肽谷胱甘肽 (GSH) 的前体的作用，这是维持正常细胞氧化还原状态的关键。当谷胱甘肽耗尽时，过度的氧化应激会诱导细胞凋亡！此外，谷氨酰胺可以增强热休克蛋白的表达，这些蛋白似乎通过帮助细胞适应压力条件来调节程序性细胞死亡。在动物实验中，给败血症大鼠服用谷氨酰胺能够显着增加两种热休克蛋白（HSP-70，这是我个人最喜欢的热休克蛋白，因为我在博士研究期间研究过它，以及 HSP-25）的表达，而谷氨酰胺剥夺减少了热休克蛋白基因的表达并导致细胞死亡增加。最后，谷氨酰胺调节半胱天冬酶的激活，这是一个蛋白酶家族，在级联反应中协同作用以触发和执行细胞凋亡。
研究表明，缺乏谷氨酰胺的细胞表现出更高的 caspase-3 活性，导致更高水平的细胞死亡。在动物模型和人类结肠癌细胞中，已显示给予谷氨酰胺可降低半胱天冬酶活性并防止细胞凋亡。而谷氨酰胺剥夺会降低热休克蛋白基因的表达并导致细胞死亡增加。最后，谷氨酰胺调节胱天蛋白酶的活化，胱天蛋白酶是一系列蛋白酶的酶，它们协同作用以触发并执行凋亡。
因此，简而言之，谷氨酰胺对我们的肠道屏障是一个巨大的福音，因为它可以通过多种方式保持我们的上皮细胞健康和增殖！
图片改编自：Kim MH、Kim H。“谷氨酰胺在肠道中的作用及其对肠道疾病的影响。” 国际分子科学杂志。2017年5月12日; 18（5）：1051。doi：10.3390 / ijms18051051。
但是，还不止这些！谷氨酰胺也在肠道免疫中发挥作用。特别是，谷氨酰胺可增强免疫球蛋白 A+ (IgA+) 和肠道分泌性免疫球蛋白 A (SIgA) 的分泌，有助于保护肠道粘膜表面免受病原体和肠道毒素的侵害。免疫细胞的生长也需要谷氨酰胺，毫不奇怪，谷氨酰胺不足已被证明会增加对感染的易感性。
谷氨酰胺和肠道菌群
除了有益于我们的人体细胞外，谷氨酰胺还可以影响肠道微生物群的组成 - 栖息在我们肠道中的大量微生物群落，对人类健康起着重要作用。（一定要看看什么是肠道微生物群？我们为什么要关心它？）
蛋白质对于我们消化道中细菌的生长和存活至关重要。氨基酸用于合成细菌细胞成分或通过不同途径分解代谢（分解）。某些氨基酸已被确定为肠道细菌最佳生长所必需的，包括精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、谷氨酰胺（耶！）、甘氨酸、赖氨酸、丝氨酸、苏氨酸和支链氨基酸（亮氨酸、异亮氨酸） ，和缬氨酸）。
在一项针对超重和肥胖成年人的试验中，连续两周每天补充 30 克谷氨酰胺可有益地降低厚壁菌门与拟杆菌门的比率（从 0.85 到 0.57），降低放线菌水平，这是与瘦弱和体重相关的变化失利。细菌属Dialister、Dorea、Pseudobutyrivibrio和Veillonella（厚壁菌门的所有成员）也显着减少。
一项调查研究了 531 名芬兰男性的肠道微生物群和各种代谢物（包括脂肪酸、脂质、葡萄糖和氨基酸）。研究人员发现，谷氨酰胺水平与微生物丰富度以及较高水平的梭菌属呈正相关。
动物研究还阐明了谷氨酰胺对肠道微生物群的影响。在一项小鼠实验中，补充 1% L-谷氨酰胺 14 天导致厚壁菌门与拟杆菌门的比率有益降低。在结肠癌的大鼠模型中，谷氨酰胺治疗可防止化学疗法诱导的梭状芽孢杆菌簇 XI 和肠杆菌科的衰退。补充谷氨酰胺的便秘动物看到拟杆菌和放线菌的有益成员增加，这在改善便秘方面发挥了作用（更具体地说，谷氨酰胺似乎通过影响小肠微生物群中的氮平衡和蛋白质合成来减少便秘）。使用怀孕的便秘猪进行的一项研究发现，在日粮中添加10克谷氨酰胺足以减少便秘并引起友好细菌的增加，同时降低潜在有害细菌Oscillospira和螺旋体的水平。
令人着迷的是，谷氨酰胺似乎也影响我们的肠道细菌如何代谢其他氨基酸。在一个实验中，添加谷氨酰胺至混合细菌培养物以及单独的细菌菌株（包括来自物种链球菌，大肠埃希氏 杆菌，和克雷伯氏菌）降低天冬酰胺，赖氨酸，亮氨酸，缬氨酸，鸟氨酸和丝氨酸的细菌的使用，具有更高浓度的谷氨酰胺导致这些氨基酸利用率的更大下降，称为氨基酸节约效应。这很重要，因为我们肠道微生物对氨基酸的代谢会影响我们身体其他部位可利用的氨基酸数量！
如何获得谷氨酰胺的好处
那么，我们如何才能获得谷氨酰胺对肠道健康的回报呢？
尽管这种氨基酸仅被认为是条件必需的（意味着在正常情况下，我们可以在内部产生足够的氨基酸），但某些情况可能会增加我们的需求，超出我们的身体所能提供的。这包括压力时期、危重疾病、感染、伤口愈合、创伤、严重烧伤、胃肠道疾病和剧烈运动（事实上，谷氨酰胺浓度降低可能在我们在剧烈运动后看到的短暂免疫抑制中起作用！）。换句话说，专注于获得大量的谷氨酰胺并不是一个坏主意！
在我们的饮食中，谷氨酰胺的最佳来源包括肉汤、海鲜（尤其是虾、蟹和龙虾等甲壳类动物，还有咸水鱼）、内脏、家禽、猪肉、红肉和富含蛋白质的乳制品。某些植物性食物如卷心菜、芦笋和西兰花也富含谷氨酰胺！
一般来说，每天摄入 100 到 150 克的蛋白质，包括一些富含谷氨酰胺的食物，可以帮助确保我们获得足够的这种惊人的氨基酸来体验它的好处。
在某些情况下，补充谷氨酰胺可以带来额外的好处，例如胃肠道疾病、肠道菌群失调和“肠漏”，无论是原发性还是继发性自身免疫性疾病。
大多数成功的试验都使用了每天 20 – 30 克谷氨酰胺的补充剂。因为氨基酸会与其他高亲和力氨基酸竞争结合它们在肠道内的转运蛋白，所以空腹（饭后一小时或饭前 30 分钟）服用谷氨酰胺很重要，这样我们的身体才能充分利用它！
