Glutamina jest najobficiej występującym aminokwasem w naszym organizmie, a także odgrywa istotną rolę w zdrowiu i funkcjonowaniu jelit. W rzeczywistości, liczne badania wykazują, że glutamina wpływa na zdrowie naszych jelit na dwa ważne sposoby: po pierwsze, poprzez wpływ na barierę jelitową, a po drugie, poprzez wpływ na naszą mikrobiotę jelitową! Przyjrzyjmy się, jak ten wspaniały aminokwas działa na te dwa sposoby.

Glutamina i bariera jelitowa

Bariera jelitowa składa się z pojedynczej warstwy mocno połączonych komórek wyściełających jelito, służących jako bariera pomiędzy światem zewnętrznym (naszym przewodem pokarmowym, który technicznie jest rurą biegnącą „na zewnątrz” naszego ciała!) a naszym środowiskiem wewnętrznym (wnętrzem naszego ciała). Kiedy bariera ta funkcjonuje prawidłowo, zapobiega przedostawaniu się obcych antygenów, patogenów i toksyn bakteryjnych do naszego organizmu, jednocześnie selektywnie przepuszczając niezbędne składniki odżywcze i wodę. Kiedy bariera ta nie funkcjonuje prawidłowo (tak jak w przypadku nieszczelnego jelita), fragmenty białek, endotoksyny, odpady, patogeny i inne szkodliwe substancje mogą opuścić jelito i przedostać się do krążenia. W takiej sytuacji komórki odpornościowe w jelitach rozpoczynają atak na obcych najeźdźców, co prowadzi do kaskady reakcji immunologicznych i ciągłego stanu zapalnego. Krótko mówiąc, funkcja bariery jelitowej jest niezbędna do utrzymania nas w zdrowiu, a kiedy jest ona w stanie naruszonym, my również!

Więc, gdzie glutamina wchodzi w grę?

Po pierwsze, glutamina jest preferowanym źródłem paliwa dla komórek wyściełających jelita. W rzeczywistości, błona śluzowa jelit zużywa około 30% całkowitej ilości glutaminy w organizmie, wymagając jej ponad 15 gramów dziennie! Nasze jelito w rzeczywistości konkuruje z innymi tkankami naszego ciała o wykorzystanie glutaminy z naszego pożywienia i z puli aminokwasów naszego ciała! Glutamina jest potrzebna komórkom jelitowym do wzrostu i różnicowania się (dojrzewania), a dzieje się to poprzez aktywację kinaz białkowych aktywowanych mitogenami (MAPK; które regulują proliferację i różnicowanie się komórek) oraz poprzez wzmocnienie działania czynników wzrostu (takich jak naskórkowy czynnik wzrostu, transformujący czynnik wzrostu-α oraz insulinopodobny czynnik wzrostu-I). Badania in vitro wykazały, że bez wystarczającej ilości glutaminy dwa rodzaje komórek nabłonkowych (caco-2, linia ludzkich komórek raka jelita grubego, która jest powszechnie używana do badania połączeń ścisłych i której używałem do badań hodowli komórkowych jeszcze w czasach, gdy zajmowałem się biologią komórki, oraz IEC-6) wykazują spowolniony wzrost. Podobnie, wykazano, że suplementacja glutaminą zmniejsza atrofię błony śluzowej i redukuje uszkodzenia oksydacyjne w modelach wrzodziejącego zapalenia jelita grubego, dzięki jej roli we wspieraniu wzrostu komórek nabłonka jelitowego!

Po drugie, glutamina moduluje ekspresję białek ścisłego połączenia (tight junction), które ściśle łączą komórki nabłonka tworząc barierę jelitową. Eksperymenty wykazały, że pozbawienie glutaminy zmniejsza ekspresję kilku różnych białek ścisłych połączeń (w tym klaudyny-1, ZO-1 i okludyny, z których wszystkie kiedyś studiowałem, więc samo pisanie tego przywołuje wspomnienia godzin spędzonych w zestawie mikroskopii konfokalnej), znacznie zwiększa przepuszczalność komórek nabłonka (AKA leaky gut) i powoduje zanik kosmków (kiedy kosmki jelitowe ulegają erozji, jak to się dzieje w celiakii). Wykazano, że dodanie glutaminy do komórek pozbawionych glutaminy poprawia funkcję bariery, zwiększa ekspresję białek ZO-1 i okludyny (wskazując na powstawanie ciaśniejszych połączeń) oraz zapobiega chemicznie indukowanym zaburzeniom połączeń ścisłych i ich przepuszczalności. Badania z użyciem komórek caco-2 wykazały, że pozbawienie glutaminy prowadzi do większej translokacji bakterii.

Chociaż mechanizmy nie są jeszcze do końca poznane, glutamina wydaje się wpływać na szlaki sygnałowe związane z różnymi komponentami ścisłych połączeń, w tym na regulację stanów fosforylacji białek ścisłych połączeń poprzez szlak fosfatydyloinozytolowej 3-kinazy (PI3K)/Akt. Ponadto, glutamina może pomóc w utrzymaniu równowagi pomiędzy proliferacją (rozmnażaniem) a apoptozą (zaprogramowaną śmiercią) komórek nabłonka wyściełającego jelito. Komórki te obracają się w szybkim tempie co cztery do pięciu dni i jeśli dojdzie do zachwiania równowagi między reprodukcją komórek a ich śmiercią, może dojść do utraty netto komórek nabłonka (co obserwujemy w takich stanach, jak wrzodziejące zapalenie jelita grubego, celiakia i infekcje bakteryjne jelit). Różne czynniki stresogenne, takie jak niedobór składników odżywczych, brak czynników wzrostu, endotoksemia lub szkodliwe czynniki jelitowe, które dostają się do naszego organizmu, mogą prowadzić do zwiększonej apoptozy. Ale glutamina może odgrywać kluczową rolę w zapobieganiu temu procesowi! Badania wykazały, że suplementacja glutaminy hamuje chemicznie indukowaną apoptozę komórek nabłonka jelitowego, a gdy brakuje dostępnej glutaminy, apoptoza komórek jelitowych wzrasta.

Antyapoptotyczne właściwości glutaminy działają poprzez różne mechanizmy. Jednym z nich jest jej zdolność do modulowania komórkowych reakcji na stres, w tym autofagii (procesu katabolicznego, który zachodzi w warunkach stresu metabolicznego, często określanego jako „wiosenne czyszczenie” organelli komórkowych) i stresu retikulum endoplazmatycznego (który, jak wykazano, wywołuje trwałą apoptozę). Innym czynnikiem jest rola glutaminy jako prekursora trójpeptydu antyoksydacyjnego glutationu (GSH), który jest kluczowy dla utrzymania prawidłowego stanu redoks komórek. Kiedy glutation jest uszczuplony, nadmierny stres oksydacyjny może indukować apoptozę! Dodatkowo, glutamina może zwiększać ekspresję białek szoku cieplnego, które modulują programowaną śmierć komórek, pomagając im przystosować się do warunków stresowych. W eksperymentach na zwierzętach, podawanie glutaminy szczurom z sepsą było w stanie znacząco zwiększyć ekspresję dwóch białek szoku cieplnego (HSP-70, które jest moim ulubionym białkiem szoku cieplnego, ponieważ badałem je podczas moich badań doktoranckich, oraz HSP-25), podczas gdy pozbawienie glutaminy zmniejszyło ekspresję genów białek szoku cieplnego i doprowadziło do zwiększonej śmierci komórek. I wreszcie, glutamina reguluje aktywację kaspaz, rodziny enzymów proteazowych, które działają wspólnie w kaskadzie w celu uruchomienia i przeprowadzenia apoptozy. Badania wykazały, że komórki pozbawione glutaminy wykazują wyższą aktywność kaspazy-3, co prowadzi do większego poziomu śmierci komórek. W modelach zwierzęcych i ludzkich komórkach raka okrężnicy wykazano, że podawanie glutaminy zmniejsza aktywność kaspaz i chroni przed apoptozą.

Tak więc, w skrócie, glutamina jest ogromnym dobrodziejstwem dla naszej bariery jelitowej ze względu na wiele sposobów, na jakie utrzymuje nasze komórki nabłonkowe w zdrowiu i proliferacji!

Ale, na tym się nie kończy! Glutamina odgrywa również rolę w odporności jelitowej. W szczególności, glutamina zwiększa wydzielanie immunoglobuliny A+ (IgA+) i jelitowej wydzielniczej immunoglobuliny A (SIgA), która pomaga bronić powierzchnię błony śluzowej jelita przed patogenami i toksynami jelitowymi. Glutamina jest również potrzebna do wzrostu komórek odpornościowych i nic dziwnego, że wykazano, iż jej niedobór zwiększa podatność na infekcje.

Glutamina a mikrobiota jelitowa

Wraz z korzyściami dla naszych ludzkich komórek, glutamina może wpływać na skład mikrobioty jelitowej – masywnej społeczności mikrobów zamieszkujących nasze jelita, a która odgrywa główną rolę w zdrowiu człowieka. (Koniecznie sprawdź Co to jest mikrobiom jelitowy? I dlaczego powinniśmy się nim przejmować?)

Białko jest niezbędne do wzrostu i przetrwania bakterii w naszym przewodzie pokarmowym. Aminokwasy są wykorzystywane do syntezy składników komórek bakteryjnych lub katabolizowane (rozpadają się) poprzez różne szlaki. Niektóre aminokwasy zostały zidentyfikowane jako prawdopodobnie niezbędne dla optymalnego wzrostu bakterii jelitowych, w tym arginina, asparagina, asparagina, glutaminian, glutamina, glicyna, lizyna, seryna, treonina i aminokwasy rozgałęzione (leucyna, izoleucyna i walina). Co ciekawe, nasze bakterie jelitowe wydają się preferować glutaminę (i argininę, o której opowiem w przyszłym artykule), dlatego też może ona korzystnie wpływać na skład mikrobiomu jelitowego.

Jedno z badań dotyczyło mikrobioty jelitowej i różnych metabolitów (w tym kwasów tłuszczowych, lipidów, glukozy i aminokwasów) u 531 fińskich mężczyzn. Badacze odkryli, że poziom glutaminy był pozytywnie związany z bogactwem mikrobioty, jak również z wyższym poziomem Clostridales.

Badania na zwierzętach również rzuciły światło na wpływ glutaminy na mikrobiotę jelitową. W jednym z eksperymentów na myszach, suplementacja 1% L-glutaminy przez 14 dni spowodowała korzystne zmniejszenie stosunku Firmicutes do Bacteroidetes. W szczurzym modelu raka jelita grubego, leczenie glutaminą chroniło przed wywołanym chemioterapią spadkiem liczebności Clostridium cluster XI i Enterobacteriaceae. U zwierząt z zaparciami, którym podawano glutaminę, zaobserwowano wzrost liczby korzystnych przedstawicieli Bacteroidetes i Actinobacteria, co odgrywało rolę w łagodzeniu zaparć (dokładniej, glutamina wydaje się zmniejszać zaparcia poprzez wpływ na równowagę azotową i syntezę białka w mikrobiocie jelita cienkiego). Badanie przeprowadzone na ciężarnych świniach z zaparciami wykazało, że uzupełnienie diety o 10 gramów glutaminy wystarczyło do zmniejszenia zaparć i spowodowało wzrost liczby przyjaznych bakterii, przy jednoczesnym zmniejszeniu poziomu potencjalnie szkodliwych bakterii Oscillospira i Treponema.

Co fascynujące, glutamina wydaje się również wpływać na to, jak nasze bakterie jelitowe metabolizują inne aminokwasy. W jednym z eksperymentów, dodanie glutaminy do mieszanych kultur bakteryjnych, jak również do pojedynczych szczepów bakterii (w tym gatunków Streptococcus, Escherichia coli i Klebsiella) zmniejszyło wykorzystanie przez bakterie asparaginy, lizyny, leucyny, waliny, ornityny i seryny, przy czym wyższe stężenia glutaminy powodowały większy spadek wykorzystania tych aminokwasów, zwany efektem oszczędzania aminokwasów. Jest to ważne, ponieważ metabolizm aminokwasów przez nasze mikroby jelitowe wpływa na to, jak wiele z nich jest dostępnych dla reszty naszego organizmu!

Jak uzyskać korzyści z Glutaminy

Jak więc możemy czerpać z glutaminy korzyści dla zdrowia jelit? Chociaż ten aminokwas jest uważany za warunkowo niezbędny (co oznacza, że w normalnych warunkach możemy go produkować wewnętrznie w wystarczającej ilości), pewne sytuacje mogą zwiększyć nasze zapotrzebowanie ponad to, co nasz organizm może nam dostarczyć. Należą do nich stres, krytyczna choroba, infekcje, gojenie się ran, urazy, poważne oparzenia, zaburzenia żołądkowo-jelitowe i intensywne ćwiczenia (w rzeczywistości zmniejszone stężenie glutaminy może odgrywać rolę w przejściowym spadku odporności, który obserwujemy po intensywnych ćwiczeniach!) Innymi słowy, skupienie się na dostarczaniu dużej ilości glutaminy nie jest złym pomysłem!

W naszej diecie, najlepsze źródła glutaminy obejmują rosół, owoce morza (zwłaszcza skorupiaki, takie jak krewetki, kraby i homary, ale także ryby słonowodne), mięsa organiczne, drób, wieprzowina, czerwone mięso i bogaty w białko nabiał. Niektóre pokarmy roślinne, takie jak kapusta, szparagi i brokuły są również bogate w glutaminę! Ogólnie rzecz biorąc, dążenie do spożywania 100-150 gramów białka dziennie, włączając w to pokarmy bogate w glutaminę, może pomóc nam zapewnić sobie wystarczającą ilość tego niesamowitego aminokwasu, aby doświadczyć jego korzyści.

W niektórych przypadkach suplementacja glutaminą może przynieść dodatkowe korzyści, takie jak zaburzenia żołądkowo-jelitowe, dysbioza jelitowa i „nieszczelne jelita”, czy to pierwotne, czy wtórne do czegoś takiego jak choroba autoimmunologiczna. W większości udanych prób stosowano suplementację na poziomie 20 – 30 gramów glutaminy dziennie. Ponieważ aminokwasy konkurują z innymi aminokwasami o wysokim powinowactwie do wiązania się z ich transporterami w jelicie, ważne jest, aby przyjmować glutaminę na pusty żołądek (godzinę po jedzeniu lub 30 minut przed jedzeniem), aby nasz organizm mógł ją w pełni wykorzystać!