Glutamine and glutamate as vital metabolites

Abstract

Glucose is widely accepted as the primary nutrient for the maintenance and promotion of cell function. This metabolite leads to production of ATP, NADPH and precursors for the synthesis of macromolecules such as nucleic acids and phospholipids. We propose that, in addition to glucose, the 5-carbon amino acids glutamine and glutamate should be considered to be equally important for maintenance and promotion of cell function. The functions of glutamine/glutamate are many, i.e., they are substrates for protein synthesis, anabolic precursors for muscle growth, they regulate acid-base balance in the kidney, they are substrates for ureagenesis in the liver and for hepatic and renal gluconeogenesis, they act as an oxidative fuel for the intestine and cells of the immune system, provide inter-organ nitrogen transport, and act as precursors of neurotransmitter synthesis, of nucleotide and nucleic acid synthesis and of glutathione production. Many of these functions are interrelated with glucose metabolism. The specialized aspects of glutamine/glutamate metabolism of different glutamineutilizing cells are discussed in the context of glucose requirements and cell function.

Glutamate-related gene expression changes with age in the mouse auditory midbrain

“…In addition, glutamine and glutamate have numerous functions in different organs working as precursors for neurotransmitters, related proteins, nucleotides, nucleic acids and glutathione synthesis. The amino acid L-glutamine is vitally important for cell survival while its immediate metabolic product, L-glutamate is at the crossroads of the metabolic pathways of proline, ornithine, succinate, aspartate and gammaaminobutyric acid (GABA) (Newsholme et al, 2003).…”

Ação trófica de aditivos fitogênicos, glutamina e ácido glutâmico sobre a Bursa de Fabrícius e intestino delgado de frangos de corte

“…Foi possível verificar que após 5 dias do aparecimento das primeiras lesões, as aves dos tratamentos com Gln/Glu não apresentavam mais lesões indicando rápida recuperação da mucosa intestinal, o que pode estar associado ao fato da glutamina e ácido glutâmi-co contribuírem com o fornecimento de energia necessário para células que proliferam rapidamente, como as células do intestino, além de serem considerados como precursores para síntese de outros aminoácidos e nucleotídeos importantes na síntese protéica (Newsholme 2003a(Newsholme , 2003b.…”

“…A glutamina e ácido glutâmico, além de contribuírem com o fornecimento de energia necessário para o desempenho das atividades metabólicas de células que proliferam rapidamente, como as células do sistema imune e intestino (Newsholme 2003a(Newsholme , 2003b, também são considerados precursores para síntese de purinas e pirimidinas, constituintes básicos dos nucleotídeos, componentes das molé-culas de DNA e RNA e de outros aminoácidos, suportando a divisão (turnover) das células da cripta, resultando no aumento do número e altura dos vilos e auxiliando no reparo das injúrias no epitélio intestinal (Piva et al 2001). Outra importante função da glutamina é a indução mecanismos de transcrição gênica pela ativação da proteína quinase, que é uma enzima que ativa mitogênese na região das criptas do epitélio intestinal, levando ao aumento da proliferação celular, influenciando na manutenção da estrutura da mucosa (Blikslager & Roberts 1997, Rhoads et al 1997.…”

“…A glutamina é muito utilizada em altas taxas por célu-las isoladas do sistema imune, como linfócitos, macrófagos e neutrófilos (Newsholme et al 1985, Newsholme 2001, Newsholme et al 2003a, 2003b. Segundo Newsholme (2001), o fato de o nitrogênio amínico da glutamina ser utilizado para síntese de nucleotídeos, seria um dos fatores que explica a alta necessidade de glutamina em células que se proliferam rapidamente, como as do sistema imune e da mucosa intestinal.…”

“…Pesquisadores têm demonstrado que glutamina e ácido glutâmico (Yoo et al 1997, Newsholme 2003a, 2003b, Yi et al 2005, Caldara et al 2010, Nascimento et al 2014, bem como óleos essenciais e extratos vegetais (Christaki et al 2004, Jamroz et al 2005, Awaad et al 2010, Vasconcelos et al 2010, Fascina et al 2012) são capazes de melhorar a resposta imune e a microbiota intestinal, prevenindo efeitos negativos na estrutura do intestino, melhorar a digestão e absorção dos nutrientes e consequentemente, o desempenho dos animais, o que os tornam aditivos interessantes para criação de frangos de corte alternativos durante períodos de desafio.…”