原標(biāo)題：谷氨酰胺在支持腸道健康和神經(jīng)精神因素中的作用
Introduction

在美國，飲食和生活方式的選擇對腸道和整體健康產(chǎn)生了巨大的負(fù)面影響，該負(fù)面影響至少可以部分歸因于普遍存在的高糖加工食品，以及大多數(shù)飲食中缺乏健康纖維和全谷物。這種組合對腸道微生物組或腸道菌群的平衡產(chǎn)生了負(fù)面影響。加工食品往往會增加腸道和系統(tǒng)炎癥，并可能通過多種途徑損害胃腸道，增加腸道通透性。

越來越多的研究表明，腸道健康與大腦神經(jīng)化學(xué)平衡之間存在生理學(xué)上的聯(lián)系，并由腸道神經(jīng)系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。不健康的腸道可能會潛在地導(dǎo)致大腦功能欠佳，甚至神經(jīng)精神疾病。氨基酸谷氨酰胺是人體內(nèi)含量最豐富的氨基酸，研究表明，它是一種很有前途的營養(yǎng)輔助劑，可以減輕腸道損傷，改善腸道健康，并間接且積極地支持大腦的神經(jīng)化學(xué)環(huán)境。美國諾瓦東南大學(xué)的Brett J. Deters、Mir Saleem在本綜述中總結(jié)了目前對這一課題的認(rèn)識狀況。
Claim

谷氨酰胺是一種非必需氨基酸，它可以在體內(nèi)合成。然而，當(dāng)在疾病或生活方式的壓力而導(dǎo)致對谷氨酰胺的需求量很大時，它可以被認(rèn)為是條件性必需氨基酸，必須進一步從飲食中獲取。谷氨酰胺是血液中含量最豐富的游離氨基酸，是腸細(xì)胞的重要底物。谷氨酰胺能有效增強小腸內(nèi)腸細(xì)胞的功能、增殖和生命周期。

圖1 谷氨酰胺的化學(xué)結(jié)構(gòu)

谷氨酰胺主要從3個方面直接支持腸道健康和功能：1）它對維持腸道微生物群的平衡有積極影響，2）它能增加緊密連接蛋白的表達和腸道內(nèi)膜的完整性，3）它有助于在腸道黏膜刺激的情況下，將炎癥反應(yīng)降到最低。

由于通過第十顱神經(jīng)或迷走神經(jīng)的調(diào)節(jié)，腸道功能直接影響神經(jīng)遞質(zhì)的平衡。不健康的腸道通透性、炎癥和不理想的微生物組都與抑郁癥有關(guān)。當(dāng)腸道發(fā)炎時，會對大腦健康和神經(jīng)遞質(zhì)平衡產(chǎn)生直接影響。谷氨酰胺可能通過保護腸道內(nèi)壁免受損傷和慢性炎癥，從而間接提供最佳的神經(jīng)精神環(huán)境。

腸道與神經(jīng)精神的關(guān)系機制

腸腦軸可以通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）和腸神經(jīng)系統(tǒng)之間的功能關(guān)系來部分理解。這種聯(lián)系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是成對的第十顱神經(jīng)或迷走神經(jīng)。這些神經(jīng)通常以單數(shù)形式出現(xiàn)，與消化道的副交感神經(jīng)以及心臟和肺部的接口交界。從中樞神經(jīng)系統(tǒng)傳來的神經(jīng)元已被證明直接在腸道中的細(xì)菌菌落上發(fā)生突觸，這意味著微生物組直接受大腦活動和神經(jīng)化學(xué)的影響。引起體內(nèi)應(yīng)激反應(yīng)的環(huán)境可以通過下丘腦和垂體改變或破壞大腦的神經(jīng)化學(xué)平衡，從而可能引起腸道內(nèi)微生物失調(diào)。

從中樞神經(jīng)系統(tǒng)通往腸道的迷走神經(jīng)傳出連接讓大腦可以調(diào)節(jié)腸道功能，而迷走神經(jīng)的傳入連接則是讓腸道直接影響大腦活動。發(fā)炎的腸道如果缺乏健康的菌種，已經(jīng)被證明會改變大腦的神經(jīng)遞質(zhì)平衡。神經(jīng)遞質(zhì)，如血清素、乙酰膽堿、組胺、γ－氨基丁酸和谷氨酸都可能受到腸道健康和活動的影響。腸道也可以通過下丘腦影響神經(jīng)內(nèi)分泌活動。腸道產(chǎn)生的分泌物會刺激下丘腦的活動，從而導(dǎo)致腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）的產(chǎn)生。當(dāng)腸道不健康時，ACTH的過度分泌就會引起腎上腺皮質(zhì)和腎上腺髓質(zhì)的過度活動。其結(jié)果是兒茶酚胺和糖皮質(zhì)激素分泌過剩，這可能有利于病原體繁殖的環(huán)境，并可能引起體內(nèi)持續(xù)的低級應(yīng)激反應(yīng)。

圖2 健康與疾病中的腦-腸-微生物交流

谷氨酰胺、腸道健康和神經(jīng)精神因素

在運動營養(yǎng)領(lǐng)域，谷氨酰胺最普遍地用于支持骨骼肌發(fā)育和肌肉蛋白質(zhì)合成。然而，作為人體內(nèi)最普遍的氨基酸，谷氨酰胺的補充已被證明在支持ICU患者的恢復(fù)和免疫系統(tǒng)功能非常重要。

口服谷氨酰胺補充劑對微生物組的組成有積極影響。一項研究將谷氨酰胺補充或丙氨酸補充隨機分配給33名肥胖者。肥胖的一個常見生物標(biāo)志物是在腸道內(nèi)厚壁菌門與擬桿菌門的比例升高。經(jīng)過14 d的補充，谷氨酰胺組的厚壁菌門與擬桿菌門的比例顯著降低，這一結(jié)果也反映在減肥方案中。谷氨酰胺被證明對這些不同菌種的基因表達有積極影響，這也是菌種比例變化的原因。優(yōu)化的腸道微生物組更有可能有效地執(zhí)行神經(jīng)遞質(zhì)合成和其他功能。

另有綜述文章討論了谷氨酰胺支持腸道功能的不同方式。腸黏膜細(xì)胞的生命周期相對短暫，大約每5 d更換一次。谷氨酰胺已被證明可以激活蛋白激酶，促進腸道干細(xì)胞分化和增殖為腸細(xì)胞、杯狀細(xì)胞等。谷氨酰胺通過最大限度地發(fā)揮表皮生長因子和胰島素樣生長因子-1等生長因子的作用，增加腸道腸細(xì)胞增殖。這些生長因子負(fù)責(zé)影響腸黏膜細(xì)胞的DNA、RNA、蛋白質(zhì)的合成和復(fù)制。

緊密連接是在胃腸壁上形成細(xì)胞間連接的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。緊密連接在很大程度上決定了被吸收的底物，并阻止了病原體的進入。緊密連接功能的破壞導(dǎo)致腸道通透性增加，使較大的蛋白質(zhì)滲入血液，從而可能引發(fā)全身性炎癥反應(yīng)。如上所述，生活方式和飲食習(xí)慣的選擇可以影響腸道緊密連接的通透性。谷氨酰胺可能控制緊密連接蛋白的表達。通過使用多種細(xì)胞系培養(yǎng)證實了這一點。缺乏谷氨酰胺的細(xì)胞顯示出用于緊密連接形成的蛋白質(zhì)的表達減少以及通透性增加。然而，通過補充引入更高的谷氨酰胺水平可以逆轉(zhuǎn)這種情況。考慮到谷氨酰胺通過磷酸化激活和維持緊密連接蛋白的作用，在治療乳糜瀉和炎癥性腸病時，補充谷氨酰胺可能是一種可行的營養(yǎng)支持形式。

谷氨酰胺還可以限制克羅恩病或潰瘍性結(jié)腸炎的炎癥途徑。炎癥反應(yīng)會引起級聯(lián)效應(yīng)，導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，從而刺激炎癥反應(yīng)。谷氨酰胺可以通過增加熱休克蛋白的活性來抑制這一過程的啟動。這些蛋白可降低NF-κB轉(zhuǎn)錄因子的表達，而NF-κB轉(zhuǎn)錄因子可刺激與炎癥和免疫反應(yīng)相關(guān)的基因。短期補充谷氨酰胺后，支持NF-κB的轉(zhuǎn)錄因子顯著減少。此外，谷氨酰胺還能抑制其他炎癥轉(zhuǎn)錄因子的激活，即STAT蛋白。NO也是炎癥的必要成分，然而，如果合成過量，它可能是有害的。谷氨酰胺已被證明可以使NO的產(chǎn)生正常化，從而減少高水平的炎癥。

考慮到谷氨酰胺通過上述3種主要機制對腸道產(chǎn)生的多功能影響，可以合理地推測，補充谷氨酰胺可以通過腸腦軸來優(yōu)化神經(jīng)化學(xué)平衡。

圖3 健康與疾病中的腦-腸-微生物交流

The role of glutamine in supporting gut health and neuropsychiatric factors

Brett J. Deters, Mir Saleem*

Halmos College of Natural Sciences and Oceanography, NOVA Southeastern University, Fort Lauderdale, FL 33314, USA

*Corresponding author.

E-mail address: msaleem@nova.edu

Abstract

Recent research has shown that the amino acid glutamine can positively affect gut health by supporting the gut microbiome, gut mucosal wall integrity, and by modulating inflammatory responses. As modulated by the vagus nerve, via the enteric nervous system, the gut-brain connection can impact the brain's neurochemical environment. Poor gut health can disrupt the balance of neurotransmitters, which can result in neuropsychiatric based conditions such as depression. Glutamine supplementation may provide significant adjunctive nutritional support in cases of depression by promoting proper gut health and function.

該文章《The role of glutamine in supporting gut health and neuropsychiatric factors》發(fā)表于Food Science and Human Wellness 2021年第2期149-154頁。

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