A
glutamina (C5H10N2O3 ) é um L-α-aminoácido, com peso
molecular de aproximadamente 146,15kda e pode ser sintetizada por todos os
tecidos do organismo. Fazem parte de sua composição química nas seguintes
quantidades: carbono (41,09%), oxigênio (32,84%), nitrogênio (19,17%) e
hidrogênio (6,90%). É classificada de acordo com seu grupamento R como não
carregada, mas é polar, o que significa uma característica mais hidrofílica,
sendo facilmente hidrolisada por ácidos ou bases. Como o organismo pode
sintetizar glutamina, esta é considerada como um aminoácido dispensável ou não
essencial.
A
classificação da glutamina como um aminoácido não essencial, entretanto, tem
sido questionada, pois em situações críticas, tais como cirurgias, traumas e
exercícios físicos exaustivos, a síntese de glutamina não supre a demanda
exigida pelo organismo. A glutamina é o aminoácido livre mais abundante no
plasma e no tecido muscular, sendo também encontrada em concentrações
relativamente elevadas em outros diversos tecidos corporais. A proliferação e
desenvolvimento de células, em especial do sistema imune, o balanço
acidobásico, o transporte da amônia entre os tecidos, a doação de esqueletos de
carbono para a gliconeogênese, entre outros, são algumas das funções em que a
glutamina está envolvida.
Duas
enzimas são responsáveis pela síntese de glutamina a partir do glutamato ou por
sua degradação, também em glutamato, a saber, a glutamina sintetase e a
glutaminase, respectivamente.
Mediante
a catálise de conversão de glutamato em glutamina e da utilização da amônia
como fonte de nitrogênio e com consumo de trifosfato de adenosina (ATP), a
glutamina sintetase é a enzima-chave para a síntese da glutamina e para a
regulação do metabolismo celular do nitrogênio. A glutamina sintetase é uma
aminotransferase amplamente distribuída entre os organismos vivos, sendo sua
atividade fundamental para a manutenção da vida de microrganismos e de animais.
Os fatores que regulam a atividade da glutamina sintetase são diversos, tais
como glicocorticoides, hormônios tiroidianos, hormônio do crescimento e
insulina. São atribuídas diferentes funções às ações da glutamina sintetase.
A
glutaminase é a enzima que catalisa a hidrólise de glutamina em glutamato e íon
amônio. A hidrólise da glutamina representa o primeiro passo na sua utilização
a partir da síntese do glutamato. Outras reações podem ocorrer principalmente
na via que permite o consumo de glutamina no ciclo do ácido tricarboxílico. A
glutaminase está envolvida em diversos processos metabólicos e pode ser
encontrada em bactérias, plantas e animais. Em mamíferos, a glutaminase pode
ser encontrada sob duas isoformas, uma (menos abundante) no fígado e outra nos
demais tecidos, tais como rins, cérebro, leucócitos e trato gastrintestinal.
Contudo, a sua forma mais ativa apresenta-se principalmente nas mitocôndrias.
Quantitativamente,
o principal tecido de síntese, estoque e liberação de glutamina é o tecido
muscular esquelético. A taxa de síntese de glutamina no músculo esquelético
humano é de aproximadamente 50mmol/h, sendo maior do que qualquer outro
aminoácido. A elevada capacidade de síntese e liberação de glutamina,
principalmente em situações em que há aumento na sua demanda por outros órgãos
e tecidos, confere ao músculo esquelético um papel metabólico essencial na
regulação da glutaminemia. Eventos cirúrgicos, queimaduras, HIV, câncer e
exercícios físicos intensos e prolongados são algumas situações em que se
observa que o consumo de glutamina excede a capacidade de síntese corporal.
A
predominância do tipo de fibra muscular pode influenciar a síntese de
glutamina. Fibras do tipo 1 ou oxidativas podem apresentar cerca de três vezes
mais estoques de glutamina em comparação com fibras do tipo 2 ou glicolíticas.
Essa diferença está relacionada com a maior atividade da glutamina sintetase e
a maior disponibilidade de ATP para a síntese de glutamina em fibras
oxidativas. Dependendo do músculo estudado, quando a síntese de novo da glutamina é inibida, os estoques
intramusculares podem ser depletados em aproximadamente sete horas.
A
síntese da glutamina no músculo esquelético, durante o estado pós- absortivo,
ocorre por meio da captação de glutamato, a partir da circulação sanguínea. O
glutamato é responsável por 40% da síntese de glutamina. O catabolismo proteico
leva à produção de glutamina de forma direta e também à síntese de aminoácidos
de cadeia ramificada (ACR), glutamato, aspartato e asparagina. Os esqueletos de
carbono desses aminoácidos são utilizados para a síntese de novo de glutamina.
Estudos
em ratos demonstram que os ACR são transaminados, quase que exclusivamente, com α-cetoglutarato para formar glutamato,
que pode fornecer seu grupo amino para formar piruvato, gerando alanina, ou
incorporar amônia livre, dando origem à glutamina. Entretanto, os ACR não são
completamente metabolizados, porque a enzima-chave de controle da sua taxa de
oxidação, a 2-oxoisovalerato desidrogenase, apresenta-se quase totalmente na
forma inativa no músculo esquelético. Consequentemente, no tecido muscular, os
ACR captados inicialmente são utilizados como fornecedores de nitrogênio para a
formação de glutamina e alanina(21).
Hormônios como a insulina e os fatores de crescimento semelhantes
à insulina (IGFs) estimulam o transporte de glutamina para o meio intracelular,
ao passo que glicocorticoides estimulam a liberação de glutamina para o meio
extracelular. Considerando-se que o gradiente transmembrana através da célula
muscular é elevado para a glutamina, sua difusão livre através da membrana
celular é restrita. Dessa forma, a glutamina necessita ser transportada de
forma ativa para o interior das células, por meio de um sistema dependente de
sódio (Na+), que resulta em gasto de ATP. Dentre todos os 20
aminoácidos, o transporte de glutamina através da membrana da célula muscular é
o mais veloz.
A
glutamina, ao ser transportada para dentro da célula, promove,
concomitantemente, a absorção de água e a liberação de potássio (K+),
fato que aumenta o estado de hidratação e influencia o volume celular. Embora
ainda controverso, o aumento no volume celular pode estimular a síntese
proteica, o que é considerado como um sinal anabólico.
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