До недавнего времени этой аминокислоте особого внимания не уделяли. Глютамин считался заменимой аминокислотой, так как синтезировался самим организмом человека. Поэтому он привлекал к себе гораздо меньше внимания, чем более важные незаменимые аминокислоты, единственным источником которых служит белковая пища.
Однако, исследования пациентов больниц показали, что глютамин является очень даже незаменимым при восстановлении после стрессовых состояний, таких как операции, травмы, повреждения тканей и даже интенсивные физические нагрузки. В таких случаях того количества глютамина, что производит организм, для восстановления недостаточно. Довольно часто изучение свойств глютамина проводилось на людях, потерявших много протеина, например, при ожогах. Введение препарата, зачастую через капельницу, существенно замедляло катаболизм.
Постепенно эта информация просочилась в спортивные круги, где и было предложено использовать глютамин. Например, глютамин служит прямым источником горючего для белых кровяных телец, участвующих в работе иммунной системы. Во время интенсивных или продолжительных физических нагрузок иммунитет значительно снижается, в основном из-за усиленного высвобождения кортизола надпочечниками. Некоторые ученые считают, что глютамин может воспрепятствовать этому, но данные научных исследований противоречивы, и не все из них подтверждают данное предположение.
В плазме крови и мышцах глютамина содержится больше, чем любой другой аминокислоты (в мышцах он составляет более 60% всего аминокислотного пула). В основном, здесь и происходит синтез глютамина в нашем организме, хотя он синтезируется также в печени, легких, мозге, и даже в жировых отложениях. Исследование мышечной ткани крыс показало, что волокна типа 1 (медленносокращающиеся), которые отвечают за выносливость, содержат в три раза больше глютамина, чем быстросокращающиеся. Это, вероятно,
Исследования, проведенные на собаках, показали, что во время физических нагрузок потребление глютамина печенью возрастает в пять раз. Как считают ученые, это происходит потому, что глютамин требуется печени для синтеза глютатиона - главного антиоксиданта. Поскольку при физических нагрузках реакции окисления усиливаются, причина повышенного потребления глютамина печенью становится очевидной.
В ходе экспериментов на крысах было выявлено, что если мышечные волокна перестают синтезировать глютамин, то его внутримышечные запасы истощаются менее чем за семь часов (1). Это ведет к усилению распада мышечного протеина (катаболизма), тем временем как синтез белка в мышцах подавляется. Этим можно объяснить, почему уровень синтеза глютамина в организме гораздо выше, чем любой другой аминокислоты.
Глютамин обладает еще одним антикатаболическим эффектом в мышцах, блокируя активность кортизола - главного виновника распада мышечных протеинов. Во время болезни кортизол способствует высвобождению глютамина из мышц (2). Он повышает активность глютамин синтетазы - энзима, катализирующего синтез глютамина в мышцах, но этого бывает недостаточно для компенсации вызванных высокими уровнями кортизола потерь глютамина. Исследования показывают, что глютамин напрямую подавляет вмешательство кортизола в процессы синтеза мышечного протеина (3).
Еще один позитивный эффект глютамина на синтез протеина заключается в его влиянии на уровень гидратации. При повышении содержания воды в клетке посылается анаболический сигнал, который инициирует реакцию синтеза протеина. И наоборот, когда жидкости мало, начинается распад мышечной ткани. Поэтому люди, страдающие серьезными катаболическими заболеваниями, всегда демонстрируют клеточную дегидратацию.
Хотя на содержание жидкости в клетке положительно влияют различные вещества, такие как инсулин и ионы калия, согласно выводам ученых, наиболее мощным нутриентом является именно глютамин (4). Клетки печени увеличиваются в объеме на 12% через две минуты после поступления глютамина и остаются гидратированными, пока он присутствует (5). Другие исследования на животных показали, что эта аминокислота может увеличивать уровень синтеза протеина в отсутствии инсулина (6).
Глютамин является основным источником горючего для выстилающих стенки кишечника клеток. Энтероциты (так называются эти клетки) заменяются через каждые три дня, а для этого нужна энергия, то есть глютамин. Исследования показали, что 40% глютамина в нашем организме используется для замены клеток желудочно-кишечного тракта. Поддерживая целостность выстилающей стенки кишечника ткани, глютамин может предотвратить возникновение заболеваний, связанных с проникновением болезнетворных бактерий.
Глютамин производится в мозге, так как он необходим для детоксикации аммиака, побочного продукта протеинового обмена. Он также служит предшественником жизненно важных мозговых нейротрансмиттеров, таких как возбуждающий нейротрансмиттер глютамат и подавляющий нейротрансмиттер гамма-аминобутировая кислота.
Глютамин поддерживает оптимальный уровень глюкозы в крови, особенно при голодании. Он является участником происходящего в печени процессе глюконеогенеза, который также призван поддерживать определенный уровень глюкозы в крови. Отдавая углерод, глютамин способен участвовать в пополнении запасов гликогена в печени, но мнения по этому поводу в научном сообществе разделились.
В ходе одного научного эксперимента изучались последствия введения аминокислот глицина и аланина (обе - предшественники глюкозы), а также глютамина. Введенный через два часа после физических упражнений глютамин вызвал гораздо больший уровень синтеза гликогена в мышцах, чем две другие аминокислоты. Ученые предполагают, что глютамин сам по себе может действовать как прямой предшественник пополнения запасов мышечного гликогена после упражнений (7).
Влияние на подкожный жир
Учеными был проведен такой эксперимент: они кормили мышей с генетическим ожирением высокожировой пищей и давали им глютамин. При этом было выявлено его положительное влияние. В частности, наблюдалось снижение уровня всплесков сахара в крови (гипергликемия) и уменьшение количества случаев подъема инсулина. Хотя механизм этого воздействия еще не ясен, ученые предполагают, что это связано со способностью глютамина снижать инсулиновую резистентность, вызванную высокожировой диетой (8). Другое исследование, в ходе которого больные получали глютамин при зондовом питании жировой эмульсией, подтвердило, что глютамин предотвращает непереносимость глюкозы и инсулиновую резистентность, возникающую при потреблении большого количества жира.
Добавление в рацион спортивного питания глютамина может быть особенно важным особенно при низкоуглеводных диетах, которые вызывают 25% падение уровня глютамина в организме. Тем временем, как глютамин подавляет формирование кетонов (промежуточных побочных продуктов жирового обмена), которое усиливается при низкоуглеводных диетах, он также способен помочь восполнению запасов глюкозы в крови. Хотя кетоны оказывают антикатаболический эффект, сдерживая распад мышечных волокон при отсутствии адекватного количества углеводов, глютамин может произвести сходное антикатаболическое действие, вмешиваясь в вызванные кортизолом процессы расщепления мышечных волокон.
Важность приема адекватного количества глютамина во время низкоуглеводной диеты была продемонстрирована в 1999 году при исследовании велосипедистов (10). Выяснилось, что такие диеты ведут к значительному снижению уровня глютамина с одновременным подъемом уровня кортизола в крови, в то время как физические упражнения при высокоуглеводной диете никоим образом не влияли на глютамин.
Кажется, что глютамин, повышая чувствительность к инсулину, способствует потере жира. Но некоторые исследования показали, что он не только подавляет формирование кетонов, но и способствует липогенезу, то есть ускорению синтеза жиров (11). Однако, данные исследования проводились на изолированных клетках печеночной ткани крыс, и их результаты не могут быть полностью отнесены к человеческому организму.
Эргогенные свойства
В результате перетренированности уровень кортизола часто повышается с одновременным падением уровня анаболических гормонов, таких как тестостерон, а также ведет к истощению запасов гликогена и снижению иммунитета. Некоторые ученые предположили, что понижение уровня глютамина может служить признаком перетренированности, потому что он противодействует ее негативным факторам (12).
Выводы были сделаны на основе сравнения уровня глютамина у семи человек, тренировавшихся с разной степенью интенсивности раз в неделю, и пяти солдат, интенсивно тренировавшихся дважды в день на протяжении 10 дней. У первой группы уровень глютамина значительно упал по достижении пика тренировочной интенсивности. У четверых из тяжело тренировавшихся солдат уровень глютамина снизился сразу же, а все пять человек продемонстрировали значительно более низкие его уровни по прошествии 11 дней (13).
Наблюдения за марафонцами, которые принимали либо глютамин, либо плацебо сразу же после забега или два часа спустя, показали, что среди принимавших настоящий глютамин спортсменов 81% не заболели инфекционными заболеваниями через неделю. В группе плацебо таких было 49% (14).
Другое исследование зафиксировало 20% снижение уровня глютамина у марафонцев через час после забега. Еще одно исследование показало, что прием глютамина перед забегом не оказал никакого влияния на лимфоциты спортсменов (15).
Ученые изучали влияние глютамина на атлетов, занятых теми видами спорта, которые подразумевают перемежающиеся высокоинтенсивные нагрузки, сходные с тренировками с отягощениями. Они обнаружили, что уровень глютамина в плазме атлетов падает не сразу после занятий (16), хотя такой эффект был зафиксирован в ходе экспериментов с атлетами выносливостных видов спорта. Падение уровня произошло пять часов спустя, ученые объяснили это ростом потребления глютамина почками.
Глютамин является источником аммиака в почках, где он может быть использован для буферизации (увеличения концентрации водорода). Нарушение кислотно-щелочного баланса после физических упражнений происходит из-за накопления органических кислот (например, свободных жирных кислот) и кетонов, образующихся в результате метаболических реакций на упражнения. Этот процесс сходен с падением уровя глютамина, который начинается в течение четырех дней с начала низкоуглеводной диеты (17). При такой диете ацидоз начинается благодаря повышенному потреблению протеина и усилению мобилизации свободных жирных кислот и кетонных тел. В результате происходит 25% падение уровня глютамина в мышечных тканях.
Во время высокоинтенсивной физической нагрузки приток крови к почкам затруднен из-за повышения уровней катехоламинов, таких как адреналин и норадреналин. После занятий положение постепенно улучшается, и в почках наблюдается усиление метаболического ацидоза, в результате чего возрастает потребление циркулирующего в крови глютамина (18).
Глютамин расщепляется в почках с помощью энзима глютаминазы и превращается в аммиак. Аммиак, в свою очередь, конвертируется в ион аммония, который обладает основными (расщелачивающими) свойствами.
Для буферизации требуется глютамин, и если его не хватает в крови, он извлекается из мышц, которые в этом случае остаются беззащитными перед катаболическими реакциями, вызываемыми кортизолом. Понижение уровня глютамина в крови через пять часов после интенсивной тренировки может быть вызвано истощением запасов глютамина в мышцах или их неспособностью обеспечить возросшие потребности почек в глютамине.
Недавно проведенное исследование позволило ученым сделать следующий вывод после замеров уровней глютамина в плазме у соревнующихся пловцов, велосипедистов, пауэрлифтеров и не занимающихся спортом людей (19). У пауэрлифтеров были зафиксированы самые низкие уровни, что явилось следствием, как полагают, их «хронической» высокопротеиновой диеты. Этот эксперимент обнаружил обратную связь между глютамином и высокопротеиновой диетой: такая диета способствует понижению уровня глютамина. Это согласуется с повышенной кислотностью, ассоциирующейся с повышенным потреблением протеина, эффектом буферизации в почках и понижением уровня глютамина в плазме.
Важно здесь то, что продолжительные высокоинтенсивные упражнения могут снизить уровни глютамина в мышцах, так же как и при ацидозе. Такое понижение может предрасположить атлета к инфекциям и мышечному катаболизму. Однако, в недавнем исследовании не было обнаружено влияния перорального приема глютамина на иммунные реакции организма после упражнений (20).
А как насчет применения глютамина в целях улучшения спортивных результатов? Идея, очевидно, базируется на роли глютамина в регулировании кислотного баланса во время физических упражнений, он помогает организму избавиться от кислых побочных продуктов метаболизма. Это было проверено в ходе исследований, результаты которых опубликованы в Journal of Sports Medicine and Physical Fitness (38:240-44; 1998).
Десять мужчин-велосипедистов выполняли высокоинтенсивные заезды, первые - по 60 секунд, последний - до истощения. После каждого заезда следовал минутный отдых для имитации типичной высокоинтенсивной тренировочной сессии. Весь тест занимал 90 минут. Участники принимали либо по 0,03 грамма глютамина на каждый килограмм веса тела, либо плацебо. Результаты показали, что время наступления истощения не особо отличалось в обеих группах, однако того количества глютамина, которое для атлета весом 100 кг составило бы около двух грамм, вряд ли достаточно для оказания заметного эффекта.
Еще один аспект, который следует принять во внимание - это то, что глютамин может предоставлять углерод для синтеза гликогена и глюкозы в печени. Прием значительного количества перед тренировкой может сберечь запасы глютамина в мышцах, что поможет восстановлению, предотвратив избыточный распад протеинов или высвобождение внутримышечного глютамина.
Согласно последним научным данным, прием всего двух граммов глютамина перорально ведет к значительному подъему уровня гормона роста. Эти же данные говорят о том, что прием более двух грамм приводит к началу распада глютамина в печени (21). Глютамин может усилить синтез тестостерона, способствуя высвобождению гормона гонадотропина из гипоталамуса (22). Еще одно исследование показало, что инъекции гормона роста подавляют синтез глютамина в мышцах (23). Это говорит о необходимости дополнительного приема этой аминокислоты во время терапии гормоном роста, использовании его в целях восстановления или набора мышечной массы.
Прием глютаминосодержащих пищевых добавок
Эксперименты с участием пациентов клиник показали, что даже большие дозы глютамина совершенно безопасны. Но ежедневная доза, способная вызвать позитивный азотистый баланс у таких больных, колебалась от 0,2 до 0,6 грамма на килограмм веса тела. Поэтому для 100-килограммового атлета это будет примерно 20-60 грамм глютамина в день. Наш организм ежедневно синтезирует 50-120 грамм глютамина. Но поскольку мы знаем, что значительная часть употребляемого перорально глютамина забирается клетками желудочно-кишечного тракта, а подавляющее количество оставшегося глютамина расщепляется в печени, возникает проблема адекватного усвоения этого вещества.
Некоторые компании попытались обойти эту проблему, добавив в глютамин еще один ингредиент, называемый лизофосфатидилхолин. Идея состояла в том, что лизохолин как бы выстилает клетки кишечника, позволяя большему количеству глютамина проникнуть в кровь. Эффект этот чисто теоретический и никогда не был подтвержден в лабораторных условиях. Однако, большие количества лизохолина связывают с развитием язвы двенадцатиперстной кишки и атеросклероза у животных.
Другие пищевые добавки, в частности некоторые протеиновые порошки, обогащают глютамином с пептидными связями. Действительно, связанный с другими аминокислотами, такими как аланин или глицин, глютамин образует дипептид, который гораздо более стабилен в растворе, чем свободный глютамин. Такой тип глютамина используют для интерального подкармливания больных. Свободный глютамин в жидкости быстро распадается на пироглютамат и аммиак.
Дело в том, что большинство производящих питание компаний, заявляющих о связанном пептидами глютамине, на самом деле выпускают свободный глютамин. Многие даже не указывают глютамин в составе продукта, так как любой нормальный аминокислотный анализ превратит глютамин в глютаминовую кислоту и аммиак.
По утверждению доктора Мауро ДиПаскуале (Mauro DiPasquale), вы можете лишь примерно вычислить количество глютамина в пищевых добавках с животным протеином по количеству заявленной глютаминовой кислоты (24). Половина того количества, что указано в составе продукта, будет глютамин. В растительных протеинах - например, соевом - количество глютамина будет 80%. В действительности, так называемым «секретным активным ингредиентом» одного из первых заменителей пищи была значительная доза глютамина - девять грамм на порцию.
Еще одним способом повысить усвояемость глютамина явилось смешивание с его нутрициональными предшественниками. Например, вы можете принимать малые дозы глютамина, скажем два или четыре грамма, несколько раз в день. Можно принимать нутриенты, которые конвертируются в глютамин, попав в организм, что частично решает проблемы его перорального приема. Такими нутриентами являются аминокислоты с разветвленными цепочками, альфа-кетоглутарат и орнитина-альфа-кетоглутарат. Они не только служат предшественниками синтеза глютамина, но и помогают сохранить его запасы в мышцах. В этом смысле они действительно являются антикатаболическими пищевыми добавками.
Многим людям глютамин необходим, особенно тем, кто испытывает любые виды стресса, включая и стрессы от регулярных высокоинтенсивных тренировок. Дополнительный прием этой аминокислоты или ее предшественников помогает сберечь глютамин в мышцах, предотвращает мышечный катаболизм, одновременно способствуя повышению синтеза протеина в них и скорейшему восстановлению.