Cos'è l'acido glutammico?

L'acido glutammico è un amminoacido non essenziale importante per la sintesi di varie proteine, la regolazione dei processi metabolici e la trasmissione dei segnali nervosi nel cervello.

Il termine«aminoacido non essenziale»merita una spiegazione più approfondita.

Gli «aminoacidi» sono i mattoni delle proteine. L'acido glutammico, insieme alla glutammina, alla prolina, all'istidina, all'arginina e all'ornitina, appartiene a una famiglia di aminoacidi correlati nota come aminoacidi del glutammato.

Il termine «non essenziale» significa che il nostro corpo è in grado di sintetizzare autonomamente l'acido glutammico. L'acido glutammico è inoltre presente in abbondanza negli alimenti, sia come aminoacido libero, sia come parte di catene proteiche più grandi. Sia le proteine vegetali che quelle animali sono ricche di acido glutammico; tra le fonti più importanti figurano carne, pesce, uova, latticini e legumi ricchi di proteine (ad esempio fagioli e lenticchie).

Sebbene l'organismo sia in grado di produrre una quantità di acido glutammico sufficiente a soddisfare il nostro fabbisogno nella maggior parte dei casi, traumi gravi, sepsi, chemioterapia e radioterapia possono causare una sua carenza, rendendo necessaria l'integrazione. A questo proposito, potrebbe essere più corretto classificare l'acido glutammico come un amminoacido«condizionatamente essenziale».

Nell'organismo, l'acido glutammico cede rapidamente uno ione H+ per formare il glutammato. Di conseguenza, spesso si utilizzano i termini "acido glutammico" e "glutammato" in modo intercambiabile.

PUNTI CHIAVE

• L'acido glutammico è un amminoacido non essenziale presente nelle proteine vegetali e animali.
• L'acido glutammico svolge un ruolo in diverse reazioni metaboliche ed è necessario per la sintesi delle proteine e per il funzionamento del cervello.
• L'acido glutammico forma il glutammato nell'organismo. I termini «glutammato» e «acido glutammico» sono spesso usati in modo intercambiabile.
• Normalmente il nostro corpo produce una quantità di acido glutammico sufficiente a soddisfare il nostro fabbisogno, ma in alcune circostanze (ad esempio in caso di malattia o trauma) è necessario ricorrere a un'integrazione.

Perché l'acido glutammico (glutammato) è importante?

L'acido glutammico svolge diverse funzioni nell'organismo, tra cui: la sintesi delle proteine, la produzione di neurotrasmettitori, la formazione dell'antiossidante glutatione e il suo impiego come fonte di energia.

La sintesi delle proteine

L'acido glutammico è ampiamente utilizzato per formare catene proteiche più lunghe. In molti casi, l'acido glutammico viene spesso convertito in altri aminoacidi prima di essere incorporato in proteine più grandi. Ad esempio, l'acido glutammico si trasforma facilmente in prolina, che è ampiamente presente in proteine come il collagene.

Produzione dei neurotrasmettitori

I neurotrasmettitori sono messaggeri chimici utilizzati per trasmettere un segnale da un nervo (o «neurone») a un altro. Nell'organismo, l'acido glutammico si trasforma rapidamente in una molecola strettamente correlata chiamata glutammato. (Per questo motivo, i termini «acido glutammico» e «glutammato» sono spesso usati in modo intercambiabile.)

Il glutammato è un importante neurotrasmettitore eccitatorio nel cervello. Ciò significa che stimola i neuroni, rendendoli più inclini a trasmettere segnali nervosi. Svolge inoltre un ruolo nella crescita e nello sviluppo delle sinapsi, ovvero le connessioni tra i neuroni. Di conseguenza, il glutammato è molto importante per l'apprendimento e la memoria.

L'acido glutammico viene anche trasformato in un altro neurotrasmettitore chiamato GABA ( acido gamma-aminobutirrico). A differenza del glutammato, il GABA è un neurotrasmettitore inibitorio: riduce la probabilità che un neurone emetta un segnale. Il GABA svolge un ruolo nel controllo del movimento, del sonno e dell'umore.

Reazioni metaboliche

L'acido glutammico (o glutammato) è coinvolto in diverse importanti reazioni metaboliche dell'organismo. Ad esempio, il glutammato svolge un ruolo fondamentale in una serie di reazioni note come ciclo γ-glutamilico. Questo ciclo è responsabile della produzione e del riciclaggio del glutatione.

Il glutatione (GSH) è un importante antiossidante che neutralizza i radicali liberi nocivi e le specie reattive dell'ossigeno (ROS) e previene lo stress ossidativo. Per ulteriori informazioni sullo stress ossidativo, si rimanda ai post dedicati alla GPx-1 e allo stress ossidativo, nonché alla SOD2 e allo stress ossidativo .

Il glutammato può anche essere utilizzato come fonte di energia, in particolare dai muscoli scheletrici e dall'intestino. Può essere convertito in una molecola chiamata alfa-chetoglutarato, che può poi entrare in una fase della respirazione aerobica nota come ciclo dell'acido citrico (TCA o ciclo di Krebs). Questo processo porta alla produzione di ATP, la forma di energia chimica utilizzata dalle cellule per alimentare varie funzioni.

Attraverso un processo noto come gluconeogenesi, il glutammato può anche essere convertito in glucosio, che costituisce la principale fonte di energia delle nostre cellule.

PUNTI CHIAVE

• L'acido glutammico (glutammato) viene utilizzato per la sintesi delle proteine
• L'acido glutammico viene utilizzato per produrre due neurotrasmettitori fondamentali nel cervello: il glutammato e il GABA.
• L'acido glutammico (glutammato) è coinvolto in diverse reazioni metaboliche, tra cui: la produzione dell'antiossidante glutatione, la respirazione aerobica e la produzione di glucosio.

Che cos'è la glutammina?

La glutammina è un altro amminoacido appartenente alla famiglia degli amminoacidi del glutammato. È l'amminoacido più abbondante nel corpo umano; il fegato e i muscoli scheletrici ne presentano una concentrazione particolarmente elevata.

Il nostro organismo è in grado di produrre autonomamente la glutammina, convertendo l'acido glutammico (o glutammato). Questa reazione è catalizzata da un enzima chiamato glutammina sintetasi (GS).

Sebbene il nostro organismo sia solitamente in grado di produrre una quantità di glutammina sufficiente a soddisfare il nostro fabbisogno, determinati stati catabolici (ad esempio malattie, sepsi, traumi gravi, chemioterapia) rendono necessaria l’integrazione di glutammina. A questo proposito, la glutammina, come l’acido glutammico, è considerata un amminoacido condizionatamente essenziale.

PUNTI CHIAVE

• La glutammina è l'aminoacido più abbondante nell'organismo.
• La glutammina è coinvolta in diverse reazioni metaboliche.
• La glutammina è un amminoacido condizionatamente essenziale: normalmente ne produciamo una quantità sufficiente a soddisfare il nostro fabbisogno, ma in alcuni casi (ad esempio in caso di malattia) può essere necessario ricorrere a un'integrazione.

Perché la glutammina è importante?

La glutammina svolge diverse funzioni importanti nell'organismo, sia direttamente sia attraverso la sua conversione in acido glutammico (glutammato).

La sintesi delle proteine

In quanto aminoacido, la glutammina viene incorporata in catene proteiche più grandi. La glutammina stimola inoltre la sintesi proteica attivando una via di segnalazione nota come via mTOR. Per ulteriori informazioni su questa via, consulta il blog " Sintesi proteica e ipertrofia (mTOR) ".

Equilibrio acido-base

Affinché le cellule e gli enzimi funzionino correttamente, il pH (un indicatore dell'acidità o dell'alcalinità) del nostro sangue e dei nostri liquidi tissutali deve essere mantenuto entro un intervallo ben definito.

Questo fenomeno è noto come equilibrio acido-base dell'organismo. Il modo in cui il nostro corpo regola il pH è complesso, ma comporta in parte il trasporto di acidi e basi (sostanze alcaline) da parte dei reni. Una di queste basi è l'ammoniaca ( NH3), che agisce neutralizzando o "tamponando" gli acidi e impedendo al sangue di diventare troppo acido.

L'ammoniaca deriva dall'ammonio (NH₄), che a sua volta è prodotto dalla glutammina. Attraverso la formazione dell'ammonio, la glutammina contribuisce a mantenere un sano equilibrio acido-base e a mantenere il pH del sangue entro i valori normali.

Reazioni metaboliche

Come l'acido glutammico (glutammato), la glutammina è coinvolta in numerose reazioni metaboliche all'interno delle cellule. Ad esempio, la glutammina viene utilizzata per sintetizzare molecole chiamate purine. Le purine comprendono le basi nucleotidiche adenina ( A) e guanina (G), che sono componenti importanti del nostro DNA.

La glutammina (GLN) può anche essere convertita in acido glutammico (glutammato). Questa reazione è catalizzata dall'enzima glutaminasi. Fornendo glutammato (GLU), la glutammina è anche indirettamente coinvolta in molte reazioni metaboliche, come la produzione di glutatione e la generazione di energia nel ciclo dell'acido citrico (entrambi spiegati in precedenza).

Protezione contro lo stress ossidativo

Lo stress ossidativo è il processo dannoso attraverso il quale i radicali liberi e le specie reattive dell'ossigeno (ROS) si accumulano e causano danni alle cellule. Per saperne di più sullo stress ossidativo, consulta i post dedicati a GPx-1 e stress ossidativo e a SOD2 e stress ossidativo.

La glutammina svolge un ruolo importante nella protezione delle cellule dai danni causati dallo stress ossidativo. Abbiamo già accennato al fatto che l'acido glutammico (glutammato), che può derivare dalla glutammina, viene utilizzato nella produzione del glutatione, un importante antiossidante.

La glutammina stimola inoltre la produzione di proteine specializzate chiamate proteine da shock termico. Queste proteine vengono prodotte dalle cellule in risposta a vari fattori di stress ambientali, quali il calore, le infezioni e lo stress ossidativo. Le proteine da shock termico fungono da "chaperone molecolari": proteggono, trasportano e favoriscono il ripiegamento delle proteine danneggiate.

Stimolando la produzione delle proteine da shock termico, la glutammina può contribuire a prevenire e riparare i danni causati dallo stress ossidativo.  

Lo stress ossidativo può danneggiare le cellule che rivestono le arterie e gli altri vasi sanguigni (note come cellule endoteliali). Questo danno impedisce alle cellule endoteliali di funzionare correttamente: un fenomeno denominato«disfunzione endoteliale vascolare». A sua volta, la disfunzione endoteliale vascolare è implicata nello sviluppo di malattie cardiovascolari, quali infarto, ictus e aterosclerosi (il restringimento delle arterie causato dall'accumulo di placche di grasso).

Vie di segnalazione

La glutammina svolge un ruolo in varie vie di segnalazione attraverso le quali le cellule comunicano tra loro e coordinano funzioni fondamentali. A questo proposito, la glutammina è coinvolta nella secrezione di insulina.

Come abbiamo visto nel blog " L'insulina e i livelli di glucosio nel sangue ", l'insulina è un ormone che permette al glucosio di passare dal flusso sanguigno alle cellule. La glutammina è quindi importante per il controllo dei livelli di zucchero nel sangue.

PUNTI CHIAVE

• La glutammina è importante per la sintesi delle proteine, la formazione del DNA, la regolazione dell'equilibrio acido-base dell'organismo, la partecipazione alle reazioni metaboliche e il controllo dei livelli di zucchero nel sangue.
• La glutammina svolge un ruolo fondamentale nella protezione delle cellule dallo stress ossidativo.
• Lo stress ossidativo può influire negativamente sulla salute del nostro sistema cardiovascolare.

In che modo l'acido glutammico (glutammato) viene convertito in glutammina?

L'acido glutammico (glutammato) si combina con l'ammoniaca (NH3) per formare la glutammina.

Questa reazione è catalizzata dall'enzima glutammina sintetasi ( GS). L'enzima GS è codificato dal tuo gene GLUL.

Come spiegheremo nella prossima sezione, le varianti del gene GLUL determinano la quantità di enzima GS che produci (esprimi). Ciò influisce sull'efficacia con cui le tue cellule sintetizzano la glutammina e (poiché può essere ottenuto dalla glutammina tramite idrolisi) il glutammato.

PUNTI CHIAVE

• La glutammina viene prodotta dall'acido glutammico (glutammato) grazie all'enzima glutammina sintetasi (GS).
• L'enzima glutammina sintetasi è codificato dal gene GLUL.
• Le varianti del gene GLUL influenzano l'espressione e l'attività dell'enzima GS.

In che modo le varianti del gene GLUL influiscono sulla salute cardiovascolare?

Diverse varianti del gene GLUL

Un SNP (polimorfismo a singolo nucleotide) in prossimità del gene GLUL provoca una mutazione nella sequenza del DNA, con la sostituzione della lettera «C» con la lettera «T».

Questo SNP (contrassegnato dal codice rs10911021) dà quindi origine a due varianti genetiche o alleli: l'allele «C» e l'allele «T».

Alcuni studi suggeriscono che l'allele «C» del gene GLUL sia associato a una ridotta espressione (cioè produzione) dell'enzima glutammina sintetasi (GS).

È stato dimostrato che le persone portatrici di due copie dell'allele «C» (ovvero con genotipo CC) presentavano una riduzione del 32% nell'espressione dell'enzima GS. Analogamente, le persone con una copia dell'allele «C» (ovvero con genotipo CT) mostravano una riduzione del 19% nell'espressione.

Al contrario, le persone con due copie dell’allele «T» (cioè il genotipo TT) presentavano un’espressione e un’attività enzimatica normali del GS.

È probabile che queste alterazioni nell'attività della GS influenzino la produzione e il metabolismo della glutammina e del glutammato, con conseguenti ripercussioni sulla nostra salute.

Le varianti del gene GLUL e la salute cardiovascolare

Alcune varianti del gene GLUL sono state inoltre associate a un aumento del rischio di problemi cardiovascolari, quali la malattia coronarica, l'infarto e l'ictus. È importante sottolineare che tale associazione è stata riscontrata solo nei soggetti affetti da diabete di tipo 2.

Ad esempio, un'ampia analisi condotta su soggetti provenienti dallo studio Nurses' Health Study e da altre ricerche ha rilevato che i soggetti diabetici portatori dell'allele «C» del gene GLUL presentavano un rischio maggiore di sviluppare una cardiopatia coronarica. Non è stata tuttavia riscontrata alcuna associazione tra le varianti del gene GLUL e le malattie cardiache nelle persone non affette da diabete di tipo II.

Non è chiaro in che modo esatto le varianti del gene GLUL influenzino il rischio di malattie cardiovascolari. È possibile che, interrompendo la produzione di glutammina e glutammato, l’allele di rischio «C» renda le persone più sensibili allo stress ossidativo, in particolare a quello causato da livelli elevati di zucchero nel sangue (come si osserva nel diabete di tipo II).

A questo proposito, uno studio condotto su pazienti pakistani affetti da cardiopatia coronarica e diabete di tipo II ha rilevato che l’allele «C» era significativamente associato a marcatori di stress ossidativo e a danni al rivestimento arterioso (disfunzione endoteliale vascolare).

PUNTI CHIAVE

• Un SNP (rs10911021) genera due varianti (alleli) del gene GLUL: "T" e "C".
• L'allele "C" è associato a una ridotta attività dell'enzima GS.
• Una ridotta attività dell'enzima GS può compromettere la produzione e il metabolismo della glutammina e del glutammato.
• L'allele "C" è associato a un aumento del rischio di malattie cardiovascolari nelle persone affette da diabete di tipo II.
• Influenzando il metabolismo della glutammina e del glutammato, l'allele «C» potrebbe rendere le persone più sensibili allo stress ossidativo causato da livelli di zucchero nel sangue scarsamente controllati.

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