动物在遭受疾病感染、应激等情况下依赖足够数量的免疫细胞通过特异性或非特异性免疫反应杀灭或清除病原，避免机体受到损伤。然而在这些免疫应答过程中，免疫细胞自身也同时遭受活性氧、炎症因子的攻击而受到损伤。谷氨酰胺减少免疫抑制时免疫细胞的凋亡，促进免疫细胞产生热休克反应以及促进GSH合成减少氧化损伤等方式增强对免疫细胞的保护作用，对维持免疫细胞的数量和正常的免疫功能具有重要意义。
1.谷氨酰胺减少免疫细胞的凋亡
很多因素如热应激、氧化应激和营养物质枯竭等都会导致免疫细胞提前启动凋亡程序。中性粒细胞和T淋巴细胞的数量对机体免疫具有重要意义, 应激可能引起免疫抑制导致二者数量下降, 降低动物的疾病抵抗力。Pithon-Guri 等()研究发现在凋亡过程中随着谷氨酰胺添加量的增加( 0. 5~2 mmol/ L) 人和鼠的中性粒细胞的凋亡数量都显着减少。对T淋巴细胞的研究表明, 随着谷氨酰胺浓度的增加( 0~ 2 mmo l/ L) T淋巴细胞凋亡率明显降低(Lagranha等，) 。这些研究表明，谷氨酰胺可减少应激诱导的中性粒细胞和 T 淋巴细胞凋亡。
细胞凋亡需要多种凋亡蛋白的参与, 主要包括抗凋亡蛋白和促凋亡蛋白。谷氨酰胺可通过影响凋亡蛋白的表达水平减少免疫细胞凋亡。中性粒细胞在凋亡过程中对谷氨酰胺利用率上升的同时伴随抗凋亡蛋白 bc-xL 表达的上调(Pithon-Guri等)。后来的研究还发现谷氨酰胺减少中性粒细胞凋亡还与降低促凋亡蛋白 bax 和 bcl- xs 表达有关(Lagranha等，)。谷氨酰胺防止应激诱导的免疫细胞凋亡可能还与影响热休克蛋白家族中 的 HSP72 表达水平有关。Wischmeyer等()报道谷氨酰胺可通过提高 HSP72 表达水平, 降低 TNF-α诱导的外周血单核细胞凋亡率。细胞内 HSP72 水平的增高可以阻断调亡信号通路, 抑制应激诱导的 JNK 和 p38 应激激酶的激活, 从而减少细胞的凋亡。谷氨酰胺和谷氨酸代谢的一种产物是谷胱甘肽，据报道它可以稳定中性粒细胞线粒体功能和延缓凋亡。因此，谷氨酰胺延缓中性粒细胞凋亡的作用也可能是由谷胱甘肽的抗氧化作用介导的。
2. 谷氨酰胺促进免疫细胞热休克反应的产生
热休克反应( heat shock response, HSR) 是生物在长期进化中形成的一种防御体系。高温或其他应激原可诱导细胞生成一组热休克蛋白( heat shock proteins, HSP) 。HSP 可辅助细胞内正常蛋白质的折叠和移位, 防止或降低应激因素对细胞的伤害。谷氨酰胺促进 HSP 的合成对处于免疫抑制或过度炎症和免疫反应情况下的淋巴细胞、中性粒细胞、单核细胞等免疫细胞有重要的保护意义。长期应激消耗大量谷氨酰胺使血浆谷胺酰胺浓度下降, 导致机体免疫细胞 HSP 的合成受到抑制。外源补充谷氨酰胺可提高单核细胞 HSP 的合成能力。Wischmeyer 等(2001)发现给脂多糖( LPS) 诱导的应激大鼠补充谷氨酰胺可提高外周血单核细胞 HSP72 的表达水平，并降低LPS注射后肠道损伤，提高存活率。
在炎症情况下, 炎症因子过度释放可诱导免疫细胞凋亡。Wischmeyer 等()研究表明补充谷氨酰胺可提高人外周血单核细胞中 HSP72 表达, 减少 TNF-α过渡释放导致的单核细胞凋亡。在体内外模型中，HSP的表达均能降低血浆中白细胞介素-1β和肿瘤坏死因子-α的浓度，这种降低似乎与脓毒性损伤后生存率的提高有关。谷氨酰胺提高 HSP72 的表达可促进 HSP72 在胞浆内的积累, 快速启动细胞产生热休克反应, 从而增强免疫细胞的抗应激损伤能力, 这可能是谷氨酰胺保护免疫细胞的重要途径。
3. 谷氨酰胺增强免疫细胞抗氧化能力
还原型谷胱甘肽(Glutathione, GSH)是一种由甘氨酸、半胱氨酸和谷氨酸组成的含巯基的非蛋白抗氧化剂, 其中的谷氨酸来源于谷氨酰胺。GSH 在谷胱甘肽过氧化物酶 ( GSH- px) 催化下和 H2O2 反应生成 H2O，因此GSH能通过清除自由基、降低氧自由基对生物膜的氧化损害，在改善细胞生存状况，维持细胞(包括免疫细胞)正常的结构和功能起到关键性作用。谷氨酰胺保护细胞免受氧自由基损害, 其机制是谷氨酰胺可作为谷胱甘肽合成的前体之一, 在谷胱甘肽的合成中起重要作用。研究表明肝脏对 GSH 的合成依赖肝细胞内谷氨酰胺及谷氨酸, 而谷氨酸不能通过肝细胞转运, 只能通过肝细胞内谷氨酰胺代谢产生，同时血浆中的 GSH 能较好地反映肝损伤状况, 与肝脏GSH 水平有密切关系(Denno和Round，1996)(见右图)。试验表明, 补充外源性的谷氨酰胺, 能提高机体谷胱甘肽水平(Harward等，1994)，后者能抵抗氧自由基对生物膜氧化损害, 增加细胞生存率。张军民等(2002)研究日粮中添加 1.2 %的谷氨酰胺对早期断奶仔猪抗氧化能力的影响。结果发现, 日粮中添加谷氨酰胺可以缓解由于早期断奶引起的血浆Gln水平的降低, 并对维持体内还原型谷胱甘肽起重要作用, 说明谷氨酰胺增强了机体的抗氧化能力。张军民等()在另一研究中还发现, 谷氨酰胺能缓解因饲喂生大豆而造成的仔猪肠道的损伤, 并能明显增加血液还原型谷胱甘肽含量, 呈剂量依赖性。这些研究表明补充外源性Gln可提高 GSH 水平，增强动物机体的抗氧化能力。
（文章来源：北京九州互联农牧科技有限公司作者：成廷水 张翼）相关阅读：谷氨酰胺对动物免疫的调节作用系列之一 ——促进免疫细胞的增殖和分化谷氨酰胺对动物免疫的调节作用系列之二 ——提高免疫细胞的活性
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