Глутамин и глутамат классифицируются как неэссенциальные аминокислоты. Однако их можно отнести к условно эссенциальным аминокислотам при таких состояниях, как множественная травма, обширные хирургические вмешательства, интенсивная химио- и радиотерапия, сепсис, пересадка костного мозга. Данные аминокислоты способны превращаться друг в друга. Глутамин является предшественником для образования аргинина, пролина и других аминокислот. На обмен глутамина могут влиять глюкокортикоиды, инсулин, гормоны щитовидной железы, гормон роста. Дополнительным источником поступления может служить пищевая добавка глутамат натрия, которая используется при приготовлении пищи в качестве усилителя
вкуса. Основным источником глутамина в организме является скелетная мускулатура. Синтез de novo глутамина происходит в скелетных мышцах из ВСАА. Глутамин принимает участие в обмене глюкозы и белков, поддерживает pH, инициирует повреждение клеток путем гидратации и осуществляет детоксикацию аммиака. В иммунных клетках (лейкоциты, лимфоциты, макрофаги) глутамин в большей степени, чем глюкоза, участвует в образовании энергии, необходимой для пролиферации и деления клеток. При воспалительных заболеваниях потребность в глутамине возрастает, что может приводить к его дефициту. Прием глутамина приводит к увеличению активности макрофагов и нейтрофилов. Дополнительно, прием глутамина заметно снижает продукцию про-воспалительных цитокинов (IL-6,8 TNF-α). Образование глутамата происходит в митохондриях из глутамина. В дальнейшем из глутамата образуется гамма-аминомасляная кислота (ГАМК). В целом, цикл глутамин/глутамат контролируют около 80% поступления глюкозы в ЦНС. Уровень глутамата в ЦНС один из самых высоких, а сам он отнесен к возбуждающим нейротрансмиттерам. Глутамат принимает участие в синаптической трансмиссии, что поддерживает пластичность нейронов, рост и развитие нервных клеток, влияет на память, обучаемость и поведенческие реакции. Однако избыточное поступление или образование глутамата приводит к дисфункции нейронов, повреждению и апоптозу нейронов. Глутамат-опосредованная нейротоксичность описана при нейродегенеративных заболеваниях (болезнь Альцгеймера, Паркинсона, Хантингтона и др.), инсультах, эпилепсии, депрессии и др. Важным показателем здоровья является соотношение глутамин/глутамат. Например, повышенный уровень данного коэффициента ассоциируется с низким риском развития инсулиновой резистентности и СД 2 типа. Глутатион состоит из трипептида, содержащего комплекс глутамата, цистеина и глицина. Основной функцией глутатиона в организме является нейтрализация Н2О2. Глутатион защищает клетку от окислительного стресса, повышает сопротивляемость к инфекциям, снижает риск развития аллергических реакций.