L-glutamin

Glutamin ist die am häufigsten vorkommende Aminosäure in unserem Körper und ein Baustein für viele andere Aminosäuren und Proteine. Die meisten Gewebe sind in der Lage, selbst Glutamin zu produzieren. Die wichtigsten Glutaminproduzenten sind Skelettmuskulatur, Lunge, Gehirn und Fettgewebe. Glutamin kommt auch in unserer Ernährung vor, insbesondere in proteinreichen Lebensmitteln. Glutamin ist ein Vorläufer einer Vielzahl anderer Substanzen, darunter Glucose, Purine, Pyrimidine, Glutathion und Neurotransmitter, einschließlich Glutamat.

Glutamin ist neben Glucose ein wichtiger Brennstoff, aus dem der Körper Energie gewinnen kann. Auf diese Weise kann der Körper unter anderem den Darm und das Immunsystem mit Energie versorgen. Glutamin spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung einer guten Darmdurchlässigkeit, der Glucosehomöostase, der Neurotransmittersynthese und des Säure-Basen-Gleichgewichts.

Glutamin wird hauptsächlich beim Leaky-Gut-Syndrom, zur Beeinflussung des Mikrobioms, bei Darmbeschwerden (wie Reizdarmsyndrom, Durchfall und Morbus Crohn), aber auch postoperativ, bei Traumata und Verbrennungen eingesetzt. Darüber hinaus ist Glutamin für die sportliche Praxis und das gesunde Altern von Interesse. Glutamin scheint sogar für sehr kleine Kinder unentbehrlich zu sein.

Glutamin als Baustein für andere Stoffe

Der menschliche Körper verwendet etwa 20 Aminosäuren, um Proteine zu bauen. Aminosäuren in ihrer linksdrehenden (L-)Form sind für den Menschen am relevantesten. Die Aminosäure Glutamin (auch L-Glutamin genannt) ist eine davon [1]. Glutamin macht etwa 5 Prozent der gebundenen Aminosäuren im menschlichen Körper aus. Darüber hinaus ist Glutamin die am häufigsten vorkommende Aminosäure im Blut und im Pool der freien Aminosäuren, der sich im Blut und Gewebe befindet[1]. Darüber hinaus enthält Glutamin zwei Aminogruppen, während die meisten nur eine haben. Aus diesem Grund spielt Glutamin eine zentrale Rolle im Aminosäurestoffwechsel. Alle anderen Aminosäuren können über Glutamin (durch Transaminierung) synthetisiert werden.

Glutamin ist auch eine Vorstufe für die Produktion von Glucose [2], Purinen, Pyrimidinen, Glutathion, Glutamat [3],[4],[5], Hormonen [6] und Neurotransmittern [7] .

Energieversorgung im Körper

Glutamin ist neben Glucose eine wichtige Quelle, aus der der Körper Energie gewinnen kann. Dazu wird Glutamin in Glutamat umgewandelt, das im Zitronensäurezyklus in Energie umgewandelt wird. Auf diese Weise kann der Energiebedarf auf zellulärer Ebene gedeckt werden [8]. Wie im Folgenden deutlich wird, ist Glutamin unter anderem ein wichtiger Energielieferant für das Immunsystem und den Darm.

Energie für ein gut funktionierendes Immunsystem

Glutamin scheint eine wichtige Energiequelle für u. a. (Darm-)Lymphozyten, Makrophagen und Fibroblasten zu sein [3], [4], [9] . Immunzellen können Glutamin zusätzlich zu Glucose sogar viel schneller verbrauchen, was Glutamin als essentiell für die Immunantwort erscheinen lässt [10].

Laut Untersuchungen an Ratten weisen Lymphozyten eine hohe Expression des Enzyms Glutaminase auf und können daher Glutamin gut in Energie umwandeln. Wenn auch Glucose vorhanden ist, stimuliert Glutamin auch die Glykolyse. Dadurch steht auch mehr Energie zur Verfügung [11]. In Zeiten, in denen das Immunsystem nicht ausreichend ernährt ist oder die Lymphozyten aktiviert sind, steigt sowohl der Verbrauch von Glutamin als auch die Aktivität der Glykolyseenzyme [11]. Das Immunsystem scheint also die Glutaminzufuhr zu nutzen, um seinen Energiebedarf zu decken.

Glutamin scheint auch auf humoraler Ebene die Funktion des Immunsystems zu beeinflussen. Insbesondere In-vitro- und Tierversuche, aber auch (eingeschränkte) Humanforschung zeigen, dass es sich dabei hauptsächlich um die Proliferation von Lymphozyten, die Produktion von Zytokinen, die Abtötung von Bakterien durch Neutrophile und die Phagozytose durch Makrophagen handelt [2], [10], [12]. Auch die Differenzierung von B-Zellen zu Plasmazellen erfordert laut In-vitro-Forschung Glutamin [13]. Auf diese Weise kann Glutamin die Funktion aktiver Immunzellen positiv beeinflussen.

Ob Glutamin aber auch auf zellulärer Ebene die Funktion des Immunsystems verbessert, ist noch nicht bekannt. Die diesbezüglichen Studien sind in ihren Schlussfolgerungen nicht eindeutig. Fest steht, dass Glutamin als Vorläufer für die Produktion von Putrescin und den Polyaminen Spermidin und Spermin eine Rolle bei der Steuerung einer normalen Immunantwort spielen kann [14].

Verschiedene klinische Studien am Menschen zeigen auch, dass Glutamin zu einer Verringerung von Entzündungen und der Menge an Endotoxinen (Lipopolysacchariden – LPS) im Blut beiträgt [15], [16], [17], [18] .

Schließlich trägt eine Abnahme des Plasmaspiegels von Glutamin zu einer suboptimalen Immunfunktion bei. Sie reduziert die Proliferation von Lymphozyten, hemmt die Produktion von Zytokinen und stimuliert die Apoptose in den beteiligten Zellen [1].

Glutamin ist wichtig für eine gute Darmfunktion

Sowohl der Dickdarm als auch der Dünndarm können große Mengen an Glutamin aus der Nahrung und dem Blutkreislauf verstoffwechseln [19], [20]. Glutamin ist quantitativ betrachtet als Energiequelle für den Darm sogar relevanter als Glucose [2], [21] Darüber hinaus werden etwa 75 % der im Darm verfügbaren Menge an Glutamin zur Energiegewinnung verwendet [2].

Glutamin ist nicht nur als Energiequelle, sondern auch für eine gute Barrierefunktion wichtig. Glutamin hilft, diese Funktion zu regulieren, insbesondere bei Schäden an der Darmwand, bei Infektionen, bei Stress und in katabolen Situationen [22]. Diese Regulation erfolgt durch Beeinflussung der Homöostase zwischen Auf- und Abbau von Darmepithelzellen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Darmwand ständig erneuert wird. Auf diese Weise kann eine einwandfreie Funktion der Darmwand aufrechterhalten werden [23]. Glutamin scheint hierbei die Signalstoffe zu regulieren, die der Körper verwendet, um das Gleichgewicht zwischen Proliferation und Apoptose zu regulieren [22], [24]. Eine Störung dieses Gleichgewichts führt zu einer Dysfunktion der Darmbarriere und ist ein Risikofaktor für Krankheiten und/oder eine Entzündungsreaktion [22], [25].

Darüber hinaus zeigt die Forschung an Neugeborenen, dass Glutamin das Enterozytenwachstum über die Aktivierung des mammaliantargetofrapamycinpathway (mTOR) stimuliert [26]. Der mTOR-Signalweg spielt eine zentrale Rolle bei der Kontrolle des Gleichgewichts zwischen Zellwachstum und Zellabbau [27]. Darüber hinaus deuten mehrere Studien darauf hin, dass Glutamin [22] [28] durch den Schutz der Tight Junctions zur Aufrechterhaltung einer guten Darmpermeabilität beiträgt [29] ,[30]. Tight Junctions sind Verbindungsproteine, die eine wichtige Rolle beim Öffnen und Schließen der Darmbarriere spielen.

Eine gute Barrierefunktion wird zum Teil durch das reibungslose Funktionieren des Immunsystems im Darm bestimmt [31]. Eine der wichtigen Immunkomponenten ist hier sekretorisches IgA (sIgA), das vom Darm-assoziierten Lymphgewebe (GALT) freigesetzt wird [32],[33]. Das GALT ist das Immunsystem des Verdauungstraktes. sIgA ist ein Immunglobulin dieses Immunsystems, das die Darmschleimhaut gegen Krankheitserreger verteidigt. Laut Tierversuchen (Ratten) scheint Glutamin die Freisetzung von sIgA zu verstärken [34].

Darüber hinaus ist auch Glutamin im Darm relevant bei der Modulation von Entzündungen. Das geht aus Humanforschung bei Menschen auf der Intensivstation hervor [35]. Zu den entzündungshemmenden Eigenschaften, die Glutamin zu haben scheint, gehört die Hemmung des NF-?B-Wegs [36] und Hemmung der Produktion der proinflammatorischen Zytokine IL-6 und IL-8, während gleichzeitig die Produktion des entzündungshemmenden Zytokins IL-10 stimuliert wird [37]. NF-?B ist ein Proteinkomplex, der unter anderem die Expression von Zytokinen reguliert [38]. Zytokine sind Kommunikationssubstanzen des Immunsystems.

Bei entzündlichen Prozessen im Darm spielt auch Stickoxid (NO) eine wichtige Rolle. Die richtige Funktion von Stickstoffmonoxid im Darm reguliert die Entzündungsreaktion [39]. Glutamin kann die NO-Synthese regulieren [40], [40], [41] und somit auf Entzündungen im Darm einwirken und interessant für den Einsatz bei entzündlichen Darmerkrankungen sein.

Die Rolle von Glutamin bei der Glucosehomöostase

Glutamin ist eine wichtige Vorstufe zur Herstellung von Glucose [42]. Darüber hinaus scheint Glutamin auch ein Modulator des Glucosestoffwechsels zu sein, ohne Auswirkungen auf den Insulin- und Glukagonspiegel [43]. Tatsächlich ist die parenterale Gabe von Glutamin bei kritisch kranken Patienten sogar mit einer höheren Insulinsensitivität verbunden [44].

Zellstudien zeigen weiterhin, dass eine Glutamin-Supplementierung, stärker als andere Aminosäuren oder Glukose, die Freisetzung von Glucagon-ähnlichem Peptid 1 (GLP-1) bewirkt [45], [46], [47]. GLP-1 erhöht die Glucosesensitivität der Betazellen in der Bauchspeicheldrüse und stimuliert so die Insulinausschüttung. Dadurch wird der Blutzuckerspiegel gesenkt. GLP-1 hemmt die Apoptose der Betazellen und fördert die Proliferation und Differenzierung dieser Zellen. Darüber hinaus hemmt GLP-1 die Glukagonfreisetzung und den Appetit [47]. Diese Eigenschaften können Glutamin bei Diabetes und Adipositas interessant machen [45].

Glutamin moduliert die Expression von Heat Shock Proteins (HSPs)

Glutamin spielt eine entscheidende Rolle bei der Modulation der Expression der HSPs [48]. HSPs sind zytoprotektive Proteine, die durch stressige Umweltreize wie Hitze, Kälte, Toxine, Oxidationsmittel, Infektionen, Entzündungen und Hypoxie stimuliert werden [49]. Mehrere Studien, sowohl in vitro als auch in vivo, zeigen, dass Glutamin die Zellhomöostase aufrechterhält und das Zellüberleben unter umweltbedingten und physiologischen Stressoren fördert, teilweise weil Glutamin die HSP70-Genexpression erhöht [2], [50]. HSP70 ist ein Gen, das als Bauplan für die Produktion von Hitzeschockproteinen dient.

Glutamin, Glutamat und GABA (Neurotransmitter-Synthese)

Glutamin spielt eine Rolle bei der Synthese der Neurotransmitter Glutamat und GABA. Glutamat ist ein anregender (stimulatorischer) und GABA ist ein inhibierender (hemmender) Neurotransmitter. Das Verhältnis zwischen GABA und Glutamat (der GABA/Glutamat-Index) ist ein Maß für das Gleichgewicht zwischen Stimulation und Hemmung des Nervensystems. Für die Umwandlung von Glutamin zu GABA sind die Cofaktoren Mangan [51] und Vitamin B6 erforderlich [52].

Im Gehirn findet ein zyklischer Prozess zwischen Glutamin, Glutamat und GABA statt, bei dem Glutamin in Glutamat und GABA umgewandelt wird. Diese Neurotransmitter werden dann wieder in Glutamin umgewandelt. Bei letzterem Verfahren wird Ammoniak als Hilfsstoff verwendet [2]. Ammoniak ist giftig für das Gehirn. Die endogene Herstellung von Glutamin hilft somit, diesen Schadstoff aus dem Gehirn zu entgiften.

Die Rolle von Glutamin im Säure-Basen-Haushalt

Glutamin ist an der Aufrechterhaltung eines neutralen pH-Wertes im Körper beteiligt. Kommt es zu einer Übersäuerung im Körper, steigt die Aufnahme von Glutamin durch die Nieren stark an. Die Nieren nehmen Glutamin aus dem Blut auf und bauen es ab. Das freigesetzte Ammoniak (NH3) kann ein Wasserstoffatom binden. Das hierdurch entstehende Ammoniumion (NH4+) wird über die Nieren ausgeschieden [53], [54], [55] . Die Leber unterstützt diesen Prozess, indem sie bei Übersäuerung Glutamin an die Nieren abgibt [53].

Darüber hinaus unterstützt Glutamin die Produktion von Bicarbonat-Ionen (HCO₃-), die helfen, einen zu niedrigen pH-Wert zu neutralisieren [56]. Glutamin trägt somit zur Aufrechterhaltung des Säure-Basen-Gleichgewichts bei.

Glutamin leitet Ammoniak ab

Beim Abbau von Glutamin wird Stickstoff in Form von Ammoniak (NH3) freigesetzt, das ins Blut abgegeben wird. Ammoniak ist ein gesundheitsschädlicher Stoff für den Körper. Im Gehirn kann ein Überschuss an Ammoniak zu neurologischen Störungen führen. Auch andere Organe können durch zu viel Ammoniak im Blutkreislauf negativ beeinflusst werden. Dies liegt daran, dass Ammoniak den pH-Wert sowohl intrazellulär als auch extrazellulär beeinflusst, das reibungslose Funktionieren des Zitronensäurezyklus negativ beeinflusst und freie Radikale produzieren kann. Ein Überschuss an Ammoniak kann auch zu einer Überproduktion von Stickoxid (NO) führen [57]. Eine ausreichende Entgiftung von Ammoniak ist daher wichtig.

Ammoniak wird in der Leber an Kohlenstoffdioxid gebunden. So entsteht Harnstoff. Dieser wird dann mit dem Urin ausgeschieden [58]. Eine schlecht funktionierende Leber kann zu toxischen Konzentrationen von Ammoniak im Körper führen.

Im Gehirn ist Glutamat in der Lage, überschüssiges Ammoniak zu Glutamin zu binden. Glutamin kann die Blut-Hirn-Schranke überwinden und so einen möglichen Überschuss des giftigen Ammoniaks aus dem Gehirn ableiten [2].

Glutamin wirkt über Glutathion antioxidativ

Glutamin kann zur Herstellung von Glutathion verwendet werden. Außerdem werden die Aminosäuren Cystein und Glycin benötigt. Alle Körperzellen können aus der Kombination dieser drei Bausteine Glutathion herstellen, aber 90 Prozent der Produktion von Glutathion finden in der Leber statt [2].

Glutathion ist eines der wichtigsten Antioxidantien, die der Körper verwenden kann, um Schäden durch oxidativen Stress zu reduzieren. Eine Supplementierung mit Glutamin kann den Glutathionspiegel erhöhen und dazu beitragen, Schäden durch oxidativen Stress zu verhindern [5]. Besonders in akuten Entzündungssituationen (Sepsis, Infektionen) und im katabolen Zustand des Körpers scheint ein niedriger Glutaminspiegel im Plasma ein unabhängiger Risikofaktor für den Tod zu sein [2], [5].

Der Körper ist in der Lage, Glutamin selbst zu synthetisieren. Die Forschung zeigt jedoch, dass Glutamin bei größeren Operationen, traumatischen Unfällen oder schweren Verbrennungen für die Aufrechterhaltung der Darmfunktion, für eine gute Reaktion des Immunsystems und für das Aminosäurengleichgewicht so wichtig ist, dass Glutamin eine semi-essentielle Aminosäure ist [3]. Die endogene Herstellung kann daher unter diesen Umständen unzureichend sein.

Glutamin wird im Zytoplasma (hauptsächlich) aus den verzweigtkettigen Aminosäuren (branched chain amino acids, BCAAs), Glutamat oder Glucose hergestellt [1], [59], [60]. Diese Bausteine werden über die Nahrung aufgenommen. Sie werden auch im Körper durch den Abbau von körpereigenen Proteinen verfügbar. Die meisten Gewebe sind in der Lage, selbst Glutamin zu produzieren. Nur die Skelettmuskulatur, die Lunge, das Gehirn und das Fettgewebe können eine größere Menge an Glutamin herstellen, das dann ins Blut abgegeben werden kann[2], wobei die Herstellung durch die Skelettmuskeln von der Muskelaktivität abhängt [48]. Die endogene Produktion von Glutamin wird auf 40-80 Gramm pro Tag geschätzt [61]. Die Skelettmuskulatur macht aufgrund ihrer großen Masse den weitaus größten Teil der Glutaminversorgung aus [62].

Vor allem Immunsystem, Verdauung, Darm, Nieren und Leber nutzen das im Blut vorhandene Glutamin [2].

Glutamin kommt am häufigsten in proteinhaltigen Lebensmitteln vor, wie Fleisch, Geflügel, Fisch, Eier, Hülsenfrüchte, Mais [2] und auch in (rohem) grünem Blattgemüse wie Spinat und Kohl, Rosenkohl, Petersilie und Rote Beete. Aus unserer Sicht raten wir jedoch vom Verzehr von Hülsenfrüchten ab, da diese Antinährstoffe enthalten, die die Darmfunktion beeinträchtigen können.

Glutamin aus der Nahrung wird im Jejunum in den Blutkreislauf aufgenommen [2]. Etwa 40-50 % davon landen im allgemeinen Blutkreislauf. Der Rest (50-60 %) wird von der Splanchnikuszirkulation aufgenommen. Dies sind die Blutgefäße des Magens, des Darms, der Gallenwege, der Leber, der Bauchspeicheldrüse und der Milz [63]. Ein Großteil des Glutamins bleibt somit direkt für den gesamten Verdauungstrakt verfügbar. Der Rest des im Körper vorhandenen Glutamins stammt aus der körpereigenen Produktion [2].

Ein Teil des so verfügbaren Gesamtglutamins wird im Körper gespeichert. Für gesunde Menschen scheint dies ungefähr ihr Körpergewicht in Kilogramm in Gramm Glutamin zu sein. Diese Speicherung erfolgt hauptsächlich in der Leber und der Skelettmuskulatur, wobei letztere etwa 80 % des Vorrats enthält [2].

Glutamin wird hauptsächlich durch Oxidation metabolisiert. Dies geschieht im Zitronensäurezyklus [64] [22]. Ein kleiner Teil der verfügbaren Menge an Glutamin (geschätzt 7-10 %) wird für die Gluconeogenese verwendet [65]. Am Glutaminstoffwechsel sind zwei Enzyme beteiligt: die Glutaminsynthetase und die phosphatabhängige Glutaminase. Die Glutaminsynthetase (GS) ist an der Produktion von Glutamin aus Glutamat und Ammoniak (NH3) beteiligt. Diese Produktion findet hauptsächlich im Zytoplasma statt. Glutaminase (GLS) ist das Enzym, das Glutamin in Glutamat und Restprodukte, einschließlich Ammonium (NH4+), abbaut. Dieser Prozess findet hauptsächlich in den Mitochondrien statt, danach wird Glutamat Teil des Zitronensäurezyklus [2].

Sowohl Glutaminsynthetase als auch Glutaminase werden in ihrer Funktion unter anderem durch Glukokortikosteroide [66], Schilddrüsenhormone [67], Wachstumshormone [68] und Insulin [69] beeinflusst.

Die terminale Halbwertszeit von Glutamin beträgt 1 Stunde [70]. Die terminale Halbwertszeit ist die Zeit, die der Körper benötigt, um den Plasmaspiegel in der Eliminationsphase zu halbieren. Dieser Abbau findet hauptsächlich in der Darmschleimhaut, den Leukozyten, den Nierentubuluszellen und in geringen Mengen in der Lunge und im Fettgewebe statt. Bei katabolen Zuständen (Krankheit oder schwere Unterernährung) kann die Leber auch Glutamin abbauen [2]. Glutamin wird über die Nieren ausgeschieden, aber fast vollständig aus dem Primärharn resorbiert [70]. Es wird daher nicht im Urin gefunden.

Die Aufnahme von Glutamin über die Nahrung beträgt etwa 5-10 Gramm pro Tag. Für gesunde Menschen ist es denkbar, dass dies neben der körpereigenen Produktion von Glutamin ausreicht, um den Tagesbedarf zu decken [2],[4]. Voraussetzung ist, dass die Ernährung aus ausreichend glutaminreichen (d. h. proteinreichen) Produkten besteht.

In vielen Situationen scheint jedoch der Bedarf an Glutamin höher zu sein, als endogen produziert werden kann, was Glutamin zu einem essentiellen Nährstoff macht. Beispiele sind Situationen, in denen sich der Körper in einem katabolen, stressigen Zustand befindet, wie zum Beispiel bei Infektionen, nach größeren Operationen, traumatischen Unfällen oder schwerer Krankheit [12]. In diesen Situationen reicht die körpereigene Produktion nicht aus, um den Bedarf des Körpers zu decken [2]. Untersuchungen bei diesen Patiententypen zeigen, dass sie manchmal 20 bis 40 Gramm Glutamin pro Tag benötigen, um das Glutamingleichgewicht aufrechtzuerhalten [71]. Dies kann damit zu tun haben, dass die Muskulatur unter bestimmten Bedingungen eine verminderte Glutaminproduktion aufweist.

Da die Menge an Glutamin in Fleisch viel höher ist als in pflanzlichen Lebensmitteln [72], ist es denkbar, dass bei einer vegetarischen Ernährung eine Supplementierung mit Glutamin notwendig ist.

Wenn die körpereigene Glutaminproduktion nicht ausreicht, kann eine Supplementierung eine (vorübergehende) Lösung bieten. Es ist wichtig, ein reines Produkt zu wählen, ohne unnötige Zusatzstoffe, zumal Glutamin oft in höheren Dosierungen therapeutisch eingesetzt wird. Ein Produkt in Pulverform bietet daher Vorteile gegenüber einem Produkt in Tabletten- oder Kapselform, da sich das Pulver in Wasser auflösen lässt und somit über den Tag noch besser dosiert werden kann.

Darmpermeabilität (Hypermeabilitätssyndrom, Leaky Gut)

Glutamin ist eine wichtige Energiequelle für die sich schnell teilenden Epithelzellen des Darms. Ein Glutaminmangel erhöht die Darmdurchlässigkeit und kann zum Eintritt von Giftstoffen und Krankheitserregern in die Blutbahn führen [73]. Auch Menschen mit erhöhter Darmpermeabilität schienen positive Effekte nach einer Glutamin-Supplementierung zu erfahren.

In einer kleinen randomisierten kontrollierten Studie (10 Teilnehmer) wurde untersucht, ob die orale Gabe von Glutamin die Darmpermeabilität von Sportlern verbessern könnte. Dies schien den Forschern zufolge sogar bei einer geringen Dosierung von 0,25 Gramm pro Kilogramm fettfreier Körpermasse der Fall zu sein [74].

Eine andere Studie zeigt, dass die orale Gabe von 0,5 Gramm Glutamin pro Kilogramm Körpergewicht über 14 Tage die Darmpermeabilität bei Patienten mit schweren Verbrennungen verbessert [75].

Eine randomisierte kontrollierte Studie an 60 Patienten mit schwerer Hepatitis B zeigt auch, dass die orale Gabe von Glutamin (10 Gramm dreimal täglich) die Schädigung der Darmschleimhaut bei Menschen mit dieser Krankheit reduzieren kann [76].

Es gibt auch mehrere andere Studien, die einen positiven Effekt der oralen oder enteralen Gabe von Glutamin auf die Darmpermeabilität zeigen [77], [78], [79] , obwohl dies nicht in allen Studien der Fall ist [80], [81].

Beeinflussung des Mikrobioms

Tierversuche an Kaninchen zeigen, dass Glutamin das Mikrobiom beeinflussen kann. Die Zugabe von Glutamin zum Futter der Kaninchen führte zu einer Abnahme von Clostridium spp. und Helicobacter spp. [82].

Humanstudien zeigen auch, dass eine Glutamin-Supplementierung die Zusammensetzung des Mikrobioms positiv beeinflussen kann. Dies geht aus einer randomisierten klinischen Studie hervor, an der 33 Erwachsene (im Alter von 23 bis 59 Jahren) mit Adipositas teilnahmen. Diejenigen, die 14 Tage lang 30 Gramm L-Glutamin oral einnahmen, zeigten eine statistisch signifikante Abnahme des Verhältnisses von Firmicuten/Bacteroides. Ein hohes Verhältnis zwischen den Bakteriengruppen – also mehr Firmicutes als Bacteroides – ist ein starker Marker für Adipositas [83], [84].

Eine kürzlich durchgeführte randomisierte (klein angelegte) Studie am Menschen zeigte, dass die Supplementierung von 30 Gramm Glutamin pro Tag für 14 Tage auch die Serum-Lipopolysaccharid (LPS)-Spiegel bei übergewichtigen Menschen senkte [85]. Da das Darmmikrobiom der größte LPS-Lieferant für den Blutkreislauf ist [85], [86] weist eine Abnahme des LPS-Plasmaspiegels auf eine Veränderung des Mikrobioms und/oder eine Abnahme der Darmpermeabilität hin [85].

Postinfektiöses Reizdarmsyndrom und Durchfall

Menschen, die nach einer Darminfektion einen Reizdarm mit Durchfall haben, können von der Einnahme von Glutamin profitieren. Dies ist das Ergebnis einer randomisierten, doppelblinden, placebokontrollierten Studie mit 106 Teilnehmern. Die Teilnehmer der Interventionsgruppe erhielten 8 Wochen lang orales Glutamin (3-mal täglich 5 Gramm). 79,6 % der Teilnehmer dieser Interventionsgruppe erlebten eine sehr signifikante Verbesserung ihrer Beschwerden. Stuhlfrequenz, Stuhlform und Darmpermeabilität normalisierten sich vollständig [87].

Akuter Durchfall

Akuter Durchfall kann möglicherweise durch Gabe von Glutamin gehemmt werden. In einer placebokontrollierten, doppelblinden, randomisierten Studie an 128 Kleinkindern (6 – 24 Monate alt) mit akutem Durchfall reduzierte die Verabreichung von 0,3 Gramm Glutamin pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag über 7 Tage die Dauer des Durchfalls im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant [88]. In einer anderen randomisierten Studie zur Wirkung von Glutamin bei akutem Durchfall wurde jedoch keine Wirkung beobachtet [89]. Weitere Untersuchungen zu den möglichen Auswirkungen von Glutamin bei der Behandlung von akutem Durchfall sind erforderlich, bevor festgestellt werden kann, ob Glutamin bei dieser Erkrankung hilfreich ist. Bei anhaltendem Durchfall scheint Glutamin auf jeden Fall keinen Mehrwert zu haben [90].

Morbus Crohn

Morbus Crohn ist eine entzündliche Darmerkrankung, bei der laut Tierversuchen der Glutaminstoffwechsel gestört ist. Sowohl systemisch als auch im Darm ist die Konzentration von Glutamin bei dieser Erkrankung reduziert. Auch die Glutaminase-Aktivität im Ileum ist reduziert [91]. Eine erhöhte Darmpermeabilität kann ein Risikofaktor für Morbus Crohn sein [92], [93].

Mehrere Tierstudien zu entzündlichen Darmerkrankungen zeigen, dass eine Glutamin-Supplementierung in der Lage ist, die Darmschleimhaut zu schützen und Entzündungen im Darm zu hemmen [29]. Allerdings sind die Ergebnisse der Humanforschung noch nicht eindeutig. Dies hängt zum Teil mit dem Design der verschiedenen Studien zusammen. Weitere Studien sind erforderlich, um Klarheit zu schaffen [29], [94].

Die Frage, ob sich der Morbus Crohn in der Akut- oder Remissionsphase befindet, kann für die Beantwortung der Frage wichtig sein, ob Glutamin bei dieser Erkrankung einen positiven Effekt haben kann. Es gibt mehrere Studien, in denen die Gabe von Glutamin keine positive oder teilweise sogar eine negative Wirkung auf den Morbus Crohn zeigte [29], [93], [94], [95]. Diese Studien fanden jedoch hauptsächlich bei Personen statt, deren Erkrankung sich in einer aktiven Phase befand.

Eine kleine, randomisierte und kontrollierte Studie, an der 28 Personen (Durchschnittsalter 34,5 Jahre) teilnahmen und bei denen sich Morbus Crohn in der Remissionsphase befand, zeigte eine positive Wirkung von Glutamin. In dieser Studie erhielt die Interventionsgruppe 2 Monate lang eine Glutamin-Supplementierung (0,5 g/kg Körpergewicht pro Tag). Die Gabe von Glutamin verbesserte die Darmpermeabilität deutlich [92].

Es sind mehr und umfassendere Studien zu den Auswirkungen von Glutamin auf Morbus Crohn erforderlich.

Verbrennungen, Traumata, postoperative Wundheilung

Patienten mit schweren Verletzungen (wie Verbrennungen oder Genesung nach Operationen) haben einen stark erhöhten Bedarf an Glutamin, da die Wundheilung auch mit einer erhöhten Zellteilung, DNA- und Proteinsynthese einhergeht. Siehe auch Abschnitt „Energieversorgung im Körper“.

Bei Menschen, die sich einer (Bauch-)Operation unterziehen, kann Glutamin helfen, die Genesung zu fördern. Dies scheint jedenfalls aus einer prospektiven, randomisierten, doppelblinden und placebokontrollierten Studie mit 20 Teilnehmern zu folgen, die sich einer abdominalen Operation unterzogen. Die Interventionsgruppe (10 Teilnehmer) erhielt 7 Tage lang täglich 30 Gramm Glutamin oral. Die Kontrollgruppe erhielt ein Placebo der gleichen Größe. In der Interventionsgruppe war der Serumglutaminwert nach 7 Tagen deutlich höher. Die Darmpermeabilität und der Serumwert für Endotoxine waren signifikant niedriger. Die Teilnehmer der Interventionsgruppe hatten auch weniger Entzündungen im Darm als die Kontrollgruppe [96].

In der oben genannten Studie an Verbrennungspatienten wurde festgestellt, dass Glutamin (0,5 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht für 14 Tage) die Wundheilung verbessert und die Krankenhausaufenthalte verkürzt [75].

Metabolische Wirkungen von Glutamin

Die Forschung zeigt, dass eine Glutamin-Supplementierung (30 Gramm pro Tag für 14 Tage) bei übergewichtigen Menschen zu einer Abnahme des Taillenumfangs führt. Körpergewicht und Body-Mass-Index (BMI) blieben in dieser Studie unverändert. Eine parallele Studie zum Wirkmechanismus bei Ratten zeigte, dass Glutamin die Glucoseaufnahme durch das Muskelgewebe verbessert, die Glucoseaufnahme durch das Fettgewebe verringert (über eine Erhöhung der Insulinresistenz der Fettzellen) und die Gluconeogenese durch die Leber verringert. Ob dies auch beim Menschen genauso funktioniert, muss noch untersucht werden. Vor allem, weil eine Insulinresistenz negative Auswirkungen auf das Fettgewebe haben kann [85].

Eine andere randomisierte, kontrollierte Crossover-Studie (mit 6 Teilnehmern) zeigte eine Gewichtsreduktion durch die Einnahme von Glutamin bei übergewichtigen Menschen. Die Verabreichung von 0,5 Gramm Glutamin pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag über 4 Wochen führte zu einer signifikanten Abnahme des Taillenumfangs und des Körpergewichts. Der HOMA-IR-Wert nahm ebenfalls ab, wenn auch nicht signifikant [97].

Glutamin kann jedoch die Insulinsekretion und die Freisetzung von Glucagon-like Peptid 1 (GLP-1) stimulieren und ist daher für Menschen mit Typ-2-Diabetes doch relevant [98]. Eine kleine randomisierte Crossover-Studie mit 15 Teilnehmern mit Typ-2-Diabetes zeigte, dass Glutamin (insbesondere in einer Dosierung von 30 Gramm vor der Mahlzeit) die postprandiale Insulinreaktion und die GLP-1-Reaktion verbesserte. Dies macht Glutamin interessant, um den postprandialen Anstieg des Blutzuckerspiegels zu begrenzen [99].

Sport

Sportler, die einen harten Trainingsplan einhalten, scheinen anfälliger für Infektionskrankheiten zu sein, da hartes Training eine immunsupprimierende Wirkung haben kann [100]. In einer randomisierten Studie mit 24 Sportlern wurde deshalb untersucht, ob Glutamin diese Anfälligkeit für Infektionen reduzieren kann. Die Athleten befolgten für 6 Wochen einen harten Trainingsplan. Die Hälfte von ihnen erhielt einmal täglich 10 Gramm Glutamin oral und die andere Gruppe ein Placebo. Die Forscher stellten fest, dass die Gabe von Glutamin einen signifikanten und positiven Einfluss auf die Immunfunktion der Sportler hatte [100].

Eine oben erwähnte Studie zeigt, dass Glutamin auch bei einer Dosis von 0,25 Gramm pro Kilogramm fettfreier Körpermasse die Darmdurchlässigkeit von Sportlern verbessern kann [74].

Glutamin kann außerdem für eine schnellere Erholung und weniger Muskelkater nach dem Krafttraining sorgen, insbesondere bei Männern. Dies ergab eine randomisierte, doppelblinde, placebokontrollierte Crossover-Studie an 16 gesunden, jungen Teilnehmern (Durchschnittsalter: 22 Jahre). Die Interventionsgruppe erhielt 3 Tage lang einmal täglich 0,3 Gramm Glutamin pro Kilogramm Körpergewicht in Kombination mit der gleichen Dosis Maltodextrin, die Kontrollgruppe erhielt ein Placebo mit nur Maltodextrin mit insgesamt 0,6 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht . Insbesondere die Männer in der Interventionsgruppe zeigten eine schnellere Muskelregeneration und weniger Muskelschmerzen als die Kontrollgruppe [101]. In einer anderen randomisierten Studie (bei männlichen Radfahrern) wurde jedoch keine Wirkung von Glutamin auf die Muskelregeneration gefunden. Es wurde die gleiche Glutamindosis wie in der oben beschriebenen Studie verwendet [102]. Daher sind weitere Studien erforderlich, um schlüssige Ratschläge zur möglichen Verwendung von Glutamin zur Erholung nach sportlichen Aktivitäten zu erhalten.

Auch für den Einsatz von Glutamin zur Erzielung von mehr Muskelkraft bzw. Muskelmasse gibt es derzeit keine ausreichenden wissenschaftlichen Belege [103]. Beispielsweise hatte eine einmalige Einnahme von 0,3 Gramm Glutamin pro Kilogramm Körpergewicht eine Stunde vor dem Krafttraining keinen Einfluss auf die Muskelkraft junger Männer, die Gewichte heben [104]. Auch eine Einnahme von Glutamin (0,9 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag) über 6 Wochen hatte bei jungen Männern (18-24 Jahre) keinen Einfluss auf die Leistung beim Gewichtheben, die Muskelmasse oder den Muskelabbau [105].

Glutamin kann jedoch für Sportler interessant sein, um den Anstieg des Ammoniaks im Blut, der bei intensivem Training auftritt, zu reduzieren. Dies ist interessant, weil Ammoniak für das Nervensystem giftig ist. Eine randomisierte, doppelblinde Studie mit professionellen Fußballspielern (junge Männer) zeigte, dass Glutamin vor Hyperammonämie schützen kann [106]. Die Teilnehmer der Interventionsgruppe erhielten 100 mg Glutamin pro Kilogramm Körpergewicht. Diese Dosierung wurde eine Stunde vor dem Wettkampf oder an 5 aufeinanderfolgenden Tagen vor dem Wettkampf verabreicht (wobei der Wettkampftag als Interventionstag gilt). Die Teilnehmer führten dann ein intermittierendes Übungsprotokoll und ein kontinuierliches Übungsprotokoll durch. Bei beiden Trainingsformen zeigte sich, dass die Gabe von Glutamin während der fünf Tage die Hyperammonämie teilweise verhindern konnte [106].

Neugeborene und Kleinkinder brauchen Glutamin

Glutamin spielt eine wesentliche Rolle für das Wachstum und die Entwicklung des Verdauungstraktes und des Darms von Neugeborenen (Frühgeburten) [22], [107], [108] . Es wurden jedoch nur wenige Studien zur oralen Verabreichung von Glutamin bei dieser Zielgruppe durchgeführt, möglicherweise weil eine beträchtliche Anzahl dieser sehr jungen und empfindlichen Kinder die orale Nahrungsaufnahme nicht gut verträgt [108].

Eine randomisierte klinische Studie mit 101 Frühgeborenen hat jedoch gezeigt, dass die orale Verabreichung von Glutamin (0,3 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag) vom ^3. bis zum ^30. Tag nach der Geburt die Darmpermeabilität verringerte. Auch nekrotische Enterokolitis und Sepsis traten im Vergleich zur Kontrollgruppe seltener auf [109]. Studien mit bei einer mit Glutamin angereicherten enteralen/parenteralen Ernährung zeigen keine positiven Effekte [110]. Dies kann mit der Art und Weise zusammenhängen, wie die Nahrung im Körper angeboten/verarbeitet wird.

Eine Studie an 107 Kindern im Alter von 8 Monaten bis fast 7 Jahren, die untergewichtig und/oder zu klein waren, zeigt, dass Glutamin auch dort positive Wirkungen haben kann. 10 Tage lang erhielten die Kinder entweder 24 Gramm Glutamin (in Form von Alanyl-Glutamin) pro Tag oder ein Placebo. Die Darmpermeabilität der Kinder in der Interventionsgruppe verbesserte sich signifikant im Vergleich zur Kontrollgruppe. Auch das Gewicht dieser Kinder nahm in den folgenden 3 Monaten deutlich zu [79]. Eine Studie zur saisonalen Wachstumsverzögerung bei unterernährten Kindern aus Gambia (im Alter von 4 bis 10 Monaten) zeigt jedoch keine positiven Auswirkungen von Glutamin. Diesen Kindern wurden 5 Monate lang zweimal täglich 0,25 mg Glutamin pro Kilogramm Körpergewicht oral angeboten [111]. Dies kann mit der niedrigeren Dosierung zu tun haben.

Gesundes Altern (healthy ageing)

Nicht nur Kleinkinder brauchen Glutamin. Laut einer randomisierten kontrollierten Studie mit 83 älteren Menschen (Durchschnittsalter 72,4 Jahre) können auch diese von Glutamin profitieren. Die Einnahme von Glutamin (0,3 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag über 30 Tage) in Kombination mit dem aktiven Lebensstil dieser Menschen (3x pro Woche mäßig intensive Bewegung für eine Stunde) führte zu einem reduzierten Entzündungsgrad und einer besseren Redoxbilanz (und damit antioxidativen Wirkung auf zellulärer Ebene). Entzündungen und antioxidative Aktivität sind Parameter für ein gesundes Altern [112].

Eine weitere randomisierte kontrollierte Studie mit 44 älteren Frauen (im Alter von 60 bis 80 Jahren) ergab, dass Glutamin (10 Gramm pro Tag für 30 Tage) in Kombination mit mäßig aktiver Bewegung (3 Mal pro Woche für 60-75 Minuten Ausdauer- und Krafttraining) zu verbesserte Muskelkraft, bessere Blutzuckerregulation und eine Erhöhung der antioxidativen Kapazität im Blut führt [113].

Lebererkrankungen/hepatische Enzephalopathie

Es wurden nicht genügend wissenschaftliche Untersuchungen zu allen Auswirkungen von Glutamin auf die Leberfunktion durchgeführt. Es ist klar, dass Glutamin einen Einfluss auf den Harnstoffzyklus hat. Daher ist bei der Verabreichung von Glutamin an Personen mit einer Störung oder Einschränkung der Leberfunktion Vorsicht geboten [2]. Eine eingeschränkte Leberfunktion kann mit einem höheren Plasmaspiegel von Glutamin in Verbindung gebracht werden, wobei noch unklar ist, ob dies eine Ursache oder eine Wirkung ist [114].

Menschen mit eingeschränkter Leberfunktion und/oder Lebererkrankungen scheinen auch empfindlicher auf die exogene Verabreichung von Glutamin zu reagieren. Diese Verabreichung verursacht einen Anstieg des Plasmaspiegels von Ammoniak, sowohl in der Pfortader als auch systemisch. Dies kann zu einem Leberkoma führen [1]. Ein erhöhter Plasmaspiegel von Ammoniak, aber auch von Glutamin, ist ebenfalls ein Risikofaktor für die Entwicklung einer hepatischen Enzephalopathie [115], [116].

Bipolare Störung

Theoretisch kann die Gabe von Glutamin bei Menschen mit bipolarer Störung sowohl zu Manie als auch zu Depressionen führen [70].

Überempfindlichkeit gegen Mononatriumglutamat (MNG)

Da Glutamin im Körper zu Glutamat abgebaut wird, ist es theoretisch möglich, dass Menschen, die gegenüber Mononatriumglutamat (MNG) empfindlich sind, auch gegenüber Glutamin überempfindlich sind [70]. MNG ist in der chinesischen Küche weit verbreitet. Eine mögliche negative Reaktion auf MNG wird daher als Chinese Restaurant Syndrom bezeichnet. Die tatsächliche Existenz dieses Syndroms und dieser Überempfindlichkeit gegenüber MNG konnte jedoch in der wissenschaftlichen Forschung noch nicht überzeugend gefunden werden [117].

Epileptische Störungen

Basierend auf der verfügbaren Wissenschaft ist es denkbar, dass Glutamin (und sein Abbauprodukt Glutamat) die Schwelle zur Auslösung eines epileptischen Anfalls überschreiten und einen solchen Anfall auslösen können. Obwohl diese Wirkung beim Menschen noch nicht nachgewiesen wurde, ist es ratsam, Glutamin nicht bei Menschen mit epileptischen Erkrankungen zu verwenden [70].

In der wissenschaftlichen Literatur sind verschiedene Dosierungen von Glutamin zu finden. Übliche Dosierungen liegen im Bereich von 0,25 bis 0,7 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht [74], [75], [92], [97], [101], [112] oder betragen 30 Gramm pro Tag [118], [76], [83], [84], [85], [96], [99]. Auch die Dauer der Verabreichung variiert enorm. Es obliegt dem Therapeuten, die richtige Dosierung unter Berücksichtigung des spezifischen Klienten zu bestimmen, für den die Verabreichung von Glutamin verordnet wird.

Bei Kindern wird im Allgemeinen eine Höchstdosierung von 0,3 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht verwendet [88], [109].

In wissenschaftlichen Studien haben sich bei Erwachsenen Dosierungen von 40 Gramm pro Tag oder sogar 1 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag als sicher erwiesen. Dies gilt für Kinder bei einer Dosierung von maximal 0,7 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag [70]. Selbst kurzfristige Dosierungen von bis zu 60 Gramm pro Tag haben bei Erwachsenen keine negativen Auswirkungen gezeigt [119].

Die Sicherheit von Glutamin während der Schwangerschaft oder Stillzeit wurde nicht untersucht. Der Rat ist, in diesen Situationen kein Glutamin zu verwenden.

Es gibt keine wissenschaftlichen Beweise dafür, dass eine Glutamin-Supplementierung die endogene Produktion unterdrückt oder dauerhaft hemmt [2]. Die Sicherheit einer Langzeitanwendung von Glutamin muss jedoch noch weiter erforscht werden, zum Beispiel die Wirkung auf das Immunsystem und die mögliche Entwicklung von Typ-2-Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen, insbesondere wenn höhere Dosierungen von Glutamin über einen längeren Zeitraum eingenommen werden [1], [119].

Bei Erwachsenen mittleren Alters sollte auch daran erinnert werden, dass diese Personen eine eingeschränkte Nierenfunktion haben können. In diesem Fall wird empfohlen, die Nierenfunktion während der Glutamin-Supplementierung zu überwachen [120].

Im Allgemeinen wird Glutamin auch in höheren Dosierungen gut vertragen. Mögliche Nebenwirkungen können Aufstoßen, ein aufgedunsenes Gefühl, Verstopfung, Husten, Durchfall, Blähungen, Bauchschmerzen, Kopfschmerzen, Muskelschmerzen, Übelkeit und Erbrechen sein. Diese Nebenwirkungen werden von Erwachsenen im Allgemeinen als mild beschrieben, selbst bei hohen Glutamindosierungen [70], [121].

Es ist theoretisch denkbar, dass Glutamin eine antagonistische Wirkung auf Medikamente zur Vorbeugung von Krämpfen wie Antikonvulsiva hat. Dies liegt daran, dass Glutamin in den stimulierenden Neurotransmitter Glutamat umgewandelt wird. Es gibt noch keine Humanforschung, die diese Wechselwirkung tatsächlich bestätigt [70]. Bei der Anwendung dieser Art von Medikamenten ist jedoch Vorsicht geboten.

Interaktionen mit Nahrungsergänzungsmitteln sind nicht bekannt [70].

Mehrere Stoffe unterstützen Glutamin bei der Erfüllung seiner Funktion.

Glutamin nutzt beispielsweise Zink, um die Darmpermeabilität wiederherzustellen. Zink ist ein wichtiger Mineralstoff, um die Integrität der Darmwand durch Tight-Junction-Regulierung zu erhalten [122], [123]. Zink ist in der Lage, diese Darmpermeabilität zu reduzieren [124].

Mehrere Cofaktoren unterstützen die optimale Funktion von Glutamin im Gehirn. Für die Umwandlung von Glutamin in GABA werden beispielsweise die Cofaktoren Mangan [51] und Vitamin B6 benötigt [52].

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