Understanding the mechanisms of glutamine action in critically ill patients

Abstract

Glutamine (Gln) is an important energy source and has been used as a supplementary energy substrate. Furthermore, Gln is an essential component for numerous metabolic functions, including acid-base homeostasis, gluconeogenesis, nitrogen transport and synthesis of proteins and nucleic acids. Therefore, glutamine plays a significant role in cell homeostasis and organ metabolism. This article aims to review the mechanisms of glutamine action during severe illnesses. In critically ill patients, the increase in mortality was associated with a decreased plasma Gln concentration. During catabolic stress, Gln consumption rate exceeds the supply, and both plasma and skeletal muscle pools of free Gln are severely reduced. The dose and route of Gln administration clearly influence its effectiveness: high-dose parenteral appears to be more beneficial than low-dose enteral administration. Experimental studies reported that Gln may protect cells, tissues, and whole organisms from stress and injury through the following mechanisms: attenuation of NF (nuclear factor)-kB activation, a balance between pro- and anti-inflammatory cytokines, reduction in neutrophil accumulation, improvement in intestinal integrity and immune cell function, and enhanced of heat shock protein expression. In conclusion, high-doses of parenteral Gln (>0.50 g/kg/day) demonstrate a greater potential to benefit in critically ill patients, although Gln pathophysiological mechanisms requires elucidation.

Translated abstract

A glutamina (Gln) é uma importante fonte de energia e tem sido usada como substrato energético suplementar. Além disso, a Gln é um componente essencial para numerosas funções metabólicas tais como: homeostase ácido-base, gliconeogênese, transporte de nitrogênio e síntese de proteínas e ácidos nucléicos. Portanto, a glutamina desempenha um papel importante na homeostase celular e no metabolismo dos órgãos. Esse artigo objetiva rever os mecanismos de ação da glutamina na doença grave. Em pacientes criticamente enfermos, o aumento da mortalidade foi associado com uma diminuição de Gln plasmática. Durante o estresse catabólico, o consumo de Gln excede a oferta, e a quantidade de glutamina livre no plasma e músculo esquelético encontra-se reduzida. A dose e via de administração da Gln claramente influencia sua eficácia: alta dose por via parenteral parece ser mais benéfica do que uma dose baixa administrada por via enteral. Estudos experimentais relataram que Gln protege as células, tecidos, e todo o organismo do estresse através dos seguintes mecanismos: atenuação na ativação do fator nuclear (NF)-kB, balanço entre citocinas pró- e anti-inflamatórias, redução no acúmulo de neutrófilos, melhora na integridade intestinal e função mune celular, e aumento da expressão da proteína de choque térmico. Em conclusão, o uso de glutamina em altas doses e por via parenteral (>0,50 g/kg/dia) demonstrou ser benéfica em pacientes criticamente enfermos, embora os mecanismos fisiopatoló-gicos necessitam ser melhor elucidados.