חומצה גלוטמית (Glutamic) היא חומצת אמינו שאינה חיונית, אשר חשובה ליצירת חלבונים שונים, ויסות תהליכים מטבוליים והעברת אותות עצביים במוח.
המונח "חומצת אמינו לא חיונית" דורש הסבר נוסף. "חומצות אמינו" הן אבני הבניין של חלבונים. חומצה גלוטמית, יחד עם גלוטמין, פרולין, היסטידין, ארגינין ואורניתין, משתייכת למשפחה של חומצות אמינו קשורות הידועות כחומצות אמינו מקבוצת הגלוטמט.
המונח 'לא חיונית' פירושו שגופנו מסוגל לסנתז חומצה גלוטמית בעצמו. חומצה גלוטמית נמצאת בשפע במזונות, בין אם כחומצת אמינו חופשית או כחלק משרשראות חלבון גדולות יותר. חלבונים מן הצומח ומן החי עשירים בחומצה גלוטמית, כאשר בשר, דגים, ביצים, מוצרי חלב וקטניות עשירות בחלבון (כגון שעועית ועדשים) הם מקורות טובים.
בעוד שהגוף יכול לייצר מספיק חומצה גלוטמית כדי לענות על צרכינו ברוב המצבים, טראומה משמעותית, אלח דם (ספסיס), כימותרפיה והקרנות עלולים כולם לדלדל את החומצה הגלוטמית, מה שאומר שנדרשת תוספת. יתכן שמדויק יותר לסווג את החומצה הגלוטמית כחומצת אמינו "חיונית על תנאי".
מבחינה זו, חומצה גלוטמית תורמת במהירות יון מימן (+H) ליצירת גלוטמט. כתוצאה מכך, אנו משתמשים לעתים קרובות במונחים חומצה גלוטמית וגלוטמט לחילופין.
נקודות מפתח
חומצה גלוטמית היא חומצת אמינו לא חיונית הנמצאת בחלבונים מן הצומח ומן החי.
חומצה גלוטמית משחקת תפקיד במספר תגובות מטבוליות ונדרשת ליצירת חלבונים ולתפקוד המוח.
חומצה גלוטמית יוצרת גלוטמט בגוף. המונחים 'גלוטמט' ו'חומצה גלוטמית' משמשים לעתים קרובות לחילופין.
גופנו בדרך כלל מייצר מספיק חומצה גלוטמית כדי לענות על צרכינו, אך במצבים מסוימים (למשל מחלה, טראומה) נדרשת תוספת.
מדוע חומצה גלוטמית (גלוטמט) חשובה?
לחומצה גלוטמית מספר תפקידים בגוף, כולל: ייצור חלבונים, ייצור מוליכים עצביים, יצירת נוגד החמצון גלוטתיון, ושימוש כמקור אנרגיה.
בניית חלבונים – נעשה שימוש נרחב בחומצה גלוטמית לבניית שרשראות חלבון גדולות יותר. במקרים רבים, החומצה הגלוטמית מומרת לחומצות אמינו אחרות לפני שהיא הופכת לחלבונים גדולים יותר. לדוגמה, חומצה גלוטמית מומרת בקלות לפרולין, שנעשה בו שימוש משמעותי בחלבונים כמו קולגן.
יצירת מוליכים עצביים – מוליכים עצביים הם שליחים כימיים המשמשים להעברת אות מעצב אחד (או 'נוירון') לאחר. בגוף, חומצה גלוטמית הופכת למולקולה קרובה הנקראת גלוטמט. (מסיבה זו, המונחים "חומצה גלוטמית" ו"גלוטמט" משמשים לעתים קרובות לחילופין.) גלוטמט הוא מוליך עצבי מעורר חשוב במוח. משמעות הדבר היא שהוא מגרה נוירונים, מה שגורם להם להיות בעלי סבירות גבוהה יותר לשלוח אותות עצביים. הוא גם משחק תפקיד בצמיחה והתפתחות של סינפסות – החיבורים בין נוירונים. בהתאם לכך, גלוטמט חשוב מאוד ללמידה וזיכרון. חומצה גלוטמית הופכת גם למוליך עצבי אחר הנקרא גאבא (חומצה גמא-אמינובוטירית). בניגוד לגלוטמט, גאבא הוא מוליך עצבי מעכב – הוא מפחית את הסבירות שנוירון ישלח אות. גאבא משחק תפקיד בשליטה בתנועה, שינה ומצב רוח.
תגובות מטבוליות – חומצה גלוטמית (או גלוטמט) מעורבת במספר תגובות מטבוליות חשובות בגוף. לדוגמה, גלוטמט משחק תפקיד מפתח בסדרה של תגובות הנקראת מחזור γ-גלוטמיל. מחזור זה אחראי לייצור ומיחזור של גלוטתיון. גלוטתיון (GSH) הוא נוגד חמצון חשוב המנטרל רדיקלים חופשיים מזיקים וחומרי חמצן פעיל (ROS) ומונע עקה חמצונית.
ניתן להשתמש בגלוטמט גם כמקור אנרגיה, במיוחד על ידי שרירי השלד והמעי. הוא יכול להיות מומר למולקולה הנקראת אלפא-קטוגלוטראט, אשר יכולה להיכנס לשלב בנשימה האירובית הידוע כמחזור חומצת הלימון (TCA או מחזור קרבס). תהליך זה מוביל ליצירת ATP – "מטבע" האנרגיה הכימית המשמש את התאים להפעלת פונקציות שונות.
באמצעות תהליך הידוע כגלוקונאוגנזה, גלוטמט יכול גם להיות מומר לגלוקוז, שהוא מקור האנרגיה העיקרי של התאים שלנו.
נקודות מפתח
חומצה גלוטמית (גלוטמט) משמשת לבניית חלבונים.
חומצה גלוטמית משמשת ליצירת שני מוליכים עצביים מרכזיים במוח: גלוטמט וגאבא.
חומצה גלוטמית (גלוטמט) מעורבת במספר תגובות מטבוליות, כולל: ייצור נוגד החמצון גלוטתיון, נשימה אירובית וייצור גלוקוז.
מהו גלוטמין?
גלוטמין הוא חומצת אמינו נוספת במשפחת חומצות האמינו של הגלוטמט. זוהי חומצת האמינו הנפוצה ביותר בגוף האדם, כאשר בכבד ובשרירי השלד יש ריכוז גבוה במיוחד של גלוטמין.
גופנו יכול לייצר גלוטמין בעצמו, על ידי המרתו מחומצה גלוטמית (או גלוטמט). תגובה זו מזורזת על ידי אנזים הנקרא גלוטמין סינתטאז (GS).
למרות שגופנו בדרך כלל יכול לייצר מספיק גלוטמין כדי לענות על צרכינו, מצבים קטבוליים מסוימים (למשל מחלה, אלח דם, טראומה משמעותית, כימותרפיה) משמעם שנדרשת תוספת גלוטמין. מבחינה זו, גלוטמין, כמו חומצה גלוטמית, נחשב לחומצת אמינו חיונית על תנאי.
נקודות מפתח
גלוטמין הוא חומצת האמינו הנפוצה ביותר בגוף.
גלוטמין משמש בתגובות מטבוליות שונות.
גלוטמין הוא חומצת אמינו חיונית על תנאי – בדרך כלל אנחנו מייצרים מספיק ממנו כדי לענות על צרכינו, אך במקרים מסוימים (למשל מחלה) אנו עשויים להזדקק לתוספת.
מדוע גלוטמין חשוב?
לגלוטמין מספר תפקידים חשובים בגוף, הן בפני עצמו והן דרך המרתו לחומצה גלוטמית (גלוטמט).
בניית חלבונים – בתור חומצת אמינו, גלוטמין משולב בשרשראות חלבון גדולות יותר. גלוטמין גם מגרה סינתזת חלבונים על ידי הפעלת מסלול איתות הידוע כמסלול mTOR. למידע נוסף על מסלול זה, אנא עיינו בבלוג על סינתזת חלבונים והיפרטרופיה (mTOR).
מאזן חומצה-בסיס – כדי שתאים ואנזימים יתפקדו כראוי, ה-pH (מדד לחומציות/בסיסיות) של הדם ונוזל הרקמות שלנו חייב להישמר בטווח מוגדר. אנו מכנים זאת מאזן חומצה-בסיס של גופנו. האופן שבו גופנו מווסת pH הוא מורכב, אך כולל בחלקו את תנועת החומצות והבסיסים (חומרים בסיסיים) על ידי הכליות שלנו. אחד מבסיסים אלה הוא אמוניה (NH3), הפועל לנטרול או "חציצה" של חומצות ומניעת החמצת יתר של דמנו. אמוניה נוצרת מאמוניום (NH4), אשר בתורו נוצר מגלוטמין. על ידי יצירת אמוניום, גלוטמין עוזר לשמור על מאזן חומצה-בסיס בריא ולשמור על רמת ה-pH בדם בטווח הנורמלי.
תגובות מטבוליות – כמו חומצה גלוטמית (גלוטמט), גלוטמין מעורב בתגובות מטבוליות רבות בתוך התאים. לדוגמה, גלוטמין משמש ליצירת מולקולות הנקראות פורינים. פורינים כוללים את בסיסי הנוקלאוטידים אדנין (A) וגואנין (G), שהם מרכיבים חשובים ב-DNA שלנו. גלוטמין (GLN) יכול גם להיות מומר לחומצה גלוטמית (גלוטמט). תגובה זו מזורזת על ידי האנזים גלוטמינאז. על ידי אספקת גלוטמט (GLU), גלוטמין מעורב גם בעקיפין בתגובות מטבוליות רבות, כגון ייצור גלוטתיון ויצירת אנרגיה במחזור חומצת הלימון (שניהם הוסברו קודם).
הגנה מפני עקה חמצונית – עקה חמצונית מתייחסת לתהליך המזיק שבו רדיקלים חופשיים וחומרי חמצן פעיל (ROS) מצטברים וגורמים נזק לתאים. גלוטמין חשוב בהגנה על תאים מפני נזק מעקה חמצונית. כבר הזכרנו שחומצה גלוטמית (גלוטמט), שיכולה להיווצר מגלוטמין, משמשת בייצור גלוטתיון – נוגד חמצון חשוב. גלוטמין גם מגרה את הייצור של חלבונים מיוחדים הנקראים חלבוני עקת חום. חלבונים אלה מיוצרים על ידי תאים בתגובה לגורמי עקה שונים בסביבה, כגון חום, זיהום ועקה חמצונית. חלבוני עקת חום פועלים כ"שאפרונים מולקולריים" – הם מגנים, מובילים ומסייעים בקיפול מחדש של חלבונים פגומים. על ידי גירוי ייצור חלבוני עקת חום, גלוטמין עשוי לעזור במניעה ותיקון נזק הנגרם מעקה חמצונית. עקה חמצונית יכולה לפגוע בתאים המרפדים את העורקים וכלי דם אחרים (הידועים כתאי אנדותל). נזק זה מונע מתאי האנדותל לתפקד כראוי – תופעה המכונה "תפקוד לקוי של אנדותל כלי הדם". בתורו, תפקוד לקוי של אנדותל כלי הדם מעורב בהתפתחות מחלות לב וכלי דם, כגון התקף לב, שבץ וטרשת עורקים (היצרות של עורקים הנגרמת מהצטברות רובד שומני).
מסלולי איתות – גלוטמין משחק תפקיד במסלולי איתות שונים שבאמצעותם תאים מתקשרים זה עם זה ומתאמים פונקציות מפתח. בהקשר זה, גלוטמין מעורב בהפרשת אינסולין, אינסולין הוא הורמון המאפשר לגלוקוז להיקלט מזרם הדם אל התאים. לכן גלוטמין חשוב לבקרת רמות הסוכר בדם.
נקודות מפתח
גלוטמין חשוב לבניית חלבונים, יצירת DNA, ויסות מאזן חומצה-בסיס בגופנו, השתתפות בתגובות מטבוליות ובקרת רמות הסוכר בדם.
לגלוטמין תפקיד מכריע בהגנה על תאים מפני עקה חמצונית.
עקה חמצונית יכולה להשפיע לרעה על בריאות מערכת הלב וכלי הדם שלנו.
כיצד חומצה גלוטמית (גלוטמט) מומרת לגלוטמין?
חומצה גלוטמית (גלוטמט) משתלבת עם אמוניה (NH3) ליצירת גלוטמין. תגובה זו מזורזת על ידי האנזים גלוטמין סינתטאז (GS). אנזים GS מקודד על ידי הגן GLUL .
כפי שנסביר בחלק הבא, וריאנטים של גן GLUL משפיעים על כמות אנזים GS שאתה מייצר (מבטא). זה משפיע על היעילות שבה התאים שלך מייצרים גלוטמין ו-גלוטמט.
נקודות מפתח
גלוטמין נוצר מחומצה גלוטמית (גלוטמט) על ידי האנזים גלוטמין סינתטאז (GS).
האנזים גלוטמין סינתטאז מקודד על ידי הגן GLUL.
וריאנטים של הגן GLUL משפיעים על הביטוי והפעילות של אנזים GS.
כיצד וריאנטים של הגן GLUL משפיעים על בריאות הלב וכלי הדם?
וריאנטים שונים של הגן GLUL (פולימורפיזם של נוקלאוטיד בודד) בקרבת הגן GLUL גורם לשינוי ברצף ה-DNA מהאות 'C' לאות 'T'. SNP זה (שקיבל את הקוד rs10911021) יוצר שני וריאנטים או אללים של הגן – האלל 'C' והאלל 'T'. מחקרים מציעים שאלל 'C' של הגן GLUL קשור לירידה בביטוי (כלומר ייצור) של האנזים גלוטמין סינתטאז (GS). נמצא שאנשים הנושאים שני עותקים של אלל 'C' (כלומר בעלי גנוטיפ CC) הראו ירידה של 32% בביטוי אנזים GS. באופן דומה, אנשים עם עותק אחד של אלל 'C' (כלומר גנוטיפ CT) הדגימו ירידה של 19% בביטוי. לעומת זאת, לאנשים עם שני עותקים של אלל 'T' (כלומר גנוטיפ TT) היה ביטוי ופעילות אנזים GS תקינים. שינויים אלה בפעילות GS עשויים להשפיע על הייצור והחילוף החומרים של גלוטמין וגלוטמט, מה שיכול להשפיע בהמשך על בריאותנו.
וריאנטים של GLUL ובריאות הלב וכלי הדם וריאנטים מסוימים של הגן GLUL נקשרו גם לסיכון מוגבר לבעיות בריאות בלב וכלי הדם, כגון מחלת עורקים כליליים, התקף לב ושבץ. חשוב לציין שקשר זה נמצא רק בנבדקים עם סוכרת מסוג 2. לדוגמה, ניתוח גדול של נבדקים ממחקר האחיות ומחקרים אחרים מצא שנבדקים סוכרתיים שנשאו את אלל 'C' של הגן GLUL היו בעלי סבירות גבוהה יותר לחלות במחלת לב כלילית. עם זאת, לא נמצא קשר בין וריאנטים של הגן GLUL ומחלות לב באנשים ללא סוכרת מסוג 2. לא ברור בדיוק כיצד וריאנטים של הגן GLUL משפיעים על הסיכון למחלות לב וכלי דם. יתכן שעל ידי הפרעה לייצור גלוטמין וגלוטמט, אלל 'C' גורם לאנשים להיות רגישים יותר לעקה חמצונית, במיוחד עקה חמצונית הנגרמת מרמות סוכר גבוהות בדם (כפי שנראה בסוכרת מסוג 2). בהקשר זה, מחקר של חולים פקיסטנים עם מחלת לב כלילית וסוכרת מסוג 2 מצא שאלל 'C' היה קשור באופן משמעותי לסמנים של עקה חמצונית ונזק לרירית העורקים (תפקוד לקוי של אנדותל כלי הדם).
נקודות מפתח
SNP (rs10911021) יוצר שני וריאנטים (אללים) של הגן – T ו-C.
אלל 'C' קשור לירידה בפעילות אנזים GS.
ירידה בפעילות אנזים GS יכולה לפגוע בייצור וחילוף החומרים של גלוטמין וגלוטמט.
אלל 'C' קשור לסיכון מוגבר למחלות לב וכלי דם באנשים עם סוכרת מסוג 2.
על ידי השפעה על חילוף החומרים של גלוטמין וגלוטמט, אלל 'C' עשוי לגרום לאנשים להיות רגישים יותר לעקה חמצונית הנגרמת מרמות סוכר בדם שאינן מאוזנות.
