Data la sua funzione, l’apparato digerente è fisiologicamente e costantemente esposto a sostanze esterne: cibo in primis, ma anche antigeni o patogeni. 

Per proteggere l’equilibrio interno, la barriera intestinale è non soltanto essenziale, ma è anche una struttura altamente specializzata e, allo stesso tempo, multifunzionale. 

A cellule epiteliali in costante rinnovamento si aggiungono uno strato mucosale ricco di peptidi antimicrobici e cellule dell’immunità innata e adattativa: tutti fattori fondamentali nel controllo di eventuali invasioni sistemiche da parte di agenti esterni. 

La permeabilità, misurata come la quota di sostanze in grado di lasciare il lume intestinale per entrare in circolo, è tutt’altro che stabile. 

In situazioni fisiologiche, a regolare il passaggio delle giuste sostanze, sono soprattutto le “proteine di giunzione stretta” (occludine, claudine ad esempio). Strutture che grazie alla loro dinamicità e posizione funzionano da canali di passaggio che attraversano la barriera epiteliale.

Tuttavia, in presenza di stimoli esterni (stress, alcol, dieta, farmaci ecc.) e stimoli interni (quadri clinici quali obesità, infiammazioni croniche intestinali ecc.) la permeabilità intestinale può variare anche sensibilmente. 

I mille volti della glutammina

Come ogni proteina, anche le giunzioni strette (tight junction) sono formate da amminoacidi concatenati. La glutammina è di fatto l’amminoacido libero più abbondante nell’organismo umano.

È un amminoacido semi-essenziale in quanto, pur essendo in parte sintetizzato dal corpo, è necessario implementarlo con la dieta. 

Le sue funzioni metaboliche sono molteplici [1,2]:

• Sintesi di nucleotidi per la sintesi proteica 
• Sostegno alla proliferazione degli enterociti, le cellule epiteliali più espresse nei villi intestinali 
• Protezione delle mucose gastriche e intestinali attraverso l’espressione di proteine di giunzione stretta
• Sintesi di molecole bioattive tra cui il glutatione (composto ad attività antiossidante) e glucosio
• Mantenimento della funzionalità del sistema immunitario e regolazione della risposta infiammatoria attraverso la produzione di citochine da parte di macrofagi e linfociti 
• Sostegno all’equilibrio del microbiota intestinale (eubiosi)
• Protezione muscolare, sostegno dell’attività anabolica

Glutammina e permeabilità intestinale

Diversi studi hanno evidenziano un ruolo importante della glutammina nel mantenimento della permeabilità intestinale all’interno di range fisiologici [3]. 

È stato per esempio osservato in modelli animali e sull’uomo che questo amminoacido esercita un effetto positivo nel sostenere l’integrità e la troficità della barriera intestinale in svariate condizioni quali ostruzione intestinale, colite, celiachia, infiammazione, trapianti, disturbi neuropsichiatrici ecc. [4-7]. 

Tra i principali meccanismi d’azione della glutammina a favore della barriera intestinale troviamo il supporto al metabolismo proteico e, come detto prima, alle proteine di giunzione. 

In risposta a determinati stimoli, queste strutture sono in grado di rimodellare la loro conformazione permettendo o meno il trasporto di sostanze dal lume intestinale alle cellule della mucosa [8]. 

Una loro compromissione determina quindi un aumento della permeabilità con potenziale innesco di infiammazione sistemica [9,10]. Una deprivazione di glutammina ha mostrato una riduzione nella loro espressione in vitro. Il suo ripristino ha, di contro, ribilanciato i loro livelli nonché la permeabilità intercellulare [11]. 

Il supplemento orale di glutammina ha poi mostrato benefici anche sul microbiota intestinale. In 33 individui obesi, per esempio, ha significativamente ridotto il rapporto Firmicutes:Bacteroides dopo 14 giorni, con riduzione del peso corporeo.
Tali effetti non sono stati osservati invece con l’altro amminoacido somministrato come controllo (alanina) [12]. 

Ma non solo. Effetti positivi della glutammina mediati dal microbiota sono stati osservati anche nel post-chemioterapia [13] o in casi di costipazione grazie, in questo ultimo caso, a un aumento di specie batteriche “buone” quali Bacteroidetes e Actinobacteria [14].

Nucleotidi per il benessere intestinale

Amminoacidi come la glutammina non sono le sole molecole a essere attivamente coinvolte nella regolazione della barriera intestinale. 

I nucleotidi, mattoni di quasi tutti i processi biologici a partire dalla sintesi di DNA e RNA, hanno dimostrato ugualmente un impatto positivo sul sistema immunitario e gastrointestinale. 

Un loro supplemento attraverso la dieta (legumi, pesce, carne), soprattutto durante l’infanzia, sembra infatti supportare la proliferazione e la funzionalità degli enterociti durante la fase di crescita e sviluppo fornendo il substrato per la loro sintesi. 

In vivo, l’introduzione di nucleotidi attraverso una adeguata supplementazione ha inoltre dimostrato di [15,16]: 

• aiutare nella risoluzione di ferite ulcerose e nel ridurne la formazione in casi di enterite
• accelerare il ripristino della funzionalità della mucosa dopo un prolungato periodo di digiuno o diarroico
• aumentare la lunghezza dei villi intestinali e la proliferazione cellulare in sindromi intestinali
• inibire la risposta infiammatoria provocata da abuso di alcool

I nucleotidi hanno poi mostrato benefici anche nei confronti della salute del lume intestinale e dei suoi microorganismi commensali. La loro presenza favorisce infatti la crescita dei bifidobatteri, ceppi protettivi contro la colonizzazione di organismi enteropatogeni [15].

Contenuto realizzato in collaborazione con BIOMALIFE

Bibliografia

1. Achamrah N, Déchelotte P, Coëffier M. Glutamine and the regulation of intestinal permeability: from bench to bedside. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2017 Jan;20(1):86-91. doi: 10.1097/MCO.0000000000000339.
2. Coëffier M, Marion-Letellier R, Déchelotte P. Potential for amino acids supplementation during inflammatory bowel diseases. Inflamm Bowel Dis. 2010 Mar;16(3):518-24. doi: 10.1002/ibd.21017.
3. B.J. Deters, Mir Saleem, The role of glutamine in supporting gut health and neuropsychiatric factors, Food Science and Human Wellness; 10 (2021) 149-154, doi.org/10.1016/j.fshw.2021.02.003
4. Santos RG, Quirino IE, Viana ML, et al. Effects of nitric oxide synthase inhibition on glutamine action in a bacterial translocation model. Br J Nutr 2014; 111:93–100. doi: 10.1017/S0007114513001888
5. Li Y, Chen Y, Zhang J, et al. Protective effect of glutamine-enriched early enteral nutrition on intestinal mucosal barrier injury after liver transplantation in rats. Am J Surg 2010; 199:35–42. doi: 10.1016/j.amjsurg.2008.11.039
6. Hou YC, Chu CC, Ko TL, et al. Effects of alanyl-glutamine dipeptide on the expression of colon-inflammatory mediators during the recovery phase of colitis induced by dextran sulfate sodium. Eur J Nutr 2013; 52:1089–1098. doi: 10.1007/s00394-012-0416-3
7. Kim MH, Kim H. The Roles of Glutamine in the Intestine and Its Implication in Intestinal Diseases. Int J Mol Sci. 2017 May 12;18(5):1051. doi: 10.3390/ijms18051051
8. Harhaj NS, Antonetti DA. Regulation of tight junctions and loss of barrier function in pathophysiology. Int J Biochem Cell Biol. 2004 Jul;36(7):1206-37. doi: 10.1016/j.biocel.2003.08.007
9. González-Mariscal L, Betanzos A, Nava P, Jaramillo BE. Tight junction proteins. Prog Biophys Mol Biol. 2003 Jan;81(1):1-44. doi: 10.1016/s0079-6107(02)00037-8
10. Zihni C, Mills C, Matter K, Balda MS. Tight junctions: from simple barriers to multifunctional molecular gates. Nat Rev Mol Cell Biol. 2016 Sep;17(9):564-80. doi: 10.1038/nrm.2016.80 
11. DeMarco, V.G.; Li, N.; Thomas, J.; West, C.M.; Neu, J. Glutamine and barrier function in cultured Caco-2 epithelial cell monolayers. J. Nutr. 2003, 133, 2176–2179, doi: 10.1093/jn/133.7.2176
12. de Souza AZ, Zambom AZ, Abboud KY, Reis SK, Tannihão F, Guadagnini D, Saad MJ, Prada PO. Oral supplementation with L-glutamine alters gut microbiota of obese and overweight adults: A pilot study. Nutrition. 2015 Jun;31(6):884-9. doi: 10.1016/j.nut.2015.01.004.
13. Lin XB, Dieleman LA, Ketabi A, Bibova I, Sawyer MB, Xue H, Field CJ, Baracos VE, Gänzle MG. Irinotecan (CPT-11) chemotherapy alters intestinal microbiota in tumour bearing rats. PLoS One. 2012;7(7):e39764. doi: 10.1371/journal.pone.0039764 
14. Zhang, Y.; Lu, T.; Han, L.; Zhao, L.; Niu, Y.; Chen, H. L-Glutamine Supplementation Alleviates Constipation during Late Gestation of Mini Sows by Modifying the Microbiota Composition in Feces. BioMed Res. Int. 2017, 2017, 1–9. doi: 10.1155/2017/4862861
15. Hess JR, Greenberg NA. The role of nucleotides in the immune and gastrointestinal systems: potential clinical applications. Nutr Clin Pract. 2012 Apr;27(2):281-94. doi: 10.1177/0884533611434933
16. Xiaxia Cai – Dietary nucleotides protect against alcoholic liver injury by attenuating inflammation and regulating gut microbiota in rats doi.org/10.1039/C5FO01580D