Glutamine et arginine protègent des infections

[Nutrimuscle-Conseils]

La l- glutamine et la l- arginine protègent contre l' infection à Escherichia coli entérotoxigène par l'immunité innée intestinale chez la souris
Acides aminés Décembre 2017, Volume 49, numéro 12 , pp 1945-1954

La supplémentation en glutamine alimentaire (Gln) ou en arginine (Arg) est bénéfique pour la santé intestinale; cependant, si Gln ou Arg peut conférer une protection contre Escherichia coli entérotoxigèneL'infection (ETEC) n'est pas connue. Pour remédier à cela, nous avons utilisé un modèle murin infecté par ETEC pour étudier les effets protecteurs de Gln et Arg. Expérimentalement, nous avons prétraité les souris avec un régime conçu de supplémentation Gln ou Arg avant l'infection ETEC orale et ensuite évalué la mortalité des souris et la charge bactérienne intestinale. Nous avons également déterminé les marqueurs de l'immunité innée intestinale chez les souris traitées, y compris la réponse IgA sécrétoire (SIgA), les mucines des cellules caliciformes, ainsi que les peptides antimicrobiens des cellules de Paneth. ETEC colonisé dans l'intestin grêle de la souris, y compris le duodénum, ​​le jéjunum et l'iléon, et inhibé l'expression de l'ARNm des facteurs immunitaires intestinaux, tels que le récepteur d'immunoglobulines polymériques (pIgR), la séquence 1C (CRS1C) et Reg3γ.

Nous avons trouvé que la supplémentation alimentaire en Gln ou en Arg diminuait la colonisation bactérienne et favorisait l'activation de l'immunité innée (par exemple, l'expression de l'ARNm de pIgR, CRS1C et Reg3γ) dans l'intestin des souris infectées par ETEC. Nos résultats suggèrent que la supplémentation en arginine ou en glutamine peut inhiber l'infection intestinale par l'immunité innée intestinale.

[Nutrimuscle-Conseils]

Amino acid metabolism and signalling pathways: potential targets in the control of infection and immunity
Daniel Tomé European Journal of Clinical Nutrition volume 75, pages1319–1327 (2021)

Defences to pathogens such as SarCoV2 in mammals involves interactions between immune functions and metabolic pathways to eradicate infection while preventing hyperinflammation. Amino acid metabolic pathways represent with other antimicrobial agent potential targets for therapeutic strategies. iNOS-mediated production of NO from Arg is involved in the innate inflammatory response to pathogens and NO overproduction can induce hyperinflammation.

The two Arg- and Trp-catabolising enzymes Arg1 and IDO1 reduce the hyperinflammation by an immunosuppressive effect via either Arg starvation (for Arg1) or via the immunoregulatory activity of the Trp-derived metabolites Kyn (for IDO1). In response to amino acid abundance mTOR activates the host protein translation and Coronaviruses use this machinery for their own protein synthesis and replication. In contrast GCN2, the sensor of amino acid starvation, activates pathways that restrict inflammation and viral replication.

Gln depletion alters the immune response that become more suppressive, by favouring a regulatory T phenotype rather than a Th1 phenotype. Proliferating activated immune cells are highly dependent on Ser, activation and differentiation of T cells need enough Ser and dietary Ser restriction can inhibit their proliferation. Cys is strictly required for T-cell proliferation because they cannot convert Met to Cys. Restricting Met inhibits both viral RNA cap methylation and replication, and the proliferation of infected cells with an increased requirement for Met. Phe catabolism produces antimicrobial metabolites resulting in the inhibition of microbial growth and an immunosuppressive activity towards T lymphocytes.

[Nutrimuscle-Conseils]

Résumé des cibles et des stratégies pour contrôler l'infection et l'immunité par le métabolisme des acides aminés et les voies de signalisation.

[Nutrimuscle-Conseils]

Other amino acid metabolism and signalling pathways

Amino acid sufficiency and deficiency and amino acid and protein metabolism are controlled by the amino acid sensing pathways mTOR and GCN2 with a crosstalk between the two pathways [62]. In response to amino acid abundance mTOR activates the host protein translation and coronaviruses exploit this cellular machinery for their own protein synthesis and replication [63]. The high risk of people with obesity to harmful hyperinflammatory morbidity with SARS-CoV-2 infection could be for a part associated to the excess amino acid and mTOR hyperactivation making a favouring environment for coronaviruses including SARS-CoV-2 that use the host translational machinery for viral replication.

In contrast, it was observed that in response to amino acid starvation the amino acid sensor GCN2 activates downstream pathways that restrict inflammation and viral replication [64,65,66]. Activation of GCN2 was shown to restrict viral invasion during viral infection such as dengue virus infection, with upregulation of autophagy, inhibition of pro-inflammatory IL-1β cytokine and intestinal inflammation, and decreased hyperinflammation and cytokine storm [64,65,66]. In this context, using bioactive pharmacological molecules to activate the amino acid starvation sensor GCN2 could participate to reduce both virus infection and the hyperinflammation in patients with SARS-CoV-2 infection [66].

[Nutrimuscle-Conseils]

Explication complétement inverse à la précédente

Cellular and metabolic mechanisms of nutrient actions in immune function
Philip Newsholme
European Journal of Clinical Nutrition volume 75, pages1328–1331 (2021)

Various nutrients can change cell structure, cellular metabolism, and cell function which is particularly important for cells of the immune system as nutrient availability is associated with the activation and function of diverse immune subsets. The most important nutrients for immune cell function and fate appear to be glucose, amino acids, fatty acids, and vitamin D. This perspective will describe recently published information describing the mechanism of action of prominent nutritional intervention agents where evidence exists as to their action and potency.

Glutamine metabolism and supply of metabolic intermediates have been proposed to be essential to the antiviral activity of the immune system, although many of the mechanisms are as yet unknown [19].

Arginine is also very important in a number of immune cells, as a substrate for nitric oxide synthase (NOS), thus is a substrate for the production of nitric oxide, a potent immunoregulatory mediator that is cytotoxic to tumor cells and many microorganisms.

[Nutrimuscle-Diététique]

Traduction de l'étude

Mécanismes cellulaires et métaboliques des actions des nutriments dans la fonction immunitaire
Philippe Newsholme
Journal européen de nutrition clinique, volume 75, pages 1328 à 1331 (2021)

Divers nutriments peuvent modifier la structure cellulaire, le métabolisme cellulaire et la fonction cellulaire, ce qui est particulièrement important pour les cellules du système immunitaire, car la disponibilité des nutriments est associée à l'activation et à la fonction de divers sous-ensembles immunitaires. Les nutriments les plus importants pour la fonction et le devenir des cellules immunitaires semblent être le glucose, les acides aminés, les acides gras et la vitamine D. Cette perspective décrira les informations récemment publiées décrivant le mécanisme d'action d'agents d'intervention nutritionnels importants pour lesquels des preuves existent quant à leur action et puissance.

Le métabolisme de la glutamine et la fourniture d'intermédiaires métaboliques ont été proposés comme essentiels à l'activité antivirale du système immunitaire, bien que de nombreux mécanismes soient encore inconnus [19].

L'arginine est également très importante dans un certain nombre de cellules immunitaires, en tant que substrat pour l'oxyde nitrique synthase (NOS), ainsi est un substrat pour la production d'oxyde nitrique, un puissant médiateur immunorégulateur qui est cytotoxique pour les cellules tumorales et de nombreux micro-organismes.

[Nutrimuscle-Conseils]

Arginine and glutamine supplementation on transthyretin levels in severely burned patients: A systematic review
Marcela Almeida Linden Nutrition Volume 101, September 2022, 111657

Highlights
• Glutamine was the most used immunomodulator.
• The use of immunomodulators is implied in a faster healing of the burns.
• Adequate nutrition can be a predictor of a favorable outcome.
• The increase of transthyretin values needs to be considered with reservations.
• Positive implications were seen with ω-3 fatty acid and β-hydroxy-β-methylbutyrate supplementation in therapy.

Objective
The aim of this study was to investigate the influence of supplementation with the immunomodulators arginine and glutamine on transthyretin levels in burn patients.

Methods
This systematic review followed the protocol proposed and registered in PROSPERO (CRD42021239526) and was carried out following the PRISMA checklist for systematic reviews. Forty-four studies were evaluated. Of the 44, we included 6 for complete analysis.

Results
In five of the six clinical trials, glutamine was the most used immunomodulator (0.5 g·kg·d–1 or 12–14 g/d), followed by arginine in three of the clinical trials (10–14 g/d in adults or 2% of total energy value in children). The findings of the studies were that the patients who received either of these supplements presented the following results: increased transthyretin, lymphoproliferative response, and serum glutamine values, as well as shorter stay in the intensive care unit, a significant reduction in C-reactive protein values, and a tendency toward a faster healing of the burns compared with the control groups.

Conclusion
In view of the content in the present review, it is possible to affirm that the supplementation of immunomodulators in burn patients is an effective strategy for their treatment, and that the adequate nutritional offer may be a predictor of a favorable outcome. However, regarding the increase in transthyretin values, this finding needs to be considered with reservations as the values can be altered by the inflammatory activity, and not necessarily related to the use of a supplement.

[Nutrimuscle-Diététique]

Traduction de l'étude

Supplémentation en arginine et glutamine sur les taux de transthyrétine chez les patients gravement brûlés : une revue systématique
Marcela Almeida Linden Nutrition Volume 101, septembre 2022, 111657

Points forts
• La glutamine était l'immunomodulateur le plus utilisé.
• L'utilisation d'immunomodulateurs est impliquée dans une cicatrisation plus rapide des brûlures.
• Une nutrition adéquate peut être un prédicteur d'un résultat favorable.
• L'augmentation des valeurs de transthyrétine doit être considérée avec réserve.
• Des implications positives ont été observées avec la supplémentation en acides gras ω-3 et en β-hydroxy-β-méthylbutyrate en thérapie.

Objectif
Le but de cette étude était d'étudier l'influence de la supplémentation avec les immunomodulateurs arginine et glutamine sur les niveaux de transthyrétine chez les patients brûlés.

Méthodes
Cette revue systématique a suivi le protocole proposé et enregistré dans PROSPERO (CRD42021239526) et a été réalisée en suivant la liste de contrôle PRISMA pour les revues systématiques. Quarante-quatre études ont été évaluées. Sur les 44, nous en avons inclus 6 pour une analyse complète.

Résultats
Dans cinq des six essais cliniques, la glutamine était l'immunomodulateur le plus utilisé (0,5 g·kg·j–1 ou 12–14 g/j), suivie de l'arginine dans trois des essais cliniques (10–14 g/j chez l'adulte ou 2 % de la valeur énergétique totale chez les enfants). Les résultats des études étaient que les patients qui recevaient l'un ou l'autre de ces suppléments présentaient les résultats suivants : augmentation de la transthyrétine, de la réponse lymphoproliférative et des valeurs de glutamine sérique, ainsi qu'un séjour plus court dans l'unité de soins intensifs, une réduction significative de la protéine C-réactive et une tendance à une cicatrisation plus rapide des brûlures par rapport aux groupes témoins.

Conclusion
Au vu du contenu de la présente revue, il est possible d'affirmer que la supplémentation en immunomodulateurs chez les brûlés est une stratégie efficace pour leur prise en charge, et que l'offre nutritionnelle adéquate peut être prédictive d'une évolution favorable. Cependant, concernant l'augmentation des valeurs de transthyrétine, ce résultat doit être considéré avec réserve car les valeurs peuvent être modifiées par l'activité inflammatoire, et pas nécessairement liées à l'utilisation d'un supplément.