败血症时，各个器官加快谷胺酰胺的代谢，从而使肠、肾和淋巴细胞对谷胺酰胺的摄取增加。这种摄取通常大于释放，因而导致机体谷胺酰胺贮存的耗竭。肌肉中谷胺酰胺浓度下降 50% ，因此，重新装满肌肉谷胺酰胺库十分重要。

在危重病人中感染的主要原因是由于肠道粘膜萎缩的发生导致了细菌和内毒素的移位。根据谷胺酰胺对肠道粘膜的特殊营养作用，在氨基酸溶液中加入谷胺酰胺能够保护肠道粘膜并能防止肠道屏障的破坏，降低肠源性感染的发生。

除此之外，谷胺酰胺是重要自由清除剂基谷胱甘肽的必需成分。

由于谷胺酰胺水溶液性差及不稳定性，因此，绝大多数氨基酸溶液不含谷胺酰胺。最近，谷胺酰胺能以二肽的形式加入到氨基酸溶液中产生良好免疫调节作用。