La glutamina apoya de forma directa la proliferación de células inmunológicas conocidas como linfocitos.

  Practicar el ejercicio extenso está asociado con la reducción de los niveles de glutamina en el cuerpo, generando la hipótesis de que la disminución de glutamina inducida por el ejercicio podría reducir el desempeño de los linfocitos, perjudicando la función del sistema inmune.   Varios estudios han mostrado una relación positiva entre el ejercicio extenuante e infecciones en el tracto respiratorio, lo que indica una debilidad del sistema inmune. Esta relación se atribuye a cambios en la función de los linfocitos después del ejercicio debido a la reducción en los niveles de glutamina.   Por lo anterior, la suplementación con glutamina debería poder mitigar el impacto negativo del ejercicio en el sistema inmune. Sin embargo, una considerable cantidad de evidencias científicas han mostrado que la suplementación con glutamina no tiene efectos consistentes en las infecciones del tracto respiratorio después del ejercicio.   Estudios adicionales sugieren que la suplementación con glutamina no tiene efectos detectables en los cambios del sistema inmune inducidos por el ejercicio.   Un estudio practicado por Rohde, arroja que los sujetos hicieron ejercicio a 75% de su capacidad máxima durante 30, 40 y 60 minutos, con dos horas de descanso entre cada sesión. A los sujetos se les dio glutamina 30 minutos antes y después del ejercicio.   Estos resultados mostraron que a pesar de la capacidad de la glutamina de evitar la caída de los niveles de glutamina en la sangre, no previno la disminución en la proliferación de linfocitos. Además muchos estudios han concluido que la suplementación con glutamina no previene la reducción de la actividad del sistema inmune.   A pesar de que la gran mayoría de los estudios muestra que la suplementación con glutamina no tiene influencia en el sistema inmune, una investigación realizada por Castell, ha demostrado evidencias de que sí mitiga la aparición de infecciones respiratorias en maratonistas.   En ese estudio a los maratonistas se les dio 5 gramos de glutamina o un placebo inmediatamente después de correr. El grupo que ingirió la glutamina reportó menor ocurrencia de infecciones en el tracto respiratorio que el grupo que consumió el placebo.   Es poco probable que la dosis de glutamina utilizada en el estudio sea suficiente como para evitar un descenso de los niveles de glutamina en plasma. Esta hipótesis se basa en otro reporte que mostró que la suplementación de 5 gramos de glutamina resultó en un descenso en los niveles del aminoácido en sangre igual al del grupo que consumió un placebo inmediatamente después de una ronda de ejercicios intensos, lo que indica que se necesita una dosis superior a 5 gramos para mantener la concentración de glutamina en la sangre por varias horas después de la práctica de ejercicios.