La arginina es el aminoácido con la fórmula (H 2 N)(HN)CN(H)(CH 2 ) 3 CH(NH 2 )CO 2 H. La molécula presenta un grupo guanidino anexado a una estructura de aminoácidos estándar. A pH fisiológico, el ácido carboxílico se desprotona (−CO 2 − ) y tanto el grupo amino como el guanidino se protonan, lo que da como resultado un catión. Solo el enantiómero l -arginina (símbolo Arg o R ) se encuentra de forma natural. [1] Los residuos de Arg son componentes comunes de las proteínas . Está codificado por los codones CGU, CGC, CGA, CGG, AGA y AGG. [2] El grupo guanidina en la arginina es el precursor de la biosíntesis de óxido nítrico . [3] Como todos los aminoácidos, es un sólido blanco soluble en agua.
El símbolo de una letra R se asignó a la arginina por su similitud fonética. [4]
La arginina fue aislada por primera vez en 1886 a partir de plántulas de lupino amarillo por el químico alemán Ernst Schulze y su asistente Ernst Steiger. [5] [6] La nombró a partir del griego árgyros (ἄργυρος), que significa "plata", debido a la apariencia blanca plateada de los cristales de nitrato de arginina. [7] En 1897, Schulze y Ernst Winterstein (1865-1949) determinaron la estructura de la arginina. [8] Schulze y Winterstein sintetizaron la arginina a partir de ornitina y cianamida en 1899, [9] pero algunas dudas sobre la estructura de la arginina persistieron [10] hasta la síntesis de Sørensen en 1910. [11]
Tradicionalmente se obtiene por hidrólisis de diversas fuentes baratas de proteína, como la gelatina . [12] Se obtiene comercialmente por fermentación. De esta forma se pueden producir 25-35 g/litro, utilizando glucosa como fuente de carbono. [13]
La arginina se clasifica como un aminoácido semiesencial o condicionalmente esencial , dependiendo de la etapa de desarrollo y el estado de salud del individuo. [14] Los bebés prematuros no pueden sintetizar arginina internamente, lo que hace que el aminoácido sea nutricionalmente esencial para ellos. [15] La mayoría de las personas sanas no necesitan complementar con arginina porque es un componente de todos los alimentos que contienen proteínas [16] y puede sintetizarse en el cuerpo a partir de glutamina a través de citrulina . [17] [18] Además, la arginina dietética es necesaria para individuos sanos que se encuentran temporalmente bajo estrés fisiológico, por ejemplo durante la recuperación de quemaduras, lesiones o sepsis, [18] o si alguno de los principales sitios de biosíntesis de arginina, el intestino delgado y los riñones , tienen una función reducida, porque el intestino delgado realiza el primer paso del proceso de síntesis y los riñones el segundo. [3]
La arginina es un aminoácido esencial para las aves, ya que no tienen un ciclo de urea . [19] Para algunos carnívoros, por ejemplo gatos, perros [20] y hurones, la arginina es esencial, [3] porque después de una comida, su catabolismo proteico altamente eficiente produce grandes cantidades de amoníaco que necesitan ser procesadas a través del ciclo de la urea, y si no hay suficiente arginina presente, la toxicidad del amoníaco resultante puede ser letal. [21] Esto no es un problema en la práctica, porque la carne contiene suficiente arginina para evitar esta situación. [21]
Las fuentes animales de arginina incluyen carne, productos lácteos y huevos, [22] [23] y las fuentes vegetales incluyen semillas de todo tipo, por ejemplo, granos, frijoles y nueces. [23]
La arginina se sintetiza a partir de la citrulina en el ciclo de la urea mediante la acción secuencial de las enzimas citosólicas argininosuccinato sintetasa y argininosuccinato liasa . Se trata de un proceso energéticamente costoso, ya que por cada molécula de argininosuccinato que se sintetiza, se hidroliza una molécula de trifosfato de adenosina (ATP) a monofosfato de adenosina (AMP), consumiendo dos equivalentes de ATP. [ cita requerida ]
Las vías que unen la arginina, la glutamina y la prolina son bidireccionales. Por lo tanto, el uso neto o la producción de estos aminoácidos depende en gran medida del tipo de célula y de la etapa de desarrollo. [ cita requerida ]
El organismo produce arginina de la siguiente manera: las células epiteliales del intestino delgado producen citrulina, principalmente a partir de glutamina y glutamato , que se secreta al torrente sanguíneo, que la transporta a las células del túbulo proximal del riñón , que extraen la citrulina y la convierten en arginina, que se devuelve a la sangre. Esto significa que una alteración de la función renal o del intestino delgado puede reducir la síntesis de arginina y, por lo tanto, crear una necesidad dietética de arginina. Para una persona así, la arginina se volvería "esencial".
La síntesis de arginina a partir de citrulina también se produce en un nivel bajo en muchas otras células, y la capacidad celular para la síntesis de arginina puede aumentar notablemente en circunstancias que aumentan la producción de óxido nítrico sintasa inducible (NOS) . Esto permite que la citrulina, un subproducto de la producción de óxido nítrico catalizada por NOS, se recicle a arginina en una vía conocida como la vía de citrulina a óxido nítrico (citrulina-NO) o vía arginina-citrulina. Esto se demuestra por el hecho de que, en muchos tipos de células, la síntesis de óxido nítrico puede ser apoyada en cierta medida por la citrulina, y no solo por la arginina. Sin embargo, este reciclaje no es cuantitativo, porque la citrulina se acumula en las células productoras de óxido nítrico junto con el nitrato y el nitrito , los productos finales estables de la descomposición del óxido nítrico. [24]
La arginina juega un papel importante en la división celular , la cicatrización de heridas , la eliminación de amoníaco del cuerpo, la función inmune , [25] y la liberación de hormonas. [14] [26] [27] Es un precursor para la síntesis de óxido nítrico (NO), [28] por lo que es importante en la regulación de la presión arterial . [29] [30] La arginina es necesaria para que las células T funcionen en el cuerpo y puede conducir a su desregulación si se agotan. [31] [32]
La cadena lateral de la arginina es anfipática , porque a pH fisiológico contiene un grupo guanidinio cargado positivamente, que es altamente polar, al final de una cadena hidrocarbonada alifática hidrófoba . Debido a que las proteínas globulares tienen interiores hidrófobos y superficies hidrófilas, [33] la arginina se encuentra típicamente en el exterior de la proteína, donde el grupo de cabeza hidrófilo puede interactuar con el entorno polar, por ejemplo, participando en la unión de hidrógeno y puentes salinos. [34] Por esta razón, se encuentra con frecuencia en la interfaz entre dos proteínas. [35] La parte alifática de la cadena lateral a veces permanece debajo de la superficie de la proteína. [34]
Los residuos de arginina en las proteínas pueden ser deiminados por enzimas PAD para formar citrulina, en un proceso de modificación postraduccional llamado citrulinación . Esto es importante en el desarrollo fetal, es parte del proceso inmunológico normal, así como el control de la expresión genética, pero también es significativo en enfermedades autoinmunes . [36] Otra modificación postraduccional de la arginina involucra la metilación por metiltransferasas de proteínas . [37]
La arginina es el precursor inmediato del óxido nítrico, una importante molécula de señalización que puede actuar como segundo mensajero , así como mensajero intercelular que regula la vasodilatación y también tiene funciones en la reacción del sistema inmunológico a las infecciones. [ cita requerida ]
La arginina también es un precursor de la urea , la ornitina y la agmatina ; es necesaria para la síntesis de creatina ; y también se puede utilizar para la síntesis de poliaminas (principalmente a través de la ornitina y en menor grado a través de la agmatina, la citrulina y el glutamato). La presencia de dimetilarginina asimétrica (ADMA), un pariente cercano, inhibe la reacción del óxido nítrico; por lo tanto, la ADMA se considera un marcador de enfermedad vascular , al igual que la L -arginina se considera un signo de un endotelio sano . [38]
La cadena lateral de aminoácidos de la arginina consiste en una cadena lineal alifática de 3 carbonos , cuyo extremo distal está cubierto por un grupo guanidinio , que tiene un p K a de 13,8, [39] y, por lo tanto, siempre está protonado y cargado positivamente a pH fisiológico. Debido a la conjugación entre el doble enlace y los pares solitarios de nitrógeno , la carga positiva está deslocalizada, lo que permite la formación de múltiples enlaces de hidrógeno .
La arginina administrada por vía intravenosa se utiliza en pruebas de estimulación de la hormona del crecimiento [40] porque estimula la secreción de la hormona del crecimiento . [41] Una revisión de ensayos clínicos concluyó que la arginina oral aumenta la hormona del crecimiento, pero disminuye la secreción de la hormona del crecimiento, que normalmente se asocia con el ejercicio. [42] Sin embargo, un ensayo más reciente informó que aunque la arginina oral aumentó los niveles plasmáticos de L -arginina, no provocó un aumento de la hormona del crecimiento. [43]
Una investigación de 1964 sobre los requerimientos de aminoácidos del virus del herpes simple en las células humanas indicó que "...la falta de arginina o histidina , y posiblemente la presencia de lisina , interferirían notablemente con la síntesis del virus", pero concluye que "no hay una explicación inmediata para ninguna de estas observaciones". [44]
Otras revisiones concluyen que "la eficacia de la lisina para el herpes labial puede residir más en la prevención que en el tratamiento" y que "el uso de lisina para disminuir la gravedad o la duración de los brotes" no está respaldado, mientras que se necesita más investigación. [45] Un estudio de 2017 concluye que "los médicos podrían considerar la posibilidad de informar a los pacientes que existe un papel teórico de la suplementación con lisina en la prevención de las llagas del herpes simple, pero la evidencia de la investigación es insuficiente para respaldar esto. Se debe advertir y advertir a los pacientes con enfermedades cardiovasculares o de la vesícula biliar sobre los riesgos teóricos". [46]
Un metanálisis mostró que la L -arginina reduce la presión arterial con estimaciones agrupadas de 5,4 mmHg para la presión arterial sistólica y 2,7 mmHg para la presión arterial diastólica. [47]
La suplementación con l -arginina reduce la presión arterial diastólica y prolonga el embarazo en mujeres con hipertensión gestacional , incluidas las mujeres con presión arterial alta como parte de la preeclampsia . No redujo la presión arterial sistólica ni mejoró el peso al nacer . [48]
Tanto la cromatografía líquida como los ensayos de cromatografía líquida/espectrometría de masas han descubierto que el tejido cerebral de las personas fallecidas con esquizofrenia muestra un metabolismo alterado de la arginina. Los ensayos también confirmaron niveles significativamente reducidos de ácido γ-aminobutírico (GABA), pero una mayor concentración de agmatina y la relación glutamato/GABA en los casos de esquizofrenia. El análisis de regresión indicó correlaciones positivas entre la actividad de la arginasa y la edad de aparición de la enfermedad y entre el nivel de L-ornitina y la duración de la enfermedad. Además, los análisis de conglomerados revelaron que la L-arginina y sus principales metabolitos L-citrulina, L-ornitina y agmatina formaban grupos distintos, que estaban alterados en el grupo de esquizofrenia. A pesar de esto, la base biológica de la esquizofrenia aún es poco conocida, y varios factores, como la hiperfunción dopaminérgica, la hipofunción glutamatérgica, los déficits GABAérgicos, la disfunción del sistema colinérgico, la vulnerabilidad al estrés y la alteración del desarrollo neurológico, se han vinculado a la etiología y/o fisiopatología de la enfermedad. [49]
Se ha demostrado que la L-arginina oral revierte la necrosis digital en el síndrome de Raynaud [50]
La L-arginina está reconocida como segura (estatus GRAS) en ingestas de hasta 20 gramos por día. [51] La L-arginina se encuentra en muchos alimentos, como pescado, aves y productos lácteos, y se utiliza como suplemento dietético. [52] Puede interactuar con varios medicamentos recetados y suplementos herbales. [52]
