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 unido a una estructura de aminoácido 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. Sólo el enantiómero l -arginina (símbolo Arg o R ) se encuentra de forma natural. [1] Los residuos de argón 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 fue asignado a la arginina por su similitud fonética. [4]
La arginina fue aislada por primera vez en 1886 a partir de plántulas de altramuz amarillo por el químico alemán Ernst Schulze y su asistente Ernst Steiger. [5] [6] Lo nombró 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 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 de 1910. [11]
Se obtiene tradicionalmente mediante hidrólisis de diversas fuentes económicas de proteínas, 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 personas por lo demás sanas que se encuentran temporalmente bajo estrés fisiológico, por ejemplo, durante la recuperación de quemaduras, lesiones o sepsis, [18] o si cualquiera de los sitios principales 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 realizan el segundo. [3]
La arginina es un aminoácido esencial para las aves, ya que no tienen ciclo de la 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 deben procesarse a través del ciclo de la urea. y si no hay suficiente arginina, la toxicidad resultante del amoníaco 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 cereales, frijoles y nueces. [23]
La arginina se sintetiza a partir de citrulina en el ciclo de la urea mediante la acción secuencial de las enzimas citosólicas argininosuccinato sintetasa y argininosuccinato liasa . Este es un proceso energéticamente costoso, porque por cada molécula de argininosuccinato que se sintetiza, una molécula de trifosfato de adenosina (ATP) se hidroliza a monofosfato de adenosina (AMP), consumiendo dos equivalentes de ATP.
Las vías que unen la arginina, la glutamina y la prolina son bidireccionales. Por tanto, el uso neto o la producción de estos aminoácidos depende en gran medida del tipo de célula y la etapa de desarrollo.
El cuerpo produce arginina de la siguiente manera. Las células epiteliales del intestino delgado producen citrulina, principalmente a partir de glutamina y glutamato , que se secreta en el torrente sanguíneo que la transporta a las células del túbulo proximal del riñón , que extraen la citrulina y la convierten en arginina, que regresa a la sangre. . Esto significa que la función renal o del intestino delgado deteriorada puede reducir la síntesis de arginina y, por lo tanto, crear un requerimiento dietético de arginina. Para una persona así, la arginina sería "esencial".
La síntesis de arginina a partir de citrulina también ocurre 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 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 sólo 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 degradación 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 de 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 provocar su desregulación si se agota. [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 de hidrocarburo alifático hidrófobo . Debido a que las proteínas globulares tienen interiores hidrofóbicos y superficies hidrofílicas, [33] la arginina generalmente se encuentra en el exterior de la proteína, donde el grupo principal hidrofílico puede interactuar con el ambiente polar, por ejemplo participando en enlaces de hidrógeno y puentes salinos. [34] Por esta razón, se encuentra frecuentemente 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 eliminados por las 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 del control de la expresión genética, pero es También es importante en enfermedades autoinmunes . [36] Otra modificación postraduccional de la arginina implica la metilación por proteínas metiltransferasas . [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 ante las infecciones.
La arginina también es un precursor de la urea , la ornitina y la agmatina ; es necesario para la síntesis de creatina ; y también puede utilizarse para la síntesis de poliaminas (principalmente a través de ornitina y en menor grado a través de agmatina, citrulina y glutamato). La presencia de dimetilarginina asimétrica (ADMA), un pariente cercano, inhibe la reacción del óxido nítrico; por lo tanto, 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 libres de nitrógeno , la carga positiva se deslocaliza, permitiendo 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]
La investigación de 1964 sobre los requerimientos de aminoácidos del virus del herpes simple en células humanas indicó que "... la falta de arginina o histidina , y posiblemente la presencia de lisina , interferiría notablemente con la síntesis del virus", pero concluye que "no hay una explicación clara". disponibles para cualquiera 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 no se respalda "el uso de lisina para disminuir la gravedad o la duración de los brotes", aunque se necesita más investigación. [45] Un estudio de 2017 concluye que "los médicos podrían considerar 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 a los pacientes con enfermedades cardiovasculares o de la vesícula biliar y Advirtió de 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 alarga el embarazo en mujeres con hipertensión gestacional , incluidas 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 encontrado que el tejido cerebral de personas fallecidas con esquizofrenia muestra un metabolismo alterado de la arginina. Los ensayos también confirmaron niveles significativamente reducidos de ácido γ-aminobutírico (GABA), pero aumentaron la 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, las bases biológicas de la esquizofrenia aún no se conocen bien; una serie de factores, como la hiperfunción de la dopamina, la hipofunción glutamatérgica, los déficits GABAérgicos, la disfunción del sistema colinérgico, la vulnerabilidad al estrés y la alteración del desarrollo neurológico, se han relacionado con la etiología y/o fisiopatología de la esquizofrenia. la enfermedad. [49]
Se ha demostrado que la L-arginina oral revierte la necrosis digital en el síndrome de Raynaud [50]
La L-arginina se reconoce como segura (estado GRAS) en ingestas de hasta 20 gramos por día. [51] La L-arginina se encuentra en muchos alimentos, como el pescado, las aves y los productos lácteos, y se utiliza como suplemento dietético. [52] Puede interactuar con varios medicamentos recetados y suplementos a base de hierbas. [52]
