Arginina

La arginina, también conocida como l -arginina (símbolo Arg o R), es un α-aminoácido que se utiliza en la biosíntesis de proteínas. Contiene un grupo α-amino, un grupo de ácido α-carboxílico y una cadena lateral que consta de una cadena lineal alifática de 3 carbonos que termina en un grupo guanidino. A pH fisiológico, el ácido carboxílico se desprotona (−COO), el grupo amino se protona (−NH ₃) y el grupo guanidino también se protona para dar la forma de guanidinio (-C-(NH ₂) ₂), lo que produce arginina un aminoácido alifático cargado.Es el precursor de la biosíntesis del óxido nítrico. Está codificado por los codones CGU, CGC, CGA, CGG, AGA y AGG.

La arginina se clasifica como un aminoácido semiesencial o condicionalmente esencial, según la etapa de desarrollo y el estado de salud del individuo. Los bebés prematuros no pueden sintetizar o crear arginina internamente, lo que hace que el aminoácido sea nutricionalmente esencial para ellos. La mayoría de las personas sanas no necesitan complementar con arginina porque es un componente de todos los alimentos que contienen proteínas y se puede sintetizar en el cuerpo a partir de la glutamina a través de la citrulina.

Historia

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. Lo nombró del griego árgyros (ἄργυρος) que significa "plata" debido a la apariencia plateada de los cristales de nitrato de arginina. En 1897, Schulze y Ernst Winterstein (1865–1949) determinaron la estructura de la arginina. Schulze y Winterstein sintetizaron arginina a partir de ornitina y cianamida en 1899, pero persistieron algunas dudas sobre la estructura de la arginina hasta la síntesis de Sørensen en 1910.

Fuentes

Producción

Se obtiene tradicionalmente por hidrólisis de varias fuentes de proteína baratas, como la gelatina. Se obtiene comercialmente por fermentación. De esta forma se pueden producir 25-35 g/litro, utilizando glucosa como fuente de carbono.

Fuentes dietéticas

La arginina es un aminoácido condicionalmente esencial en humanos y roedores, ya que puede ser necesario según el estado de salud o el ciclo de vida del individuo. Los adultos sanos suelen producir suficiente arginina para sus propios requisitos corporales, pero las personas inmaduras y de rápido crecimiento requieren arginina adicional en su dieta. La arginina dietética adicional es necesaria para personas sanas bajo estrés fisiológico, por ejemplo, durante la recuperación de quemaduras, lesiones y sepsis, o si los sitios principales de biosíntesis de arginina, el intestino delgado y los riñones, tienen una función reducida.

La arginina es un aminoácido esencial para las aves, ya que no tienen ciclo de la urea. Para algunos carnívoros, por ejemplo, gatos, perros y hurones, la arginina es esencial, 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 presente, el la toxicidad resultante del amoníaco puede ser letal. Esto no es un problema en la práctica, porque la carne contiene suficiente arginina para evitar esta situación.

Las fuentes animales de arginina incluyen carne, productos lácteos y huevos, y las fuentes vegetales incluyen semillas de todo tipo, por ejemplo, granos, frijoles y nueces.

Biosíntesis

La arginina se sintetiza a partir de citrulina en el metabolismo de arginina y prolina por 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.

La citrulina se puede derivar de múltiples fuentes:

• de la propia arginina a través de la óxido nítrico sintasa, como subproducto de la producción de óxido nítrico con fines de señalización
• de ornitina a través de la descomposición de prolina o glutamina/glutamato
• de dimetilarginina asimétrica a través de DDAH

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 la etapa de desarrollo.

Biosíntesis de arginina.

En todo el cuerpo, la síntesis de arginina ocurre principalmente a través del eje intestinal-renal: las células epiteliales del intestino delgado producen citrulina, principalmente a partir de glutamina y glutamato, que se transporta en el torrente sanguíneo a las células del túbulo proximal del riñón. que extraen citrulina de la circulación y la convierten en arginina, que se devuelve a la circulación. Esto significa que el deterioro de la función renal o del intestino delgado puede reducir la síntesis de arginina, aumentando el requerimiento dietético.

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 NOS inducible. Esto permite que la citrulina, un subproducto de la producción de óxido nítrico catalizada por NOS, se recicle en arginina en una vía conocida como citrulina-NO o vía arginina-citrulina. Esto se demuestra por el hecho de que, en muchos tipos de células, la síntesis de NO puede ser apoyada hasta cierto punto 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 NO junto con el nitrato y el nitrito, los productos finales estables de la descomposición del NO.

Función

La arginina juega un papel importante en la división celular, la cicatrización de heridas, la eliminación de amoníaco del cuerpo, la función inmunológica y la liberación de hormonas. Es un precursor de la síntesis de óxido nítrico (NO), por lo que es importante en la regulación de la presión arterial.

Proteínas

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 hidrofóbico. Debido a que las proteínas globulares tienen interiores hidrofóbicos y superficies hidrofílicas, la arginina generalmente se encuentra en el exterior de la proteína, donde el grupo de cabeza hidrofílico puede interactuar con el entorno polar, por ejemplo, participando en puentes salinos y enlaces de hidrógeno. Por esta razón, se encuentra frecuentemente en la interfase entre dos proteínas. La parte alifática de la cadena lateral a veces permanece debajo de la superficie de la proteína.

Los residuos de arginina en las proteínas pueden ser degradados 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 inmunitario normal, así como el control de la expresión génica, pero es también importante en enfermedades autoinmunes. Otra modificación postraduccional de la arginina implica la metilación por proteínas metiltransferasas.

Precursor

La arginina es el precursor inmediato del NO, una importante molécula de señalización que puede actuar como segundo mensajero, así como un mensajero intercelular que regula la vasodilatación, y también tiene funciones en la reacción del sistema inmunológico a la infección.

La arginina también es un precursor de la urea, la ornitina y la agmatina; es necesario para la síntesis de creatina; y también se puede utilizar 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, la ADMA se considera un marcador de enfermedad vascular, al igual que la L -arginina se considera un signo de un endotelio sano.

Estructura

La cadena lateral de aminoácidos de la arginina consta de una cadena lineal alifática de 3 carbonos, cuyo extremo distal está rematado por un grupo guanidinio, que tiene _{un ap} Ka de 13,8 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 se deslocaliza, lo que permite la formación de múltiples enlaces de hidrógeno.

Investigar

Hormona del crecimiento

La arginina administrada por vía intravenosa se utiliza en las pruebas de estimulación de la hormona del crecimiento porque estimula la secreción de la hormona del crecimiento. Una revisión de los 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. Sin embargo, un ensayo más reciente informó que aunque la arginina oral aumentó los niveles plasmáticos de L -arginina, no provocó un aumento en la hormona del crecimiento.

Virus del herpes simple (herpes labial)

La investigación de 1964 sobre los requisitos 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, interferiría notablemente con la síntesis del virus", pero concluye que "no hay una explicación lista". disponibles para cualquiera de estas observaciones".

Más evidencia médica indica que "absorber más arginina puede causar herpes labial indirectamente al alterar el equilibrio del cuerpo de arginina y otro aminoácido llamado lisina".

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 apoya "el uso de lisina para disminuir la gravedad o la duración de los brotes", mientras que se necesita más investigación. Un estudio de 2017 concluye que "los médicos podrían considerar aconsejar a los pacientes que existe un papel teórico de los suplementos de 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 enfermedad cardiovascular o de la vesícula biliar sobre la riesgos teóricos".

Alta presión sanguínea

Un metanálisis mostró que la L -arginina reduce la presión arterial con estimaciones combinadas de 5,4 mmHg para la presión arterial sistólica y 2,7 ​​mmHg para la presión arterial diastólica.

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.

Esquizofrenia

Tanto la cromatografía líquida como la cromatografía líquida/ensayos de espectrometría de masas han encontrado que el tejido cerebral de los esquizofrénicos fallecidos 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, la base biológica de la esquizofrenia aún no se comprende bien, una serie de factores, como la hiperfunción de dopamina, la hipofunción glutamatérgica,

El fenómeno de Raynaud

Se ha demostrado que la L-arginina oral revierte la necrosis digital en el síndrome de Raynaud