Arginina
Proprietà e caratteristiche dell'arginina
L'arginina è un amminoacido con catena laterale polare idrofilica, essa è presente nelle proteine nella configurazione L.
Il suo nome IUPAC è acido 2(S)-ammino-5-guanidilpentanoico, ma è nota anche come acido α-ammino-δ-guanidinvalerianico, e viene indicata con le sigle Arg e R.
La sua catena laterale contiene il gruppo guanidinico, che le conferisce una pkR (la costante di dissociazione acida del gruppo R) di 12,48 e rende l'amminoacido basico.
La sua pk1 (la costante di dissociazione acida del gruppo carbossilico) e la sua pk2 (la costante di dissociazione acida del gruppo amminico) sono rispettivamente 1,82 e 8,99.
Ha un pI (punto isoelettrico) di 10,76.
La sua formula bruta è C6H14N4O2, pertanto essa ha una massa molare di 174,2 g/mol.
L-arginina.
L'arginina si presenta come un solido cristallino biancastro, ha una solubilità in acqua pari a 148,7 g/L a temperatura ambiente e la sua temperatura di fusione è 238°C.
Funzioni biologiche dell'arginina
L'arginina è un amminoacido essenziale per i bambini che non riescono a sintetizzarla; invece, negli adulti essa è un amminoacido non essenziale, in quanto essa riesce ad essere prodotta dall'organismo.
Comunque, l'arginina viene considerata un amminoacido condizionatamente essenziale, in quanto alcuni individui possono avere difficoltà a produrne abbastanza per soddisfare la richiesta dell'organismo, il quale richiede maggiori quantità di arginina in particolari condizioni come nel caso di traumi o in corso di guarigione dalle ferite.
Le principali fonti alimentari di questo amminoacido sono: semi di zucca, noci, spirulina (alga), lupini (dai quali l'arginina è stata estratta per la prima volta), stoccafisso, aglio, semi di sesamo, soia, arachidi, pancetta, mandorle.
L'arginina è assorbita dal tratto gastrointestinale, (anche se degli studi hanno indicato che essa è uno degli amminoacidi meno assorbiti) e svolge numerose funzioni all'interno dell'organismo.
A livello dei vasi sanguigni, essendo il precursore dell'ossido nitrico (o nitrossido), una sostanza che determina la dilatazione dei vasi sanguigni, l'arginina contribuisce al miglioramento della circolazione sanguigna.
Essa è coinvolta anche nell'immunità, infatti il suo derivato, il nitrossido, ha effetti sulla regolazione di molti aspetti della funzione immunitaria.
Un trattamento con arginina aumenta la produzione di CD3 e CD4, proteine importanti per la funzione dei globuli bianchi, e aumenta anche la sintesi di cellule T CD4+ e CD8+.
L'arginina è importante oltre che nella regolazione ormonale (stimola la secrezione dell'ormone della crescita, del glucagone, dell'insulina e della prolattina) anche in diversi percorsi metabolici; infatti essa è necessaria per la sintesi di DNA, RNA, poliammine (come spermina, spermidina, cadaverina e putresceina, che hanno la funzione di fattori di crescita) e creatina (una molecola prodotta nel fegato per rigenerare ATP in seguito alla contrazione muscolare).
La funzione principale dell'arginina è nel ciclo dell'urea, il processo biochimico che metabolizza l'azoto, che consiste nella conversione di composti contenenti azoto (come le proteine) in urea per l'escrezione attraverso i reni.
L'arginina in generale è abbastanza sicura, ma individui con l'herpes dovrebbero evitare un suo eccesso (specialmente quando i livelli di lisina sono bassi), poiché essa può stimolare la crescita del virus.
Non dovrebbero utilizzare integratori di arginina senza stretta supervisione medica neppure persone con malattie renali ed epatiche.
Dosaggi molto eccessivi di arginina possono indurre diarrea acquosa.
La maggior parte delle persone sono capaci di ottenere adeguate quantità di arginina, quindi supplementi di questo amminoacido si rendono necessari solo raramente.
Comunque condizioni di grande stress, come ustioni, infezioni o altri tipi di trauma, aumentano nettamente la richiesta dell'organismo.
Sintomi da carenza di arginina includono perdita di capelli, difficoltà nella guarigione delle ferite, rash cutanei, costipazione e anomalie del fegato.
Applicazioni cliniche dell'arginina
In virtù delle sue numerose proprietà biologiche, l'arginina è stata testata ed è utilizzata per diverse applicazioni nella pratica clinica.
Come già detto, l'ossido nitrico è una sostanza che aiuta a dilatare i vasi sanguigni e migliora la circolazione del sangue e l'arginina ne è il precursore.
Da uno studio randomizzato in doppio cieco in cui sono stati coinvolti 36 pazienti con malattie coronariche o angina di classe 2 o 3, progettato per determinare se un'integrazione di arginina possa essere benefica in pazienti con angina stabile è emerso che l'integrazione di arginina, in aggiunta alla tradizionale terapia, migliorava la vasodilatazione, aumentava la durata dell'esercizio fisico e, in generale, la qualità della vita dei pazienti, senza manifestazioni di ischemia o angina.
L'arginina è stata associata a una riduzione della pressione sanguigna con dosaggi di 12 grammi giornalieri.
Individui che hanno assunto per via orale 17 grammi di arginina al giorno per 17 giorni hanno ottenuto una riduzione del colesterolo in eccesso e dei livelli di LDL (lipoproteine a bassa densità), senza cambiamenti nelle HDL (lipoproteine ad alta densità), con un miglioramento generale del rapporto HDL/LDL.
L'arginina si è dimostrata utile anche nel migliorare gli effetti di metabolizzazione lipidica del farmaco anticolesterolo simvastatina.
Un'integrazione di tale amminoacido è stata usata con successo per contrastare l'effetto inibitorio della terapia con glucosio e di quella con un glucocorticoide immunosoppressore sulla secrezione dell'ormone della crescita.
L'arginina aumenta la resistenza all'esercizio fisico; per esempio, in uno studio randomizzato in doppio cieco che ha coinvolto 21 pazienti con insufficienza cardiaca congestizia, sono stati somministrati supplementi di arginina.
I risultati sono stati che l'arginina riusciva a prolungare la durata dell'esercizio nei pazienti.
Si è visto, inoltre, che l'integrazione dell'amminoacido aumentava la capacità di scambio gassoso durante l'esercizio.
In un altro trial di 5 settimane in cui i soggetti dovevano svolgere esercizi fisici basati sulla forza, coloro che avevano assunto arginina e ornitina registravano significanti incrementi nella forza totale e nella massa magra rispetto ai soggetti che non utilizzavano alcun integratore.
L'arginina può essere utilizzata anche per risolvere problemi legati all'infertilità maschile in soggetti con ridotta motilità degli spermatozoi, senza particolari effetti collaterali.
Supplementi di arginina possono ridurre l'adiposità, aumentare la massa muscolare e migliorare il metabolismo, quindi l'arginina può essere impiegata per contrastare gli effetti dell'obesità.
È stato visto anche che un trattamento di due settimane con integratori di arginina in dosi che vanno dai 17 ai 25 grammi giornalieri ha determinato un aumento della sintesi del collagene, indicando che tale amminoacido potrebbe essere efficace nell'aumentare la velocità di guarigione delle ferite.
Infatti, pazienti post-operatori che hanno utilizzato arginina hanno ridotto la durata del loro ricovero in ospedale rispetto a quelli che non ne hanno fatto uso.
Biochimica dell'arginina
L'arginina viene sintetizzata nell'organismo e il glutammato è il suo precursore. Questo, in seguito a tre reazioni, viene convertito in citrullina.
Questa molecola, uno degli intermedi del ciclo dell'urea, che serve a eliminare l'azoto dell'organismo, reagisce con l'amminoacido aspartato per formare l'argininsuccinato.
Tale reazione è catalizzata dall'enzima argininsuccinato sintetasi, che necessita di una molecola di ATP come fonte energetica, con formazione dei sottoprodotti AMP e pirofosfato (PPi).
Sintesi dell'argininsuccinato.
L'argininsuccinato, nel ciclo dell'urea, viene scisso, per mezzo dell'enzima argininsuccinato liasi, in arginina e fumarato.
Formazione dell'arginina.
L'arginina, nel ciclo dell'urea, viene convertita in ornitina, che poi forma il glutammato e successivamente dà origine all'α-chetoglutarato, che entra nel ciclo di Krebs, un'importante tappa del metabolismo mitocondriale.
Durante la traduzione o sintesi proteica, l'amminoacido arginina è codificato dalle triplette di nucleotidi CGG, CGA, CGT e CGC.
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