A citrulina possui funções importantes para o organismo humano. Estudos experimentais mostraram que a suplementação de citrulina aumentou a síntese protéica e a disponibilidade de arginina. As evidências sugerem que a critrulina pode ser uma forma de fornecer arginina às células endoteliais e imunológicas, podendo impedir a produção excessiva de óxido nítrico.
Especula-se que a citrulina pode estimular a síntese proteica muscular de maneira indireta, relacionada à sua capacidade de fornecer arginina, estimular a secreção de insulina e hormônio de crescimento. Assim, a capacidade da citrulina em estimular a síntese proteica abre uma nova perspectiva no campo da nutrição clínica.
A citrulina é um aminoácido intermediário do ciclo da uréia, não proteico, sintetizada a partir de arginina e glutamina nos enterócitos e liberada na circulação portal. Por isso, esse aminoácido está quase ausente nos alimentos, sendo a melancia uma notável exceção.
A citrulina é metabolizada pelos rins, onde é convertida novamente em arginina. Assim, os rins extraem 83% da citrulina liberada pelo intestino e convertem 75% em arginina. A citrulina também é produzida nos hepatócitos, no entanto, o que é produzido no fígado é metabolizado, sem ser liberado na circulação sistêmica.
Neste sentido, por ser liberada na circulação portal apenas quando produzida nos enterócitos, a concentração plasmática da citrulina tem sido utilizada como um marcador da quantidade de enterócitos em pacientes com síndrome do intestino curto. Além disso, seus níveis plasmáticos podem ser utilizados como um marcador quantitativo de lesão do epitélio intestinal após radioterapia e mielossupressão. Um estudo com voluntários saudáveis mostrou que o valor médio da citrulina plasmática foi de 38 ± 8 micromoles/L.
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