Arginina i cytrulina to aminokwasy zbędne o dwukierunkowym związku. Cytrulina może być wytwarzana z argininy poprzez działanie syntazy tlenku azotu. Następnie jest przekształcana z powrotem w argininę poprzez działanie dwóch innych enzymów. Ta odwrotna interakcja jest ważna w cyklu mocznikowym i produkcji tlenku azotu.
Zarówno arginina, jak i cytrulina biorą udział w detoksykacji amoniaku poprzez produkcję mocznika. Synteza argininy zachodzi głównie w przewodzie pokarmowym i nerkowym, gdzie w wyniku działania komórkowego cytrulina powstaje w wyniku dodania amoniaku do L-ornityny, która następnie przekształcana jest w argininę. Gdy mocznik zostanie usunięty z argininy, zamienia się z powrotem w ornitynę. Aminokwasy w cyklu mocznikowym odtruwają amoniak, który jest produktem ubocznym metabolizmu bakterii.
Arginina pomaga w produkcji tlenku azotu, który jest cząsteczką niezbędną do rozszerzenia naczyń krwionośnych, a tym samym umożliwia zdrowy przepływ krwi przez organizm. Cytrulina ułatwia produkcję argininy. Jako substancje zwiększające poziom tlenku azotu, zarówno arginina, jak i cytrulina pomagają wyeliminować stres oksydacyjny w tętnicach i łagodzą zatykanie lub zatory. Kiedy krew jest zdrowa, a serce nie musi ciężko pracować, aby pompować ją po całym ciele, więcej energii jest dostępnej do innych zadań. Ciśnienie krwi spada, a organizm może skoncentrować się na obronie i leczeniu, a nie na przetrwaniu.
Jako suplement diety, arginina i cytrulina mogą być przyjmowane w połączeniu, aby wspierać metabolizm białek i utrzymać tkankę mięśniową. Z tego powodu jest popularnym suplementem wśród kulturystów. Ponadto stwierdzono, że połączenie argininy i cytruliny poprawia dysfunkcje seksualne u mężczyzn. Sama arginina jest promowana jako suplement zdrowotny do stosowania w leczeniu chorób układu krążenia, jako suplement wzrostu oraz jako lek na zaburzenia erekcji.
Zarówno arginina, jak i cytrulina są uważane za nieistotne, ponieważ są wytwarzane w organizmie, ale w okresach stresu, takich jak wzrost, infekcja i uraz, może to mieć wpływ na syntezę argininy i dlatego może być konieczne przyjmowanie suplementów. Źródła pokarmowe aminokwasu obejmują białka zwierzęce, białko sojowe, orzechy i jajka. Naturalne źródła cytruliny to arbuz, ogórki i białko mleka, kazeina; ale ponieważ organizm wytwarza odpowiednie ilości, nie musi być spożywany wraz z dietą, z wyjątkiem rzadkich przypadków niedoboru. Korzyści z przyjmowania suplementów są nadal dyskusyjne.