Arginina și citrulina sunt aminoacizi neesențiali cu o relație bidirecțională. Citrulina poate fi produsă din arginină prin acțiunea oxidului nitric sintetazei. Apoi este transformat înapoi în arginină prin acțiunea altor două enzime. Această interacțiune inversă este importantă în ciclul ureei și în producția de oxid nitric.
Atât arginina, cât și citrulina sunt implicate în detoxifierea amoniacului prin producerea de uree. Sinteza argininei are loc în principal în tractul intestinal și renal unde, prin acțiune celulară, se formează citrulina prin adăugarea de amoniac la L-ornitină, care este apoi transformată în arginină. Odată ce ureea a fost îndepărtată din arginină, se transformă înapoi în ornitină. Aminoacizii din ciclul ureei detoxifică amoniacul, care este un produs secundar al metabolismului bacterian.
Arginina ajută la producerea de oxid nitric, care este o moleculă esențială pentru dilatarea vaselor de sânge și astfel permite fluxul sănătos de sânge prin organism. Citrulina facilitează producerea de arginină. Ca substanțe care stimulează oxidul de azot, atât arginina, cât și citrulina ajută la eliminarea stresului oxidativ de pe artere și ușurează înfundarea sau congestia. Când sângele este sănătos și inima nu trebuie să muncească din greu pentru a-l pompa în tot corpul, mai multă energie este disponibilă pentru alte sarcini. Tensiunea arterială scade și organismul se poate concentra mai degrabă pe apărare și vindecare decât pe supraviețuire.
Ca supliment alimentar, arginina și citrulina pot fi luate în combinație pentru a sprijini metabolismul proteinelor și a menține țesutul muscular. Din acest motiv, este un supliment popular printre culturisti. În plus, s-a descoperit că combinația de arginină și citrulină îmbunătățește disfuncția sexuală la bărbați. Arginina singură este promovată ca supliment de sănătate pentru a fi utilizat în tratamentul bolilor cardiovasculare, ca supliment de creștere și ca tratament pentru disfuncția erectilă.
Atât arginina, cât și citrulina sunt considerate neesențiale, deoarece sunt produse în organism, dar în perioadele de stres, cum ar fi creșterea, infecția și trauma, sinteza argininei poate fi afectată și, prin urmare, poate fi necesar să se ia suplimente. Sursele alimentare ale aminoacizilor includ proteine animale, proteine din soia, nuci și ouă. Sursele naturale de citrulină includ pepenele verde, castraveții și proteina din lapte, cazeina; dar, deoarece organismul produce cantități adecvate, nu este necesar să fie consumat prin dietă, cu excepția cazurilor rare de deficiență. Beneficiile consumului de suplimente sunt încă discutabile.