Arginin und Citrullin sind nicht-essentielle Aminosäuren mit einer bidirektionalen Beziehung. Citrullin kann durch die Wirkung von Stickstoffmonoxid-Synthase aus Arginin hergestellt werden. Dann wird es durch die Wirkung von zwei anderen Enzymen wieder in Arginin umgewandelt. Diese umgekehrte Wechselwirkung ist im Harnstoffzyklus und bei der Produktion von Stickoxid wichtig.
Sowohl Arginin als auch Citrullin sind an der Entgiftung von Ammoniak durch die Produktion von Harnstoff beteiligt. Die Synthese von Arginin findet hauptsächlich im Darm- und Nierentrakt statt, wo durch zelluläre Wirkung durch Anlagerung von Ammoniak an L-Ornithin Citrullin gebildet wird, das dann in Arginin umgewandelt wird. Sobald der Harnstoff aus dem Arginin entfernt wurde, wandelt es sich wieder in Ornithin um. Die Aminosäuren im Harnstoffzyklus entgiften Ammoniak, das ein Nebenprodukt des bakteriellen Stoffwechsels ist.
Arginin hilft bei der Produktion von Stickstoffmonoxid, einem Molekül, das für die Erweiterung der Blutgefäße unerlässlich ist und so einen gesunden Blutfluss durch den Körper ermöglicht. Citrullin erleichtert die Produktion von Arginin. Als Stickoxid-verstärkende Substanzen helfen sowohl Arginin als auch Citrullin bei der Beseitigung von oxidativem Stress in den Arterien und lindern Verstopfungen oder Stauungen. Wenn das Blut gesund ist und das Herz nicht hart arbeiten muss, um es durch den Körper zu pumpen, steht mehr Energie für andere Aufgaben zur Verfügung. Der Blutdruck sinkt und der Körper kann sich auf Abwehr und Heilung konzentrieren, anstatt zu überleben.
Als Nahrungsergänzungsmittel können Arginin und Citrullin in Kombination eingenommen werden, um den Proteinstoffwechsel zu unterstützen und das Muskelgewebe zu erhalten. Aus diesem Grund ist es ein beliebtes Nahrungsergänzungsmittel bei Bodybuildern. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Kombination von Arginin und Citrullin die sexuelle Dysfunktion bei Männern verbessert. Arginin allein wird als Nahrungsergänzungsmittel zur Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, als Wachstumsergänzung und zur Behandlung von erektiler Dysfunktion beworben.
Sowohl Arginin als auch Citrullin werden als nicht essentiell angesehen, da sie im Körper produziert werden, aber in Zeiten von Stress wie Wachstum, Infektionen und Traumata kann die Synthese von Arginin beeinträchtigt sein und daher müssen möglicherweise Nahrungsergänzungsmittel eingenommen werden. Nahrungsquellen der Aminosäure sind tierische Proteine, Sojaprotein, Nüsse und Eier. Zu den natürlichen Citrullinquellen gehören Wassermelone, Gurken und das Milchprotein Casein; Da der Körper jedoch ausreichende Mengen produziert, muss es außer in seltenen Fällen eines Mangels nicht über die Nahrung aufgenommen werden. Die Vorteile der Einnahme von Nahrungsergänzungsmitteln sind noch umstritten.