Los aminoácidos son importantes para el organismo, pues constituyen el sustrato para la síntesis proteica, e igualmente para la síntesis de neurotransmisores en el sistema nervioso central. La relación de aminoácidos neutros y básicos es también importante para el transporte de aminoácidos a través de la barrera hemato-encefálica. El cerebro capta aminoácidos de cadena larga especialmente valina, en tanto que los aminoácidos sintetizados en el cerebro como el aspartato, glutamato y alanina muestran una baja taza de absorción a través de la barrera hemato-encefálica. Sin embargo, aún no se ha establecido completamente cuales son las necesidades cuantitativas mínimas de los aminoácidos esenciales en la dieta para mantener una adecuada nutrición proteica en el adulto.
La concentración de aminoácidos en suero es regulada por diferentes sustratos energéticos como la glucosa, las grasas y las proteínas. La insulina disminuye los niveles de leucina en suero por supresión de la proteólisis; la leucina disminuye los niveles de aminoácidos aromáticos (tirosina, fenilalanina) y metionina. La glucosa disminuye los niveles de los aminoácidos neutros largos (metionina, fenilalanina, tirosina y triptofano), siendo menor la disminución para el triptofano, por lo que la relación triptofano/otros aminoácidos neutros se eleva favoreciendo el transporte del triptofano al cerebro y por ende la síntesis de serotonina. La serotonina es un neurotransmisor que regula el hambre por los carbohidratos. La ingesta de glucosa igualmente disminuye la concentración sérica de los aminoácidos de cadena ramificada.
Los aminoácidos son administrados de diferentes formas, enteral o parenteralmente. Los que son administrados parenteralmente pueden serlos como solución cristalina al 10% o como tripéptidos (triglicina y trileucina) y en diferente composición. Existen soluciones comerciales que han sido exhaustamente evaluadas resultando óptimas en su capacidad de estimular la actividad metabólica como en sujetos normales, como en pacientes sépticos. Las soluciones que contienen aminoácidos libres son eficientemente utilizadas por el organismo mejorando la síntesis proteica; sin embargo es necesario mantener una correcta composición calórica/nitrogenada, pues estudios experimentales en roedores han demostrado que el uso de altas concentraciones de aminoácidos puede causar mala función hepática, por lo que es importante mantener una adecuada fuente para la síntesis proteica. Un exceso de lisina tiene también efecto negativo sobre la proteína muscular y hepática, los cuales son contrarrestados por el suplemento de treonina. Es por ello importante mantener una composiciòn adecuada de los aminoácidos suplementados parenteralmente. Los aminoácidos pueden ser estudiados de manera individual, pues sus deficiencias producen una serie de alteraciones diferentes unas de otras. Por ejemplo, la administración de una dieta baja en el aminoácido taurina favorece a la disfunción retiniana. La administración de aminoácidos es favorable por muchas razones, y no solamente por mantener niveles adecuados de proteínas en condiciones de ayuno. Los aminoácidos participan en la liberación de insulina, hormona del crecimiento, glucagón y de colecistoquinina. Esta última hormona favorece la contracción de la vesícula biliar, y a nivel cerebral interviene en el control de la ingesta de alimentos (hormona de la saciedad). Igualmente, los aminoácidos favorecen la reducción del colesterol plasmático, y tienen funciones anabólicas en tejidos periféricos. El uso de aminoácidos libres tiene un valor nutricional proteico similar al uso oral de proteínas. Los aminoácidos infundidos o ingeridos tienen también un efecto termogénico que es importante para el metabolismo celular; este efecto térmico de los aminoácidos a diferencia del de la glucosa no se afecta en los casos de obesidad o de diabetes mellitus insulino dependiente. Es igualmente importante mantener un balance entre los aminoácidos no esenciales y los esenciales; así, cuando la relación no esenciales/esenciales aumenta, el apetito y los niveles de albúmina plasmática disminuyen. La abstinencia absoluta de alimentos por 5 días disminuye los niveles de pre-albúmina y la proteína ligadora de retinol. Esto se evita con una dieta mínima de aminoácidos esenciales (15 gr.) y de carbohidratos (60 gr.). Se ha demostrado experimentalmente en ratas que la mezcla de aminoácidos esenciales, o la de aminoácidos de cadena ramificada aumenta la sensibilidad de la síntesis proteica muscular a la insulina. La suplementación de la dieta con lisina, triptofano y treonina mejora la retención de nitrógenos; igualmente se incrementa la retención de energía. Ello demuestra la importancia de suplementar con aminoácidos las dietas para reducción del peso corporal. Los aminoácidos estimulan o inhiben la liberación de algunas hormonas de la hipófisis, páncreas y gastrointestinales por administración oral o endovenosa. Estos efectos son usados para estudiar la reserva hormonal de estas glándulas, como la de hormona del crecimiento, insulina, glucagón y somatostatina, etc., y para el diagnóstico de enfermedades endocrinas y gastrointestinales. El uso de aminoácidos como el suplemento alimenticio es igualmente importante para mantener la secreción de glucagón. Esta hormona es importante pues permite pues permite recuperar los niveles de la glicemia después de una disminución de la misma producida por la insulina.
La reducción del pool intracelular de glutamato que se utiliza para estimular la síntesis de glutamina, provoca una reducción de los aminoácidos de cadena ramificada en suero, debido a que la transaminación se estos sirve para restaurar el pool de glutamato intracelular.
La ausencia del aminoácido triptofano en la dieta altera el patrón del sueño disminuyendo la latencia del estadío 4 y aumentando el estadío 4 del sueño durante las tres primeras horas de sueño. Este efecto puede ser debido a una disminución en la síntesis de serotonina. Esta disminución de la serotonina produce una disminución en los niveles de hormona del crecimiento y consecuentemente menor lipólisis y síntesis proteica. La menor síntesis de serotonina aumenta igualmente el apetito, particularmente a carbohidratos. El tratamiento con triptofano mejora la síntesis de serotonina y disminuye el hambre a los carbohidratos. Se ha demostrado que la administración de glucosa favorece la síntesis proteica a partir de aminoácidos administrados parenteralmente a varones en ayuno. Teniendo en cuenta que el triptofano aumenta los niveles de serotonina, y ésta de la hormona del crecimiento que a su vez actúa aumentando los niveles séricos de glucosa, la administración de triptofano actuando a través de la glucosa puede incrementar la síntesis proteica. Estudios en nuestro laboratorio han demostrado que la serotonina modula tanto la liberación de insulina en respuesta a la glucosa como la sensibilidad de los receptores a la insulina. La infusión intravenosa de glucosa en roedores aumenta los niveles de leptina, una hormona de la saciedad. Con lo anterior, se demuestra que con la sola administración de triptofano se genera una serie de cambios metabólicos que conducen a la saciedad.
Estudios experimentales han demostrado que el uso de una dieta libre de treonina reduce la ingesta de alimentos así como las concentraciones de ácido glutámico y ácido aspártico en el núcleo accumbens en el cerebro; el óxido nítrico reduce esta hipofagia pero no cambia los niveles de los aminoácidos, ácido glutámico y ácido aspártico. Esta acción del óxido nítrico en la regulación del comportamiento alimenticio ha sido confirmado en otros estudios. En este caso, la acción del óxido nítrico es a nivel del sistema nervioso central. La administración de fenilalanina aumenta los niveles séricos de insulina y de glucagón y estos incrementos producen una disminución en los niveles de isoleucina, leucina, metionina y valina. La fenilalanina es igualmente precursora de la síntesis de la noradrenalina y de la dopamina en el sistema nervioso central.
En estudios experimentales en ovejas se ha demostrado el efecto de diferentes aminoácidos sobre la secreción hormonal. Alanina, glicina y serina producen una mayor secreción tanto de insulina como de glucagón, que los otros aminoácidos. Los aminoácidos neutros de cadena recta estimulan ambas, insulina y glucagón; los aminoácidos de cadena ramificada mejoran la secreción de insulina, pero suprimen la de glucagón; los aminoácidos acídicos aumentan la secreción de hormona del crecimiento. El ácido aspártico y la arginina provocan la mayor estimulación de hormona del crecimiento. La administración de grandes cantidades de alanina (10 gr.) en humanos de manera oral o por infusión aumentan los niveles sanguíneos de treonina, serina, glutamina, prolina, glicina y del ácido alfa animo n-butírico, debido a un aumento de estos aminoácidos en el comportamiento plasmático; en tanto que, disminuyen los niveles de leucina, valina e isoleucina, debido a un aumento en el comportamiento celular. El glucagón se incrementa tanto en la administración oral como endovenosa, en tanto que la insulina se incrementa en la administración oral de alanina.
La glicina tiene un rol esencial, constitutivo en mantener la integridad estructural de los túbulos proximales renales. La glicina tiene igualmente efecto citoprotector de los túbulos renales frente a una injuria hipóxica o por administración de maleato.
La infusión de leucina en adultos voluntarios sanos aumenta la concentración de leucina libre en el músculo, mientras que la suma de los otros aminoácidos de cadena ramificada, de los aminoácidos aromáticos y de los aminoácidos básicos disminuye. En plasma, la infusión de leucina disminuye los niveles de alanina, valina, metionina, tirosina, fenilalanina y la suma de los aminoácidos aromáticos. La combinación de la infusión de leucina y la hiperinsulinemia tienen efecto aditivo en esta disminución. Estos efectos son atribuidos a una acción específica de la leucina sobre los otros dos aminoácidos de cadena ramificada y una disminución de la proteólisis muscular tanto por la acción de la leucina, como de la insulina. La administración de aminoácidos es también importante, pues favorece la hiperglucagonemia que a su vez estimula la producción endógena de glucosa, a pesar de la hiperinsulinemia. Esto favorece la saciedad y el mantenimiento de un sustrato energético a pesar de la restricción calórica por la dieta baja en caloría.
La arginina es un aminoácido que no sólo interviene en la síntesis proteica, sino también en la síntesis de un neurotransmisor a nivel del sistema nervioso y potente vasodilatador a nivel endotelial, el óxido nítrico. Los niveles de arginina plasmática y en tejido vascular se encuentran disminuidos en diabetes experimental producida en ratas, lo cual conduce a una disminución a la síntesis de óxido nítrico y una menor actividad vasodilatadora. El endotelio regula la función vascular liberando la sustancia vasodilatadora, óxido nítrico y el péptido vasoconstrictor, endotelina-l. Se ha demostrado que en casos de hipercolesterolemia y ateroesclerosis hay una disminución en la actividad de óxido nítrico y una excesiva actividad de endotelina-l. En estos casos la suplementación con L-arginina restaura la función endotelial. El óxido nítrico tiene también un efecto hipocolesterolémico a través de una acción sobre el metabolismo de apolipoproteína B en el hígado. El uso de inhibidores de la síntesis de óxido nítrico produce hipercolesterolemia a través de una inhibición de la actividad enzimática de la colesterol 7 alfa-hidroxilasa hepátoca. Esta enzima favorece la síntesis de ácidos biliares a partir del colesterol; al estar disminuida la actividad de la enzima, resulta en un aumento en los niveles de colesterol. Esta acción de los inhibidores de la óxido nítrico sintetaza es revertida cuando se suplementa con L-arginina. Igualmente se ha demostrado de manera experimental que la administración de L-arginina en conejos alimentados con colesterol, reduce la progresión de la ateroesclerosis. Esta acción es debido a una disminución en la proliferación celular miointimal en las arterias y a una menor acumulación de monocitos en la arteria. Una de las acciones importantes de la arginina es su capacidad de favorecer la secreción de hormona del crecimiento. La hormona del crecimiento cumple un rol primordial al regular la energía del metabolismo produciendo la hiperglicemia, lipólisis con aumento de los ácidos grasos no esterificados y aumento en la síntesis proteica. El ácido aspártico puede inhibir o retardar la respuesta de hormona del crecimiento a la arginina. La arginina es capaz de suprimir el efecto inhibitorio de la glucosa sobre la secreción de hormona del crecimiento, lo cual le da un valor especial a la suplementación con arginina cuando se intenta aumentar la función del eje hormona del crecimiento-IGF I. La mayoría de estudios relacionados al efecto de la arginina sobre la secreción de hormona del crecimiento se basa en la administración parenteral de arginina. Se ha tratado también de evaluar el efecto de la administración oral de arginina sobre la secreción de hormona del crecimiento, sin embargo sus resultados son contradictorios. En un estudio realizado en fisicoculturistas, donde se evaluó el efecto de la administración oral de arginina/lisina o de ornitina/tirosina, no se observa incremento en la secreción de hormona del crecimiento. La administración de 8 gr. de arginina por vía oral mejora la respuesta de hormona del crecimiento a la GHRH (57), en tanto que dosis de 2 gr./día (50), ó 1.5 gr./día (138) no tienen efecto sobre la secreción de hormona del crecimiento. La lisina administrada parenteralmente aumenta la respuesta de hormona del crecimiento a la arginina. La administración oral de una combinación arginina/lisina no tiene efecto sobre la secreción de hormona del crecimiento. Estudios muy recientes han demostrado que la homocisteína es un factor de riesgo para enfermedad cardiovascular. Los niveles de homocisteína se incrementan cuando hay reducción de peso corporal en obesos. Los niveles de homocisteína se incrementan cuando hay deficiencias de vitamina (folato, vitamina B6, vitamina B12). La administración de estas vitaminas disminuye los niveles de homocisteína. Es por ello importante en los pacientes obesos que bajan de peso por dietas hipocalóricas, el suplemento con vitaminas para evitar el riesgo de enfermedades cardiovasculares. Lo anteriormente expuesto demuestra la importancia que tiene la suplementación con aminoácidos y vitaminas cuando se usan dietas hipocalóricas para el tratamiento de la obesidad. La suplementación con aminoácidos es considerada como segura y libre de toxicidad, sobretodo cuando la terapéutica trata de nivelar los valores séricos normales de aminoácidos. Es importante sin embargo, como medida de control de calidad, la evaluación permanente de los resultados a la luz de los nuevos conceptos médicos sobre el manejo de la obesidad. Como se ha referido en párrafos anteriores, un tratamiento de obesidad será considerado como exitoso cuando la reducción de peso es de 5% o más del peso inicial, y debe mantenerse esta pérdida de peso por al menos un año. La administración exógena de glutation reducido (oral o parenteral aumenta la concentración de glutation en diferentes tejidos, sobretodo cuando hay disminución de glutation reducido endógeno debido a un compromiso de la homeostasis. El glutation reducido es la principal fuente de tioles plasmáticos y celulares, que tienen propiedades antioxidantes en diferentes tejidos. Igualmente, el glutation reducido participa en la regulación del ciclo celular. La administración de los aminoácidos precursores del glutation reducido no mejoran los niveles de glutation reducido en plasma, en cambio la administración oral de glutation reducido si aumenta la concentración plasmática, debido a su absorción como molécula intacta. El glutation protege a los túbulos renales frente a una injuria hipóxica y puede atenuar el efecto del ácido málico sobre la función de los túbulos renales que ocurre por inhibición de la bomba sodio-potasio. El glutation reducido tiene un importante rol en el acoplamiento de la secreción de insulina inducida por la glucosa; su disminución produce una menor secreción de insulina por las células de Langerhans del páncreas. La glucosa favorece el incremento del glutation reducido favoreciendo la liberación de insulina, en cambio, la administración de insulina disminuye los niveles de gluatation reducido. La administración exógena de glutation reducido puede favorecer la secreción de insulina, en condiciones cuando la elevación de la hormona inducida por la glucosa favorezca una reducción de glutation reducido. 
Experimentalmente se ha demostrado un aumento en la actividad enzimática del aspartato transaminasa en el hígado de ratas obesas. Esta mayor actividad es consistente con la funcionalidad del sistema malato-aspartato, que pudiera ser responsable para el mejoramiento de la eficiencia metabólica. El uso de ácido málico favorecería esta adaptación metabólica mejorando la eficiencia metabólica. La administración oral de ácido málico tiene una actividad hipolipidémica, disminuyendo los niveles de VLDL y LDL colesterol, en cambio los niveles de HDL colesteroles incrementan. La actividad hipolipidémica se debe a una disminución de la actividad enzimática de las enzimas que dan origen a los ácidos grasos, colesterol y triglicéridos. El ácido málico administrado oralmente es estimulante de la secreción gástrica, favoreciendo con ello el proceso digestivo. Existe un esquema de reducción de peso en la cual se requiere de una elevación inicial del peso corporal de más de medio kilo con una dieta libre hipercalórica por dos a tres días y luego la aplicación de una dieta muy baja en calorías. Este paso es importante pues se ha demostrado que con el ayuno de 24 a 48 horas hay un aumento importante de los ácidos grasos libres, los cuales a su vez mejoran la función de las células beta del páncreas, mejorando la secreción de insulina basal y después de una carga de glucosa. Recientemente se ha demostrado que los individuos de mayor peso tienen una mejor secreción de insulina por acción de los ácidos grasos libres. Al aumentar el peso con la dieta libre se mejora la secreción de insulina, la cual va a tener un efecto importante como regulador de la saciedad durante el período de dieta hipocalórica. La saciedad juega un rol importante en el control de peso corporal. En condiciones post-prandiales (post-alimentos) la saciedad se relaciona con la secreción de insulina frente a los alimentos. Esto sugiere que a mayor secreción de endógena de insulina hay una mayor sensación de saciedad y esto se consigue entre otros por el incremento de los ácidos grasos libres producidos por la dieta hipocalórica.
