Espasmo muscular
Una teoría más plausible se basa en el funcionamiento de los músculos esqueléticos como pares antagonistas: por ejemplo, la contracción del bíceps está asociada a la relajación del tríceps. Esta contracción y relajación muscular está mediada por dos tipos de proteínas, miosina y actina. La miosina se une a la actina durante la contracción y se libera durante la relajación. El proceso de relajación requiere que la miosina esté unida a una ATP (una molécula usada por los procesos celulares para intercambiar energía) y magnesio. La cantidad de ATP y magnesio disminuye durante el ejercicio, provocando que la miosina no pueda desprenderse de la actina y, por ende, que el músculo no pueda relajarse produciendo los calambres. Además de magnesio se ha sugerido que otros electrolitos, como el calcio o el sodio, podrían estar implicados.
Glutamina
L-glutamina es biosintetizada por el hígado y los pulmones. Durante el ejercicio de musculación intenso se liberan ciertas cantidades de glutamina superiores a las cantidades que sintetiza el cuerpo humano. Los estudios científicos han demostrado que este consumo desgasta las reservas naturales de glutamina en los músculos, es por esta razón por la que ciertos atletas lo emplean como suplemento dietético. Por ejemplo los atletas que realizan ejercicio anaeróbico liberan cerca de un 45 % comparado con los niveles anteriores a la realización del ejercicio. Cuando los mismos atletas prosiguen con ejercicio aeróbico durante 10 días, su concentración de glutamina en el plasma desciende hasta un 50%. El descenso en los niveles de glutamina se mantiene incluso seis días tras la recuperación del ejercicio. Estos datos sugieren que este tipo de atletas necesita una suplementación de glutamina en sus dietas capaz de reponer las reservas en los músculos. Los atletas que someten a un sobre-esfuerzo a sus músculos (sin un adecuado reemplazo de glutamina) incrementan su riesgo de infección y a menudo se recuperan más lentamente de los daños sufridos.