D-Ribose

  • D-Ribose ist ein Monosaccharid (Einfachzucker), das der Körper selbst aus Glukose bilden kann. Es ist ein Baustein der Nukleotide (die wiederum wichtige Bestandteile der DNA und RNA sind), aber auch des ATP, unserem universellen Energieträger, und anderen für den Energiestoffwechsel wichtigen Substanzen wie FAD, NAD, Coenzym A und dem wichtigen Botenstoff cAMP. Ribose trägt somit zum zellulären Energiestoffwechsel bei.

    Die Verfügbarkeit von Ribose bestimmt die Geschwindigkeit, mit der ATP produziert werden kann. Wenn der Körper viel Energie verbraucht, wie z. B. bei Krankheit oder starker körperlicher Anstrengung, versagt oft die körpereigene Ribose-Produktion. Personen mit Herzerkrankungen, Fibromyalgie und chronischem Erschöpfungssyndrom, aber auch Spitzensportler können von zusätzlicher Ribose profitieren, um die ATP-Versorgung wieder aufzufüllen. Eine ausführliche Erklärung und Quellenangaben finden Sie nachstehend in dieser Monographie.

  • Ribose dient als Baustoff von Nukleotiden. Nukleotide sind die Bausteine unseres genetischen Materials (DNA und RNA). Ein Nukleotid besteht aus einer Nukleobase (einer Purin- oder Pyrimidinbase), einer Ribose-Gruppe (oder im Falle von DNA einer Desoxyribose-Gruppe) und einer oder mehreren Phosphatgruppen. Nukleotide, in Form von Adenosin-Nukleotiden, spielen eine wesentliche Rolle im Energiestoffwechsel.

    Adenosin-Nukleotide bestehen aus der Purinbase Adenin, Ribose und einer oder mehreren Phosphatgruppen, wie z. B. in Adenosinmonophosphat (AMP), Adenosindiphosphat (ADP) und Adenosintriphosphat (ATP). Sie sind die wichtigsten Energiemoleküle in unserem Körper, bilden aber auch die Grundlage für wichtige Kofaktoren in den Prozessen des Zellstoffwechsels (Glykolyse, Zitronensäurezyklus und oxidative Phosphorylierung), wie z. B. Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid (NAD/NADH), Flavin-Adenin-Dinukleotid (FAD), Coenzym A (CoA). Darüber hinaus sind sie die Basis des zyklischen AMP (cAMP), eines wichtigen intrazellulären Botenstoffs.

    Das Hauptwirkungsgebiet der Ribose sind die Mitochondrien in der Zelle, wo das meiste ATP gebildet wird (Mahoney, 2018). ATP ist die wichtigste Energiequelle in allen lebenden Zellen. Alle Körperfunktionen hängen davon ab, dass ausreichend ATP verfügbar ist. Die in ATP gespeicherte Energie wird freigesetzt, wenn die dritte Phosphatgruppe abgespalten wird. Dabei werden ADP und anorganisches Phosphat gebildet.

    Zellen sind in der Lage, ihre ATP-Vorräte auf folgende Weise wieder aufzufüllen:

    · Unter normalen Bedingungen, wenn ausreichend Sauerstoff zur Verfügung steht (aerobe Situation), wird die dritte Phosphatgruppe schnell wieder an das ADP gebunden, wobei sich ATP neu bildet.

    · Bei anhaltendem Energiebedarf gibt Kreatinphosphat (CrP) seine Phosphatgruppe an ADP ab, um wieder ATP zu bilden.

    · Wenn auch die zellulären Quellen von CrP erschöpft sind, greift die Zelle auf einen dritten Mechanismus zur Produktion von ATP zurück: die Myokinase-Reaktion. Hierfür werden zwei ADP-Moleküle verwendet, um ein ATP-Molekül und ein AMP-Molekül zu bilden.

    Die Myokinase-Reaktion wird ausgelöst, wenn eine Zelle viel Energie und damit ATP verbraucht. Es wird wieder ATP gebildet, aber auch die AMP-Konzentration steigt an. Das Ergebnis ist, dass sich AMP anhäuft. Um das Verhältnis von AMP, ADP und ATP im Gleichgewicht zu halten, wird überschüssiges AMP in Inosinmonophosphat (IMP) und Adenosin umgewandelt, aus dem im Ruhezustand mit ausreichend Sauerstoff wieder AMP hergestellt werden kann. Auf diese Weise wird aus den AMP-Abbauprodukten, die sonst verloren gegangen wären, schließlich wieder ATP hergestellt. Allerdings verlässt ein erheblicher Anteil der Purine und Nukleotidbausteine auf diese Weise die Zelle. Außerdem kann eine Zelle ihren Nukleotidbestand durch die Produktion neuer Nukleotide aus Ribose wieder auffüllen, was jedoch erheblich länger dauert als die Wiederverwendung von AMP-Abbauprodukten (Mahoney, 2018). Sowohl für die Neusynthese als auch für das Recycling von Nukleotiden ist Ribose von entscheidender Bedeutung (Hellsten, 2004).

  • Ribose ist ein natürlicher, aus fünf Kohlenstoffatomen bestehender Zucker (Pentose-Zucker), den unser Körper über den sogenannten Pentosephosphatweg („pentose phosphate pathway“, PPP) aus Glukose herstellt. Glukose wird als Basis verwendet, muss aber zunächst in Glucose-6-Phosphat (G6P) umgewandelt werden. G6P kann von der Zelle auf zwei Arten genutzt werden: als Energiequelle bei der Glykolyse oder als Baustein über die PPP. Unter dem Einfluss des Enzyms Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase (G6PD) wird Glukose in Ribose-5-Phosphat (R5P) umgewandelt. Im Körper wird R5P dann zu 5-Phosphoribosyl-1-Pyrophosphat (PRPP) aktiviert. PRPP wird sowohl bei der Synthese als auch beim Recycling von Nukleotiden verwendet (Mahoney, 2018).

    Die Umwandlung von Glukose in Ribose ist jedoch langsam, da der Körper nur geringe Konzentrationen von G6PD enthält. Die Zufuhr von exogener Ribose kann die langsamen Schritte des PPP umgehen (Thompson, 2014). Insbesondere im Herzmuskelgewebe ist weniger G6PD vorhanden, und es dauert lange, bis Glukose in Ribose umgewandelt wird. Das Herz ist daher in großem Maße abhängig vom PRPP-Vorrat (Shecterle, 2018).

    Ribose-Quellen

    Verschiedene Nahrungsmittel enthalten geringe Mengen an Ribose, aber diese erhöhen den Ribosespiegel im Körper nur minimal. Um den Ribosespiegel im Körper zu erhöhen, ist ein Ribose-Nahrungsergänzungsmittel zu empfehlen. Quellen für Ribose sind Pilze (Wang, 2017), Fleisch und Geflügel (Chansataporn, 2019).

  • Ribose wird gut und schnell vom Körper aufgenommen. Ribose zeichnet sich durch eine gute Bioverfügbarkeit aus: Mehr als 80 % der supplementierten Dosis wird zu R5P metabolisiert. Der genaue Aufnahmemechanismus ist noch nicht bekannt, aber es ist wahrscheinlich, dass sie, wie andere Monosaccharide auch, hauptsächlich mit aktiven Transportproteinen und über passive Diffusion in den Dünndarm aufgenommen wird (Thompson, 2014).

    Die Nährstoffmatrix spielt eine Rolle bei der Aufnahme von Ribose aus der Nahrung. Eine kohlenhydratreiche Ernährung reduziert die Menge an Ribose, die aufgenommen wird. Dies wird wahrscheinlich durch die Konkurrenz zwischen den (Mono-)Sacchariden (wie Glukose) um den Transport in den Portalkreislauf verursacht. Eine fettreiche Mahlzeit reduziert die Aufnahme auch, aber in geringerem Maße (Thompson, 2014).

  • Unter normalen Umständen ist der Körper in der Lage, aus Glukose selbst ausreichend Ribose zu produzieren, aber der Prozess unterliegt enzymatischen Schritten, die oft langsam und ineffizient sind (Mahoney, 2018). Bei einem größeren Angriff auf die ATP-Bestände, wie z. B. bei starker Anstrengung oder Krankheit, ist der Körper oft nicht in der Lage, diese schnell wieder aufzufüllen, weil die eigene Ribose-Produktion oft nicht ausreicht. Darüber hinaus verfügt der Herzmuskel kaum über das Enzym G6PD und ist zusammen mit dem Skelettmuskelgewebe oft nicht in der Lage, große ATP-Verluste auszugleichen (Zimmer, 1996). 

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    Die Zufuhr von Ribose über ein Nahrungsergänzungsmittel kann eine rasche Erholung des Adenosin-Nukleotid-Vorrats gewährleisten. Auf diese Weise wird die langsame Ribose-Produktion aus Glukose umgangen. Die Ribose wird im Körper in aktivierte Ribose (d. h. 5-Phosphoribosyl-1-pyrophosphat, PRPP) umgewandelt, so dass sie sowohl für die Neubildung von Nukleotiden als auch für das Recycling von AMP-Abbauprodukten direkt zur Verfügung steht.

    Ribose kann flexibel und leicht in Form eines Pulvers dosiert werden. Sie wird schnell, innerhalb von 30 Minuten, vom Körper absorbiert (Thompson, 2014). Sie sammelt sich nicht im Gewebe an, und ein Überschuss wird mit dem Urin ausgeschieden oder im Körper in Glykogen umgewandelt.

  • Der Bedarf an Ribose ist bei körperlicher Aktivität und Krankheit größer. Eine verminderte Versorgung mit Sauerstoff und Blut sowie andere Stressbedingungen können dazu führen, dass die zelluläre ATP-Konzentration rasch abfällt. Während einer schweren Hypoxie, einer Situation, in der die Muskeln den Sauerstoff schneller verbrauchen, als das Blut ihn liefern kann, kann diese um bis zu 50 % abnehmen (Ward, 1984).

    Im Allgemeinen wird Ribose benötigt, um die Energieversorgung wiederherzustellen und ist nach einer Krankheit entscheidend, um Genesungsmechanismen in Gang zu setzen. Spezifische Anwendungen für die Ribose-Supplementierung werden weiter unten näher erläutert, einschließlich der wissenschaftlichen Untermauerung.

    Herzerkrankungen

    Wenn die Herzfunktion reduziert ist, ist es wichtig, den Herzmuskel mit den richtigen Komponenten und damit Energie zu versorgen, damit sich die Pumpfunktion verbessert (Kaus). Die Fähigkeit des Herzens, ATP zu synthetisieren, scheint weitgehend vom Vorrat an aktivierter Ribose, PPRP, abhängig zu sein (Zimmer, 1996). Mehrere Studien beschreiben die positiven Auswirkungen einer Ribose-Ergänzung auf die Herzfunktion, aber auch L-Carnitin, Coenzym Q10 und Magnesium tragen zur korrekten Funktion der Mitochondrien, den Energielieferanten, im Herzmuskelgewebe bei (Pauly, 2000).

    Im Falle einer Ischämie des Herzmuskelgewebes kann der ATP-Spiegel um mehr als 50 % sinken, und es kann sieben bis zehn Tage dauern, bis sich der ATP-Spiegel wieder erholt (Ward, 1984; Ingwall, 2004). Eine Supplementation mit Ribose kann diese Erholung erheblich beschleunigen und sorgte bei Ratten mit Myokardinfarkt in wenigen Tagen für eine Wiederherstellung der ATP-Konzentration und eine Verbesserung der Herzfunktion (Zimmer, 1989). In einer Studie an 20 Männern mit koronarer Herzkrankheit hob eine Supplementation von 60 Gramm Ribose über 3 Tage ihre Ischämieschwelle an, d. h. sie konnten länger trainieren, bevor die Beschwerden der Ischämie zurückkehrten (Pliml, 1992). In einer kürzlich durchgeführten randomisierten, placebokontrollierten Studie an 53 Patienten mit ischämischer Herzkrankheit wurde die Ribose-Supplementierung außerdem mit Kreatin kombiniert. Kreatin ist eine von Natur aus vorhandene Aminosäure, die hauptsächlich in Form von Kreatinphosphat (CrP) in Skelettmuskelgewebe und Herzmuskelgewebe vorkommt. Der energetische Zustand des Herzens wird oft mit dem CrP/ATP-Verhältnis angegeben (Ingwall, 2004). Eine Supplementierung von Ribose (bis zu 5 Gramm/Tag) in Kombination mit Kreatin (bis zu 2 Gramm/Tag), Vitamin B1 und Vitamin B6 über 6 Monate zusätzlich zur Standardtherapie führte zu einer verbesserten Bewegungstoleranz im Vergleich zum Placebo (Derosa, 2019).

    Die langfristige Myokardischämie spielt eine Rolle bei der Entwicklung einer kongestiven Herzinsuffizienz. Ein versagendes Herz ist durch einen ernsthaften Energiemangel gekennzeichnet (Ingwall, 2004). Eine klinische Studie mit fünfzehn Patienten mit koronarer Herzerkrankung und einer schweren Form der chronischen Herzinsuffizienz zeigte, dass dreimal täglich 5 Gramm Ribose im Vergleich zu Placebo die diastolische Herzfunktion signifikant verbesserte. Auch die Lebensqualität und Bewegungstoleranz waren deutlich besser (Omran, 2003). In einer Pilotstudie (n=11) führte die Supplementierung von 5 Gramm Ribose pro Tag über 6 Wochen bei 64 % der Patienten zu einer Verbesserung der diastolischen Herzfunktion (Bayram, 2015). Erste Daten einer Studiengruppe zeigen, dass Patienten, die an Herzinsuffizienz mit konservierter Ejektionsfraktion leiden, sowohl von einer Supplementierung mit Ribose als auch mit Ubiquinol, der aktiven Form des Coenzyms Q10, profitieren (Pierce, 2018). Ein veröffentlichtes Studienprotokoll zeigt, dass sie weiter untersuchen werden, ob eine Ribose plus Ubiquinol-Supplementierung über 12 Wochen einen positiven Effekt auf Symptome wie Müdigkeit, Energiemangel, Kurzatmigkeit, Bewegungsunverträglichkeit und verminderte Lebensqualität hat, unter denen diese Patienten häufig leiden (Pierce, 2018).

    Darüber hinaus zeigte eine retrospektive Analyse bei Patienten mit koronarer Bypass-Operation, dass eine Ribose-Supplementierung die koronare Revaskularisierung signifikant verbesserte (Perkowski, 2011).

    Fibromyalgie und Chronisches Erschöpfungssyndrom (CFS)

    Fibromyalgie ist häufig mit niedrigen Sauerstoffkonzentrationen im Muskelgewebe verbunden (lokale Hypoxie). Dies ist möglicherweise auf eine gestörte ATP-Produktion infolge einer gestörten oxidativen Phosphorylierung und/oder einen Mangel an Substanzen, die für die Produktion von ATP benötigt werden, zurückzuführen. ATP-Depletion führt zu einer gestörten Zellfunktion und letztlich zu den Muskelschmerzen und Steifheit, die Patienten mit Fibromyalgiesyndrom häufig erfahren. Eine Pilotstudie mit 41 Patienten deutet auf eine signifikante Reduktion der Symptome nach Ribose-Supplementierung hin. Zwei Drittel der 41 Patienten mit Fibromyalgie und/oder CFS zeigten bei einer Dosis von dreimal 5 Gramm pro Tag eine signifikante Verbesserung von Energie, Schlaf, geistiger Klarheit und Schmerzen sowie des allgemeinen Wohlbefindens. Im Durchschnitt wurde eine Energiezunahme auf einer visuellen Analogskala von 45 % und eine Steigerung des allgemeinen Wohlbefindens von 30 % festgestellt (Teitelbaum, 2006).

    Myoadenylat-Deaminase-Mangel

    Ribose könnte auch in der Lage sein, Symptome wie Muskelkrämpfe, Muskelschmerzen und Muskelsteifheit bei Patienten mit Myoadenylat-Deaminase-Mangel (MADD) zu verhindern. MADD ist eine genetische Anomalie, bei der das Enzym AMP-Deaminase (auch Myoadenylat-Deaminase genannt), das AMP in IMP (Inosinmonophosphat) umwandelt, nicht richtig funktioniert. Infolgedessen reichert sich AMP zusätzlich in der Zelle an und wird als Purin ausgeschieden. So gehen große Mengen Adenosin als Purin verloren. Etwa 1 bis 2 % der Menschen europäischer Herkunft leiden an dieser Krankheit. Eine deutliche Linderung der Symptome wird bei einer Dosierung von täglich 2 Gramm pro kg Körpergewicht beobachtet. Es wurden Fallstudien beschrieben, in denen Patienten während der körperlichen Anstrengung alle 10-30 Minuten eine Dosis von 4 Gramm Ribose einnahmen, so dass sie sich ohne Krankheitssymptome bewegen konnten. Tägliche Gesamtdosen von bis zu 60 Gramm wurden ohne Nebenwirkungen vertragen (Zöllner, 1986).

    Körperliche Anstrengung und Sport

    Nach intensiver körperlicher Anstrengung kann der Körper die Auswirkungen einer Hypoxie (niedrige Sauerstoffkonzentrationen) erfahren. Besonders Athleten mit explosiven Kraftanstrengungen, wie Gewichtheber und Sprinter, können von Ribose profitieren. In einer randomisierten, placebokontrollierten Studie an 12 gesunden Männern zeigte sich nach einer Supplementierung mit Ribose mit einer Dosis von 10 Gramm/Tag über 4 Wochen eine signifikante Zunahme der Muskelkraft (Van Gammeren, 2002). Auch untrainierte Personen, die ein intensives Training absolvierten, zeigten eine bessere Leistung und schnellere Erholung nach Supplementierung von Ribose in einer Dosierung von 10 Gramm/Tag über 5 Tage; im Übrigen war die Wirkung von Ribose bei trainierten Personen geringer (Seifert, 2017). Es scheint offensichtlich, dass auch Ausdauerathleten von einer Supplementierung mit Ribose profitieren können, aber die Wissenschaft ist diesbezüglich nicht eindeutig (Hellsten, 2004).

  • Obwohl Ribose ein Zucker ist, kann sie den Blutzuckerspiegel senken. Vermeiden Sie die Verwendung von Ribose bei Diabetikern, da sie die glucosesenkende Wirkung von Insulin oder anderen oralen Blutzuckersenkern stören und verstärken kann. Vermeiden Sie die Verwendung von Ribose auch bei Patienten mit Hypoglykämie.

    Es sind keine Daten über die Verwendung von Ribose während der Schwangerschaft oder Stillzeit bekannt.

  • Auf der Grundlage von practice based evidence (Anwendung in der Praxis) kann Ribose in Dosen von 3 bis 60 Gramm pro Tag empfohlen werden. Als Erhaltungsdosis kann die Einnahme von einigen Gramm pro Tag ausreichen. Für intensive Anstrengungen und therapeutische Zwecke können unter Berücksichtigung der Person, der Wechselwirkungen, der Indikation usw. höhere Dosen verwendet werden.

    Bisher scheint es, dass für die beste Wirkung von Ribose beim Sport die Ribose so nahe wie möglich um die oder während der sportlichen Leistung eingenommen werden sollte. Ein Beispiel könnte sein: 3 bis 5 Gramm Ribose 30 Minuten vor der Anstrengung und die gleiche Menge unmittelbar nach der Anstrengung einnehmen. An Ruhetagen, wenn kein intensives Training oder Wettkampf stattfindet, wird eine Dosis von etwa 2 Gramm Ribose kurz vor dem Schlafengehen empfohlen. Für Sportler ist auch die Kombination von Kreatin und Ribose interessant, da sie eine synergistische Wirkung haben.

  • Es gibt nicht viele Daten zur Toxizität nach der Verwendung von Ribose. In einer Studie an gesunden Personen, in der hohe Tagesdosen von 20 Gramm Ribose (2 x 10 Gramm) über 2 Wochen verabreicht wurden, führte die Supplementierung nicht zu hämatologischen oder biochemischen Anomalien. Das einzige Symptom war eine leichte Hypoglykämie und eine leicht erhöhte Harnsäure, die als unbedeutend angesehen wurde (Seifert, 2008).

    Es wurde nachgewiesen, dass die Ribose-Werte bei Patienten mit Diabetes mellitus Typ II erhöht sind. Ein erhöhter Ribose-Gehalt im Blut ist an der Entstehung von diabetischen Komplikationen wie diabetischer Enzephalopathie und Nephropathie beteiligt, aber der Mechanismus dahinter wird noch nicht gut verstanden. Aus Studien ging hervor, dass eine verlängerte Supplementierung von Ribose in einer relativ hohen Dosierung (tägliche Verabreichung von 2 Gramm pro kg Körpergewicht pro Tag über 30 Tage) bei Mäusen eine NLRP3-vermittelte Entzündung in glomerulären Podozyten auslösen kann. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass nach längerer Verabreichung von Ribose glomeruläre Schäden über den AGE/RAGE-Signalweg auftreten, der einer der wichtigen Mechanismen ist, die zu diabetischer Nephropathie führen können (Hong, 2019). Diabetes ist eine Kontraindikation für die Verwendung von Ribose.

  • Ribose wird im Allgemeinen gut vertragen. Bei extrem hohen Dosen (60 Gramm pro Tag oder mehr) können gastrointestinale Störungen (aufgrund von osmotischem Durchfall) auftreten.

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    Vermeiden Sie die gleichzeitige Verwendung von Ribose mit Insulin und anderen blutzuckersenkenden Mitteln (Naturheilmitteln).

  • Ribose ist der Grundbestandteil von ATP. Wichtige Synergisten für Ribose sind Kreatin, L-Carnitin und Coenzym Q10. Kreatinphosphat liefert die Phosphatgruppe zur erneuten Produktion von ATP aus ADP und trägt so zur Aufrechterhaltung einer hohen Verfügbarkeit von Adenosin in der Zelle bei. Bei Patienten mit einer ischämischer Herzerkrankung führt die Kombination von Ribose und Kreatin (Verhältnis 2,5:1) zu günstigen Wirkungen (Derosa, 2019). L-Carnitin und Coenzym Q10 wirken auch gut mit Ribose zusammen, um den zellulären Energiestoffwechsel zu verbessern (Pauly, 2000). L-Carnitin und Coenzym Q10 wirken beide in der inneren Membran der Mitochondrien. L-Carnitin sorgt für den Transport von langkettigen Fettsäuren über die Membran. Coenzym Q10 ist Teil der oxidativen Phosphorylierung. Magnesium ist dabei unentbehrlich für die Freisetzung der in ATP gespeicherten Energie.

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