D-Ribose - Natura Foundation

D-Ribose
Orthomoleculaire therapie
BESCHRIJVING
D-Ribose is een natuurlijke suiker, een monosacharide met vijf koolstofatomen (pentosesuiker). Het is een centraal onderdeel van
nu¬cleotiden - de componenten waaruit het DNA en RNA zijn opgebouwd - evenals van voor de celstofwisse¬ling essentiële stoffen als
ATP, cAMP, NAD, FAD en co-enzym A. Ribose kan onder normale omstandigheden in het lichaam uit glucose worden gemaakt, maar dat
is een relatief traag proces. De geproduceerde ribose wordt in de cellen omgezet in energie door het aanzetten en stimuleren van
ATP-productie. ATP, voluit adenosine trifosfaat, is een molecuul dat energie opslaat en levert. Het is de energetische basis voor alle
cellulaire processen. ATP-moleculen vormen als het ware de accu van onze cellen zodat de benodigde energie voor al onze lichaamsfuncties
en dagelijkse activiteiten zo goed mogelijk gegarandeerd is. ATP wordt verbruikt en moet telkens weer opnieuw worden aangemaakt om de
cellen te voorzien van de nodige energie. In zekere zin worden de cellen zo ‘opgeladen’. Gezonde vitale cellen vullen hun ATP voorraden
voortdurend aan. Echter, onder zware omstandigheden zoals stress, zware inspanningen, verwonding, ziekte of bij veroudering zijn weefsels,
zoals het hart en de skeletspieren, vaak onvoldoende in staat om ATP voorraden optimaal op peil te houden. De beschikbaarheid van ribose
en creatine kan hierbij een cruciale rol spelen.
WERKING
Energieproductie
1. Bij normale omstandigheden met voldoende zuurstof en brandstof.
ATP bestaat uit adenosine (een adenine nucleotide) dat aan drie fosfaatgroepen is gekoppeld. De in ATP opgeslagen energie komt
vrij als de verbinding met de derde fosfaatgroep wordt verbroken. Daarbij wordt adenosine difosfaat (ADP) en anorganisch fosfaat
gevormd. In een aerobe situatie, als er veel zuurstof voorradig is, wordt de binding tussen ADP en de (derde) fosfaatgroep snel weer
hersteld, waarbij opnieuw ATP wordt gevormd.
2. Bij verhoogde energievraagAls de energievraag aanhoudt, staat creatinefosfaat (CrP) zijn fosfaat¬groep af aan ADP om zo weer ATP
te vormen. Als ook de cellulaire bron¬nen van CrP zijn uitgeput, valt de cel terug op een derde mechanisme voor de productie van
ATP: de myokinasereactie.
3. Bij een uitputtende energievraag: Myokinase-reactie
In dit proces worden twee ADP-moleculen gebruikt om één ATP-molecuul te vormen waarbij een adenosine monofosfaat-molecuul
(AMP) overblijft. Het resul¬taat is dat AMP zich ophoopt en deels wordt afgebroken tot adenosine, inosine, hypoxanthine,
urinezuur en andere purines, die via het bloed worden afgevoerd. Een dergelijke situatie ontstaat tijdens hypoxie; de spieren
verbruiken dan sneller zuurstof dan de bloedbaan kan aanvoeren. In dergelijke omstandigheden kunnen de ATP-concentraties sterk
dalen.
Door grote hoeveelheden adenosine en andere purines in de bloedbaan te brengen, probeert het lichaam de zuurstoftoevoer in een hypoxiesituatie zoveel mogelijk veilig te stellen. Dit proces leidt tot een verwijding van de slagaders naar het hoofd en de spieren, maar leidt tot
vernauwing van de slagaders naar organen die niet direct essentieel zijn tijdens een noodsituatie. De prijs die men echter betaalt is het
verlies van grote hoeveelheden cellulair adenosine.
In de cel kan dus de beschikbaarheid van ATP, ADP en AMP (in het vervolg ook wel aangeduid als adenosine nucleotiden), tijdens zware
hypoxie met wel 50% afnemen. Een dergelijke afname in de cellulaire energievoorraden kan leiden tot vermoeidheid, kramp, spierpijn,
stijfheid en verstoringen op weefselniveau.
Zelfs als de zuurstofconcentraties snel weer normaal worden, kan het enkele dagen duren voordat de energie¬voorraden zich hebben hersteld.
In pathologische omstandigheden, zoals bij ischemische hartaandoeningen, kan dat nog veel langer duren en blijft de ATP-voorraad daardoor
chronisch te laag.
Suppletie van ribose kan hier van grote klinische waarde zijn. Er is namelijk een sterke biochemische basis voor het feit, dat ribosesuppletie
bijdraagt aan het verkrijgen van energie. Zo tonen vele studies het vermogen van ribose om de ATP-concentraties in de cel te verhogen
tijdens of na hypoxie-situaties.
Van uitputting naar herstel
Op twee manieren probeert de cel bij uitputting de voorraad adenosine nucle¬otiden weer op peil te krijgen: hergebruik en nieuwsynthese.
Hergebruik houdt in dat uit de AMP-afbraakproducten weer AMP en uiteindelijk ATP wordt geproduceerd. Langs de tweede route worden
nieuwe nucleotiden geproduceerd uit ribose. Voor beide routes is ribose onontbeerlijk.
Eigen productie van ribose schiet vaak tekort
In principe kan ribose in de lichaamscellen uit glucose worden geproduceerd, maar de enzymatische stappen verlopen langzaam. Als gevolg
daarvan wordt ribose slechts mondjesmaat aangemaakt. Met name de hartspier en het skeletspierweefsel zijn daardoor vaak onvoldoende in
staat om grote verliezen aan adenosine nu¬cleotiden te compenseren die na bijvoorbeeld zware inspanning of bij ziekte kunnen optreden.
Suppletie van ribose omzeilt dan de trage riboseaanmaak uit glucose waardoor het snel beschikbaar is voor zowel nieuwsynthese van
adenosine als voor her¬gebruik van AMP-afbraakproducten, die anders verloren zouden zijn gegaan. In vitro kon ribose de nieuwsynthese
van ATP, ADP en AMP in spierweefsel met een factor drie tot vijf verhogen. Hergebruik van AMP-afbraakproducten nam zelfs met een factor
drie tot acht toe, afhankelijk van het type skeletspier.
Sport
Na intensieve lichamelijke inspanning kan het lichaam de gevolgen van hypoxie (lage zuurstofconcentraties) ervaren. Met name sporters die
kortdurende, vrij explosieve inspanningen verrichten, zoals bij gewichtheffen, sprinten en krachttraining, zullen het meest bij ribose gebaat
zijn. Verder heeft ribose ook zin bij sporten die intermitterende intensieve inspanningen vergen, zoals voetbal en basketbal. We kennen ook
de schaatsers die tijdens kampioenschappen zo ‘diep’ gaan dat ze cyanotische verschijnselen vertonen zoals een blauwe tong en lippen
(hypoxie). Het lijkt voor de hand te liggen dat sporters kunnen profiteren van suppletie met ribose, maar niet alle facetten zijn
wetenschappelijk onderzocht. Veel sporters zijn echter enthousiast over het gebruik van ribose en geven aan dat ze beter herstellen en minder
vermoeid zijn. Duur¬sporters kunnen baat hebben wanneer ze tijdens de inspanning een dosis nuttigen van 2 tot 5 gram per inspanningsuur.
De wetenschap is verder niet eenduidig in hoeverre duursporters, als langeafstandlopers en wielrenners, sneller herstellen met ribose.
Onderzoek geeft tot dusver aan dat voor het beste effect ribose zo dicht mogelijk rondom of tijdens de sportieve prestatie moet worden
ingenomen, bijvoorbeeld 3 tot 5 gram 30 minuten voor de inspanning, en eenzelfde hoeveelheid er vlak na. Ribose lost goed op in water,
heeft ongeveer de helft van de zoetkracht van sucrose en een aangename smaak, waardoor het ook goed gemengd kan worden met
sportdranken die tijdens de inspanning worden geconsumeerd. Op rustdagen, wanneer geen intensieve training of wedstrijd plaatsvindt, is
een dosis van zo’n 2 gram ribose vlak voor het slapen gaan aan te raden. Voor sporters is ook de combinatie van creatine en ribose zeer
interessant waarbij de dosering van creatine hoger ligt dan voor ribose. De creatine/ribose verhouding ligt dan bijvoorbeeld op 4:1 of 3:1.
Medische relevantie
Hartaandoeningen
Een hart in slechte conditie is onvoldoende in staat het bloed naar de weefsels te pompen. Daardoor krijgen de weefsels niet genoeg zuurstof
voor een adequate (aerobe) ATP-productie.
Het hart is in belangrijke mate afhankelijk van de voorraad PPRP (geactiveerd ribose) voor het energieherstel.
In geval van ischemie in de hartspier kunnen de ATP-niveaus met meer dan 50% afnemen en kan het zeven tot tien dagen duren voordat de
ATP-niveaus weer hersteld zijn. Uit verschillende onderzoeken blijkt dat ribosesuppletie bijdraagt aan een herstel van de ATP-spiegels en
hartfunctie: de niveaus zijn binnen één à twee dagen vrijwel hersteld.
Bij patiënten met hartfalen oftewel hartinsufficiëntie (decompensatio cordis) bleek het hart na acht weken ribosesuppletie aanmerkelijk beter
te functioneren op tal van parameters.
COPD
COPD (chronic obstructive pulmonary disease) is een longaandoening die op termijn tevens leidt tot een schadelijke belasting voor het hart.
De resultaten van een gepubliceerde casestudie wijzen op een verbeterde hartfunctie en een toegenomen circulatie in de long met een toename
van de gasuitwisseling. De toepassing van ribose resulteerde in een aanmerkelijke verbetering van de fysieke prestaties.
Fibromyalgie (FMS) en chronische vermoeidheid (CVS)
Meestal gaat fibromyalgie gepaard met lage zuurstofconcentraties in het spierweefsel (lokale hypoxie). Mogelijk is dit het gevolg van een
ver¬stoorde ATP-productie door een verstoorde oxidatieve fosforilatie en/of een deficiëntie van stoffen die nodig zijn voor de productie van
ATP. ATP-depletie leidt tot een verstoord functioneren van de cel en uiteindelijk tot de spierpijn en spierstijf¬heid die patiënten met het
fibromyalgiesyndroom vaak ervaren. Casestudies en een verkennende studie met 41 patiënten wijzen op een significante vermindering van
symptomen na ribosesuppletie. Tweederde van de 41 patiënten met FMS en/of CVS vertoonde zowel op het vlak van energie, slaap,
mentale helderheid en pijn als algemeen welbevinden een significante verbetering met driemaal daags 5 gram ribose. Gemiddeld noteerde
men via een VAS een toename van energie en algemeen welbevinden van respectievelijk 45% en 30%.
Myoadenylaat-deaminase-deficiëntie
Ribose is mogelijk ook in staat om symptomen als spierkramp, -pijn en -stijfheid te voorkomen bij patiënten met myoadenylaat-deaminasedeficiëntie (MADD). MADD is een genetische afwijking waarbij het enzym AMP-deaminase (ook wel myoadenylaat-deaminase genoemd),
dat AMP omzet in IMP (inosine-monofosfaat) niet goed functioneert. Hierdoor hoopt AMP zich op in de cel en wordt volgens het in figuur
1 beschre¬ven mechanisme als purine afgevoerd. Zo gaan grote hoeveelheden adenosine als purine verloren. Ongeveer 1 tot 2% van de
mensen van Europese oorsprong leidt aan deze aandoening. Een duidelijke verlichting van symptomen wordt waargenomen bij een dosering
van 0,2 gram per kg lichaamsgewicht per dag. Er zijn casestudies beschreven waarbij patiënten tijdens fysieke prestaties iedere 10-30
minuten een dosering van 4 gr. ribose innamen, waarbij ze zich zonder ziektesymptomen konden inspannen. Totale dagdoseringen tot wel
60 gr. werden hierbij zonder bijwerkingen verdragen.
Veiligheid
Een onderzoek onder gezonde personen waarbij hoge dagdoseringen van 20 gr Ribose (2x10gr) gedurende 2 weken werden toegepast,
resulteerde niet in hematologische of biochemische afwijkingen. Het enige verschijnsel was een lichte hypoglycemie en een iets verhoogd
urinezuur dat als niet significant werd beschouwd. Het blijkt namelijk dat ribose de afgifte van insuline kan bewerkstelligen, maar dat dit
niet volledig het hypoglycemisch verschijnsel verklaart. Mogelijk licht de verklaring in een tevens verminderde insulineresistentie als
gevolg van een afname van de oxidatieve stress. Een pilotstudie wees op een daling van oxidatieve stress als gevolg van suppletie met
ribose.
Alhoewel het hypoglycemisch effect van ribose dosisafhankelijk is en het gebruik van enkele grammen per dag waarschijnlijk geen
ongewenste effecten oplevert, lijkt het voor de hand liggend dat voorzichtigheid geboden is bij personen die diabetesmedicatie gebruiken.
Ribose wordt na consumptie snel opgenomen en bereikt na ongeveer 45 minuten zijn hoogste concentratie in het bloed. De halfwaardetijd in
de bloedbaan bedraagt ongeveer een half uur. Verder hoopt het zich niet op in de weefsels en wordt ribose in cellen niet in vrije vorm
opgeslagen. Alhoewel in vitro onderzoek toont dat D-ribose sneller dan glucose advanced glycation endproducts (AGE’s) vormt, lijkt dit
niet representatief voor de dagelijkse praktijk.
Hoge doseringen ribose zullen slechts kortstondig leiden tot hogere bloedwaarden, maar dit zal concentraties tussen de 0,1 en maximaal 1
mmol opleveren waarbij in vitro-onderzoek met ribose-concentraties boven 0,15 mmol zelfs wijst op een daling van glycatieprocessen.
Anders dan geldt voor glucose, is het onwaarschijnlijk dat ribose als suiker een rol speelt bij de vorming van ongewenste AGE’s.
Bij extreem hoge doseringen (60 gram per dag of meer) kunnen gastro-intestinale stoornissen (als gevolg van osmotische diarree) optreden.
Algemeen geldt dat het deel dat wordt opgenomen en niet wordt gebruikt, wordt uitgescheiden via de urine of in de lever wordt omgezet in
glucose en verder naar glycogeen. Over het gebruik van ribose tijdens zwangerschap of lactatieperiode zijn geen gegevens bekend.
DOSERING
Aanbevelingen voor ribose kunnen variëren tussen de 3 en 60 gram per dag. Een veelgebruikte dosering is tweemaal per dag tussen de 2 en
10 gram. In onderzoek worden echter vaak hogere doseringen Ribose gebruikt (16 tot 36 gram per dag), ingenomen in vier doses. Wegens
de goede oplosbaarheid en aangename zoete smaak laat ribose zich goed mengen in dranken of vloeibaar voedsel.
SYNERGISME
Creatine is een ideale synergist voor ribose. Creatinefosfaat levert de fosfaatgroep om uit ADP weer ATP te produceren en draagt zo bij aan
het behoud van een grote beschikbaarheid van adenosine in de cel. Suppletie met creatinemonohydraat en ribose wordt aanbevolen in een
verhouding van 4:1. Ook Acetyl-L-carnitine en co-enzym Q10 werken goed samen met ribose bij het verbeteren van de cellulaire
energiestofwisseling.
REFERENTIES
1. CA, J. Scientific Rationale for the Nutritional Use of D-Ribose to Support Skeletal Muscle Health and Function. Beschikbaar:
http://www.bioenergy.com/downloads/Ribose%20in%20Muscle%20050924.pdf via het Internet
2. Zarzeczny R, Jeffrey J. Brault JJ, Abraham KA, et al. Influence of ribose on adenine salvage after intense muscle contractions.
Journal of Applied Physiology 2001; 91:1775-1781.
3. Zimmer HG. Regulation of and intervention into the oxidative pentose phosphate path¬way and adenine nucleotide metabolism in
the heart. Mol Cell Biochem 1996; 160-161: 101-109
4. Zimmer HG. The oxidative pentose phosphate pathway in the heart: regulation, physi¬ological significance, and clinical
implications. Basic Res Cardiol 1992; 87: 303-316
5. CA, J. D-Ribose in Congestive Heart Failure and Ischemic Disease. Beschikbaar: http://www.bioenergy.com/downloads
/ribose%20in%20Heart%20Failure.pdf via het Internet
6. Smolenski RT, Raisky O, Slominska EM, Abunasra H, Kalsi KK, 0. Protection from reperfusion injury after cardiac
transplantation by inhibition of adenosine metabolism and nucleotide precursor supply. Circulation 2001; 104: I246-52
7. Smolenski RT, Kalsi KK, Zych M, Kochan Z, Yacoub MH. Adenine/ribose supply increases adenosine production and protects
ATPpool in adenosine kinase-inhibited cardiac cells. J Mol Cell Cardiol 1998; 30: 673-683
8. Pauly DF, Pepine CJ. D-Ribose as a supplement for cardiac energy metabolism. J Cardio¬vasc Pharmacol Ther 2000; 5: 249-258
9. Kalsi KK, Smolenski RT, Yacoub MH. Effects of nucleoside transport inhibitors and adenine/ribose supply on ATPconcentration
and adenosine production in cardiac myocytes. Mol Cell Biochem 1998; 180: 193-199
10. MAM. D-Ribose Improves Ventilatory Efficiency in Congestive Heart Failure Patients.Presented at the American College of
Cardiology’s Annual Scientific Session 2005 in Orlando. 2005
11. Pauly DF, Pepine CJ. Ischemic heart disease: metabolic approaches to management. Clin Cardiol 2004; 27: 439-441
12. Pauly DF, Johnson C, St Cyr JA. The benefits of ribose in cardiovascular disease. Med Hypotheses 2003; 60: 149-151
13. Omran H, Illien S, MacCarter D, St Cyr J, Luderitz B. D-Ribose improves diastolic func¬tion and quality of life in congestive
heart failure patients: a prospective feasibility study. Eur J Heart Fail 2003; 5: 615-619
14. Wagner S, Herrick J, Shecterle LM, St Cyr JA. D-ribose, a metabolic substrate for congestive heart failure. Prog Cardiovasc Nurs.
2009 Jun;24(2):59-60.
15. Dean J. MacCarter, L. M. Shecterle & J. A. St. Cyr: D-Ribose Benefits COPD: The Internet Journal of Pulmonary Medicine.
2007; Volume 7, Number 2.
16. CA, J. D-Ribose in Fibromyalgia and Neuromuscular Disease. Beschikbaar: http://www.bioenergy.com/downloads
/ribose%20in%20Fibromyalgia.pdf via het Internet
17. Gebhart B, Jorgenson JA. Benefit of ribose in a patient with fibromyalgia. Pharmaco¬therapy 2004; 24: 1646-1648
18. Teitelbaum JE, Johnson C, St Cyr JA. The Use of D-Ribose in Chronic Fatigue Syndrome and Fibromyalgia: A Pilot Study. The
Journal of Alternative and Complementary Medicine. November 2006, 12(9): 857-862.
19. Zöllner N, Reiter S, Gross M, et al. Myoadenylate deaminase deficiency Successful symptomatic therapie by high odse oral
administration of ribose. Journal of Molecular medicine, 1986; (64)24;1281-1290
20. Hellsten Y, Skadhauge L, Bangsbo J. Effect of ribose supplementation on resynthesis of adenine nucleotides after intense
intermittent training in humans. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2004; 286: R182-8
21. Seifert J, Angela Frelich A, Linda Shecterle L, St Cyr J. Assessment of Hematological and Biochemical parameters with extended
D-Ribose ingestion. Journal of the International Society of Sports Nutrition 2008, 5:13
22. Seifert JG, Subudhi AW, Fu MX, et al. The role of ribose on oxidative stress during hypoxic exercise: a pilot study. J Med Food.
2009 Jun;12(3):690-3
23. Cervantes-Laurean D, EL Jacobson, MK Jacobson. Glycation and glycoxidation of histones by ADP-ribose. J Biol Chem,
1996;271(18):10461-10469.
24. Bailey AJ, TJ Sims, NC Avery, EP Halligan. Non-enzymatic glycation of fibrous collagen: reaction products of glucose and ribose.
Biochem J, 1995;305(Pt 2):385-390.
25. Khalifah RG, P Todd, AA Booth, SX Yang, JD Mott, BG Hudson. Kinetics of nonenzymatic glycation of ribonuclease A leading to
advanced glycation end products. Paradoxical inhibition by ribose leads to facile isolation of protein intermediate for rapid
post-Amadori studies. Biochm, 1996;35(15):4645-4654.
26. Wei Y, Chen L, Chen J, et al. Rapid glycation with D-ribose induces globular amyloid-like aggregations of BSA with cytotoxicty to
SH-SY5Y cells. BMC Cell Biol.2009;10:10
27. Chen L, Wei Y, Wang X, He R. D-Ribosylated Tau forms globular aggregates with high cytotoxicity. Cell Mol Life Sci.
2009;66(15):2559-71