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Monographien


D-Ribose

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Beschreibung

D-Ribose is ein natürlicher Zucker, ein Monosaccharid mit fünf Kohlenstoffatomen (Pentose-Zucker). Es handelt sich hierbei um den zentralen Bestandteil von Nukleotiden – die Komponenten, aus denen DNA und RNA gebildet werden – sowie von für den Zellstoffwechsels wesentiche Substanzen wie ATP, cAMP, NAD, FAD und Co-Enzym A. Ribose kann im Körper unter normalen Umständen aus Glukose gebildet werden, aber es handelt sich dabei um einen relativ langsamen Prozess. Diese Ribose wird in den Zellen durch Aktivierung und Stimulierung der ATP-Produktion in Energie umgewandelt. ATP (Adenosin-Tri-Phosphat) ist ein Molekül, das Energie speichert und liefert. Es ist die energetische Basis für alle zellulären Prozesse. ATP-Moleküle bilden sozusagen eine Art Akku für unsere Zellen, sodaß die benötigte Energiezufuhr optimal gewährleistet ist, vor allen Dingen für unserer Körperfunktionen und die täglichen Aktivitäten. ATP wird verbraucht und muss immer wieder aufs Neue gebildet werden um die Zellen mit der notwenigen Energie zu versorgen. Im gewissen Sinne werden die Zellen so “aufgeladen”. Gesunde vitale Zellen füllen Ihren ATP-Vorrat fortlaufend auf. Jedoch, unter schwierigen Umständen, sowie Stress, starker Anspannung, Verletzungen, Krankhiet oder durch Alterung ist das Gewebe von z. B. von Herz oder Skelettmuskulatur oftmals nicht in der Lage, den ATP-Vorrat auf optimalen Niveau zu halten. Die Verfügbarkeit von Ribose und Kreatin kann hierbei eine wesentliche Rolle spielen.

Wirkung

Energieproduktion
  1. Unter normalen Umständen mit ausreichend Sauerstoff und Energie ATP besteht aus Adenosin (ein Adeninnucleotid), das an drei Phosphatgruppen gekoppelt ist. Die in dem ATP gespeicherte Energie wird frei, wenn die Verbindung mit der dritten Phosphatgruppe aufgepalten wird. Dabei wird Adenosindiphosphat (ADP) und anoranisches Phosphat gebildet. In einer aeroben Situation in der viel Sauerstoff vorrätig ist, wird die Verbindung zwischen ADP und der (dritten) Phosphatgruppe schnell wieder hergesellt, wobei aufs Neue ATP gebildet wird.
  2. Bei erhöhtem Energiebedarf. Wenn der Energiebedarf anhält, tritt Kreatinphosphat (CrP) seine Phosphatgruppe an ADP ab um auf diese Weise wieder ATP zu bilden. Wenn auch die zellulären CrP-Quellen erschöpft sind, fällt die Zelle auf einen dritten Mechanismus der ATP-Produktion zurück: die Myokinase-Reaktion. 
  3. Bei einem erschöpfenden Energiebedarf: Myokinase-Reaktion
In diesem Prozess werden zwei ADP-Moleküle benötigt um ein ATP-Molekül zu bilden, wobei ein Adenosin Monophosphat-Molekül (AMP) übrigbleibt. Das Resultat ist, daß AMP akkumuliert und zum Teil zu Adenosin, Inosin, Hypoxanthin, Harnsäure und anderen Purinen abgebaut wird, die dann über das Blut abgegeben werden. Eine derartige Situation entsteht während einer Hypoxie; die Muskulatur verbraucht den notwendigen Sauerstoff in diesem Fall schneller als über die Blutbahn herbefördert werden kann. Unter derartigen Umständen können die ATP-Konzentrationen stark abfallen.
Der Körper probiert die Sauerstoffzufuhr in einer Hypoxie-Situation sogut wie möglich sicherzustellen indem er große Mengen Adenosin und andere Purine in die Blutbahn ausschüttet.  Dieser Prozess führt zu einer Erweiterung der Schlagadern in Richtung Kopf und Muskulatur, jedoch zu einer Verengung der Schlagadern in Richtung der Organe, die während dieser Notsituation nicht direkt betroffen sind. Der Preis, den der Mensch jedoch dafür bezahlt ist der Verlust einer beträchtlichen Menge zellulären Adenosins.

In der Zelle kann die Verfügbarkeit von ATP, ADP und AMP (im folgenden auch als Adenosin-Nucleotide bezeichnet) während einer starken Hypoxie entsprechend bis zu 50% abnehmen. Eine derartige Abnahme in den zellulären Energievorräten kann zu Müdigkeit, Krämpfen, Muskelschmerzen, Steifheit und Störungen auf Gewebs-Ebene führen.
Selbst wenn die Sauerstoffkonzentrationen sich schnell wieder normalisieren, kann es einige Tage dauern bevor die Energievorräte wieder hergestellt sind. Unter pathologischen Umständen, wie z. B. bei ischämischen Herzbeschwerden, kann das weitaus länger dauern. Der ATP-Vorrat ist in diesem Fall chronisch erniedrigt. Eine Supplementierung mit Ribose kann hier von bedeutenden klinischen Nutzen sein. Die biochemische Grundlage für die Tatsache, daß eine Supplementierung mit Ribose zu der Rückgewinnung von Energie beiträgt, ist weitreichend. Beispielsweise zeigen viele Studien die Fähigkeit von Ribose auf, die ATP-Konzentrationen in der Zelle während oder nach einer Hypoxie-Situation erhöhen zu können.

Von Erschöpfung zu Erholung
Auf zwei Wegen probiert die Zelle bei Erschöpfung den Vorrat an Adenosin-Nukleotiden wieder aufzufüllen: Wiederverwendung und Neubildung. Eine Wiederverwendung beinhaltet, dass aus AMP-Abbauprodukten wieder AMP und letztendlich ATP produziert wird. Auf dem zweiten Weg werden aus Ribose neue Nukleotide produziert. Für beide Wege ist Ribose unentbehrlich.

Die Eigenproduktion von Ribose reicht oft nicht aus
Im Prinzip kann Ribose in den Zellen aus Glukose gewonnen werden, die enzymatischen Schritte sind jedoch sehr langsam. Das Ergebnis ist eine spärliche Produktion von Ribose. Besonders die Herzmuskulatur und das Gewebe der Skelettmuskulatur sind dadurch oft nicht ausreichend in der Lage, große Adenosin-Nukleotid-Verluste zu kompensieren, wenn diese zum Beispiel als Folge starker Anspannung oder Krankheit auftreten.
Ribose-Supplementierung umgeht dann die langsame Ribose-Produktion aus Glukose wodurch diese schneller zur Verfügung steht, sowohl für eine Adenosin-Neusynthese als auch die Wiederverwendung von AMP-Abbauprodukten, die ansonsten verloren gegangen wären. In Vitro konnte Ribose die Neusynthese von ATP, ADP und AMP in Muskelgewebe mit einem Faktor drei bis fünf erhöhen. Die Wiederverwendung von AMP-Abbauprodukten nahm sogar mit einem Faktor drei bis acht zu, abhängig von dem Typ der Muskulatur.

Sport
Nach intensiver körperlicher Anspannung kann der Körper die Folgen einer Hypoxie (niedrige Sauerstofkonzentrationen) erfahren. Vor allen Dingen Sportler, die kurzfristige, explosive Anspannungen trainieren, wie Gewichtheben, Sprinten oder Krafttraining, können von Ribose profitieren. Ausserdem hat Ribose auch Sinn bei Sportarten, die eine intermittierende Kraftanstrengung erfordern, sowie Fußbal und Basketball. Wir kennen ebenso die Skater, die während der Meisterschaften so “tief” gehen, daß sie zyanotische Symptome zeigen, wie eine blaue Zunge oder blaue Lippen (Hypoxie). Es liegt auf der Hand, daß Sportler von einer Supplementierung mit Ribose profitieren können, wenn auch noch nicht alle Aspekte wissenschaftlich untersucht wurden. Viele Sportler sind jedoch begeistert von der Ribose-Supplementierung und sagen aus, daß die sich schneller erholen und weniger Ermüdungserscheinungen haben. Ausdauersportler können davon profitieren, wenn sie während des Trainings eine Dosis von 2 bis 5 Gramm pro Trainings-Stunde supplementieren. Wissenschaftlich gesehen ist noch nicht eindeutig in wiefern Ausdauersportler, so wie Langstreckenläufer und Radfahrer sich mit Ribose schneller erholen.

Bisherige Untersuchungen zeigen, daß Ribose die beste Wirkung hat, wenn sie zeitlich gesehen so kurz wie möglich vor bzw. nach der sportlichen Aktivität einenommen wird, z. B. 3-5 Gramm 30 min. vor dem Training und die selbe Menge kurz nach dem Training. Ribose ist gut lösbar in Wasser, hat etwa die Hälfte der Süßkraft von Sucrose und einen angenehmen Geschmack, wodurch sie auch gut unter Sportgetränke gerührt werden kann, die während des körperlichen Aktivität konsumiert werden. An Ruhetagen, wenn kein intensives Training oder Wettkampf stattfindet, ist eine Dosis von ca. 2 Gramm Ribose kurz vor dem Schlafengehen anzuraten. Für Sportler ist auch die Kombination von Kreatin und Ribose sehr interessant, wobei die Dosierung von Kreatin höher liegt als die der Ribose. Das Verhältnis von Kreatin / Ribose liegt dann z. B. bei 4:1 oder 3:1.

Medizinische Relevanz

Herzerkrankungen
Ein Herz in schlechter Verfassung ist unzureichend in der Lage, Blut in das Gewebe zu pumpen. Dadurch bekommt das Gewebe nicht genug Sauerstoff für eine adequate (aerobe) ATP-Produktion. Für die Wiederherstellung von Energie ist das Herz weitgehend abhängig von dem Vorat an PPRP (aktivierte Ribose). Im Falle einer Ischämie in der Herzmuskulatur kann das ATP-Spiegel mehr als 50% abnehmen und es kann sieben bis zehn Tage dauern, bis der ATP-Spiegel wieder hergestellt ist. Aus verschiedenen Untersuchungen wird deutlich, daß eine Ribose-Supplementierung zu der Wiederherstellung des ATP-Spiegels und der Herzfunktion beiträgt: Innerhalb von ein bis zwei Tagen ist der ATP-Spiegel in der Regel wiederhergestellt. Bei Patienten mit Herzinsuffizienz (decompensatio cordis) zeigte das Herz nach acht Wochen mit einer Ribose-Supplementierung einen deutlich verbesserten Zustand bei vielen verschiedenen Parametern.

COPD
COPD (chronisch obstruktive Lungenerkrankung) ist eine Lungenerkrankung, die im Lauf der Zeit auch eine schädigene Wirkung auf das Herz hat. Die Resultate einer veröffentlichten Fallstudie zeigt eine verbesserte Herzfunktion und eine verbesserte Durchblutung in der Lunge sowie eine Erhöhung des Gasaustauschs. Die Supplementierung mit Ribose zeigte eine deutliche Verbesserung der körperlichen Leistungsfähigkeit.

Fibromyalgie (FMS) und Chronisches Müdigkeitssyndrom (chronic fatigue syndrom = CVS)
Meistens geht die Fibromyalgie einher mit einer niedrigen Sauerstoffkonzentration des Muskelgewebes (lokale Hypoxie). Möglicherweise ist das die Folge einer gestörten ATP-Produktion die widerum durch eine gestörte oxidative Phosphorilierung entsteht und / oder einem Mangel an Substanzen, die für die Herstellung von ATP notwendig sind. ATP-Mangel führt zu gestörten Funktionen der Zelle und letztlich zu Muskelschmerz und Muskelsteifheit, beides Symptome, die Patienten mit Fibromyalgie häufig erfahren. Fallstudien und eine Pilotstudie mit 41 Patienten zeigen eine signifikante Verminderung von Symptomen nach der Ribose-Supplementierung. Zweidrittel der 41 Patienten mit FMS und / oder CVS zeigten sowohl in Hinsicht auf Energie, Schlaf, geistige Klarheit und Schmerz als auch auf das allgemeine Wohlbefinden eine signifikane Verbesserung bei einer Dosierung von 3 mal täglich 5 Gramm Ribose. Durchschnittlich konnten über die VAS-Skalierung eine Zunahme an Energie und allgemeinen Wohlbefinen von respektive 45% bzw. 30% verzeichnet werden.

Myoadenylatdesaminase-Mangel
Ribose ist möglicherweise auch in der Lage Symptome wie Muskelkrampf, -schmerz und –steifheit bei Patienten mit Myoadenylatdesaminase-Mangel (MADD) vorzubeugen. MADD ist eine genetische Abweichung bei der das Enzym AMP-Desaminase (auch Myoadenylatdesaminase genannt), welches AMP umwandelt in IMP (Inosinmonophosphat) nicht gut funktioniert. Hierdurch häuft sich AMP in der Zelle an und wird wie in dem in Abbildung 1 beschriebenen Mechanismus als Purin abgeführt. Auf diese Weise gehen große Adenosin-Mengen als Purin verloren. Ungefähr 1% bis 2%  der Menschen Europäischen Ursprungs leiden an dieser Störung. Eine deutliche Linderung der Symptome wird bei einer Dosierung von 0,2 Gramm pro kg / Körpergewicht / Tag wahrgenommen. Es werden Fallstudiien beschrieben in denen Patienten während einer körperlichen Anstrengung alle 10-30 Minuten eine Dosierung von 4 Gramm Ribose einnahmen, wodurch sie diese ohne Krankheitssymptome ausführen konnten. Insgesamt werden hier Dosierungen bis gut 60 Gramm  ohne Nebenwirkungen vertragen.

Sicherheit
Eine Studie mit gesunden Testpersonen, bei der hohe Tagesdosierungen von 20 Gramm Ribose (2 x 10 Gramm) für den Zeitraum von zwei Wochen verabreicht wurden, führte zu keiner hämatologischen oder biochemischen Abweichung. Das einzige Symptom war eine leichte Hypoglykämie sowie eine etwas erhöhte Harnsäure, die jedoch beide nicht als signifikant eingestuft werden können. Es scheint, daß Ribose die Freisetzung von Insulin auslösen kann, jedoch ebenso, daß diese Tatsache nicht alleine zuständig ist für das blutzuckersenkende Phänomen. Möglicherweise liegt die Erklärung in einer ebenfalls verminderten Insulinresistenz als Folge einer Abnahme von oxidativem Stress. Eine Pilotstudie konnte eine derartige Abnahme von oxidativem Stress als Folge von einer Supplementierung mit Ribose aufzeigen.
Obwohl die hypoglykämische Wirkung von Ribose dosisabhängig ist und die Einnahme von einigen Gramm pro Tag wahrscheinlich keine ungewünschten Auswirkungen nach sich zieht, liegt es auf der Hand, daß Vorsicht geboten ist bei Personen, die Medikamente aufgrund einer Diabetes-Erkrankung zu sich nehmen.

Nach der Einnahme wird Ribose schnell aufgenommen und erreicht nach ungefähr 45 Minuten seine höchste Konzentration im Blut. Die Halbwertzeit in der Blutbahn beträgt ungefähr eine halbe Stunde. Darüber hinaus sammelt es sich nicht an im Gewebe an und wird in Zellen ebensowenig in seiner freien Form gespeichert. Obwohl in-vitro-Studien zeigt, daß D-Ribose schneller als Glukose sogenannte Glykosilierungsendprodukte (AGE’s) bildet, scheint dies nicht repräsentativ zu sein für die tägliche Praxis.
Hohe Ribose-Dosierungen können höchstens kurzzeitig zu höheren Blutwerten führen, aber dabei handelt es sich um Konzentrationen zwischen 0,1 und maximal 1 mmol, wobei in-vitro-Studien mit Ribose-Konzentrationen über 0,15 mmol sogar auf sinkende Glykosilierungs-Prozesse hingewiesen wird. Entgegen dem, was für Glukose wahr ist, ist es unwahrscheinlich, daß Ribose als Zucker eine Rolle spielt bei der Bildung von ungewünschten AGE’s.

Bei extrem hohen Dosierungen (60 Gramm pro Tag oder mehr), können gastrointestinale Störungen (als Folge einer osmotischen Diarrhoe) auftreten. Allgemein gilt, daß der Teil, der aufgenommen und nicht verwendet wird, über den Urin ausgeschieden wird oder in der Leber in Glukose umgebaut wird und weiter zu Glykogen. Daten über Einnahme von Ribose während der Schwangerschaft oder der Stillzeit sind nicht bekannt.

Dosierung

Empfehlungen für Ribose können zwischen 3 und 60 Gramm pro Tag variieren. Eine häufig verwendete Dosierung liegt bei zweimal pro Tag zwischen 2 und 10 Gramm. In der Forschung werden jedoch häufig höhere Dosierungen verwendet (16 bis 36 Gramm pro Tag), eingenommen in 4 Dosen. Wegen der guten Löslichkeit und des angenehmen Geschmacks läßt sich Ribose gut unter Getränke oder flüssige Lebensmittel mischen.

Synergie

Kreatin ist ein idealer Synergist für Ribose. Kreatinphosphat liefert die Phosphatgruppe um aus ADP wieder ATP generieren zu können und trägt auf diese Weise zu der Aufrechterhaltung einer hohen Verfügbarkeit von Adenosin in der Zelle bei. Die Supplementierung von Kreatinmonohydrat und Ribose wird in einem Verhältnis von 4:1 empfohlen. Auch Acetyl-L-Carnitin und Coenzym Q10 wirken gut in Kombination mit Ribose bei der Verbesserung des zellulären Energiestoffwechsels.