D-Ribose

D-Ribose is een monosacharide (enkelvoudige suiker) dat het lichaam zelf kan vormen uit glucose. Het is een bouwstof van nucleotiden, belangrijke componenten van DNA en RNA, maar ook van ATP, onze universele energiedrager en andere stoffen die voor de energiestofwisseling belangrijk zijn, zoals FAD, NAD, co-enzym A en de belangrijke boodschapperstof cAMP. Ribose draagt dus bij aan de cellulaire energiestofwisseling.

De beschikbaarheid van ribose bepaalt de snelheid waarmee ATP geproduceerd kan worden. Wanneer het lichaam veel energie verbruikt, zoals bij ziekte of zware inspanning, schiet de eigen riboseproductie vaak tekort. Mensen met hartaandoeningen, fibromyalgie en het chronisch vermoeidheidssyndroom, maar ook topsporters kunnen baat hebben bij extra ribose om de ATP-voorraden weer aan te vullen.

Ribose dient als bouwstof van nucleotiden. Nucleotiden vormen de bouwstenen van ons genetisch materiaal (DNA en RNA). Een nucleotide bestaat uit een nucleobase (een purine of -pyrimidinebase), een ribosegroep (of in het geval van DNA een deoxyribose groep) en 1 of meerdere fosfaatgroepen.

Nucleotiden spelen in de vorm van adenosinenucleotiden een essentiële rol in de energiestofwisseling.

Adenosinenucleotiden bestaan uit de purinebase adenine, ribose en 1 of meerdere fosfaatgroepen, zoals adenosinemonofosfaat (AMP), adenosinedifosfaat (ADP) en adenosinetrifosfaat (ATP). Het zijn de belangrijkste energiemoleculen in ons lichaam, maar vormen ook de basis voor belangrijke cofactoren in de processen van cellulaire stofwisseling (glycolyse, citroenzuurcyclus en oxidatieve fosforylering), zoals nicotinamide-adenine-dinucleotide (NAD/NADH), flavine-adeninedinucleotide (FAD), co-enzym A (CoA). Bovendien is het de basis van cyclisch AMP (cAMP), een belangrijke intracellulaire boodschapperstof.

Het voornaamste werkingsgebied van ribose zijn de mitochondriën in de cel, waar de meeste ATP wordt gevormd (Mahoney, 2018). ATP is de belangrijkste energiebron in alle levende cellen. Alle lichaamsfuncties zijn afhankelijk van voldoende beschikbaar ATP. De opgeslagen energie in ATP komt vrij als de verbinding met de derde fosfaatgroep wordt verbroken. Daarbij wordt ADP en anorganisch fosfaat gevormd.

Cellen zijn in staat hun ATP voorraden aan te vullen op de volgende manieren:

Bij normale omstandigheden wanneer er voldoende zuurstof voorradig is (aerobe situatie) wordt de binding tussen ADP en de derde fosfaatgroep snel hersteld, waarbij opnieuw ATP wordt gevormd.

Als de energieaanvraag aanhoudt, staat creatinefosfaat (CrP) zijn fosfaatgroep af aan ADP om weer ATP te vormen.

Als ook de cellulaire bronnen van CrP zijn uitgeput, valt de cel terug op een derde mechanisme voor de productie van ATP: de myokinasereactie. Hierbij worden 2 ADP-moleculen gebruikt om 1 ATP-molecuul plus een AMP-molecuul te vormen.

De myokinasereactie wordt in gang gezet wanneer een cel veel energie, en dus ATP, verbruikt. ATP wordt opnieuw gevormd, maar ook de AMP-concentratie stijgt. Het resultaat is dat AMP zich ophoopt.

Om de verhouding AMP, ADP en ATP in balans te houden wordt overtollig AMP omgezet in inosine monofosfaat (IMP) en adenosine, van waaruit in rust met voldoende zuurstof weer AMP gemaakt kan worden. Zo wordt uiteindelijk weer ATP geproduceerd uit de AMP-afbraakproducten die anders verloren zouden zijn gegaan. Een aanzienlijk deel van de purines en bouwstoffen van nucleotiden verlaat op die manier echter de cel. Ook kan een cel zijn nucleotiden voorraad weer aanvullen door nieuwe nucleotiden te produceren uit ribose, maar dat duurt aanzienlijk langer dan hergebruik van AMP-afbraakproducten (Mahoney, 2018). Zowel voor nieuwsynthese als recycling van nucleotiden is ribose cruciaal (Hellsten, 2004).

Ribose is een natuurlijk suiker bestaande uit 5 koolstofatomen (pentose-suiker) dat ons lichaam in principe zelf produceert uit glucose via de zogenaamde pentose-fosfaat-route (pentose phosphate pathway, PPP). Glucose wordt als basis gebruikt maar moet eerst worden omgezet tot glucose-6-fosfaat (G6P). G6P kan op twee manieren door de cel worden gebruikt: als energiebron in de glycolyse of als bouwstof via de PPP. Glucose wordt onder invloed van het enzym glucose-6-fosfaat dehydrogenase (G6PD) omgezet in ribose-5-fosfaat (R5P). In het lichaam wordt R5P vervolgens geactiveerd tot 5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate (PRPP). PRPP wordt gebruikt bij zowel de nieuwvorming als recycling van nucleotiden (Mahoney, 2018).

De omzetting van glucose tot ribose is echter langzaam omdat het lichaam slechts lage concentraties G6PD bevat. Aanvoer van exogeen ribose kan de snelheid limiterende stappen van de PPP omzeilen (Thompson, 2014). Vooral in hartspierweefsel is minder G6PD aanwezig waardoor het lang duurt voordat glucose wordt omgezet in ribose. Het hart is daarom in belangrijke mate afhankelijk van de voorraad PRPP (Shecterle, 2018).

Bronnen van ribose

Verschillende soorten voeding bevatten lage hoeveelheden ribose; deze verhogen de ribosegehaltes in het lichaam echter minimaal. Om de ribosegehaltes in het lichaam te verhogen heeft een ribosesupplement de voorkeur. Bronnen van ribose zijn onder andere paddenstoelen (Wang, 2017), vlees en gevogelte (Chansataporn, 2019).

Ribose wordt goed en snel opgenomen door het lichaam. Ribose is goed biologisch beschikbaar: meer dan 80% van de gesuppleerde dosis wordt gemetaboliseerd naar R5P. Het precieze opnamemechanisme is vooralsnog niet bekend maar waarschijnlijk wordt het, net als andere monosachariden, voornamelijk met actieve transporteiwitten en via passieve diffusie opgenomen in de dunne darm (Thompson, 2014).

De voedingsmatrix speelt een rol in de opname van ribose uit voeding. Een koolhydraatrijke voeding verlaagt de hoeveelheid ribose die wordt opgenomen. Dit wordt waarschijnlijk veroorzaakt door competitie om transport naar de portale circulatie tussen de verschillende (mono)sachariden. Ribose en glucose zijn beide monosachariden. Een vetrijke maaltijd verlaagt de opname ook, maar in mindere mate (Thompson, 2014).

Onder normale omstandigheden is het lichaam in staat zelf voldoende ribose aan te maken uit glucose, maar het proces is onderhevig aan enzymatische stappen die echter vaak traag en inefficiënt verlopen (Mahoney, 2018). Wanneer er een grote aanslag op de ATP voorraden wordt gepleegd, zoals bij zware inspanning of ziekte, is het lichaam vaak niet in staat dit snel aan te vullen omdat de eigen productie van ribose vaak tekortschiet. Daarbij komt dat de hartspier nauwelijks beschikt over het G6PD-enzym en samen met het skeletspierweefsel vaak onvoldoende in staat is om grote ATP-verliezen te compenseren (Zimmer, 1996).

Aanvoer van ribose via een voedingssupplement kan zorgen voor een snel herstel van de voorraad adenosine nucleotiden. Op deze manier wordt de trage riboseproductie uit glucose omzeild. In het lichaam wordt ribose omgezet in geactiveerd ribose (ofwel 5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate, PRPP) zodat het direct beschikbaar is voor zowel de nieuwvorming van nucleotiden als de recycling van AMP-afbraakproducten.

Ribose kan gesuppleerd en gemakkelijk gedoseerd worden in de vorm van een poeder. Het wordt snel, binnen 30 minuten opgenomen in het lichaam (Thompson, 2014). Het hoopt zich niet op in de weefsels en een teveel wordt uitgescheiden via de urine of omgezet in het lichaam in glycogeen.

De behoefte aan ribose is groter bij fysieke activiteit en ziekte. Verminderde toevoer van zuurstof en bloed en andere stressvolle omstandigheden kunnen ervoor zorgen dat de cellulaire ATP-concentraties snel dalen. Tijdens zware hypoxie, een situatie waarin spieren sneller zuurstof verbruiken dan dat het bloed het kan aanvoeren, kan dit tot wel 50% afnemen (Ward, 1984).

In algemene zin is ribose nodig om energievoorraden te herstellen en van cruciaal belang na ziekte om herstelmechanismen in gang te kunnen zetten. Hieronder worden specifieke toepassingen voor ribosesuppletie verder toegelicht inclusief wetenschappelijke onderbouwing.

Wanneer de hartwerking verminderd is, is het belangrijk de hartspier van de juiste componenten en daarmee energie te voorzien zodat de pompfunctie verbetert (Kaus). Het vermogen van het hart om ATP te synthetiseren blijkt in belangrijke mate afhankelijk van de voorraad geactiveerd ribose, PPRP (Zimmer, 1996). Verscheidene onderzoeken beschrijven de gunstige effecten van ribosesuppletie op de hartwerking, maar ook L-carnitine, co-enzym Q10 en magnesium dragen bij aan een goede werking van de mitochondriën, de energieleveranciers, in het hartspierweefsel (Pauly, 2000).

In geval van ischemie van het hartspierweefsel kunnen de ATP-niveaus met meer dan 50% afnemen en kan het zeven tot tien dagen duren voordat de ATP-niveaus hersteld zijn (Ward, 1984; Ingwall, 2004).

Ribosesuppletie kan dit herstel aanzienlijk versnellen en zorgde in een ratten met een myocardinfarct voor herstel van ATP-concentratie binnen enkele dagen en voor verbetering van de hartfunctie (Zimmer, 1989).

In een studie met 20 mannen met een coronaire hartziekte zorgde suppletie van 60 gram ribose gedurende 3 dagen voor het verhogen van hun ischemische drempel, dat wil zeggen dat ze langer konden trainen voordat klachten van ischemie terugkwamen (Pliml, 1992).

In een recente gerandomiseerde, placebo-gecontroleerde studie met 53 patiënten met ischemische hartziekte werd ribosesuppletie bovendien gecombineerd met creatine. Creatine is een van-nature-aanwezig aminozuur dat zich vooral in de vorm van creatinefosfaat (CrP) bevindt in skeletspierweefsel en hartspierweefsel. De energetische staat van het hart wordt vaak aangeduid met het CrP/ATP ratio (Ingwall, 2004).

Suppletie van ribose (tot 5 gram/dag) in combinatie met creatine (tot 2 gram/dag), vitamine B1 en vitamine B6 gedurende 6 maanden bovenop standaardtherapie resulteerde in een verbeterde bewegingstolerantie ten opzichte van placebo (Derosa, 2019).

Myocardiale ischemie op lange termijn speelt een rol bij de ontwikkeling van congestief hartfalen. Een falend hart kenmerkt zich door een ernstig tekort aan energie (Ingwall, 2004). Een klinische studie met vijftien patiënten met een coronaire hartziekte en een ernstige vorm van chronisch hartfalen liet zien dat driemaal daags 5 gram ribose in vergelijking met placebo de diastolische hartfunctie significant verbeterde. Ook de levenskwaliteit en bewegingstolerantie waren significant beter (Omran, 2003).

In een pilotstudie (n=11) zorgde in 64% van de patiënten suppletie van 5 gram ribose per dag gedurende 6 weken voor een verbetering van de diastolische hartfunctie (Bayram, 2015). Eerste data van een studiegroep laten zien dat patiënten die leiden aan hartfalen met gepreserveerde ejectiefractie baat hebben bij zowel suppletie met ribose als ubiquinol, de actieve vorm van co-enzymQ10 (Pierce, 2018). Uit een gepubliceerd studieprotocol blijkt dat ze verder gaan onderzoeken of ribose- plus ubiquinolsuppletie gedurende 12 weken een gunstig effect heeft op symptomen zoals moeheid, gebrek aan energie, kortademigheid, bewegingsintolerantie en verminderde kwaliteit van leven waarmee deze patiënten vaak kampen (Pierce, 2018).

Daarnaast liet een retrospectieve analyse in coronaire bypassoperatie patiënten zien dat ribosesuppletie voor een significante verbetering zorgde in coronaire revascularisatie (Perkowski, 2011).

Fibromyalgie gaat vaak gepaard met lage zuurstofconcentraties in het spierweefsel (lokale hypoxie). Mogelijk is dit het gevolg van een verstoorde ATP-productie door een verstoorde oxidatieve fosforylatie 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 spierstijfheid die patiënten met het fibromyalgiesyndroom vaak ervaren. Een pilotstudie met 41 patiënten wijst op een significante vermindering van symptomen na ribosesuppletie. Twee derde van de 41 patiënten met fibromyalgie en/of CVS vertoonde met een dosis van driemaal 5 gram per dag zowel op het vlak van energie, slaap, mentale helderheid en pijn als algemeen welbevinden een significante verbetering. Gemiddeld noteerde men op een visueel analoge schaal een toename in energie van 45% en een toename in algemeen welbevinden van 30% (Teitelbaum, 2006).

Ribose is mogelijk ook in staat om symptomen als spierkramp, spierpijn en spierstijfheid te voorkomen bij patiënten met myoadenylaat-deaminase-deficiëntie (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 extra op in de cel en wordt het 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 2 gram per kg lichaamsgewicht per dag. Er zijn casestudies beschreven waarbij patiënten tijdens fysieke prestaties iedere 10-30 minuten een dosering van 4 gram ribose innamen, waardoor ze zich zonder ziektesymptomen konden inspannen. Totale dagdoseringen tot wel 60 gram werden hierbij zonder bijwerkingen verdragen (Zöllner, 1986).

Na intensieve lichamelijke inspanning kan het lichaam de gevolgen van hypoxie (lage zuurstofconcentraties) ervaren. Met name sporters met explosieve krachtinspanningen, zoals gewichtsheffers en sprinters, kunnen gebaat zijn bij ribose. In een gerandomiseerde, placebogecontroleerde studie in 12 gezonde mannen werd een significante toename in spierkracht aangetoond na suppletie met ribose in een dosering van 10 gram/dag gedurende 4 weken (Van Gammeren, 2002).

Ook ongetrainde individuen die aan intensieve training deden, lieten betere prestaties en sneller herstel zien na suppletie van ribose in een dosering van 10 gram/dag voor 5 dagen; overigens was het effect van ribose bij getrainde individuen minder (Seifert, 2017). Het lijkt voor de hand te liggen dat ook duursporters kunnen profiteren van suppletie met ribose, maar de wetenschap is verder niet eenduidig hierover (Hellsten, 2004).

Hoewel ribose een suiker is, kan het de bloedsuikerspiegel verlagen. Vermijd het gebruik van ribose bij diabetespatiënten omdat het de glucoseverlagende effecten van insuline of andere orale bloedglucoseverlagende middelen kan verstoren en versterken. Vermijd ribosegebruik ook bij patiënten met hypoglycemie.

Er zijn geen gegevens bekend over het gebruik van ribose tijdens zwangerschap of lactatieperiode.

Gebaseerd op practice based evicence (toepassing in de praktijk), kan ribose worden geadviseerd in een dosering variërend van 3 tot 60 gram per dag. Als onderhoud kan het gebruik van enkele grammen per dag volstaan. Bij intensieve inspanning en therapeutische doeleinden kunnen hogere doseringen gebruikt worden, daarbij rekening houdend met de persoon, interacties, indicatie etc.

Over het algemeen wordt ribose goed getolereerd. Bij extreem hoge doseringen (60 gram per dag of meer) kunnen gastro-intestinale stoornissen (als gevolg van osmotische diarree) optreden.

Vermijd het gelijktijdig gebruik van ribose met insuline en andere bloedglucoseverlagende middelen (Natural Medicines).