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Ribose

Ribose

Die Vorteile auf einen Blick:

Geeignet für Masse- wie auch Diätphasen

Optimal zum Stacken mit Kreatin und Glutamin

Essentieller Bestandteil für die Bildung des primären Energieträgers Adenosintriphosphat (ATP)

Bestandteil der Erbsubstanz (DNA) und (RNA)

 

 




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Inhaltsverzeichnis

Alles zum Thema Ribose

Allgemeine Informationen

 

Im Bodybuilding und Kraftsport hat die exakte Verteilung der drei Makronährstoffe Fett, Protein und Kohlenhydrate eine entscheidende Bedeutung. Es ist immer abzuwägen, ob gerade eine Masse- oder eine Definitionsphase ansteht. Hier stechen vor allem die Kohlenhydrate heraus. Hier spalten sich allerdings die Lager in Freund und Feind. Doch gerade dieser Makronährstoff wird in beiden Phasen gerne benutzt, um entweder den Muskelzuwachs zu forcieren oder die Definition durch geschicktes Carb-Cycling voranzutreiben. Bevor es zum eigentlichen Hauptthema „Ribose“ geht, ist eine kurze Verdeutlichung und Unterscheidung der Kohlenhydrate (KH) erforderlich. In verschiedenen Publikationen und Fachzeitschriften wird mit Kohlenhydraten in einem Zug der Begriff Zucker genannt. Der Zucker wird als generalisiertes Wort für alle Kohlenhydrate gebraucht. Unter den Sportlern der Kraftsportszene werden Kohlenhydrate auch oft als Carbs betitelt, wobei das nichts weiter als der englische Kurzbegriff für Carbohydrates ist und in der deutschen Übersetzung einfach nur Kohlenhydrate bedeutet. Kohlenhydrate (Sachcharide) sind elementare Energieträger des menschlichen Organismus. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, dem Stoffwechsel ausreichend Energie für jegliche physische und psychische Belastung zu liefern. Kohlenhydrate/Saccharide sind Moleküle, welche die Strukturformel (CH2O) aufweisen. Dies kommt daher, dass sie aus drei Kohlenstoff – (C), Wasserstoff- (H) und Sauerstoffatomen (O) bestehen. Bei den Sacchariden wird eine Unterteilung in verschiedene Klassen vorgenommen, welche sich wiederum in Unterklassen aufteilen. In diesem Artikel wird der Schwerpunkt auf die Monosaccharide gelegt, da Ribose zu dieser Klasse gehört.

Einteilung der Kohlenhydrate in Klassen:

Bei den Kohlenhydraten unterscheidet man in kurz-, mittel- und langkettige Saccharide. Diese Struktur zeigt auf, ob es sich um ein oder gleich mehrere Zuckerbausteine handelt.

Monosaccharide (Einfachzucker)
Wie es der Name schon sagt (Mono = 1), besteht diese Zuckerart nur aus einem einzelnen Kettenglied. Zu den Monosacchariden zählen z. B.:

  • Traubenzucker (Glukose und Dextrose)
  • Fruchtzucker (Fruktose)
  • Schleimzucker (Galaktose)

Disaccharide (Zweifachzucker)
Bei dieser Zuckerart sind bereits 2 Kettenglieder aneinander gekettet. Zu den Disacchariden zählen:

  • Rüben-/Rohrzucker (Saccharose)
  • Malzzucker (Maltose)

Daneben existieren noch weitere Formen.

Oligosaccharide (Mehrfachzucker)
Alles zwischen 3 und 30 Kettengliedern (Monosacchariden) gehört zu den Oligosacchariden. Allerdings handelt es sich um einen künstlich erzeugten Zucker, welcher in der der Natur so nicht vorkommt. Da gibt es z. B.:

  • Künstlicher Zucker (Maltodextrin)

Polysaccharide (Vielfachzucker)
Verdauliche Polysaccharide bestehen aus einer Vielzahl von einzelnen Glukosemolekülen (> 30). Die wohl prominentesten Vertreter dieser Stärke sind:

  • Amylose
  • Amylopektin

Spezielle Einteilung der Monosaccharide und ihre Bedeutung für die Ribose

Einteilung der Kohlenhydrate in Klassen:

Aufgrund nur eines Glukosemoleküls sind die Monosaccharide die einfachste Form aller Kohlenhydrate. Es gibt aber von den Monosacchariden weitere Untergruppen. Durch bestimmte Eigenschaften, wie z. B. eine zusätzliche Aldehydgruppe, wird aus dem einfachen Glukosemolekül eine neue Unterart, und zwar die Aldosen. Eine weitere Gruppe der Monosaccharide sind die Ketosen, sie bestehen aus dem Monosaccharid und einer Ketogruppe. Was ihnen allen allerdings gemein ist, ist ihre stets gleiche chemische Grundstruktur. Neben den genannten Gruppen existieren noch Biosen, Triosen, Tetrosen und Pentosen.

Was genau ist jetzt Ribose?
Bei genauerer Betrachtungsweise fällt an der Ribose auf, dass es sich nicht nur um ein normales Monosaccharid handelt. Die Ribose besitzt die chemische Formel C5H10O5. Somit ist es ein Zuckermolekül (Monosaccharid), das in jeder menschlichen Zelle vorzufinden ist und fünf Kohlenstoffatome besitzt. Dies macht es zu einer Pentose, die wiederum der Überbegriff für die Aldopentosen ist. Für das bessere Verständnis ist die untere Tabelle dargestellt. Sie soll auch nur eine grobe Übersicht über die Monosaccharide verschaffen und enthält auch nicht alle möglichen Varianten.

Einteilung der Monosaccharide

Arten von Kohlenhydraten (Monosaccharide)

 

 

 

 

 

 

 

 

Monosaccharide     

Dioses 

Aldodiose (Glycolaldehyd)

Triosen 

Aldotriose (Glyceraldehyde) . Ketotriose (Dihydroxyaceton) 

Tetrosen 

Aldotetroses (Erythrose . threose  ) . Ketotetrose (Erythrulose)

Pentosen 

Aldopentosen (Arabinose . Lyxose .Ribose . Xylose) .Ketopentosen (Ribulose .xylulose) .desoxyzuckern (Desoxyribose)

Hexosen 

Aldohexosen (Allose . altrose . Galactose . Glucose . Gulose . Idose .Mannose .talose). ketohexosen (Fruktose . psicose .Sorbose .Tagatose). desoxyzuckern (Fucose .Fuculose .Rhamnose)

 Heptosen

 Ketoheptoses (Mannohetulose.Sedoheptulose)

 

Die Hauptaufgaben von Ribose im menschlichen Körper

Nach dieser etwas genaueren Einführung geht es jetzt zu den Hauptaufgaben von Ribose. Dass Ribose ein spezielles Monosaccharid ist, ist ja ausführlich erklärt worden. Dieses Pentosemonosaccharid ist ein zentraler Bestandteil von den Nukleotiden. Bei Nukleotiden handelt es sich um Bauteile, aus denen die Desoxyribonukleinsäure (DNA)** und die Ribonukleinsäure (RNA) hergestellt werden. Wohl gemerkt, ohne Ribose könnte der genetische Code nicht existieren. Es ist ebenfalls an der Synthese von weiteren Molekülen mitbeteiligt. Zu diesen Molekülen gehören:

  • Cyclisches Adenosinmonophosphat (cAMP)
  • Nicotanimidadenindinukleotid (NAD)
  • FAD
  • Coenzym A
  • Sowie Adenosintriphosphat (ATP)*


Die oben genannten Komponenten sind alles elementare Substanzen, die im Zellstoffwechsel ständig aktiv sind.

*Des Weiteren ist Ribose in Verbindung mit Adenin für die Bildung von Adenosin verantwortlich. Adenosin ein wichtiger Teil des Adenosintriphosphat-(ATP)- Systems. Ribose (ß-D-ribofuranose) wird nicht umsonst als das strukturelle Rückgrat des ATPs bezeichnet und ist dazu noch der Grundstoff für die ATP-Synthese.

** (Proteinsynthese) – Zusammenhang  Wie an dem unteren Bild zu erkennen ist, wird die DNA mittels Transkription/Umschreibung zur RNA. Diese wiederum wird durch die Translation/Übersetzung des genetischen Codes zu Proteinketten umgewandelt.
 

 

Kurze Einführung in die primäre Energiebereitstellung des menschlichen Körpers, das Adenosintriphosphat (ATP)

Jede noch so kleine Bewegung und sei es nur ein Wimpernschlag, verbraucht Energie. Hierfür nutzt der menschliche Körper die primäre sofort verfügbare Energiequelle des Körpers, das Adenosintriphosphat (ATP).


Aber wie genau geschieht das jetzt?
Durch den Verzehr von Getränken und Speisen wird der menschliche Organismus mit Energie versorgt. Diese Energie wird durch bestimmte Stoffwechselvorgänge im menschlichen Körper zu chemischer Energie umgewandelt. In der Zelle angekommen wird die gelieferte chemische Energie innerhalb der Zelle umstrukturiert. Die Zelle agiert hier wie ein Transformator und wandelt die chemische Energie direkt in die notwendige biologische Energie um. Die dann vorhandene biologische Energie wird der Zelle jedoch nicht sofort für energieverbrauchende Prozesse zur Verfügung gestellt. Diese frei werdende Energie wird zunächst in energiereiche Phosphatverbindungen, dem ATP und dem Kreatinphosphat (KP), gespeichert.

Merke: Das ATP und das KP sind in Wirklichkeit die Energieträger jeglicher Muskelbewegung!

Adenosintriphosphat (ATP)
Wie bereits erwähnt, ist dieses Molekül der universelle Energielieferant aller Zellen. Werden jetzt die Nährstoffe abgebaut, findet eine Freisetzung der Energie statt, um ATP zu bilden. Durch die Abspaltung eines Phosphats von ATP entsteht das Adenosindiphosphat (ADP). Das frei gewordene Phosphat (P) kann nun von der Zelle verwendet werden.

Vereinfachte Darstellung:
ATP + Wasser  -> ADP + Phosphat + Energie

Kreatinphosphat (KP)
Wenn man von Kreatinphosphat spricht, ist der Regenerator für das ATP gemeint. Wird nämlich vom KP das Phosphat abgespalten, dann wird dieses auf das ADP übertragen, woraus sich dann das ATP regeneriert.

Vereinfachte Darstellung:
KP + ADP ->  Kreatin + ATP

Somit wird klar, dass die Zelle über zwei sehr schnelle Energieträger verfügt. Da wäre das ATP als sofortiger primärer und dann das KP als minimal langsamerer Lieferant. Letztgenannter ist jedoch immer noch relativ schnell, um aus dem ADP das ATP zu regenerieren. Das untere Schaubild verdeutlicht nochmals, wie der oben genannte Vorgang nachzuvollziehen ist.

 

Abb. 1: ATP und KP als Energiequellen im Muskel (Konopka, 2002, S. 30)

Den Weg über das ATP und über das KP kennen wir jetzt, aber es gibt noch einen dritten schnell verfügbaren Weg. Dieser tritt in Kraft, wenn die Krp-Lager erschöpft sind, was eine ATP-Resynthese unmöglich macht. Dieser Vorgang nennt sich Myokinasereaktion.

Myokinasereaktion:
Bei dieser Art der Energiegewinnung werden 2 ADP-Moleküle verwendet, um ein ATP-Molekül zu bilden. Der Rest, der übrig bleibt, ist dann ein Adenosin-Monophosphat-Molekül (AMP). Dadurch folgt eine Ansammlung von AMP sowie zum Teil Harnsäure, Inosin, Adenosin, Hypoxanthin und anderen Purinen. Der Haken an der Sache ist der, dass all diese Purine über das Blut wieder abgebaut werden müssen. Solch eine Extremsituation kommt allerdings nur bei einer Hypoxie vor. Im Klartext heißt das, dass die Muskulatur den vorhandenen Sauerstoff schneller verbraucht, als dieser über die Blutbahn hertransportiert werden kann. Demzufolge kommt es zu einem starken Abfall der ATP-Konzentration. Das dort entstandene Laktat und die weiteren Abfallstoffe werden durch weitere biochemische Stoffwechselvorgänge für die Neubildung wiederverwendet.

Ribose im Sport

Durch intensive Kraftanstrengungen, wie z. B. mit schweren Gewichten oder das Zurücklegen einer Kurzstrecke unter Höchstleistung, kann es, wie oben unter der „Myokinasereaktion“ beschrieben, zu einer Hypoxie kommen. Dies verhält sich auch nicht anders im Bodybuilding- und Kraftsportbereich. Gerade in Schnellkraftsportarten wie im Bodybuilding und Kraftsport oder Sprintdisziplinen, wo kurzfristige und explosionsartige Trainingseinheiten ihren Einsatz finden, kommt es zu einem dramatischen Abfall der ATP-Werte in der Muskulatur. Dies nicht zuletzt verursacht durch eine nicht ausreichende Resynthese von ATP. Die untere Grafik zeigt den Abfall von ATP während eines Sprints.

 

Abb. 2: Die obige Grafik zeigt den Verlauf von KP und ATP. Außerdem wird die Bildungsrate des Laktats (DLa/dt) und der Laktatmenge im Muskel (LaM) beim Sprint (De Marees, 2004, S. 347) angezeigt.

In einigen Muskelfasern kann diese Resynthese bis zu 96 Stunden dauern. Würde der Athlet nach der Belastung die Ribose zu sich nehmen, könnte dies die ATP-Synthese mit unterstützen und die Regeneration verkürzen. Auch wenn die bisherigen Studienergebnisse zu Ribose oftmals positiv ausgefallen sind, steht die wissenschaftliche Anerkennung einer Wirkung noch aus.
Vor allem im Bodybuilding hat sich die Verwendung von Kohlenhydraten, wie z. B. Ribose in einem Pre- und Post- Workout Shake, als sinnvoll herausgestellt. Neben den genannten Sportdisziplinen können auch weitere Sportarten von Ribose profitieren, bei denen eine kurzzeitige explosionsartige Kraftanstrengung inmitten eines Spiels vonnöten ist, dazu zählen unter anderem:

  • Fußball
  • Eishockey
  • Sprinter bis 400 Meter
  • Tennis
  • Baseball
  • Skaten
  • Powerlifter
  • Strongman
  • etc.

Die Stellung im Stoffwechsel
In den vorangegangenen Kapiteln wurde bereits ein Teil der beteiligten Stoffwechselwege, die mit Ribose zusammenhängen, erklärt. Weshalb sich dieses Kapitel ausschließlich mit der Ribose selbst beschäftigen wird.
Ribose besitzt eine elementare Bedeutung bei der Synthese von:
Nukleotiden

  • Coenzymen
  • ATP
  • FAD
  • cAMP

Sowie vielen weiteren Stoffwechselsubstraten.
Bei der Synthese der Nukleotide werden aus der Ribose (Ribose-5-phosphat) mittels einer biochemischen Reaktion mit dem ATP das Phosphoribosylpyrophosphat (PRPP) sowie das AMP gebildet. Das aus diesem Stoffwechselweg entstandene PRPP ist nur ein Zwischenprodukt, das der menschliche Körper für verschiedene Stoffwechselwege weiter verwenden kann, dazu zählen die:

  • de-novo-Purinnukletidsynthese
  • Pyrimidinsynthese
  • NAD/NADP-Biosynthese, welches als Cosubstrat fungiert

Das untere Schaubild veranschaulicht nochmal den Vorgang.

 

Abb. 3:  Darstellung von Ribose-5-phosphat zu PRPP. Quelle: Rassow et al.: Duale Reihe Biochemie 3. Auflage, thieme-Verlag, Stuttgart 2012, S. 406

Anwendung und Nebenwirkungen
Die aktuellsten wissenschaftlichen Studien zu Ribose sind recht umfangreich. Wenn man nach den bisherigen ausgewerteten Daten geht, ist eine Verwendung von Ribose im Sport als recht vielversprechend anzusehen. Bei der Dosierung sind sich die Wissenschaftler einig, es sollten möglichst immer Einzelgaben zu je 5 g erfolgen.
Zu den effektivsten Einnahmezeitpunkten von Ribose zählen:

  • Verzehren Sie an trainingsfreien Tagen morgens direkt nach dem Aufstehen 5 g Ribose.
  • Verzehren Sie an Trainingstagen 5 g Ribose, am besten vor schwerer körperlicher Anstrengung.

Mögliche Kombinationsmöglichkeiten von Ribose:

  • Ribose und Kreatin
  • Ribose, Kreatin und Beta Alanin
  • Ribose, Kreatin, Glutamin und Beta Alanin

Wenn es um den Kauf von Ribosesupplementen geht, ist die Auswahl auf dem Supplementmarkt wahrlich riesig.

Die Ribose aus dem Sortiment von Peak Performance Products liefert Ihnen die folgende Zusammensetzung:

Ribose:

InhaltsstoffePro Portion 5 g Pulver
Niacin    16 mg
Vitamin B6 1.40 mg
Vitamin B12 2.50 µg
D-Ribose 4.90 g

 

Nebenwirkungen und Überdosierung

Bei Ribose sind bis zum heutigen Stand keine Nebenwirkungen bekannt. Selbst in Studien (Op 't EB et al. 2001), bei denen täglich Ribose über einen längeren Zeitraum genommen wurde, kam es zu keinen nennenswerten Nebenwirkungen. Es konnte lediglich eine leicht erhöhte Harnsäure und eine leichte Hypoglykämie festgestellt werden. Die Wissenschaftler bezeichneten diese Symptome als so unbedeutend, dass diese als nicht relevant eingestuft worden sind.

Mangel an Ribose

Ribose ist zwar ein Kohlenhydrat, wird aber vom menschlichen Körper nicht wie Dextrose, Maltodextrin, Maiszucker oder Laktose im Körper als Brennstoff verwendet. Nein, wenn Ribose zugeführt und verbraucht wird, erkennt dies der menschliche Körper. Aufgrund seiner Struktur wird er von den anderen Zuckern unterschieden. Diese Art von Zucker wird ausschließlich für die Verwendung als Energiemolekül bereitgestellt. Primär werden dann als erstes die lebenswichtigsten Organe wie z. B. Herz, Gehirn und Lunge versorgt. Erst dann werden die weiteren peripheren Gewebe mit diesem Substrat beliefert. Der Körper ist stets darin bestrebt, dass diese Systeme jederzeit als erstes mit biochemischer Energie beliefert werden. Diesem Umstand zufolge ist es so gut wie ausgeschlossen, dass ein Mangel entstehen kann.

Eine ausreichende Bedarfsdeckung mit allen 3 Makronährstoffen macht einen Mangelzustand an Ribose so gut wie unmöglich. Ribose selbst ist in Verbindung mit Vitamin B2 in vielen Lebensmitteln enthalten, dazu zählen z.B.:Rinderleber

  • Hähnchenfleisch
  • Pilze
  • Spinat
  • Spargel
  • Brokkoli
  • etc.

Ein Mangel ist eigentlich nur mittels Erkrankungen des Magen-Darm-Traktes oder spezieller Erkrankungen des ATP-Systems sowie weiterer Krankheiten, die auf den Stoffwechsel einwirken, möglich. Sollte es doch mal zu einem Mangel kommen, äußert sich dieser in Energieknappheit an ATP und die Regeneration dieses primären energiereichen Phosphats ist eingeschränkt. Doch der menschliche Körper kann durch spezielle biomechanische Stoffwechselvorgänge seine Energievorräte wieder selbst auffüllen.

Ribose in der Medizin

Das Ribose das Rückgrat der ATP-Synthese ist und mit dem Kreatin unweigerlich zusammenhängt, wurde unter dem Punkt „Die Hauptaufgaben von Ribose im menschlichen Körper“ hinlänglich dargestellt. Dieser Hinweis ist für das Verstehen der folgenden Studie wichtig.
Die folgende Studie befasste sich mit der möglichen Auswirkung von Ribose auf das chronische Erschöpfungssystem (CFS = chonic fatigue syndrome). Diese Krankheit verursacht folgende Symptome:

  • Körperliche und geistige Erschöpfung
  • Schnelle Erschöpfbarkeit in Kombination mit Konzentrations- und Gedächtnisstörungen
  • Nicht erholsamer Schlaf sowie Muskel- und Gelenkschmerzen

Wissenschaftliche Studien:
Der Wissenschaftler Teitelbau et al. machte mit 41 CFS-Patienten ein Studie über einen Zeitraum von 3 Wochen, bei dem sie 3-mal täglich 5 g D-Ribose erhielten. Danach bekamen alle Probanden Fragebögen ausgehändigt. Die Fragen bezogen sich auf die geistige und körperliche Leistungsfähigkeit der Probanden. Bei der Auswertung der Ergebnisse konnte ein um 66 % verbesserter Gesamtzustand aller Patienten festgehalten werden.
Im Jahre 2004 konnte der Wissenschaftler Omran et al. an der Universität Bonn nachweisen, dass eine zusätzliche Ribosesupplementierung die ischämische Schwelle* verbessert. Außerdem konnte er bei Herzinsuffizientpatienten eine Verbesserung der diastolischen Funktion feststellen.
* = Die ischämische Schwelle bezeichnet den Bereich/Schwelle, wo eine zu geringe Durchblutung des Gehirns oder seiner Anteile stattfindet. Dadurch wird zu wenig Glukose und Sauerstoff zu den jeweiligen Hirnarealen transportiert. Hierdurch kann es zu einem Schlaganfall kommen.






Quellen:

  • Omran H et al. (2004) D-Ribose aids congestive heart failure patients. Exp Clin Cardiol 9(29: 117-118)
  • Op 't EB, Van LM, Brouns F et al. No effects of oral ribose supplementation on repeated maximal exercise and de novo ATP resynthesis. J Appl Physiol 2001;91:2275-81.
  • Teitelbaum et al. (2001) Effective Treatment of Chronic Fatigue Syndrome and Fibromyalgia. Journal of Chronic Fatigue Syndrome Vol. 8, 2, 3-28



Internetquellen:

  • https://de.wikipedia.org/wiki/Monosaccharide
  • https://de.wikipedia.org/wiki/Transkription_%28Biologie%29
  • https://de.wikipedia.org/wiki/Translation_%28Biologie%29
  • https://de.wikipedia.org/wiki/Chronisches_Ersch%C3%B6pfungssyndrom
  • https://de.wikipedia.org/wiki/Purinbiosynthese
  • https://de.wikipedia.org/wiki/Pyrimidin-de_novo-Synthese
  • https://de.wikipedia.org/wiki/Nicotinamidadenindinukleotid
  • https://de.wikipedia.org/wiki/Isch%C3%A4mischer_Schlaganfall