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D-RIBOSIO
Claudia
Valla
1 Cosa è il D -
ribosio
Il D –
ribosio è uno zucchero (pentoso) a cui è attribuibile un
ruolo fondamentale nel metabolismo energetico delle cellule
di tutti gli organismi viventi. Esso rappresenta inoltre un
precursore di primaria importanza nella biosintesi degli
acidi nucleici e di alcuni aminoacidi (istidina, glutammina,
glutammato, prolina ed arginina).
Di
conseguenza, il D – ribosio, assunto per via orale sotto
forma di integratori alimentari, può aiutare il corpo a
restaurare velocemente l’energia perduta, in particolare
dopo un’intensa attività fisica.
2 Il metabolismo
del D - ribosio
Nel nostro
organismo, il ribosio viene normalmente ricavato, nella
forma di D – ribosio 5 fosfato, a partire dal
glucosio 6 fosfato nel cosiddetto ciclo dei pentosi
fosfato in seguito ad una complessa serie di reazioni
enzimatiche. Il ribosio 5 fosfato, è successivamente
trasformato in ribosio 1 pirofosfato 5 fosfato (PRPP)
precursore della molecola dell’ATP (vedi figura 1). In caso
di attività fisica particolarmente intensa o di ridotto
apporto energetico con la dieta, nel muscolo scheletrico ed
in quello cardiaco può venire meno la disponibilità di un
enzima chiamato glucosio 6 fosfato deidrogenasi
(G6PDH) che catalizza la fase dalla quale dipende la
velocità dell’intero processo (“rate limiting phase”) (1).
Negli
altri tessuti, per esempio il fegato ed i reni, la via non è
limitata dal tasso di enzimi. Di conseguenza, i reni ed il
fegato possono produrre il ribosio di cui necessitano, anche
se quella fonte di ribosio non sarà a disposizione di altri
organi e di altri tessuti. Ogni cellula deve mantenere la
sua provvista di ribosio per la produzione di nucleotidi e
di RNA. Quando i substrati di produzione dell’energia sono
esauriti e perduti, devono essere ripristinati. Ecco dove
interviene il ribosio (12).
L’apporto
diretto di D – ribosio, dunque, permette all’organismo di
evitare il passaggio catalizzato dall’enzima G6DPH, elevando
dunque molto velocemente il livello di PRPP. In tal modo, è
incrementata la biosintesi di adenin – nucleotidi, i quali
possono quindi supplire le risorse del muscolo scheletrico e
di quello cardiaco depauperate in seguito all’intensità
dello sforzo fisico. Il D-ribosio, assunto come tale, è
fosforilato in posizione 5 da uno specifico enzima (ribochinasi)
che permette dunque al ribosio-5-fosfato di essere
indirizzato verso la produzione di PRPP ed, in ultima
analisi, anche di energia di pronto utilizzo.
In media,
il corpo umano contiene 1,6 mg di ribosio per 100 ml di
sangue in ogni istante della giornata. Il tasso di ribosio
nel sangue è comunque molto variabile nella popolazione: per
alcuni individui è pari a zero, mentre per altri può
raggiungere valori addirittura pari a 3,6 mg/100 ml. La
presenza di ribosio è riscontrabile in tutte le cellule
viventi, e quindi anche in quelle dei cibi di cui ci
nutriamo, ma le quantità non sono assolutamente
apprezzabili. Anche il ribosio contenuto nella carne se ne
va con la cottura (2). Recenti studi (11) sembrano
dimostrare la presenza di D-ribosio in quantità apprezzabili
(1,28-5,08 mg/5 ml di campione) solo in alcuni vegetali non
particolarmente comuni quali, ad esempio, il Sesanum
Radiatum ed il Pennisteum Thiphoides (piante di origine
africana). In generale, dunque, possiamo affermare che lo
zucchero D-ribosio non rientra tra i principi nutritivi
apportati in quantità apprezzabili dalla comune dieta
occidentale.
Per questi
motivi, se si desidera godere dei vantaggi che il D-ribosio
può offrire in termini di aumento della velocità del
ricambio energetico, è necessario rivolgersi ad integratori
alimentari.
L’assorbimento del D-ribosio avviene per mezzo di una
diffusione facilitata che non richiede dunque alcun sistema
di trasporto cellulare specifico. Per tale motivo, non
sussiste il rischio di una possibile desensibilizzazione del
sistema coinvolto, né si evidenzia la necessità di
effettuare una qualsiasi ciclizzazione (come ad esempio
sembra essere consigliabile per la creatina), il ribosio
assunto è prontamente assorbito e non rimane in circolo per
più di due ore dopo ogni singola dose.
Le
ricerche condotte con il ribosio marcato 3H hanno permesso
di determinare il suo cammino metabolico all’interno
dell’organismo. Così velocemente quanto sono dai cinque
minuti ad un’ora dopo che il ribosio è comparso nel sangue,
inizia ad apparire anche nei nuclei cellulari di svariati
tessuti, compreso il fegato, i reni, il cuore, il muscolo
scheletrico, la muscolatura liscia e molti altri.
La maggior
parte di questo ribosio viene direttamente metabolizzato in
purine e pirimidine, che sono usate per la sintesi degli
acidi nucleici (in misura preponderante per la sintesi
dell’RNA) e dei nucleotidi come l’ATP. L’RNA partecipa alla
sintesi proteica e gli adenin nucleotidi sono utilizzati per
costruire le riserve energetiche per mezzo dell’ATP (12).
Parte del
ribosio viene metabolizzato in glicogeno all’interno del
citoplasma cellulare (lo spazio tra la membrana cellulare ed
il nucleo). Ciò è dovuto ad un flusso di ribosio attraverso
la via dei pentosi fosfato fino al glucosio. La quantità di
ribosio che intraprende tale direzione è regolata dalle
esigenze della via della purina e della pirimidina. Il
ribosio libero è, infatti, diretto prima verso la biosintesi
od il recupero dei nucleotidi e poi, quello in eccesso,
verso il ciclo dei pentosi fosfato. Una piccola quantità di
ribosio viene metabolizzata anche in glicoproteine, le quali
si trovano in molte secrezioni cellulari formate all’interno
dell’apparato di Golgi delle cellule. Tali secrezioni
possono comprendere quelle pancreatiche, quelle delle
mucose e certi lipidi o grassi; ad ogni modo le secrezioni
di glicoproteine non sono rilevanti per il ruolo del ribosio
nel cuore e nel muscolo scheletrico (12).
3 Gli effetti del
ribosio nel muscolo scheletrico
Gli atleti
che si sottopongono regolarmente a periodi di intensa
attività fisica sperimentano personalmente la difficoltà di
mantenere alti i livelli delle loro prestazioni. In questi
casi, infatti, nel muscolo scheletrico si verifica un
fenomeno noto come anossia (carenza di ossigeno)
causata dal fatto che le fibre muscolari consumano più
ossigeno di quanto il flusso sanguigno riesca a fornirgliene
tramite la circolazione.
Parecchi
studi hanno dimostrato che, mentre in condizioni di riposo o
di moderata attività fisica il muscolo scheletrico ha
un’ottima capacità di ripristinare le riserve di ATP, quando
l’intensità dello sforzo aumenta fino ad arrivare a livelli
molto elevati, tutto ciò si traduce in una diminuzione della
disponibilità di ATP e del totale dei nucleotidi adeninici
(detti anche “TAN” e rappresentati da ATP o “adenosin
trifosfato”, ADP o “adenosin difosfato” ed AMP o “adenosin
monofosfato”). Tali nucleotidi apportano la maggior parte
dell’energia cellulare e del carburante necessario alle
diverse attività del nostro corpo, tra le quali ricordiamo
ad esempio la contrazione muscolare.
L’energia
è rilasciata, e quindi resa disponibile alla cellula,
ogniqualvolta si verifica la scissione di un legame
altamente energetico quale quello fosforico presente,
appunto, nelle molecole dei TAN: in pratica, ogni volta che
un gruppo di TAN viene trasformato in un altro (più
precisamente: l’ATP in ADP e, quindi, in AMP).
In
condizioni normali, con una quantità abbondante di ossigeno
a disposizione, l’ADP viene riciclato in ATP all’istante e
l’energia viene ripristinata. Quando però l’ossigeno è
esaurito, come accade durante l’attività fisica ad alta
intensità, il processo di riciclo non può continuare.
Sembra
infatti che già una settimana di intensa attività fisica
basti a impoverire in modo significativo i livelli di ATP (-
23%) e di TAN (- 24%) senza concrete possibilità di
recupero, anche dopo 72 ore di riposo (3).
Tale
ritardo nel ripristino delle riserve energetiche del muscolo
scheletrico riflette la carenza del precursore PRPP
conseguente alla mancata disponibilità dell’enzima G6DPH che
catalizza la fase limitante per la velocità del processo.
Quando non c’è più ossigeno sufficiente, l’ADP si degrada
ulteriormente. Due molecole di ADP si combinano formando una
sola molecola di ATP ed una di AMP, e l’ATP aiuta la cellula
ad eseguire il lavoro.
Con il
proseguire del processo, comunque, la cellula soffre di un
aumento della concentrazione di AMP, che non può tollerare.
Le cellule hanno infatti bisogno di mantenere un equilibrio
ben preciso tra le concentrazioni di ATP, ADP e AMP per non
alterare il loro stato di salute e continuare a lavorare in
un regime non di emergenza. Quando i livelli di AMP si
alzano, tale rapporto viene sbilanciato e la cellula si
trova nella necessità di dover escogitare qualcosa per
diminuire l’aumento della quantità di AMP.
Le cellule
dei muscoli scheletrici, ad esempio, hanno poche scelte per
correggere lo squilibrio, tra le quali la più adottata è
generalmente la liberazione dei metaboliti dell’AMP dalla
cellula stessa. Tutto ciò comunque conduce ad una riduzione
del totale del pool dei nucleotidi adeninici (TAN), cosa che
è facilmente riconducibile ad una minore disponibilità di
ATP (12).
Un recente
studio (4,9) ha dimostrato come in soggetti sani le purine
totali continuino a diminuire anche nei primi tre minuti
successivi al termine dell’esercizio fisico.
In uno
studio pilota (5) condotto su quattro atleti di sesso
maschile, è emerso che l’assunzione di D – ribosio sotto
forma di integratori alimentari era in grado di incrementare
la potenza muscolare e la velocità di recupero dei livelli
di TAN rispetto agli atleti del gruppo di controllo ai quali
era stato somministrato un placebo. Le dosi somministrate
ammontavano a 10 g tre volte al giorno. Tale studio era
articolato su tre fasi: una di semplice assunzione del D –
ribosio senza attività fisica, una di regolare ripetizione
di cicli di esercizio fisico intenso (tre volte al giorno)
ed una di recupero, ognuna delle quali aveva la durata di
tre giorni.
I
risultati emersi sottolinearono come gli atleti ai quali era
stato somministrato D – ribosio, recuperavano molto più
velocemente le scorte di ATP rispetto a quelli ai quali era
stato somministrato il placebo. A livello muscolare, era
inoltre prodotta molto più ammoniaca.
Tutto ciò
ha confermato la tesi che, senza un regolare apporto di
ribosio, risulta molto più difficile per gli atleti
mantenere prestazioni elevate durante periodi di allenamento
particolarmente intenso.
4 Gli effetti del
ribosio sul muscolo cardiaco
Le
conoscenze riguardanti gli effetti del ribosio sull’attività
del muscolo cardiaco sono state ricavate da numerosi studi
clinici e di laboratorio. Tali sperimentazioni hanno
documentato parecchi effetti positivi quali ad esempio un
miglioramento della funzione ventricolare e della soglia di
tolleranza dell’attività fisica nei pazienti affetti da
problemi a livello coronarico, nonché un più veloce recupero
dei livelli di ATP e di TAN nel periodo successivo ad
un’ischemia.
E’ noto
infatti come il miocardio tenda ad impoverirsi di ossigeno
qualora si verifichi una diminuzione del flusso sanguigno.
Una normale e persistente conseguenza dell’ischemia consiste
dunque in una consistente diminuzione di energia a livello
tessutale, evidenziata dalla presenza di minori livelli di
ATP (6,7).
L’assunzione di ribosio permette al tessuto del miocardio di
arricchirsi di precursore PRPP, evitando il passaggio
catalizzato dalla G6PDH, cioè la fase limitante per la
velocità dell’intero processo. Tale incremento risulta
nell’accelerazione della biosintesi dei nucleotidi adeninici
ed in un globale miglioramento della funzionalità cardiaca.
Gli
effetti della somministrazione per via orale di D - ribosio
in pazienti aventi problemi a livello coronarico sono stati
analizzati in recenti studi (8) condotti su dieci pazienti
affetti da moderata angina o da depressione del segmento ST
dell’elettrocardiogramma (indicatore di ischemia).
Figura 1 –
Il ruolo del D – ribosio nella sintesi dell’ATP e degli
adenin nucleotidi.
I
risultati emersi hanno dimostrato che i pazienti ai quali
era stato somministrato ribosio per via orale erano in grado
di praticare per un periodo di tempo maggiore rispetto al
gruppo di controllo una moderata attività fisica senza
avvertire dolore al petto o iniziali sintomi di ischemia.
Tali
sperimentazioni hanno documentato parecchi effetti positivi
quali ad esempio un miglioramento della funzione
ventricolare e della soglia di tolleranza dell’attività
fisica.
5
Il D-ribosio e la glicemia
Alte dosi
di D-ribosio possono portare ad una diminuzione leggera ed
asintomatica dei livelli di glucosio ematico. Alcuni
ritengono che ciò sia dovuto ad una lieve reazione
insulinica che porta il glucosio fuori dal sangue e verso i
tessuti. Tale effetto si è presentato in studi svolti su
cani, ma la ricerca sull’uomo in questo momento non è
altrettanto chiara (12). Secondo altri studi sembra
addirittura che il D-ribosio possa incrementare la
produzione di insulina, ma anche per questo aspetto è bene
attendere gli esiti di ulteriori ricerche (2).
L’associazione di D-ribosio con altri zuccheri, quali
destrosio o fruttosio, potrebbe essere di valido aiuto nella
modulazione della curva glicemica. Dato, comunque, che gli
atleti che assumono D-ribosio apportano presumibilmente con
la dieta anche altri carboidrati, l’effetto lievemente
ipoglicemizzante del D-ribosio dovrebbe essere privo di
particolari conseguenze.
Le persone
che soffrono di ipoglicemia o presentano la tendenza a
rapidi sbalzi glicemici, dovrebbero consultare un medico
prima di utilizzare integratori a base di ribosio.
6 Le dosi orali
consigliate
Mentre per
i pazienti affetti da carenze coronariche non sono ancora
stati definiti precisi livelli di assunzione giornaliera di
D - ribosio, per le persone che praticano attività sportive
di medio-alta intensità, la dose comunemente consigliata per
il mantenimento corrisponde a 2,2 g/die prima e dopo
la sessione di attività fisica. Nei giorni di riposo, il D –
ribosio dovrebbe essere assunto prima di coricarsi. Per
conservare, invece, elevati standard di prestazione durante
periodi di allenamento ad alto impatto anaerobico, tali dosi
sono elevabili fino a 5 – 10 g/die (10).
Il miglior
modo per assicurare il massimo dell’assorbimento del
D-ribosio è probabilmente quello di assumerlo con altri
carboidrati o da solo a stomaco vuoto, preferibilmente
un’ora prima e/o trenta minuti dopo l’attività fisica. Per
sessioni d’aerobica molto protratte, può giovare anche
impiegare il ribosio durante l’attività. Notate che se
assunto in questo modo, è maggiormente consigliabile una
dose minima (12).
In
generale, dunque, l’ammontare della dose consigliata deve
essere conformata all’intensità dello sforzo ed alla
velocità con la quale l’atleta ha necessità di recuperare le
forze.
Nonostante
non sia comunque consigliabile l’assunzione di più di 10
g/die di D-ribosio, le ricerche mostrano che la dose massima
sicura si aggira attorno ai 60 g/die, tenendo presente che
dosi superiori ai 20 g/die possono provocare disturbi
gastrointestinali eventualmente accompagnati da diarrea.
7 Possibili
sinergie del D-ribosio con altri integratori
Il
meccanismo di azione del D-ribosio e la sua utilizzazione in
ambito atletico richiamano quelli di altri integratori più
noti e già da tempo presenti sul mercato, quali, ad esempio,
la creatina, la carnitina, il piruvato, etc.
Come tutti
sappiamo, la creatina aumenta l’energia disponibile
incrementando il pool del creatin fosfato in modo tale da
facilitare il trasferimento del gruppo fosforico necessario
all’ADP per diventare ATP.
La
carnitina, invece, coadiuva il trasferimento degli acidi
grassi attraverso la membrana mitocondriale potenziando in
questo modo l’utilizzazione degli acidi grassi per la
produzione di energia.
Il
piruvato potenzia il ciclo di Krebs (o ciclo TCA), via di
fondamentale importanza nella produzione di energia sotto
forma di ATP.
Questi
nutrienti agiscono attraverso meccanismi diversi, ma hanno
in comune la necessità di esigere un pool sufficientemente
alto di nucleotidi di adenina (TAN) da poter riciclare.
L’attività fisica strenua e ad alta intensità, diminuisce
tale pool soprattutto nel muscolo scheletrico e in quello
cardiaco. Dal momento che il ribosio è in grado ripristinare
la presenza di questi nucleotidi, è lecito supporre che i
sopra citati composti possano agire in sinergia col D-
ribosio.
L’assunzione diretta di nucleotidi adeninici, vale a dire
dei più diretti precursori dell’ATP o dell’ATP stesso non è
altrettanto efficace in quanto si tratta di molecole grandi
e complesse e non prontamente assorbibili dall’organismo.
Per di più, anche se potessero essere assimilate
efficacemente, non sarebbero comunque smistate ai tessuti
che ne sono carenti.
Sono state
inoltre condotte ricerche su altri intermedi della via degli
adenin nucleotidi. Alcuni sono risultati efficaci per
l’aumento delle riserve energetiche depauperate.
L’adenosina, l’adenina, l’inosina, il
5-amino-imidazoicarbossimide-riboside (AICAR) sono alcuni
dei precursori dell’ATP che si sono dimostrati marginalmente
utili nella rigenerazione e nell’aumento dell’ATP in seguito
alla perdita di energia. La maggior parte degli studi che
hanno avuto come oggetto questi composti sono però stati di
breve durata ed il recupero dell’ATP è stato solo parziale.
Inoltre, i precursori dell’ATP che sono relativamente
distanti nei termini delle reazioni enzimatiche richieste
per ripristinare l’ATP possono essere meno efficienti
nell’indurre il recupero dell’ATP, mentre i precursori
strutturalmente collegati come l’adenosina presentano
effetti collaterali indesiderati, quali vasocostrizione
(restringimento dei vasi sanguigni) e conduzione
atrioventricolare rallentata (un disturbo del normale ritmo
cardiaco) (12).
8 Possibili
effetti di inattivazione del D-ribosio
Per
un’assunzione più consapevole degli integratori a base di
D-ribosio, è utile sapere che il D-ribosio, in qualità di
zucchero riducente, è propenso alla reazione con i composti
di tipo proteico.
Ad
esempio, in presenza di proteine e di una fonte di
riscaldamento, il D-ribosio può reagire con gli aminoacidi
presenti nelle proteine e dare origine a composti di colore
scuro. In questo caso, i benefici funzionali del D-ribosio
vengono persi. E’ bene sottolineare però che, se la proteina
non è riscaldata e cotta, tali reazioni non avvengono. A tal
proposito, quindi, si consiglia di non lasciare bevande
proteiche eventualmente associate al ribosio al sole o al
caldo in automobile (12, 2).
9 La qualità del
D-ribosio
Il segreto
della qualità del ribosio presente in commercio è connesso
alla sua purezza. Nel D-ribosio, infatti, si possono trovare
diverse impurità. In pratica, tutte le impurità
riscontrabili consistono in altri tipi di zuccheri, quali ad
esempio, il glucosio o l’arabinosio, od in alcoli dello
zucchero come il sorbitolo. Può essere difficile trovare le
impurità con le tecniche di analisi standard perché sono
“nascoste” dal ribosio.
La purezza
del D- ribosio dipende largamente dal processo produttivo e
precisamente dal rispetto di buone pratiche di lavorazione
nonché dalle operazioni finali di purificazione.
Il ribosio
presente negli integratori alimentari deve il suo prezzo,
poco competitivo rispetto a quello di altri integratori
alimentari, agli alti costi di produzione.
Attualmente, esistono due processi fondamentali per la
produzione di D-ribosio. La tecnica più costosa richiede una
coltura di lieviti in appositi impianti finalizzati
all’aumento delle biomasse. Le cellule sono scisse in modo
da far fuoriuscire gli acidi nucleici (DNA ed RNA) dal
nucleo, questi sono poi raccolti ed idrolizzati in modo tale
da estrarre il ribosio. Una tecnica parimenti efficace e
meno costosa consiste nella fermentazione diretta di
sciroppo di granoturco (contenente glucosio) da parte di
specifiche colture batteriche. Tali batteri, durante la
fermentazione, si nutrono del glucosio e producono ribosio
grazie al loro particolare metabolismo. Il ribosio presente
nel brodo colturale viene raccolto, purificato e
cristallizzato (12).
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