П.П. Золин¹, В.Д. Конвай², Е.А. Чигринский³

1–3 ФГБОУ ВО «Омский государственный медицинский университет» Минздрава России (г. Омск, Россия)

2  ФГБОУ ВО «Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина» (г. Омск, Россия)

Постановка проблемы. D-(–)-рибоза является естественным метаболитом, входящим в состав различных соединений всех живых организмов. В настоящее время получено много данных о возможности коррекции экзогенной рибозой ряда физиологических и метаболических параметров организма, в том числе при экстремальных и терминальных состояниях. Рибоза используется в качестве биологически активной добавки в спортивном питании; проводятся клинические испытания ее фармпрепаратов. Несмотря на высокую эффективность, доказанную в многочисленных экспериментах, и тот факт, что рибоза является естественным метаболитом, она не является абсолютно безопасной. Ее применение может сопровождаться различными побочными эффектами, главными из которых, по мнению авторов, являются временное снижение уровня глюкозы в крови, а также гликирование (рибозилирование) биомолекул организма. Однако данные эффекты наблюдаются, главным образом, при введении в организм высоких доз рибозы. Проведенные ранее исследования показали, что относительно невысокая доза рибозы – 50 мг/кг массы тела – способна оказывать благоприятное воздействие на физиологические и биохимические параметры организма даже при однократном введении. Остается открытым вопрос об уровне пентоз и их фосфорилированных производных во внутренних органах и тканях, после введения экзогенной рибозы.

Цель работы – проверка безопасности однократного введения рибозы в дозе 50 мг/кг здоровым и реанимированным крысам по критерию увеличения уровней пентозосодержащих веществ в печени.

Результаты. Эксперименты проводились на 59 неинбредных белых крысах-самцах. Для моделирования клинической смерти 34 крыс под эфирным наркозом интубировали, затем интубационную трубку перекрывали на 6,5 мин, после чего животных реанимировали путем искусственного дыхания и непрямого массажа сердца. 21 успешно реанимированных крыс разделили на группы «Реанимация» и «Реанимация+Рибоза». Остальных 25 крыс подвергали контрольным воздействиям (наркоз, фиксация, интубация) и делили на группы «Контроль» и «Рибоза». У животных всех четырех групп через 30 мин после реанимации или контрольных воздействий под эфирным наркозом вскрывали брюшную полость и прижизненно замораживали печень в жидком азоте. За 25 мин до эвтаназии всем крысам в бедренную вену вводили однократно 0,9%-ный раствор хлорида натрия в объеме 2,5 мл/кг массы тела. Раствор, вводимый животным из групп «Рибоза» и «Реанимация+Рибоза» содержал Dрибозу в дозе 50 мг/кг массы тела. В хлорнокислом экстракте печени определяли концентрации общих пентоз, фосфопентоз и нефосфорилированных пентоз.

Установлено, что спустя 30 мин после реанимации содержание фосфопентоз в группе «Реанимация» снижается на 10% по сравнению с контролем, а общее содержание пентоз – на 11%, однако эти различия между группами не являются статистически значимыми. Это может свидетельствовать о небольшой убыли пентозо-5-фосфатов через пентозный цикл. Внутривенное введение рибозы в изучаемой дозе здоровым животным также не повлияло существенно на концентрацию изучаемых фракций пентоз. Введение крысам рибозы сразу после реанимации привело к уменьшению в группе «Реанимация+Рибоза» всех изучавшихся показателей по сравнению с группой «Контроль»: общих пентоз – на 13%, фосфопентоз – на 10%, нефосфорилированных пентоз – на 20%. Но данные различия также были статистически не значимыми.

Практическая значимость. Эксперимент показал, что однократное введение рибозы в дозе 50 мг/кг массы тела здоровым и реанимированным крысам не вызывает статистически значимых изменений в содержании общих пентоз, фосфопентоз и нефосфорилированных пентоз в печени. Это говорит о том, что такое количество экзогенной рибозы метаболизируется очень быстро. Отсутствие повышенного уровня пентоз различных фракций в печени – органе, являющемся основным потребителем экзогенной рибозы, подтверждает предположение о том, что данная дозировка рибозы безопасна и не способна вызвать патологическое рибозилирование клеточных биомолекул. Полученный результат особенно актуален в контексте ведущегося в научной литературе обсуждения безопасности рибозы.

Золин П.П., Конвай В.Д., Чигринский Е.А. Обоснование безопасной дозировки рибозы по отсутствию ее влияния на уровни пентоз и фосфопентоз в печени // Технологии живых систем. 2021. T. 18. № 2. С. 39–46. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700997-202102-05

1. Shecterle L.M., Terry K.R., St. Cyr J.A. Potential clinical benefits of D-ribose in ischemic cardiovascular disease. Cureus. 2018.  V. 10 (3). P. E2291.
2. Bayram M., St. Cyr J.A., Abraham W.T. D-ribose aids heart failure patients with preserved ejection fraction and diastolic dysfunction: a pilot study. Ther. Adv. Cardiovasc. Dis. 2015. V. 9 (3). P. 56–65.
3. Mahoney D.E., Hiebert J.B., Thimmesch A., Pierce J.T., Vacek J.L., Clancy R.L., Sauer A.J., Pierce J.D. Understanding D-ribose and mitochondrial function. Adv. Biosci. Clin. Med. 2018. V. 6 (1). P. 1–5.
4. Pierce J.D., Mahoney D.E., Hiebert J.B., Thimmesch A.R., Diaz F.J., Smith C., Shen Q., Mudaranthakam D.P., Clancy R.L. Study protocol, randomized controlled trial: reducing symptom burden in patients with heart failure with preserved ejection fraction using ubiquinol and/or D-ribose. BMC Cardiovasc. Disord. 2018. V. 18 (1). P. 57.
5. Золин П.П., Конвай В.Д. Влияние рибозы на уровни мононуклеотидов в печени в раннем постреанимационном периоде // Дальневосточный медицинский журнал. 2017. № 4. С. 78–81.
6. Золин П.П., Лебедев В.М., Конвай В.Д. Математическое моделирование биохимических процессов с применением регрессионного анализа: Монография. Омск: Изд-во Омского гос. ун-та, 2009. 344 с.
7. Kerksick C.M., Wilborn C.D., Roberts M.D., Smith-Ryan A., Kleiner S.M., Jäger R., Collins R., Cooke M., Davis J.N., Galvan E., Greenwood M., Lowery L.M., Wildman R., Antonio J., Kreider R.B. ISSN exercise & sports nutrition review update: research & recommendations. J. Int. Soc. Sports Nutr. 2018. V. 15. P. 38.
8. Seifert J.G., Brumet A., St Cyr J.A. The influence of d-ribose ingestion and fitness level on performance and recovery. J. Int. Soc. Sports Nutr. 2017. V. 14. P. 47.
9. Bayram M., Perkowski D., St. Cyr J.A., Abraham W.T. Clinical significance and applications of D-ribose in cardiovascular disease. Int. Arch. Cardiovasc. Dis. 2018. V. 2 (2:013). P. 1–9.
10. Turck D., Bresson J.‐L., Burlingame B., Dean T., Fairweather-Tait S., Heinonen M., Hirsch-Ernst K.I., Mangelsdorf I., McArdle H.J., Naska A., Neuhäuser‐Berthold M., Nowicka G., Pentieva K., Sanz Y., Siani A., Sjödin A., Stern M., Tomé D., Vinceti M., Willatts P., Engel K.-H., Marchelli R., Poting A., Poulsen M., Schlatter J.R., Germini A., van Loveren H. Safety of D‐ribose as a novel food pursuant to regulation (EU) 2015/2283. EFSA Journal. 2018. V. 16 (5). P. Е5265.
11. Gross M., Zöllner N. Serum levels of glucose, insulin, and C-peptide during long-term D-ribose administration in man. Klin. Wochenschr. 1991. V. 69 (1). P. 31–36.
12. Chen X., Su T., Chen Y., He Y., Liu Y., Xu Y., Wei Y., Li J., He R. D-Ribose as a contributor to glycated haemoglobin. EBioMedicine. 2017. V. 25. P. 143–153.
13. Yu L., Chen Y., Xu Y., He T., Wei Y., He R. D-ribose is elevated in T1DM patients and can be involved in the onset of encephalopathy. Aging. 2019. V. 11 (14). P. 4943–4969.
14. Hong J., Li G., Zhang Q., Ritter J., Li W., Li P.-L. D-ribose induces podocyte NLRP3 inflammasome activation and glomerular injury via AGEs/RAGE pathway. Front. Cell Dev. Biol. 2019. V. 7. P. 259.
15. Chen Y., Yu L., Wang Y., Wei Y., Xu Y., He T., He R. D-ribose contributes to the glycation of serum protein. Biochim. Biophys. Acta Mol. Basis Dis. 2019. V. 1865 (9). P. 2285–2292.
16. Waris S., Pischetsrieder M., Saleemuddin M. DNA damage by ribose: inhibition at high ribose concentrations. Indian J. Biochem. Biophys. 2010. V. 47 (3). P. 148–156.
17. Akhter F., Khan M.S., Ahmad S. Acquired immunogenicity of calf thymus DNA and LDL modified by D-ribose: a comparative study. Int. J. Biol. Macromol. 2015. V. 72. P. 1222–1227.
18. Akhter F., Khan M.S., Alatar A.A., Faisal M., Ahmad S. Antigenic role of the adaptive immune response to D-ribose glycated LDL in diabetes, atherosclerosis and diabetes atherosclerotic patients. Life Sci. 2016. V. 151. P. 139–146.
19. Bailey A.J., Sims T.J., Avery N.C., Halligan E.P. Non-enzymic glycation of fibrous collagen: Reaction products of glucose and ribose. Biochem. J. 1995. V. 305 (Pt 2). P. 385–390.
20. Valencia J.V., Weldon S.C., Quinn D., Kiers G.H., DeGroot J., TeKoppele J.M., Hughes T.E. Advanced glycation end product ligands for the receptor for advanced glycation end products: Biochemical characterization and formation kinetics. Anal. Biochem. 2004. V. 324 (1). P. 68–78.
21. Wei Y., Chen L., Chen J., Ge L., He R.Q. Rapid glycation with D-ribose induces globular amyloid-like aggregations of BSA with high cytotoxicity to SH-SY5Y cells. BMC Cell Biology. 2009. V. 10. P. 10.
22. Sell D.R., Monnier V.M. Structure elucidation of a senescence cross-link from human extracellular matrix. Implication of pentoses in the aging process. J. Biol. Chem. 1989. V. 264 (36). P. 21597–21602.
23. Clark P.M., Flores G., Evdokimov N.M., McCracken M.N., Chai T., Nair-Gill E., O’Mahony F., Beaven S.W., Faull K.F., Phelps M.E., Jung M.E., Witte O.N. Positron emission tomography probe demonstrates a striking concentration of ribose salvage in the liver. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2014. V. 111 (28). P. E2866–E2874.
24. Zimmer H.-G., Gerlach E. Stimulation of myocardial adenine nucleotide biosynthesis by pentoses and pentitols. Pflugers Arch. 1978. V. 376 (3). P. 223–227.
25. Сергиенко В.И., Бондарева И.Б. Математическая статистика в клинических исследованиях. М.: ГЭОТАР-Медиа. 2006. 304 с.
26. Конвай В.Д. Нарушение пуринового обмена в печени в постреанимационном периоде и его профилактика: Автореф. дисс. ... д-ра мед. наук. Томск. 1988. 38 с.
27. Золин П.П., Конвай В.Д. Метод изучения обмена пентоз при гипоксических состояниях. Омск: Омский медицинский институт. 1991. 19 с. Деп. в ВИНИТИ № 4705-В91 // Реферативный журнал «Биохимия». 1992. № 6. С. 45.
28. Ishiwata K., Kuzuya N., Kajinuma H., Tsushima T., Irie M., Hetenyi G.Jr. Sustained hypoglycemia in response to intravenous infusion of D-ribose in normal dogs. Endocrinol. Jap. 1978. V. 25 (2). P. 163–169.
29. Gross M., Reiter S., Zollner N. Metabolism of D-ribose administered continuously to healthy persons and to patients with myoadenylate deaminase deficiency. Klin. Wochenschr. 1989. V. 67. P. 1205–1213.
30. Alzoubi K.H., Ismail Z.B., Al-Essa M.K., Alshogran O.Y., Abutayeh R.F., Abu-Baker N. Pharmacokinetic evaluation of D-ribose after oral and intravenous administration to healthy rabbits. Clin. Pharmacol. 2018. V.10. P. 73–78.