Beeinflussung der T-Zellaktivität durch körperliches Training bei
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Aus der Klinik für Kardiologie des St. Josef-Hospitals -Universitätsklinikder Ruhr-Universität Bochum Direktor: Prof. Dr. med. A. Mügge Beeinflussung der T-Zellaktivität durch körperliches Training bei Patienten mit postinflammatorischer DCM Inaugural-Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Medizin einer Hohen Medizinischen Fakultät der Ruhr-Universität Bochum vorgelegt von Lisa Metz Recklinghausen 2014 Dekan: Prof. Dr. med. K. Überla Referent: Prof. Dr. med. A. Mügge Korreferent: Prof. Dr. med. C. Piper Tag der mündlichen Prüfung: 21.04.2015 Für meine Familie Abstract Metz Lisa Beeinflussung der T-Zellaktivität durch körperliches Training bei Patienten mit insbesondere mit postinflammatorischer DCM Problem: Bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz und postinflammatorischer dilatativer Kardiomyopathie zeigt sich eine erhöhte Aktivierung des Immunsystems. Inwieweit körperliches Training als ergänzende Therapieoption TLymphozyten-Subpopulationen beeinflusst, soll in dieser Dissertation untersucht werden. Methode: Patienten mit histologisch gesicherter DCM (n=12, m/w 9/3, Alter 53,3± 9,1 Jahre, LVEF< 35%) wurden im Verlauf dieser Studie über einen Zeitraum von sechs Monaten mittels täglichem Ergometertraining belastet. Zu verschiedenen Untersuchungszeitpunkten vor Studienbeginn, nach einem, drei und sechs Monaten wurden eine Echokardiographie und eine Spiroergometrie durchgeführt sowie Lymphozyten- Subpopulationen aus peripher-venösem Blut durchflusszytometrisch analysiert. Ergebnis: Die Echokardiographie erbrachte nach 6 Monaten einen reduzierten LVEDD von 61,3± 6,6 mm auf 57,4± 6,2 mm sowie eine signifikant erhöhte LVEF von 28,2± 6,5% auf 36,8± 5,7%. In der Spiroergometrie zeigte sich eine signifikant gesteigerte maximale Sauerstoffaufnahme von VO2max 13,6± 4,1 ml/min auf 18,2± 4,3 ml/min. Zudem erhöhte sich die Sauerstoffaufnahme an der anaeroben Schwelle von VO2AT 10,2± 3,8 ml/min auf 12,3± 4,8 ml/min. Body mass Index (von 27,2± 3,8 kg/m² auf 25,6± 3,6 kg/m²), NTpro-BNP (von 3133± 958 ng/L auf 2486± 966 ng/L) sowie Interleukin-6 (von 3,93± 2,01 pg/ml auf 2,61± 1,62) sanken im Verlauf der Studie. Die Analyse der Leukozyten mittels Durchflusszytometrie ergab folgende Ergebnisse: Die frühaktivierten T-Lymphozyten (CD8+/CD69+, CD4+/CD69+) sanken von 1,69± 0,33% auf 0,96± 0,21% beziehungsweise von 0,23± 0,11% auf 0,12± 0,02% (Anteil an CD3-Zellen). Die HLADR+ exprimierenden T-Lymphozyten fielen ebenfalls von 11,24± 3,38% auf 9,17± 3,13%. Die regulatorischen T-Zellen stiegen dagegen von 2,8± 0,45% auf 3,52± 0,63%. Diskussion: Regelmäßiges körperliches Training verbessert die Pumpfunktion des Herzens und die Leistungskapazität von Patienten mit postinflammatorischer DCM. Mit diesen Verbesserungen einhergehend ändern sich auch die Zusammensetzung und Aktivierung von Lymphozyten-Subpopulationen. spekuliert. Über einen kausalen Zusammenhang wird Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung .......................................................................................................7 1.1 Überblick ....................................................................................................7 1.2 DCM ...........................................................................................................8 1.3 Postinflammatorische DCM...................................................................... 10 1.4 Immunsystem........................................................................................... 13 1.4.1 T-Zellen ............................................................................................. 13 1.4.2 Immunstatus bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz bei DCM............................................................................................ 14 1.5 Körperliches Training bei chronischer Herzinsuffizienz ............................ 16 1.5.1 Grundlagen ........................................................................................ 16 1.5.2 Auswirkungen körperlichen Trainings auf das Immunsystem ............ 18 1.5.2.1 Akute Auswirkungen körperlichen Trainings ............................. 18 1.5.2.2 Chronische Auswirkungen körperlichen Trainings .................... 20 2. Zielsetzung .................................................................................................. 22 3. Patienten und Methodik .............................................................................. 22 3.1 Studiendesign .......................................................................................... 22 3.2 Basisdaten und Laborwerte ..................................................................... 23 3.3 Patientenkollektiv ..................................................................................... 23 3.4 Echokardiographie ................................................................................... 25 3.5 Spiroergometrie ....................................................................................... 25 3.6 Durchflusszytometrie ............................................................................... 25 3.7 Zellproben ................................................................................................ 27 3.8 Statistische Auswertung ........................................................................... 29 1 4. Ergebnisse ................................................................................................... 29 4.1 Basisdaten und Laborwerte ..................................................................... 29 4.2 NYHA- Kassifikation..................................................................................30 4.3 Echokardiographie ................................................................................... 31 4.4 Spiroergometrie ....................................................................................... 31 4.5 Interleukin-6 ............................................................................................. 32 4.6 Durchflusszytometrie ............................................................................... 32 5. Diskussion ................................................................................................... 38 5.1 Limitationen.............................................................................................. 42 6. Zusammenfassung................................................................................................ 43 7. Literaturverzeichnis .................................................................................... 44 8. Anhang ......................................................................................................... 57 2 Abkürzungsverzeichnis ACE Angiotensin Converting Enzyme AHA American Heart Association ANOVA Analysis of variance APC Allophycocyanin AT-1 Angiotensin- 1 ATP Adenosintriphosphat CD Cluster of differentiation CRP C- reaktives Protein DCM Dilatative Kardiomyopathie dl Deziliter EDTA Ethylendiamintetraessigsäure EF Ejektionsfraktion EKG Elektrokardiographie eNOS Endotheliale Stickstoffmonoxid-Synthase FITC Fluorescein g Gramm GM-CSF Granulocyte macrophage colony-stimulating factor HLA Human Leukocyte Antigen ICAM-1 Intercellular Adhaesion Molecule- 1 IgA Immunglobulin A IgG Immunglobulin G IL- 1ra Interleukin-1-receptor antagonist ISFC International Society and Federation of Cardiology kcal Kilokalorie Kg Kilogramm KG Körpergewicht l Liter LVEDD Linksventrikulärer enddiastolischer Diameter LVEF Linksventrikuläre Ejektionsfraktion m² Quadratmeter MET Metabolic equivalent of task 3 mg Milligramm MHC Major Histocompatibility Complex Min Minute ml Milliliter M-Mode Motion-Mode mm Millimeter mm² Quadratmilimeter mmHG Millimeter Quecksilbersäule MW Mittelwert n Anzahl der Studienteilnehmer ng Nanogramm Nt-pro-BNP N-terminales-pro-Brain natriuretisches Peptid NYHA New York Heart Association PE R-Phycoerythrin PerCP Peridinin chlorophyll PBS Phosphate buffered saline pg Picogramm SD Standard deviation SSC Side ward scatter s TNF-R Soluble tumor necrosis factor receptor TERT Telomerase reverse transcriptase TGF- beta Transforming growth factor- beta TNF- alpha Tumornekrosefaktor- alpha TLR-5 Toll-like receptor 5 Treg Regulatorische T-Zelle TRF2 Telomeric Repeat binding Factor 2 VO2AT Oxygen consumption at anaerobic threshold VO2max Maximal oxygen consumption WHO World Health Organization µl Mikroliter 4 Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Medikation der Studienteilnehmer .................................................... 24 Tabelle 2: Übersicht der analysierten Zellen und ihrer Marker .......................... 27 Tabelle 3: Probenansätze mit fluoreszenzmarkierten Antikörpern .................... 28 Tabelle 4: Demographische Daten und Laborwerte .......................................... 30 Tabelle 5: Veränderung der NYHA-Klasse ........................................................ 30 Tabelle 6: Veränderungen bei der Echokardiographie ...................................... 31 Tabelle 7: Veränderungen bei der Spiroergometrie .......................................... 32 Tabelle 8: Veränderungen des Interleukin-6-Wertes ......................................... 32 Tabelle 9: Verlauf der Leukozyten und Lymphozyten (Marker: CD45+,CD3+,CD4+,CD8+,CD4-/CD8-) ............................. 33 Tabelle 10: Anteil frühaktivierter T-Zellen (Marker: CD8+/CD69+,CD4+/CD69+) .............................................. 34 Tabelle 11: Verlauf der Anzahl CD11a- exprimierender T-Helfer-Zellen (Marker: CD4+/CD11a+) .................................................................. 35 Tabelle 12: Verlauf der Anzahl regulatorischer T-Zellen (Marker: CD3+/CD4+/CD25+/CD127low)........................................ 36 Tabelle 13: Verlauf der Anzahl HLA DR- exprimierender T-Zellen (Marker: CD3+/HLA DR+) ............................................................... 37 5 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Postinflammatorische DCM bei viraler Myokarditis ...................... 12 Abbildung 2: Beziehung zwischen Trainingsintensität und Infektanfälligkeit Eigene Darstellung, modifiziert nach Nieman. ............................. 21 Abbildung 3: Beispielhafte Auswertung der Durchflusszytometrie mittels Dot-plot bei CD4/CD8/CD69/CD3 T-Zellen ................................. 26 Abbildung 4: Verlauf frühaktivierter CD8+ T-Zellen .......................................... 34 Abbildung 5: Verlauf frühaktivierter CD4 T-Zellen ............................................. 35 Abbildung 6: Verlauf der regulatorischen T-Zellen ............................................ 36 Abbildung 7: Verlauf HLA DR- exprimierender T-Zellen.................................... 37 6 1. Einleitung Herz-Kreislauferkrankungen zählen zu den häufigsten Erkrankungen westlicher Länder [45]. Sie sind in Deutschland führend sowohl in der Statistik der Todesursachen als auch hinsichtlich der Gesundheitskosten [78]. Aus dem komplexen Gebiet besonders die der Herz-Kreislauferkrankungen chronische Herzinsuffizienz auf soll im dem Folgenden Boden einer postinflammatorischen dilatativen Kardiomyopathie beleuchtet werden. 1.1 Überblick Derzeit leidet 1-2% der erwachsenen Bevölkerung der westlichen Welt an Herzinsuffizienz, wobei die Zahl bei den über 70- jährigen Personen auf 10% ansteigt [84]. Trotz Behandlungsfortschritten ist die 5-Jahres-Überlebensrate bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz vergleichbar mit derer vieler maligner Erkrankungen und liegt laut Framingham Studie bei Männern etwa bei 25 %, bei Frauen bei 38% [42]. In Zeiten hinsichtlich des demographischen Wandels, moderner Therapieoptionen kardiovaskulärer Zivilisationskrankheiten Ereignisse gewinnt das und negativer Krankheitsbild Einflüsse der durch chronischen Herzinsuffizienz an Bedeutung. Diesbezüglich wird insbesondere der Bereich der Prävention und Gesundheitsförderung zunehmend in den Focus der gesundheitspolitischen Therapiekonzepte Behandlungsansätze Maßnahmen unter stehen gerückt Einbeziehung im Mittelpunkt [105]. Ganzheitliche nichtpharmakologischer der Forschung. Wichtiger Bestandteil dieser Konzepte zur Reduktion der Risikofaktoren ist, unabhängig von der Genese der Herzinsuffizienz, die Bewegungstherapie zur Linderung der Symptome, Verbesserung der Belastungsgrenzen und zur Steigerung der Lebensqualität. Gekennzeichnet mit dem Evidenzgrad A wird das körperliche Training für Patienten mit stabiler Herzinsuffizienz aktuell in den Leitlinien der Deutschen Gesellschaft für Kardiologie und der European Society of Cardiology empfohlen [76]. 7 Die genauen Einflüsse von körperlichem Training auf den Organismus sind Gegenstand zahlreicher Untersuchungen, wobei in der hier vorliegenden Arbeit vor allem der Teilbereich der Sportimmunologie bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz näher betrachtet werden soll. Das Krankheitsverständnis der chronischen Herzinsuffizienz hat sich in den letzten Jahren weiterentwickelt von der rein zentralen kardialen Funktionsstörung hin zu einer Multisystemerkrankung mit peripheren Veränderungen im muskuloskelettalen, renalen, neuroendokrinen System sowie im Immunsystem [5]. Die Ursachen der chronischen Herzinsuffizienz sind vielfältig. Zwei Dritteln liegt eine Hypertonie zugrunde, des Weiteren können eine koronare Herzerkrankung, Klappenvitien, systemische Erkrankungen oder aber Kardiomyopathien zu dem klinischen Bild einer chronischen Herzinsuffizienz führen [42]. 1.2 Dilatative Kardiomyopathie Laut Definition der WHO 1995 gehören alle Herzmuskelerkrankungen mit daraus resultierender kardialer Funktionsstörung zu den sogenannten Kardiomyopathien [104]. 2006 erweiterte die AHA die Definition als heterogene Gruppe von Myokarderkrankungen verschiedenster Ätiologie, welche sich durch eine elektrisch oder mechanisch bedingte kardiale Dysfunktion auszeichnet und sich meist mit einer ventrikulären Hypertrophie oder Dilatation manifestiert. Diese Kardiomyopathie, welche entweder auf das Herz begrenzt oder Teil einer Systemerkrankung ist, führt häufig zu einer chronisch progredienten Herzinsuffizienz oder aber zum Tod durch Herzkreislaufversagen. Es können primär genetische von sekundär toxischen oder entzündlichen Kardiomyopathien unterschieden werden. Dabei lassen sich fünf Typen differenzieren: - dilatative, - hypertrophe, - restriktive, - arrhythmogen rechtsventrikuläre, - nicht klassifizierbare Kardiomyopathie [75]. 8 Dabei stellt die dilatative Variante den größten Anteil dar. 1996 wurde diese von der WHO als Herzmuskelerkrankung mit eingeschränkter Pumpfunktion und gleichzeitiger Dilatation des linken und/oder rechten Ventrikels definiert. Zu der zunächst systolischen Funktionsstörung kommt im Verlauf der Erkrankung meist eine durch Fibrosierungsprozesse bedingte diastolische Funktionsstörung hinzu [62]. Die dilatative Kardiomyopathie ist weltweit eine der häufigsten Herzmuskelerkrankungen mit einer 5-Jahres-Überlebensrate von nur 55% [79]. In Deutschland ist sie nach der koronaren Herzerkrankung der zweithäufigste Grund für eine Herztransplantation [9]. Die Inzidenz der dilatativen Kardiomyopathie liegt bei 5-8 pro 100.000 Einwohner, die Prävalenz bei 40 pro 100.000 Einwohner. Afroamerikaner haben ein 2,5-fach erhöhtes Erkrankungsrisiko, das Verhältnis von Männern zu Frauen beträgt 3:1. 20% der Betroffenen weisen eine positive Familienanamnese auf [9]. Die dilatative Kardiomyopathie kann genetisch oder immunologisch bedingt sein oder aber als idiopathisch bezeichnet werden. Es wird vermutet, dass ein Großteil der bisher als idiopathisch klassifizierten Kardiomyopathien doch auf der Grundlage genetischer oder immunologischer Mechanismen entsteht [39,93]. Im Rahmen der genetischen Faktoren sind zum einen die etwa 30 unterschiedlichen, meist autosomal-dominant vererbten Gendefekte mit folgender kardialer Funktionsstörung zu nennen [40], zum anderen gelten genetische Mutationen als Sensibilisierungsfaktoren für Umwelteinflüsse, wie beispielsweise virale Infektionen [71]. Inflammatorisch oder autoimmun bedingte dilatative Kardiomyopathien entstehen im Anschluss an eine Myokarditis, z.B. durch zirkulierende AutoAntikörper gegen myokardiale Strukturen, wie den β1- Adrenozeptor. Zur Differenzierung dieser Ursachen hinsichtlich daraus folgender Therapieempfehlungen hat Prof. Schultheiss von der Charité Berlin 2012 eine neue Klassifikation innerhalb der dilatativen Kardiomyopathien veröffentlicht. Die Vorgehensweise muss allerdings noch in großen randomisierten Studien validiert werden. Er unterscheidet drei Varianten, die DCM mit Virusnachweis, die DCM ohne Virusnachweis mit Entzündungsreaktion und die DCM ohne Virusnachweis 9 ohne Entzündungsreaktion. In den meisten Fällen ist laut Prof. Schultheiss ein Virusnachweis mittels Myokardbiopsie möglich. In diesem Fall soll die Bestimmung der Interferonwerte entscheiden, ob eine antivirale Therapie notwendig oder ob eine symptomatische Therapie ausreichend ist. Bei erhöhter Entzündungsaktivität hilft die Bestimmung des immunologischen Biomarkers Perforin, um zwischen rein symptomatischer und immunsuppressiver Therapie zu entscheiden. Positiv gemessene Perforinwerte weisen auf aktive zytotoxische T-Zellen und damit auf Autoimmunprozesse hin. Fehlende Virusund Entzündungsnachweise können auf eine genetische Ursache hindeuten und erfordern eine rein symptomatische Therapie [108]. 1.3 Postinflammatorische dilatative Kardiomyopathie Die inflammatorische DCM wurde erstmals 1996 von WHO und ISFC definiert als chronisch entzündliche myokardiale Reaktion begleitet von einer kardialen Dysfunktion [62]. Es wird diskutiert, dass bis zu 50% der dilatativen Kardiomyopathien inflammatorisch bedingt sind und somit auf dem Boden einer Myokarditis entstehen [88]. Die genaue immunologische Pathogenese ist noch ungeklärt, allerdings spielt sowohl das humorale als auch das zelluläre Immunsystem eine entscheidende Rolle. Eine sichere Diagnose ist nur endomyokardbioptisch zu stellen [46]. Es ist ein immunhistochemischer Nachweis einer kardialen Inflammation zu erbringen. Dazu sind mikroskopisch mehr als 14 CD3+ Lymphozyten oder CD68+ Makrophagen pro mm² als hinweisend definiert. Als Nachweis gilt mikroskopisch auch eine diffus, fokal oder konfluierend gesteigerte Expression von HLA Klasse 2 Molekülen auf antigenpräsentierenden Zellen [104]. Zu einem überwiegenden Anteil kommt es bei einer Virusinfektion zu einer folgenlosen Ausheilung. Klingt die Entzündungsreaktion nach bereits erfolgter Elimination der verantwortlichen Noxe nicht spontan ab, handelt es sich um eine chronische Myokarditis. Bei diesen etwa 10-20% der Patienten kann sich durch Persistenz der Viren oder bedingt durch eine inadäquate Autoimmunantwort eine dilatative Kardiomyopathie entwickeln [93]. Virale 10 Genome konnten in Studien in bis zu 65% der Myokardbiopsien von Patienten mit idiopathischer dilatativer Kardiomyopathie nachgewiesen werden [94,7,60]. Am häufigsten wurde das Parvovirus B19 nachgewiesen, darüber hinaus Genome des Humanen Herpes Virus 6, der Enteroviren sowie des EpsteinBarr-Virus, des humanen Cytomegalievirus und der Adenoviren. Etwa ein Drittel der Infektionen imponiert als Mehrfachinfektion [60,61,13,92]. Die Aufrechterhaltung der Entzündung durch einen autoimmunologischen Prozess ist durch eine Infiltration des Myokards mit autoreaktiven T-Lymphozyten sowie einem proinflammatorischen Status gekennzeichnet [23]. Der Mechanismus, der zur Produktion der Autoantikörper führt, ist nicht vollständig geklärt. Vermutet wird eine Aktivierung von potentiell autoreaktiven Lymphozyten infolge von molekularem Mimikry durch Ähnlichkeiten von viralen und körpereigenen Strukturen [70]. Erhöht sind vorwiegend Marker von Th1-Zellen, zytotoxischen T-Zellen und regulatorischen T-Zellen [89]. Tierexperimentell ist die besondere Bedeutung des CD4+ T-Zell-Signalwegs im Zusammenhang mit Induktion und Aufrechterhaltung des inflammatorischen Prozesses gezeigt worden [114]. Den einzigen potentiell kausalen Therapieansatz der inflammatorischen dilatativen Kardiomyopathie stellt die Immunadsorption dar. Mit diesem Verfahren, welches sich allerdings noch im Stadium der klinischen Erprobung befindet, ist es möglich, kardiotoxische Autoantikörper aus dem Blut zu entfernen und so eine Verbesserung der kardialen Funktion zu erreichen. 11 Akut virale Myokarditis Ausheilung meist innerhalb von 4-12 Wochen ohne Folgeschäden [59] Persistierende Symptomatik bei 10-20% [93] Inflammatorische Kardiomyopathie Viruspersistenz aktivierte T-Zellen Chronisch virale Autoimmunologische Myokarditis Myokarditis Weitere Progression, ventrikuläre Dilatation und Dysfunktion [58] Inflammatorisch dilatative Kardiomyopathie Abbildung 1: Postinflammatorische DCM bei viraler Myokarditis. 12 1.4 Immunsystem Das menschliche Immunsystem ist ein komplexes System mit zahlreichen interagierenden Komponenten. Neben dem angeborenen unspezifischen Abwehrsystem aus Inflammation und phagozytierenden Zellen besitzt der Mensch ein adaptives, hochspezifisches Abwehrsystem. Unterschieden werden ein humoraler und ein zellulärer Anteil der Immunantwort. Zum humoralen gehören vor allem die Antikörper sezernierenden B-Lymphozyten, der zelluläre Bereich wird überwiegend von Makrophagen und T-Lymphozyten repräsentiert. 1.4.1 T-Zellen Die T-Lymphozyten lassen sich in verschiedene Subpopulationen einteilen: CD8+ zytolytische T-Zellen CD4+ T-Helfer-Zellen CD4+ T-Helfer-Zellen Typ 1 CD4+ T-Helfer-Zellen Typ 2 Regulatorische T-Zellen Th17- Zellen Jede T-Zelle besitzt einen charakteristischen T-Zell-Rezeptor mit einem gekoppelten CD3+ Molekül zur Signalübertragung in den Zellkern. CD3+ Moleküle findet man nur auf T-Lymphozyten, sodass sie als spezifischer Marker genutzt werden können. Antigene können von T-Lymphozyten nur als MHCKomplex erkannt werden. Dabei erkennen CD8+ zytolytische T-Zellen nur MHC I gebundene Antigene, CD4+ T-Helferzellen nur die MHC II gebundenen. CD8+ zytolytische T-Zellen sind vor allem für die Erkennung präsentierter Viruspeptide und die Abtötung der infizierten Zellen verantwortlich. CD4+ T-Helfer-Zellen haben die Aufgabe, präsentierte immunogene Peptide zu erkennen und unterstützen die Antikörperbildung. 13 Dabei unterscheidet man zwischen T-Helfer-Zellen vom Typ 1 (Th1) und vom Typ 2 (Th2) [83]. Th1-Zellen sind an der zellulären Immunität, vor allem an der Aktivierung von Makrophagen, beteiligt und zeichnen sich durch die Sekretion der Zytokine Interferon gamma, TNF-alpha und Interleukin- 2 aus. Th2-Zellen kooperieren mit dem humoralen Immunsystem durch Förderung der Differenzierung von B-Lymphozyten und sezernieren vorwiegend Interleukin-4, Interleukin-5, Interleukin-6, Interleukin-10 und Interleukin-13 [83]. Wichtig bei TLymphozyten ist die Unterscheidung zwischen Selbst- und Fremdantigen. Autoreaktive T-Zellen werden zunächst im Thymus und später in der Peripherie durch regulatorische T-Zellen selektiert. Diese regulatorischen T-Zellen sollen Autoimmunität, Allergien und Abstoßungen verhindern. Sie hemmen die TZellaktivierung durch Sekretion von Interleukin-10, Interleukin-4 und TGF-beta [126]. Th17- Zellen sind die Gegenspieler der immunsuppressiven regulatorischen T-Zellen. Sie sezernieren neben Interleukin-17 auch die Zytokine Interleukin-6, Interleukin-21 und TNF-alpha. Sie spielen eine bedeutende Rolle bei inflammatorischen und autoimmunen Prozessen. Regulatorische T-Zellen und Th17-Zellen befinden sich in einem komplexen Wechselspiel und sind in der Lage, sich gegenseitig in ihrer Aktivität zu hemmen [127]. 1.4.2 Immunstatus bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz bei DCM Bei der chronischen Herzinsuffizienz kommt es zu deutlichen Veränderungen innerhalb des Immunsystems [69]. Ein wichtiges Merkmal der chronischen Herzinsuffizienz stellt die systemische Entzündungsreaktion dar [27,87]. Eine erhöhte Konzentration und Aktivität von proinflammatorischen Zytokinen ist ein wichtiger Faktor in der Progression der Erkrankung [113]. Die gesteigerte Zytokinexpression im Myokard wird induziert durch Myokardischämie und hohe Angiotensinspiegel [27]. Es gilt zu betonen, dass kurzzeitige Anstiege der Zytokine bei Ischämie protektiv wirken, erst die langfristige Überexpression führt zu Schäden [8,24,63]. Zytokine sind Zeichen einer systemischen Entzündungsreaktion und Marker für Pathogenese, Progression und Prognose 14 der chronischen Herzinsuffizienz [113,44,27]. Im Myokard fördern sie das Remodelling [27]. Sie modulieren kardiale und periphere Gefäßfunktionen mit der Produktion freier Radikale und führen zu vermehrter Apoptose [74,101]. TNF-alpha wirkt kardiodepressiv und extrakardial katabol [26]. Er steht im Zusammenhang mit einer verminderten linksventrikulären Pumpfunktion, verringerter Skelettmuskelperfusion, endothelialer Dysfunktion und vermehrter Insulinresistenz [5]. Die katabole Wirkung der Entzündungsmediatoren führt zur Kachexie. So korreliert beispielsweise die Apoptoserate mit der TNF-alpha Konzentration [15,80]. Eng damit verbunden ist auch die Erhöhung der freien Radikale und somit des oxidativen Stress [41,53]. Der TNF-alpha-Rezeptor 1 gilt als Prognoseparameter für die Sterblichkeit im Rahmen der Erkrankung [103]. Eine Überexpression von TNF-alpha führt langfristig zu einer linksventrikulären Dysfunktion [8,24], seine Konzentration korreliert mit objektiven und subjektiven Parametern der Belastbarkeit bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz [113,44,27]. Hinsichtlich der postinflammatorischen dilatativen Kardiomyopathie hat der TNF-alpha eine bedeutende Rolle in der Initiation und Aufrechterhaltung der viralen Infektion verbunden mit myokardialer Nekrose und Inflammation [11]. Interleukin-6 wird in Verbindung gebracht mit myokardialer Dysfunktion, Hypertrophie und Apoptose von Myozyten, allerdings sind auch kardial protektive Effekte beschrieben [5] und tierexperimentell gezeigt worden [28]. Interleukin-6 erfüllt neben gewissen proinflammatorischen Effekten auch wichtige antiinflammatorische Aufgaben [99]. Bei Patienten mit postinflammatorischer dilatativer Kardiomyopathie konnten zusätzlich veränderte Plasmaspiegel verschiedener Interleukine und Interferon gamma gemessen werden. Es wurde eine erhöhte Konzentrationen von Interleukin-8 und Interleukin-9 sowie eine verminderte Expression von Interleukin-5, Interleukin-7 und Interferon gamma nachgewiesen [12]. Auch Nymo et al. befassten sich in der CORONA-Studie mit den Auswirkungen verschiedener Zytokine auf die kardiovaskuläre Mortalität. Etwa 1500 Patienten über 60 Jahre mit einer chronischen Herzinsuffizienz NYHA Stadium II-IV nahmen in diesem Zusammenhang teil. Es konnte in dieser Studie eine direkte Beziehung zwischen insbesondere Interleukin-8 und dem Outcome der Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz gezeigt werden [90]. 15 Bei Patienten mit inflammatorischer dilatativer Kardiomyopathie zeigt sich neben den humoralen Veränderungen darüber hinaus ein Ungleichgewicht der Lymphozyten-Subpopulationen. Es zeigt sich insbesondere eine erhöhte Anzahl an Typ 1 CD4+ T-Helfer-Zellen [106] sowie an Th17-Zellen [124]. Zusätzlich fallen eine erniedrigte Anzahl regulatorischer T-Zellen [120] sowie eine erhöhte Resistenz von Effektorzellen gegenüber regulatorischen T-Zellen auf [119]. 1.5 Körperliches Training bei chronischer Herzinsuffizienz Der Stellenwert der Sportmedizin im Hinblick auf Prävention und Gesundheitsförderung gilt derzeit als unbestritten [67]. Für diese Anerkennung waren zahlreiche Studien notwendig, die mittlerweile signifikante Ergebnisse mit hohem Evidenzgrad präsentieren. So gilt als eindeutig erwiesen, dass regelmäßige körperliche Aktivität das Morbiditäts- und Mortalitätsrisiko senkt. Seit 2005 existiert innerhalb der Deutschen Gesellschaft für Kardiologie die Arbeitsgruppe Sportkardiologie [50]. Auch diese Entwicklung betont die zunehmende Bedeutung der Sportmedizin in den Bereichen Primär- und Sekundärprävention, sowie als anerkannte Therapie- und Rehabilitationsmaßnahme bei kardiovaskulären Krankheitsbildern. 1.5.1 Grundlagen Im Behandlungskonzept von Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz stellt die Bewegungstherapie zur Linderung der Symptome und somit zur Steigerung der Leistungsfähigkeit eine wichtige Komponente neben der pharmakologischen Therapie dar. Wichtig ist ein Belastungs-EKG zur Bestimmung der submaximalen Belastbarkeit, bevor mit einem strukturierten Training begonnen werden kann [77]. Körperliche Aktivität hat einen signifikanten Einfluss auf Prävention, Änderung kardiovaskulärer Risikofaktoren und ihrer Mortalität. Sie sollte jedoch individuell angepasst sein auf Kondition und Komorbiditäten [98]. 16 Eine moderate körperliche Belastung ist in kompensierten Stadien der chronischen Herzinsuffizienz sinnvoll. Als körperliche Aktivität gilt jede regelmäßige Muskelaktivität mit einer Steigerung des Energieumsatzes. Die Intensität kann in MET angegeben werden, welche den Energieverbrauch sitzend bei 3,5ml/kg Sauerstoffaufnahme/min angibt. Unter 3 MET gilt die Belastung als leicht, zwischen 3 und 6 MET als moderat und über 6 MET als schwer [82]. Die Beziehung zwischen Senkung der Morbidität und Mortalität und der Intensität Bewegungstherapie maximalen der führt Belastung zur ist jedoch Steigerung Sauerstoffkapazität und der der nicht linear [68]. Die Belastungstoleranz, der oxidativen Kapazität der Skelettmuskulatur [34,49]. Ein optimaler Bewegungsumfang zur Prophylaxe von Herzkreislauferkrankungen kann in 2000-3000 kcal pro Woche ausgedrückt werden, das bedeutet 5-6 Stunden moderate Aktivität pro Woche [112]. Ein Trainingsumfang von nur 30 Minuten pro Tag führt bereits zu einer Halbierung des Risikos für Herzerkrankungen [33]. Die körperliche Aktivität verbessert die kardiale Ruhe- und Belastungsfunktion. Da sich jedoch keine Steigerung im kardialen ATP-Stoffwechsel feststellen lässt, ist davon auszugehen, dass in erster Linie extrakardiale Mechanismen für diesen Benefit sorgen [44]. Körperliches Training kann die peripheren Veränderungen im Gefäßsystem, der Muskulatur und des Immunsystems bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz positiv beeinflussen und führt so, unabhängig von der kardialen Reserve, zu einer Linderung der Symptome [91,80,20,16]. Im Bereich des Gefäßsystems führt körperliches Training unter anderem zu einer Verzögerung des sympathischen Tonus bei Belastung, einer Verringerung des peripheren Widerstandes und einer Verbesserung der Endothelfunktion [26,2]. Einen langfristig schützenden Effekt auf die zelluläre Alterung im Gefäßsystem hat körperliches Training auch über die signifikante Reduktion der altersbedingten Telomerverkürzung. Vermittelt über beispielsweise eNOS, TERT oder TRF2 schützt körperliches Training vor der durch oxidativen Stress ausgelösten Apoptose der Endothelzellen [65]. Darüber hinaus werden endotheliale Progenitorzellen aus dem Knochenmark vermehrt mobilisiert und aktiviert, um Zellschäden zu reparieren [2,17]. 17 Die Therapieerfolge durch körperliches Training sind des Weiteren auf eine Wiederherstellung der Struktur und Funktionalität der Muskulatur zurückzuführen. Körperliches Training führt zu einer verstärkten Expression und Aktivierung oxidativer Enzyme und einer Anhebung der anaeroben Schwelle [26]. Die Mitochondriendichte und die Muskelperfusion werden gesteigert, das Verhältnis der Muskelfasern verschiebt sich in Richtung oxidativer Typ 1 Fasern [36,31]. Es kommt zu einer Steigerung der Belastungszeit, der maximalen Sauerstoffkapazität, einer Zunahme der Herzfrequenzvariabilität sowie allgemein zu einer Steigerung der subjektiv empfundenen Lebensqualität [26]. Ausführlicher werden im Folgenden die Auswirkungen körperlichen Trainings auf das Immunsystem diskutiert. 1.5.2 Auswirkungen körperlichen Trainings auf das Immunsystem Seit Mitte der 1980 er Jahre wird im Bereich der Sportimmunologie geforscht. Sowohl zelluläre als auch humorale Elemente des Immunsystems können durch körperliche Belastung aktiviert und beeinflusst werden. Dabei spielt die Intensität der körperlichen Belastung eine entscheidende Rolle. Somit ist es sinnvoll, akute von chronischen Veränderungen jeweils bei intensivem und moderatem Training zu unterscheiden. 1.5.2.1 Akute Auswirkungen körperlichen Trainings Als Reaktion auf akute körperliche Belastung ist eine Zunahme der Leukozytenkonzentration im Blut beobachtet worden. Dieses bereits 1893 als Arbeitsleukozytose [109] bezeichnete Phänomen ist heutzutage unter dem Begriff der Belastungsleukozytose Gegenstand zahlreicher Studien. Die belastungsinduzierte Leukozytose verläuft bei einer Belastungsdauer unterhalb von zwei Stunden biphasisch mit einem sofortigen und einem verspäteten Anstieg. Bei längeren Belastungen verschmelzen diese beiden Einzelanstiege. Die Leukozytose erreicht nach etwa 2-4 Stunden ihr Maximum und normalisiert 18 sich nach 24 Stunden. Der Anstieg ist linear und von Dauer und Intensität des körperlichen Trainings abhängig, so können unter außergewöhnlich intensiver Belastung Werte bis zu 20.000 Leukozyten/µl erreicht werden [107]. In Ruhe befinden sich etwa 50% der Leukozyten im Blutstrom, die andere Hälfte haftet am Gefäßendothel. Die Mobilisierung der Leukozyten erfolgt aus diesem marginalen Pool, stellt also nur eine relative Konzentrationsänderung dar [52]. Die sofortige Mobilisierung der Leukozyten wird zum einen durch hämodynamische Effekte, zum anderen über katecholaminabhängige Änderung der leukozytär-endothelialen Interaktion erklärt [30]. Als Erstes werden die CD3+CD16- Natürlichen Killer Zellen mobilisiert, welche den größten Anteil der sofortigen Leukozytose ausmachen. Darüber hinaus steigen CD3+CD4zytolytische T-Zellen und CD14+CD16- reguläre Monozyten an. Im Anschluss werden Neutrophile, CD14+CD16+ reife Monozyten, CD3+CD4+ T-HelferZellen sowie B-Zellen mobilisiert [30]. Die verzögerte Leukozytose, welche kortisolbedingt ausgelöst wird, zeichnet sich überwiegend durch neutrophile Granulozyten aus [107]. Natürliche Killer Zellen, Monozyten und neutrophile Granulozyten reagieren mit einem insgesamt intensiveren Anstieg auf die körperliche Belastung als die T- und BLymphozyten [25]. Außerdem nimmt innerhalb der T-Zellen der CD4/CD8 Quotient ab, da die zytolytischen T-Zellen stärker ansteigen als die T-HelferZellen [43]. In der Nachbelastungsphase kommt es nach intensiven Belastungen zu einem deutlichen Lymphozytenabfall mit einem Minimalwert etwa 2-3 Stunden nach Belastungsende. Insbesondere die Anzahl und Funktion der Natürlichen Killer Zellen sinkt unter den Ruheausgangswert [43]. Dieser Zeitraum der Lymphopenie wird als open window bezeichnet und stellt eine passagere Immunsuppression dar [107]. Dieses Phänomen mit möglichen Therapieansätzen wird vor allem im Bereich des Leistungs- und Wettkampfsports diskutiert. Die Zytokinantwort auf körperliche Belastung ähnelt der Zytokinkaskade bei Infektionen. Ein deutlicher Unterschied ist jedoch der fehlende Anstieg von Interleukin-1 beta bei vergleichbarem Anstieg von Interleukin-6 [21,95,96]. Kontrovers diskutiert wird die Reaktion des TNF-alpha. Zum einen als ebenfalls nicht ansteigender Parameter in Abgrenzung zur Infektion, zum anderen jedoch 19 laut Tierexperimenten als Anstieg unter starker körperlicher Belastung infolge von stimulierten beta-Rezeptoren und höherer TLR-5-Expression [123]. 1.5.2.2 Chronische Auswirkungen körperlichen Trainings Regelmäßiges moderates körperliches Training kann die Gesamtmortalität um 22-34%, die kardiovaskuläre Mortalität sogar um 27-35% reduzieren [66]. Langfristig ist dies vor allem auf einen niedrigen inflammatorischen Status zurückzuführen. Körperliche Aktivität senkt signifikant die systemische proinflammatorische Zytokinaktivität [27]. Der Zusammenhang zwischen inflammatorischen Markern und körperlichem Training wurde in Studien bereits über zehn Jahre hinweg untersucht. Dabei zeigt sich ein antiinflammatorischer Effekt des körperlichen Trainings, der insbesondere der im Alter ansteigenden proinflammatorischen Entwicklung vorbeugen kann [97,99,37]. Das Risiko für Erkrankungen, die mit einer systemischen chronischen Entzündungsreaktion einhergehen, kann durch diesen antiiflammatorischen Effekt reduziert werden [99]. Im Hinblick auf die Zytokine kommt der Skelettmuskulatur eine endokrine Funktion zu. Kontrahierende Muskelfasern sezernieren Interleukin-6. Durch Belastung wird die Transkriptionsrate des Interleukin-6-Gens im Muskel erhöht [48]. Interleukin-6 steigt bei physischer Belastung als erstes Zytokin im Kreislauf exponentiell an und fällt nach der Belastung wieder ab [21,95,96,117]. Interleukin-6 induziert einerseits antiinflammatorische Zytokine, wie Interleukin1ra und sTNF-R [115] und inhibiert andererseits proinflammatorische Zytokine, wie TNF-alpha [81]. Es zeigt sich eine reduzierte Produktion von TNF-alpha und TNF-alpha-Rezeptoren [3,35,47,97]. Neben Interleukin-6 steigt auch das antiinflammatorisch wirkende Interleukin-10 durch körperliches Training an [56]. Moderates Training fördert die Immunfunktion darüber hinaus durch einen verbesserten Stoffwechsel der T- und B-Lymphozyten [85]. Bei den T-Zellen imponiert dabei vor allem ein deutlicher Anstieg der T1- zellvermittelten Immunantwort bei unveränderten T2-Zellkonzentrationen [54,55,110,5]. Dieser Effekt hält rund eine Woche an und beugt vor allem der im Alter stetig abnehmenden T1-Zellfunktion vor [73,110,5]. Auch die Funktion der 20 Natürlichen Killer Zellen wird durch moderates körperliches Training verbessert [25]. Die bereits beschriebenen akuten Leukozytenveränderungen bei Belastung sind reversibel, nur bei Leistungssportlern können langfristig anhaltende Verschiebungen im Bereich der T-Zellen und der Antikörperproduktion auftreten, die sich immunschwächend auswirken können [19]. Im Zuge erschöpfender Ausdauerbelastungen zeigt sich auch ein vorübergehender Abfall der Immunglobuline, insbesondere des IgA mit folgend erhöhter Infektanfälligkeit. Auch auf die Funktion der Lymphozyten, insbesondere der Natürlichen Killer Zellen wirkt sich intensiver Leistungssport negativ aus [6]. Infektionsrisiko höheres mittleres niedrigeres Training kein moderates intensives Abbildung 2: Beziehung zwischen Trainingsintensität und Infektanfälligkeit. Eigene Darstellung, modifiziert nach Nieman [86]. Allgemein gilt eine leichte moderate körperliche Belastung von einer Stunde pro Tag als immunstärkend, exzessive sportliche Aktivität über einen langen Zeitraum kann sich dagegen negativ auf die Immunkompetenz auswirken [29, 19]. Die protektiven Eigenschaften der Bewegungstherapie können auch im Rahmen der Therapie von Patienten mit postinflammatorischer dilatativer Kardiomyopahtie genutzt werden. Einen wichtigen Parameter für die 21 Pathogenese dieses Krankheitsbildes stellen die T-Lymphozyten dar. Inwieweit sie in diesem Fall in ihrer Aktivität durch körperliches Training beeinflusst werden können, soll im Folgenden gezeigt werden. 2. Zielsetzung Ziel der hier vorliegenden Arbeit ist es, die chronischen Auswirkungen körperlichen Trainings auf das Immunsystem bei Patienten mit postinflammatorischer dilatativer Kardiomyopathie zu untersuchen. Die positiven Auswirkungen von körperlicher Aktivität bei Herzinsuffizienz sind kardial sowie im Bereich des proinflammatorischen Status bis dato vor allem für humorale Marker gezeigt worden. Die Auswirkungen auf den zellulären Teil des Immunsystems sind derzeit noch weitgehend unklar. Daher soll die hier vorliegende Arbeit den Aktivierungsgrad von T-Zellen und die Bedeutung der TZell-Subpopulationen untersuchen. Mittels Durchflusszytometrie sollen Veränderungen in Zusammensetzung und Aktivität der verschiedenen TLymphozyten-Subpopulationen ermittelt werden. 3. Patienten und Methodik Nachdem nun die theoretischen Informationen im Bereich der postinflammatorischen DCM sowie der Sportimmunologie dargestellt wurden, werden im Folgenden methodische Grundlagen zur durchgeführten Studie erläutert. 3.1 Studiendesign Im Rahmen der hier vorliegenden prospektiven Studie werden Patienten mit postinflammatorischer dilatativer Kardiomyopathie über einen Zeitraum von sechs Monaten täglich mittels Ergometrie belastet. Die Patienten absolvieren 22 jeweils abends eine 30-minütige Trainingseinheit auf privaten Ergometern mit einer vorgegebenen Herzfrequenz von >100/Min. Die Patienten stellen sich vor Studienbeginn, nach einem, nach drei und nach sechs Monaten in der Klinik vor, wobei verschiedene Daten erhoben werden. Vor und nach der Studie werden neben einer morgendlichen venösen Blutuntersuchung und durchflusszytometrischen Analyse auch eine Echokardiographie und eine Spiroergometrie durchgeführt. Nach einem und nach drei Monaten erfolgte nur die Blutentnahme mit Untersuchung der Leukozyten. Es sollen Auswirkungen der körperlichen Belastung auf die Leistungsfähigkeit und insbesondere auf die T-Lymphozyten-Subpopulationen analysiert werden. 3.2 Basisdaten und Laborwerte Zu Beginn der Untersuchung, nach einem, drei und sechs Monaten wurden bei den Studienteilnehmern nach folgendem Schema klinische und laborchemische Daten erhoben. Neben Alter und Geschlecht wurden auch Body mass index, NYHA-Stadium, Medikation, Begleiterkrankungen sowie systolischer und diastolischer Blutdruck ermittelt. Laborchemisch wurden Leukozytenzahl, C-reaktives Protein, Nt-proBNP und Interleukin-6 bestimmt. Die Leukozyten wurden mittels Durchflusszytometrie analysiert. 3.3 Patientenkollektiv Das Kollektiv setzt sich aus 12 Patienten zusammen, die an einer histologisch gesicherten inflammatorischen dilatativen Kardiomyopathie leiden. Im Laufe der Jahre 2010 bis 2012 wurden diese Patienten in der kardiologischen Abteilung des St. Josef Hospitals in Bochum behandelt. Die Tabelle 4 zeigt die demographischen Daten der Patienten. Die Studienteilnehmer erfüllten folgende Ein- und Ausschlusskriterien. Sie litten klinisch an den Symptomen einer über mindestens drei Monate medikamentös 23 stabil eingestellten Herzinsuffizienz NYHA Stadium I-III. Die Dauermedikation der Studienteilnehmer wurde nicht modifiziert. Die medikamentöse Therapie ist in Tabelle 1 dargestellt. Eine eingeschränkte linksventrikuläre Ejektionsfraktion von ≤ 35% konnte bei allen teilnehmenden Patienten echokardiographisch ermittelt werden. Weitere Ursachen der Herzinsuffizienz neben der inflammatorischen dilatativen Kardiomyopathie, wie eine ischämische Herzerkrankung oder auslösende Klappenvitien, wurden ausgeschlossen. Als Ausschlusskriterien galten biochemische oder klinische Anzeichen einer systemischen Infektion. Des Weiteren stellten eine Niereninsuffizienz mit einem Serumkreatinin >1,8 mg/dl, eine Thrombozytopenie mit Thrombozyten < 100.000/µl oder eine Anämie mit einem Hämoglobinwert < 11g/dl Ausschlusskriterien dar. Auch Patienten mit malignen Erkrankungen wurden nicht in die Studie eingeschlossen. Alle Patienten nahmen aus eigenem Willen an der Studie teil und haben dies mit ihrer Unterschrift bestätigt. Die Ethikkommission der Ruhr- Universität Bochum hat der Umsetzung der Studie zugestimmt. Tabelle 1: Medikation der Studienteilnehmer Medikament Vor Nach 6 Monaten Ergometertraining Ergometertraining ACE-Inhibitoren 10 10 AT1-Antagonisten 2 2 Torasemid 10 10 Hydrochlorothiazid 1 1 ß-Blocker 12 12 Spironolacton 8 8 Simvastatin 2 2 (Bisoprolol, Metoprolol) 24 3.4 Echokardiographie Die echokardiographischen Untersuchungen zu Beginn und zum Ende der Studie zur Bestimmung der linksventrikulären Ejektionsfraktion und des Stadiums der Herzinsuffizienz wurden von erfahrenen Kardiologen durchgeführt, die hinsichtlich der Studie geblindet waren. Die Werte der linksventrikulären Ejektionsfraktion wurden mittels biplanarer Methode nach Simpson im apikalen 4- bzw. 2-Kammerblick ermittelt. Im M-Mode, in der parasternal longitudinalen Achse, wurde der linksventrikuläre enddiastolische Diameter gemessen. 3.5 Spiroergometrie Die Spiroergometrie, die ebenfalls zu Beginn und zum Ende der Studie durchgeführt wurde, folgte dem Schema des WHO- Rampenprotokolls. Die Belastung beginnt dabei bei 25 Watt und wird alle 30 Sekunden um 5 Watt gesteigert. Während dieser ergometrischen Belastung wird über eine Gesichtsmaske die Exspirationsluft der Patienten analysiert. Es werden zum einen VO2-max als Marker für die Leistungsfähigkeit im aeroben Bereich und zum anderen VO2-AT als Marker für die VO2-Aufnahme an der anaeroben Schwelle gemessen. 3.6 Durchflusszytometrie Bei diesem Messverfahren können einzelne Zellen bezüglich ihrer Größe und Beschaffenheit differenziert werden. Die Zellen fließen dabei durch eine Messkammer, die auch als Flusszelle bezeichnet wird. Dabei sind die Zellen von der Seite einer Laserstrahlung ausgesetzt. Mit Hilfe dieser Laserstrahlung wird ein für jeden Zelltyp charakteristisches Streulicht erzeugt. Die Größe der Zellen wird durch das Vorwärtsstreulicht ermittelt. Die Granularität ergibt sich aus dem Seitwärtsstreulicht, welches durch Grenzflächen innerhalb der Zellen 25 erzeugt wird. Die Darstellung der Messergebnisse erfolgt meist im Rahmen eines sogenannten Dot-plots, einer Graphik, bei der das Vorwärtsstreulicht auf der X-Achse, das Seitwärtsstreulicht auf der Y-Achse eingetragen wird. Zusätzlich zu dieser Differenzierung der Zelltypen anhand des Streulichts ist es mittels Durchflusszytometrie möglich, weitere verschiedenste Merkmale auf den Zellen zu ermitteln. Dazu wird die Messung des Fluoreszenzlichtes genutzt. Um bestimmte Merkmale zu detektieren, müssen diese mit Antikörpern markiert werden. Die jeweiligen Antikörper tragen eine fluoreszierende Gruppe und sind so im Rahmen der Fluoreszenzlichtmessung zu erfassen. Durch verschiedene Absorptions- und Emissionsmaxima der Fluoreszenzfarbstoffe ist es möglich, bis zu vier spezifisch markierte Oberflächenproteine auf den Zellen gleichzeitig zu registrieren. Auch die Ergebnisse dieser Messung können anschließend in einem Dot-plot anschaulich dargestellt werden. CD8 CD4 CD69 CD4 26 SSC CD3 Abbildung 3: Beispielhafte Auswertung der Durchflusszytometrie mittels Dot-plot bei CD4/CD8/CD69/CD3 T-Zellen. 3.7 Zellproben Im Folgenden werden die verschiedenen Zelltypen, die mit Hilfe der Durchflusszytometrie differenziert wurden, vorgestellt. Etwa 30.000 Zellen aus jeder Probe wurden analysiert. Die Speicherung und Auswertung der so ermittelten Daten erfolgte mit Hilfe der Software CellQuest pro (BD Bioscience). In fünf Probenansätzen werden verschiedenste Leukozyten-Subpopulationen anhand von verschiedenen Markern untersucht. Dies zeigt Tabelle 2. Tabelle 2: Übersicht der analysierten Zellen und ihrer Marker Epitop Zelltyp CD45+ Alle kernhaltigen Blutzellen, allgemeiner Leukozytenmarker CD3+ T-Zellen CD4+ T-Helfer- Zellen CD8+ Zytolytische T-Zellen CD4- / CD8- Naive T-Zellen CD4+/ CD69+, CD8+/ CD69+ Frühaktivierte T-Helfer-Zellen und frühaktivierte zytolytische T-Zellen CD4+/ CD11a+ CD11a exprimierende T-Helfer-Zellen 27 CD3+/ CD4+/ CD25+/ CD127low Regulatorische T-Zellen CD3+/ HLA DR+ HLA DR exprimierende T-Zellen, Langzeitmarker Die Zellpräparation erfolgte nach folgendem Schema möglichst unmittelbar im Anschluss an die Blutentnahme. In jedes der fünf 1,5 ml Eppendorfgefäß wurden je 100µl EDTA-Vollblut pipettiert. Hinzu wurden fluoreszenzmarkierte Antikörper gegeben. Dies ist in Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3: Probenansätze mit fluoreszenzmarkierten Antikörpern Probe 1 Epitope Farbstoff CD45+,CD3+,CD4+,CD8+ PerCP, FITC, APC, PE (CD45, CD3, CD4, CD8) 2 CD8+/CD69+,CD4+/CD69+ FITC, PE, PerCP, APC (CD8, CD69, CD3, CD4) 3 CD4+/CD11a+ CD4, CD3, CD11a+ (FITC, PerCP, PE) 4 CD3+/CD4+/CD25+/CD127low CD4, CD127,CD3, CD25 (FITC, PE, PerCP, APC) 5 CD3+/HLA DR+ CD 3, HLA-DR (PerCP, FITC) Zunächst ist eine lichtgeschützte Inkubation bei 4°C für 15 Minuten notwendig. Um die Erythrozyten und Thrombozyten aus den Proben zu entfernen, werden danach je 1250µl einer 1:10 verdünnten Lyse-Lösung hinzugegeben. Der folgenden vierminütigen Inkubationszeit schließt sich eine Zentrifugation für 3 28 Minuten bei 8000 Umdrehungen/min an. Der entstandene Überstand wird abgenommen und die verbliebenen Leukozyten mit 200µl PBS gereinigt. Nach erneuter Zentrifugation und Abnahme des Überstandes werden die restlichen Zellen erneut mit 200µl PBS gewaschen. Für die bereits beschriebene Durchflusszytometrie werden alle Proben in Messröhrchen überführt und analysiert. 3.8 Statistische Auswertung Die Darstellung der ermittelten Ergebnisse erfolgt als Mittelwert ± Standardfehler (MW ± SEM). Bezüglich der T-Zell-Subpopulationen werden Größenunterschiede mittels ANOVA und folgendem Bonferroni-post-hoc Test analysiert. Eine statistische Signifikanz wurde bei einem p-Wert < 0,05 angenommen. 4. Ergebnisse Innerhalb des Studienzeitraums von sechs Monaten konnten folgende Ergebnisse in den Bereichen der Basisdaten und Laborwerte, der NYHAStadien, der Echokardiographie und der Spiroergometrie sowie durch die Durchflusszytometrie ermittelt werden. 4.1 Basisdaten und Laborwerte Das ergometrische Training bewirkte bei den Teilnehmern einen signifikanten Gewichtsverlust. Der Blutdruck verbesserte sich systolisch sowie diastolisch nach sechs Monaten zumindest geringfügig. Labordiagnostisch ergaben sich eine Senkung des CRP-Wertes und eine signifikante Verringerung des NT-proBNP-Wertes als Marker für das Ausmaß der Herzinsuffizienz. Tabelle 4 fasst diese Ergebnisse zusammen. 29 Tabelle 4: Demographische Daten und Laborwerte (n=12) Vor Nach 6 Monaten Ergometertraining Ergometertraining Männlich/Weiblich 9/3 Alter(Jahre) 53,3± 9,1 Body mass index(kg/m²) 27,2± 3,8 25,6± 3,6* C-reaktives Protein(mg/l) 3,2± 0,7 2,8± 0,6 Begleiterkrankungen Arterielle Hypertonie(n=) 3 Hyperlipoproteinämie(n=) 2 Blutdruck(systolisch, mmHg) 114± 7,1 108± 8,0 Blutdruck(diastolisch, mmHg) 73± 5,3 70± 5,2 NT-pro-BNP(ng/l) 2486± 966* 3133± 958 4.2 NYHA-Klassifikation Als subjektive, an der Leistungsfähigkeit im Alltag orientierte Klassifikation, dienen die NYHA-Stadien. Die Studienteilnehmer konnten nach sechs Monaten körperlichen Trainings teilweise in niedrigere NYHA-Klassen eingestuft werden. Tabelle 5 stellt diese Leistungssteigerung dar. Tabelle 5: Veränderung der NYHA-Klasse NYHA Klasse Vor Nach 6 Monaten Ergometertraining Ergometertraining I 1 1 II 7 9 III 4 2 IV 0 0 30 4.3 Echokardiographie Den echokardiographischen Untersuchungen zufolge fielen nach sechs Trainingsmonaten deutliche Verbesserungen in der myokardialen Funktion auf. Die linksventrikuläre Ejektionsfraktion verbesserte sich signifikant um fast 10%. Der linksventrikuläre enddiastolische Diameter verringerte sich bei den Patienten um etwa 4 mm, wobei eine Signifikanz knapp nicht erreicht werden konnte. Details sind der Tabelle 6 zu entnehmen. Tabelle 6: Veränderungen bei der Echokardiographie Parameter Vor Nach 6 Monaten Ergometertraining Ergometertraining LVEDD (mm) 61,3± 6,6 57,4± 6,2 (p=0,054) EF (%) 28,2± 6,5 36,8± 5,7* 4.4 Spiroergometrie Die vor und nach dem sechswöchigen Training durchgeführte Spiroergometrie ergab die in Tabelle 7 dargestellten Ergebnisse. Es zeigt sich eine Steigerung des VO2-AT-Wertes sowie eine signifikante Verbesserung des VO2-maxWertes und damit eine deutliche Zunahme der kardiopulmonalen Leistungsfähigkeit. 31 Tabelle 7: Veränderungen bei der Spiroergometrie Parameter VO2-max Vor Nach 6 Monaten Ergometertraining Ergometertraining 13,6± 4,1 18,2± 4,3* 10,2± 3,8 12,3± 4,8 (ml/min*kgKG) VO2-AT 4.5 Interleukin-6 Der signifikant gesunkene Laborwert des Zytokins Interleukin-6 deutet auf einen reduzierten systemischen proinflammatorischen Status nach sechs Monaten körperlichen Trainings hin. Tabelle 8: Veränderungen des Interleukin-6-Wertes Laborwert Interleukin-6 Vor Nach 6 Monaten Ergometertraining Ergometertraining 3,93± 2,01 2,61± 1,62* (pg/ml) 4.6 Durchflusszytometrie Zur Differenzierung der Lymphozyten in ihre Subpopulationen wurden verschiedenste Proben durchflusszytometrisch analysiert. Diese Blutuntersuchung wurde neben dem Beginn und dem Ende der Studie zusätzlich nach einem und nach drei Monaten durchgeführt. So konnten folgende Ergebnisse ermittelt werden. 32 In den laborchemischen Ergebnissen der Leukozyten und Lymphozyten, welche in der Tabelle 9 dargestellt sind, konnten im Verlauf der Studie keine signifikanten Veränderungen beobachtet werden. Tabelle 9: Verlauf der Leukozyten und Lymphozyten (Marker: CD45+,CD3+,CD4+,CD8+,CD4-/CD8-) Leukozyten gesamt Vor Nach 6 Monaten Ergometertraining Ergometertraining 6,322± 971 6,418± 827 66,4± 5,7 65,8± 6,8 55,2± 2,7 54,7± 2,8 36,2± 2,3 37,3± 3,3 5,3± 1,6 6,0± 3,1 1,6± 0,5 1,4± 0,7 (µl-1) Lymphozyten (%CD45+) CD4+ T-Zellen (%CD3+) CD8+ T-Zellen (%CD3+) CD4-/CD8-Verhältnis Native T-Zellen (%CD3+) CD4+/ CD8+ T-Zellen (%CD3+) Der Anteil der frühaktivierten T-Zellen allerdings sank signifikant fast um die Hälfte im Vergleich zum Ausgangswert vor dem körperlichen Training ab. Die Werte fasst die Tabelle 10 zusammen. 33 Tabelle 10: Anteil frühaktivierter T-Zellen (Marker: CD8+/CD69+,CD4+/CD69+) Vor 1 Monat 3 Monate 6 Monate 1,69± 0,33 1,44± 0,30 1,40± 0,26 0,96± 0,19* 0,23± 0,10 0,17± 0,06 0,17± 0,07 0,13± 0,05* ErgometerTraining CD8+/CD69+ (%) CD4+/CD69+ (%) 2,5 2 1,5 CD8+CD69+ in % 1 0,5 0 Vor Training 1 Monat 3 Monate Zeitlicher Verlauf 6 Monate Abbildung 4: Verlauf frühaktivierter CD8+ T-Zellen 34 0,35 0,3 0,25 0,2 CD4+CD69+ in % 0,15 0,1 0,05 0 Vor Training 1 Monat 3 Monate 6 Monate Zeitlicher Verlauf Abbildung 5: Verlauf frühaktivierter CD4+ T-Zellen CD11a-exprimierende T-Helfer-Zellen wurden ebenfalls mittels Durchflusszytometrie untersucht. CD11a ist für die Zelladhäsion über ICAM-1 notwendig. Die Ergebnisse sind der Tabelle 11 zu entnehmen. Es ist ein ansteigender Trend zu erkennen, allerdings ohne signifikante Änderung nach sechs Monaten körperlichen Trainings. Tabelle 11: Verlauf der Anzahl CD11a-exprimierender T-Helfer-Zellen (Marker: CD4+/CD11a+) Vor 1 Monat 3 Monate 6 Monate 54,82± 7,35 56,22± 6,84 57,20± 7,73 Ergometertraining CD11a+ (%) 54,13± 7,42 Signifikante Änderungen sind dagegen bei den regulatorischen T-Zellen festzustellen. Ihre Anzahl, welche in der Tabelle 12 dokumentiert ist, steigt deutlich innerhalb der sechs Trainingsmonate an. 35 Tabelle 12: Verlauf der Anzahl regulatorischer T-Zellen (Marker: CD3+/CD4+/CD25+/CD127low) Vor 1 Monat 3 Monate 6 Monate 2,85± 0,52 3,21± 0,54 3,52± 0,59* Ergometertraining Tregs (%) 2,80± 0,52 4,5 4 3,5 3 Tregs in % 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Vor Training 1 Monat 3 Monate Zeitlicher Verlauf 6 Monate Abbildung 6: Verlauf der regulatorischen T-Zellen Darüber hinaus konnten signifikante Ergebnisse bezüglich der HLA DRexprimierenden T-Zellen, welche in der Tabelle 13 dargestellt sind, gemessen werden. Die Anzahl der T-Zellen nahm im Verlauf des Studienzeitraums signifikant ab. Als langfristiger Aktivitätsmarker steht HLA-DR für eine Stimulation des Immunsystems. 36 Tabelle 13: Verlauf der Anzahl HLA DR exprimierender T-Zellen (Marker: CD3+/HLA DR+) Vor 1 Monat 3 Monate 6 Monate 10,13± 2,01 9,73± 1,60 9,17± 1,25* Ergometertraining HLA DR+ (%) 11,24± 2,21 16 14 12 10 HLA DR+ 8 in % 6 4 2 0 Vor Training 1 Monat 3 Monate Zeitlicher Verlauf 6 Monate Abbildung 7: Verlauf HLA DR exprimierender T-Zellen 37 5. Diskussion In der hier vorliegenden Dissertation können folgende Ergebnisse über einen Beobachtungszeitraum von sechs Monaten gezeigt werden. - Durch körperliches Training bei DCM-Patienten erhöht sich die kardiopulmonale Leistungsfähigkeit. Dies wird deutlich anhand einer signifikant gesteigerten linksventrikulären Ejektionsfraktion und einer signifikant erhöhten VO2max und einer verbesserten VO2AT. - Durch das sechsmonatige Ergometertraining konnte neben Body mass index und NT-pro-BNP auch die Konzentration des Interleukin-6 als Zeichen einer geringeren globalen Inflammation signifikant reduziert werden. - Körperliches Training bei DCM-Patienten bewirkt Veränderungen innerhalb der T-Lymphozyten-Subpopulationen. Sowohl früh- als auch spätaktivierte T-Lymphozyten sinken, die Anzahl der regulatorischen TZellen steigt an. Körperliches Training hat sich durch prognostisch gute Auswirkungen bereits als eine wichtige Säule in der Herzinsuffizienztherapie etabliert. Moderates körperliches Training ist assoziiert mit zahlreichen pulmonalen, kardiovaskulären und muskulären metabolischen Anpassungsvorgängen, von denen vor allem Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz profitieren [100]. Zahlreiche Studien zu dieser Thematik beschäftigen sich neben diesen genannten Anpassungsvorgängen Immunsystem unter auch Bewegungstherapie. mit Auswirkungen Vornehmlich auf werden das dabei Veränderungen humoraler Marker durch körperliches Training untersucht. Aus dem Gebiet des zellulären Immunsystems bei Herzinsuffizienzpatienten unter Bewegungstherapie dagegen sind bisher keine wissenschaftlichen Daten verfügbar. Die hier vorliegende Arbeit ist somit die erste Pilot-Studie, die Veränderungen des zellulären Immunsystems durch körperliches Training bei 38 Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz, hier aufgrund einer postinflammatorischen dialatativen Kardiomyopathie, untersucht. Die positiven Auswirkungen auf die kardiopulmonale Leistungsfähigkeit der Studienteilnehmer durch das körperliche Training zeigt sich in der hier vorliegenden Studie an den echokardiographisch ermittelten Parametern, der LVEF und des LVEDD, welche sich im Studienverlauf deutlich verbessert haben. Die LVEF stieg signifikant an, der LVEDD sank durch das körperliche Training im Trend ab. Bei der Spiroergometrie konnte während des Studienverlaufs eine erhebliche Verbesserung der VO2max erreicht werden. Eine Steigerung der LVEF bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz als Folge körperlichen Trainings konnte auch bereits in anderen Studien gezeigt werden. Stolen et al. konnten bei DCM-Patienten nach fünfmonatigem Training eine deutlich gesteigerte LVEF nachweisen [116]. Auch Wienbergen et al. zeigten, dass körperliches Training die LVEF verbessert [125]. In einer Studie von Holloway et al. wurden DCM-Patienten im NYHA-Stadium I-III über einen Zeitraum von acht Wochen moderat belastet. Es ergab sich eine verbesserte LVEF mit einem Zuwachs von 16% in Ruhe und 20% unter Aktivität [44]. Auch die Ergebnisse der Spiroergometrie werden durch andere Studien unterstützt. Eine verbesserte VO2max nach körperlichem Training bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz erarbeiteten auch Stolen et al. in ihrer Studie mit DCM-Patienten [116]. Weiterhin zeigten Adamopoulos et al. unter körperlichem Training eine Steigerung in der maximalen Sauerstoffaufnahme bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz [1]. Meirelles et al. konnten ebenfalls eine Steigerung der maximalen Sauerstoffaufnahme nach einem sechsmonatigen Trainingsprogramm erzielen [78]. Swank et al. demonstrierten, dass die gesteigerte VO2max mit einer besseren Prognose der betroffenen Patienten verbunden ist [118]. Langzeitergebnisse präsentiert die Studie von Fernhall et al., in der Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz über einen Zeitraum von 10 Jahren zweimal wöchentlich moderat trainierten. Auch sie zeigten eine signifikante Steigerung der maximalen Sauerstoffaufnahme [22]. Neben der Gewichtsreduktion, der Verbesserung kardiopulmonaler Parameter und derer im vaskulären und muskulären Bereich kommt vor allem der allgemeinen antiinflammatorischen Wirkung durch das körperlichen Training 39 eine besondere Bedeutung im Therapiekonzept zur Behandlung von Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz zu. Der Bereich der humoralen Veränderungen wird in diesem Zusammenhang in zahlreichen Studien behandelt. Dabei stehen die Zytokine TNF-alpha, Interkeukin-6 und Interleukin-1 besonders im Focus der Forschung [5]. Eine Überexpression von TNF-alpha steht in Verbindung mit linksventrikulärer Dysfunktion und Remodellingprozessen [5,9,24]. Tierexperimentell konnten erhöhte TNF-alpha-Spiegel Veränderungen in Struktur und Funktion des Myokards auslösen, die denen bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz ähnelten [57]. TNF-alpha und Interleukin-6 korrelieren darüber hinaus positiv mit dem NYHA-Schweregrad [121]. Weiterhin besteht eine positive Korrelation zwischen dem TNF-alpha-Spiegel und der Prognose des Krankheitsbildes der Herzinsuffizienz sowie der Mortalität [18]. Speziell die Konzentration des TNF-alpha-Rezeptor-1 im peripheren Blut ist nach Rauchhaus et al. ein aussagekräftiger Prädiktor für den Krankheitsverlauf [102]. Moderates Training stärkt das Immunsystem, senkt die proinflammatorischen Zytokine und fördert die Produktion von Immunglobulinen wie IgA [4,51] und IgG [85]. Darüber hinaus werden Interleukin-6, Interleukin1β, TNF-alpha und TNF-alpha-Rezeptoren reduziert [3,35]. Diesen Erkenntnissen zufolge werden auch die TNF- alpha- Antagonisten wie Etanercept und Infliximab als medikamentöse Therapie bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz diskutiert. Studien zu dieser Thematik erbrachten jedoch bis dato wenig Erfolg und mussten aufgrund von aufgetretenen Verschlechterungen des Zustandes teilnehmender Patienten teilweise vorzeitig abgebrochen werden [14,73]. Die Modulation des Immunsystems ist auch die Grundlage für moderne Therapieoptionen wie beispielsweise die Immunadsorption. Dieses therapeutische Verfahren reduziert die Anzahl zirkulierender Autoantikörper bei Patienten mit postinflammatorischer dilatativer Kardiomyopathie und ist in der Lage, die Symptome der chronischen Herzinsuffizienz zu verbessern. Bulut et al. konnten bei Patienten mit postinflammatorischer dilatativer Kardiomyopathie nach fünftägiger Immunadsorption eine signifikante Zunahme der LVEF und Reduktion des LVEDD nach einem Zeitraum von sechs Monaten nachweisen. Darüber hinaus befassten sich Bulut et al. mit den Auswirkungen der Immunadsorption auf die 40 Lymphozyten-Subpopulationen und konnten durchflusszytometrisch eine signifikante Zunahme regulatorischer T-Zellen und eine Abnahme frühaktivierter und ko-stimulierter CD4+ sowie CD8+ T-Lymphozyten feststellen. In dieser Arbeit wird diskutiert, dass auch diese Veränderungen innerhalb des zellulären Immunsystems zur Verbesserung der myokardialen Funktion beitragen könnten [10]. Weiterhin konnten Navarro et al. in Tierexperimenten zeigen, dass körperliches Training die Immunfunktion, insbesondere den T-und BZellmetabolismus verbessert. Ein gesteigerter Glucose- und Glutaminstoffwechsel hat laut Navarro et al. positive Auswirkungen auf Proliferation und Produktion von Zytokinen und Immunglobulinen bei Lymphozyten [85]. Am Menschen konnten Handzlik et al. als lymphozytäre Reaktion auf körperliches Training eine gesteigerte Anzahl an regulatorischen T-Zellen feststellen. Diese Untersuchung erfolgte allerdings nicht an Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz, sondern an Freizeit- und Leistungssportlern. Neben den Veränderungen der regulatorischen T-Zellen konnten Handzlik et al. weiterhin eine gesteigerte Produktion des antiinflammatorischen Zytokins Interleukin-10 zeigen [38]. Neben den Auswirkungen körperlichen Trainings tragen auch diverse Herzinsuffizienzmedikamente zu einem antiinflammatorischen Status bei. AT1- Antagonisten bewirken einen Abfall der TNF-alpha- und der Interleukin-6- Konzentration im peripheren Blut [122]. Auch durch ACE-Hemmer wird ein Konzentrationsabfall des Interleukin-6 beschrieben [32]. Nicht ganz eindeutige Ergebnisse ergaben Studien mit βBlockern. Carvedilol allerdings, als β-Blocker mit zusätzlich antagonistischer Wirkung an α1-Rezeptoren, senkt signifikant die TNF-alpha- und Interleukin-6Spiegel und führt zu einer Steigerung der LVEF [64]. Da jedoch die Medikation vor und während der hier vorliegenden Untersuchung stabil und unverändert geblieben ist, können die gemessenen Ergebnisse als Folgen des körperlichen Trainings bezeichnet werden. So unterliegt eventuell der Ausgangswert des Interleukin-6 medikamentöser Beeinflussung, der signifikante Anstieg ist allerdings durch das körperliche Training erreicht worden. Die Ergebnisse dieser Dissertation im Bereich des zellulären Immunsystems durch körperliches Training sind im Sinne einer Pilotstudie nicht mit Messergebnissen anderer Studien auf diesem Gebiet zu vergleichen. Als erste 41 Arbeit hat sich diese Studie mit den Auswirkungen des körperlichen Trainings bei DCM- Patienten auf die Lymphozyten-Subpopulationen beschäftigt. Körperliche Aktivität senkt signifikant aktivierte T-Lymphozyten und steigert die Anzahl regulatorischer T-Lymphozyten. Durch die Ergebnisse dieser Arbeit kann vermutet werden, dass die zelluläre Immunität bezüglich der Pathophysiologie der postinflammatorischen dilatativen Kardiomyopathie sowie der Therapieerfolge nach körperlichem Training eine entscheidende Rolle spielt. Es konnte nach den sechs Monaten eine reduzierte Aktivierung des Immunsystems erreicht werden. Die Herabregulierung dieses für die chronische Herzinsuffizienz im Allgemeinen und für die postinflammatorische dilatative Kardiomyopathie im Speziellen typischen proinflammatorischen Status äußert sich bei den Patienten zudem in einer Linderung ihrer Symptome und einer Verbesserung ihrer Leistungsfähigkeit. Die genauen Mechanismen, wie körperliches Training die LymphozytenSubpopulationen beeinflusst, konnten im Rahmen der hier vorliegenden Untersuchung nicht ermittelt werden. Diese Prinzipien müssen in weiterführenden Studien erarbeitet werden. 5.1 Limitationen Die Aussagekraft der Ergebnisse dieser Studie ist in erster Linie durch eine geringe Fallzahl limitiert. Des Weiteren fehlen Ergebnisse einer Kontrollgruppe, sodass keine Placeboeffekte oder bisher unbekannten Effekte ausgeschlossen werden können. Diese Studie wurde als Pilot-Studie konzipiert, um überhaupt Veränderungen in den Lymphozytenpopulationen im Zeitverlauf nachzuweisen und grundsätzlich die Machbarkeit einer gegebenenfalls randomisierten kontrollierten Studie zu demonstrieren. Darüber hinaus ist das Trainingsverfahren nicht standardisiert mit errechneten Trainingsherzfrequenzen durchgeführt worden. Die Patienten haben allerdings im Vergleich zu ihrem bewegungsarmen Lebensstil vor der Studie überhaupt regelmäßig körperlich trainiert. 42 Zudem fand das Ergometertraining bei den Patienten zu Hause und somit nicht unter Aufsicht statt. Durch ein enges persönliches Verhältnis der Patienten mit den Verantwortlichen der Studie sowie durch einen hohen Leidensdruck bedingt, konnte jedoch von einer gewissenhaften Durchführung des Trainings ausgegangen werden. 6. Zusammenfassung Anhand der Ergebnisse dieser Studie können erstmalig Aussagen über die Beeinflussung des zellulären Immunsystems durch körperliches Training gemacht werden. Die Aktivierung des Immunsystems wird im humoralen sowie im zellulären Bereich reduziert. Dabei sinken der Interleukin-6-Spiegel und die Anzahl früh- und spätaktivierter T-Lymphozyten. Die Anzahl regulatorischer TLymphozyten steigt dagegen an. Neben den positiven Auswirkungen körperlichen Trainings auf das muskuläre, pulmonale und kardiovaskuläre System sowie der Reduzierung des humoralen proinflammatorischen Status konnte nun auch gezeigt Herzinsuffizienz bei DCM werden, dass Patienten mit chronischer auch von den Veränderungen innerhalb des zellulären Immunsystems profitieren könnten. Es sind nun randomisierte und kontrollierte Studien notwendig, um die Aussagen dieser Arbeit zu verifizieren. 43 7. 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Anhang Ergebnisse der Durchflusszytometrie A1: Anteil frühaktivierter T-Zellen (CD8/CD69) Patientennummer 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 MW SD Vor Sport 1 Monat 3 Monate 6 Monate 1,75 1,42 2,02 1,83 1,32 1,62 1,47 1,72 2,14 1,66 1,12 2,24 1,46 1,41 1,75 1,12 1,41 1,25 1,43 1,67 1,32 1,48 0,89 2,05 1,41 1,38 1,69 1,23 1,22 1,23 1,34 1,57 1,35 1,41 0,98 1,98 1,04 1,11 0,96 0,88 0,93 1,11 1,18 0,86 1 0,68 0,59 1,21 1,69 0,33 1,44 0,30 1,40 0,26 0,96 0,19 A2: Anteil frühaktivierter T-Zellen (CD4/CD69) Patientennummer Vor Sport 1 Monat 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 MW SD 3 Monate 6 Monate 0,23 0,17 0,48 0,11 0,31 0,22 0,17 0,29 0,25 0,24 0,21 0,13 0,18 0,12 0,31 0,1 0,22 0,17 0,15 0,22 0,15 0,21 0,14 0,09 0,16 0,12 0,32 0,08 0,24 0,21 0,13 0,18 0,19 0,16 0,15 0,09 0,12 0,1 0,24 0,07 0,19 0,18 0,12 0,14 0,12 0,11 0,09 0,05 0,23 0,10 0,17 0,06 0,17 0,07 0,13 0,05 57 A3: Verlauf der Anzahl regulatorischer T-Zellen (CD4+CD25+CD127low) Patientennummer 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 MW SD Vor Sport 1 Monat 3 Monate 6 Monate 2,94 3,02 2,06 2,22 2,64 3,52 3,71 2,02 2,89 2,81 2,86 2,94 2,95 2,94 2,01 2,13 2,86 3,56 3,68 2,13 2,99 2,96 2,97 2,99 3,37 3,16 2,02 2,72 2,86 3,58 3,41 2,94 3,06 3,64 3,72 4,01 3,73 3,22 2,44 2,91 3,05 3,94 3,97 3,21 3,39 3,68 4,42 4,33 2,80 0,52 2,85 0,52 3,21 0,54 3,52 0,59 A4: Verlauf der Anzahl CD11a-exprimierender T-Helferzellen (CD4+CD11a+) Patientennummer 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 MW SD Vor Sport 1 Monat 3 Monate 6 Monate 66,79 55,32 62,11 60,14 59,43 42,33 52,49 51,21 50,94 53,11 41,68 54,03 66,13 59,41 60,32 61,16 64,13 44,46 55,46 51,72 49,24 51,55 44,97 49,23 67,74 60,57 61,01 62,68 64,61 50,96 53,26 53,42 51,16 51,49 45,17 52,61 68,63 60,31 62,16 64,34 65,57 50,04 57,14 55,52 51,23 56,28 40,67 54,55 54,13 7,42 54,82 7,35 56,22 6,84 57,20 7,73 58 A5: Verlauf der Anzahl HLA DR-exprimierender T-Zellen (CD3+HLA DR+) Patientennummer 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 MW SD Vor Sport 1 Monat 3 Monate 6 Monate 10,79 16,46 8,93 12,16 10,34 10,6 11,08 10,22 11,32 14,34 8,62 10,02 9,99 15,23 8,61 11,03 8,74 9,27 10,09 9,46 9,61 12,62 8,21 8,65 9,34 13,74 8,24 10,88 8,69 9,35 9,61 9,2 9,42 11,53 8,22 8,55 7,81 11,37 8,67 10,62 7,41 8,83 9,04 9,16 9,18 11,1 8,19 8,61 11,24 2,21 10,13 2,01 9,73 1,60 9,17 1,25 59 Danksagung Mein herzlichster Dank gilt meiner Familie und meinem Freund, die mich jederzeit in aller Hinsicht unterstützt haben. Dem Direktor der Klinik für Kardiologie Herrn Prof. Dr. med. Andreas Mügge danke ich dafür, dass er mir die Möglichkeit gegeben hat diese Arbeit in seiner Abteilung zu erstellen. Für die Überlassung des Themas und die Beantwortung der vielen Fragen sowie auch beim Erstellen dieser Arbeit gilt mein besonderer Dank Herrn Dr. med. Daniel Bulut. Lebenslauf Persönliche Angaben Geburtsdatum 17.03.1987 Geburtsort Recklinghausen Berufliche Tätigkeiten Seit 07/2013 Prosper Hospital Recklinghausen Assistenzärztin der Geriatrie Chefarzt Dr. Klaus Siebert Schulbildung/Studium 2006-2012 Studium Humanmedizin Ruhr-Universität Bochum 11/2012 Staatsexamen (Note: 2,16) 1997-2006 Gymnasium Petrinum Recklinghausen 05/2006 Abitur (Note:1,5) 1993-1997 Romberg Grundschule Recklinghausen
