inflammation - AKE
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INFLAMMATION Gemeinsame Endstrecke von Extremsport und Intensivmedizin? Univ.-Prof. Dr. W. Schobersberger Systemic Inflammatory Response Syndrome (SIRS)1 • Tachykardie ( HF > 90/min) • Niedriger Blutdruck (Systolisch < 90 mmHg) • Erniedrigte oder erhöhte Körperkerntemperatur ( < 36 o. >38°C) • Tachypnoe (AF > 20/min) • Erniedrigte oder erhöhte Leukozytenzahl (< 4000 o. > 12.000/µl) 1 Bone RC.CCM 24:1125 (1996) Systemic Inflammatory Response Syndrome (SIRS) und Sport2 • Tachykardie ( HF > 90/min) • Niedriger Blutdruck (Systolisch < 90 mmHg) • Erniedrigte oder erhöhte Körperkerntemperatur ( < 36 o. >38°C) • Tachypnoe (AF > 20/min) • Erniedrigte oder erhöhte Leukozytenzahl (< 4.000 o. > 12.000/µl) 2 Shepard RJ. Br J Sports Med 35:223 (2001) „Körperliche Bewegung dient als wertvolles Modell für Trauma und Sepsis“ Shepard RJ. Br J Sports Med 35:223 (2001) Pedersen et al. Physiol Rev 80:1055 (2000) Moldoveanu et al. Sports Med 31:115 (2001) Welches sind nun die Gemeinsamkeiten von Trauma-induziertem und Belastungsinduziertem SIRS? Fokus auf Inflammationswege Sport???? Pro-inflammatorische Reaktion Lokalisiert Infektion Trauma Läsion Anti-inflammatorische Reaktion Lokalisiert Systemisch Pro-Inflammatorische Mediatoren SIRS CARS C H A O S Anti-Inflammatorische Mediatoren Auslösefaktoren Trauma vs. Exercise-induced Trauma • • • • Gewebsdestruktion Hypoxie Oxidativer Stress Metabolischer Stress • U.v.a • • • • • • • Hyperthermie Hypoxie Oxidativer Stress Metabolischer Stress Hormonaler Stress Mechanischer Stress U.v.a. Mikroläsionen der Skelettmuskulatur durch Extrembelastung: Tiroler Speed Marathon CK U/l * 10000 9000 Range T2: 31 – 155 µg/l Range T3: 386 – 5765 µg/l 8000 7000 6000 * 5000 Myoglobin 4000 * 3500 3000 3000 2000 1000 * 2500 0 T1 T2 T3 T4 2000 1500 Range T2: 83 – 1488 U/l Range T4: 625 – 19149 U/l 1000 500 0 T1 Schobersberger et al. Pteridines 2006 T2 T3 T4 TRAUMA (Extrem)-Sport Nekrosen Bakterielle DNA „Danger Signals“ HSP (HSP70, gp96) TEMPERATUR Inflammation Inflammationsachse - Mediatoren • ROS (Reactive Oxygen Species) • Bindung von Pathogene an CD14 von myelomonozytären Zellen, Signalvermittlung über TLR(4)-Kinasen • Endotoxin-Freisetzung in Gefäßnähe – Akut Phase Antwort Bakterielle Translokation während Belastung durch Hypoperfusion im Splanchnikusgebiet. Systemische Endotoxinämie nach Extrembelastung! (Moore et al.1995; Camus et al. 1997) • Hyperthermie: Bei Trauma-SIRS ist Fieber Teil der Immunreaktion, bei Belastungs-SIRS ist „Fieber“ ein primäres Ereignis als Folge der Muskelaktivität Zytokinfreisetzung Die Inflammationsantwort bezüglich der Freisetzung von pro- und antiinflammatorischen Zytokinen ist bei beiden SIRS Formen (Trauma/Extremsport) sehr ähnlich SIRS bei Trauma u. Extremsport IL-1, -2, -6, -15 IL-4, -6, -10 TNF-α, IFNγ IL-1ra, IL-13 Chemokine (IL-8, RANTES, MIPs) G-CSF, sTNF-RI,II Anti-Inflammation bei moderatem Sport? (Woods 2005, Petersen and Pedersen 2005) Spezielle Rolle von IL-6 IL-6 70 60 pg/ml 50 40 30 20 10 0 vor 0h 2h 24h Schobersberger et al., Immunbiology 2000 Spezielle Rolle von IL-6 • IL-6: Mehr pro- oder anti-inflammatorisches Zytokin? • Trauma: Il-6 v.a. aus hämatopoietischen Zellen • Sport: IL-6 v.a. aus Muskulatur. – IL-6 hängt mit Muskelstoffwechsel zusammen – Einfluss auf Lipolyse, Lipid-Oxidation und Glykogengehalt – IL-6 Anstieg abhängig von Kohlehydraten: Hypokalorischer Zustand verstärkt post-exercise IL-6 Anstieg. Dieser wird durch hochkalorische Kost vor Belastung abgeschwächt (Nieman et al., 1998; Bishop et al., 2001) – IL-6 Hypothese von Robson (2003): Abnormaler IL-6 Anstieg nach Sport bedingt „Übertrainingssyndrom“ Immunologische Änderungen durch Sport: Nach akuter Belastung • • Nach Trainingsperiode • • • • • Neutrophilen-Zahl Monozyten (Chemotaxis, Adhäsion) Zahl dendritischer Zellen TH Zellfunktion • • • • • NK Zellfunktion Lymphozyten-Funktion Schleimhaut IgA Produktion Monozyten (MHC, Enzyme) CD4/CD8 Ratio NK Zellfunktion Monozytenfunktion Impfantwort Biologische Bedeutung • TH Zellfunktion unklar IL-12p40 Schwächung der Zellvermittelten Immunantwort Cortisol Katecholamine PGE2 Relevanz des Themas? Atemwegsinfektionen stellen neben den Verletzungen und Beschwerden des Bewegungsapparates die häufigste Ursache für Trainings- und Wettkampfausfälle im Leistungssport dar Leiden Sportler häufiger an Infektionen? • Reduziertes Infektionsrisiko in trainierten vs. untrainierten Personen • Erhöhte Rate an oberen Atemwegsinfektionen bei hohem Trainingsumfang und schneller MarathonLaufzeit • Auftreten von Infektionen bei Übertraining geringer als bei Nicht-Übertraining in Top-Athleten • L.A. Marathon: Nur jeder 7. Läufer hatte einen Atemwegsinfekt in den Wochen nach dem Lauf ??????? Malm C, Sports Med 34; 2004 J-Kurve der Infektanfälligkeit Infektionsrisiko hoch Nur für banale Infekte gültig mittel niedrig kein moderates Training hohes Nieman 1994 Akut körperliche Belastung und Immunantwort: Theorie des „open window“ 1) Sofortreaktion – Mobilisierung der Immunzellen, u.a. durch Adrenalin, Cortisol 2) Verzögerte Immunreaktion – verminderte Zellkonzentration (NK, Lymphozyten) 4 – 8 h nach Belastungsende Tiroler Speed Marathon Leukocytes 20 18 16 1x1000 14 12 10 8 6 4 2 0 T1 T2 T3 T5 Lym phozyten 40 35 30 25 20 15 10 5 0 T1 T2 T3 T4 Endotoxin/SIRS Monocytes Endothelial cells C5a, C5b-C9 (Carson et al Blood 1990) Expression of cell surface bound tissue factor FIX AT III TFF VII a Complex PC/PS FIXa FVIIIa Prothrombin TFPI AT III Fibrinogen FXa FX FVa FXI FXIa C1 INH AT III Activation of C1 Thrombin AT III PC/PS Monomeric fibrin fibrinopeptides A + B FXIII Polymeric fibrin Link zwischen Inflammation und Koagulation bei Extrembelastungen??? Gerinnungsänderungen Tiroler Speed Marathon F1+2 * 350 300 250 200 * 150 100 50 0 T1 T2 T3 T4 ng/ml D Dim er * 250 * 200 µg/dl 150 100 50 0 Sumann et al., BC&F 2007 T1 T2 T3 T4 Moderate Hyperkoagulation nach Extrembelastung InT EM CFT InT EM CT 300 120 250 100 80 * sec sec 200 150 * * 60 100 40 50 20 0 0 T1 T2 T3 T1 T4 T3 T4 InT EM alpha InT EM M CF * 64 T2 * 62 82 * 81 80 * 79 60 78 77 58 76 56 75 74 54 73 72 52 T1 T2 T3 T4 T1 T2 Abb. 1: RoTEM Ergebnisse des Tiroler Speed Marathon T3 T4 MW ± SD Sumann et al., BC&F 2007 Belastungen mit negativer Wirkung auf Immunzellen • Erschöpfende mehr- bis vielstündige Ausdauerbelastungen, z.B. Marathon, UltraAusdauerbewerbe (Triathlon, Radfahren, Laufen) • Hochintensive Ausdauerbelastungen, z.B. Tempotraining • Längere Belastungen mit hohem anaeroben Anteil, z.B. intensives Intervalltraining mod. nach Fehrenbach & Schneider, Sports Med 2006 Danke für die Aufmerksamkeit
