INFLAMMATION. Gemeinsame Endstrecke von Extremsport und Intensivmedizin? Univ.-Prof. Dr. W. Schobersberger

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1 INFLAMMATION Gemeinsame Endstrecke von Extremsport und Intensivmedizin? Univ.-Prof. Dr. W. Schobersberger

2 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. > /µl) 1 Bone RC.CCM 24:1125 (1996)

3 Systemic Inflammatory Response Syndrome (SIRS) und Sport 2 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 (< o. > /µl) 2 Shepard RJ. Br J Sports Med 35:223 (2001)

4 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)

5 Welches sind nun die Gemeinsamkeiten von Trauma-induziertem und Belastungsinduziertem SIRS? Fokus auf Inflammationswege

6 Pro-inflammatorische Reaktion Lokalisiert Sport???? Infektion Trauma Läsion Anti-inflammatorische Reaktion Lokalisiert Pro-Inflammatorische Mediatoren Systemisch SIRS CARS Anti-Inflammatorische Mediatoren C H A O S

7 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.

8 Mikroläsionen der Skelettmuskulatur durch Extrembelastung: Tiroler Speed Marathon U/l CK * Range T2: µg/l Range T3: µg/l * Myoglobin T1 T2 T3 T * * 1500 Range T2: U/l Range T4: U/l T1 T2 T3 T4 Schobersberger et al. Pteridines 2006

9 TRAUMA (Extrem)-Sport Nekrosen Danger Signals Bakterielle DNA HSP (HSP70, gp96) TEMPERATUR Inflammation

10 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

11 Zytokinfreisetzung Die Inflammationsantwort bezüglich der Freisetzung von pro- und antiinflammatorischen Zytokinen ist bei beiden SIRS Formen (Trauma/Extremsport) sehr ähnlich

12 SIRS bei Trauma u. Extremsport IL-1, -2, -6, -15 TNF-α, IFNγ Chemokine (IL-8, RANTES, MIPs) IL-4, -6, -10 IL-1ra, IL-13 G-CSF, stnf-ri,ii Anti-Inflammation bei moderatem Sport? (Woods 2005, Petersen and Pedersen 2005)

13 Spezielle Rolle von IL-6 IL-6 pg/ml vor 0h 2h 24h Schobersberger et al., Immunbiology 2000

14 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

15 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 Biologische Bedeutung unklar NK Zellfunktion Monozytenfunktion Impfantwort TH Zellfunktion

16 IL-12p40 Schwächung der Zellvermittelten Immunantwort Cortisol Katecholamine PGE2

17 Relevanz des Themas? Atemwegsinfektionen stellen neben den Verletzungen und Beschwerden des Bewegungsapparates die häufigste Ursache für Trainings- und Wettkampfausfälle im Leistungssport dar

18 Leiden Sportler häufiger an Infektionen? Reduziertes Infektionsrisiko in trainierten vs. untrainierten Personen Erhöhte Rate an oberen Atemwegsinfektionen bei hohem Trainingsumfang und schneller Marathon- Laufzeit 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

19 J-Kurve der Infektanfälligkeit Infektionsrisiko hoch mittel Nur für banale Infekte gültig niedrig kein moderates Training hohes Nieman 1994

20 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

21 Tiroler Speed Marathon Leukocytes 1x T1 T2 T3 T5 Lymphozyten T1 T2 T3 T4

22 Endotoxin/SIRS Monocytes Endothelial cells C5a, C5b-C9 (Carson et al Blood 1990) FIX FIXa FXI FXIa AT III PC/PS FVIIIa C1 INH Expression of cell surface bound tissue factor F X AT III Activation of C1 TFPI TF- F VII a Complex AT III AT III FXa FVa PC/PS FXIII Prothrombin Thrombin Fibrinogen Monomeric fibrin fibrinopeptides A + B Polymeric fibrin

23 Link zwischen Inflammation und Koagulation bei Extrembelastungen???

24 F1+2 * Gerinnungsänderungen Tiroler Speed Marathon * T1 T2 T3 T4 ng/ml D Dimer 250 * 200 * 150 µg/dl Sumann et al., BC&F T1 T2 T3 T4

25 Moderate Hyperkoagulation nach Extrembelastung InTEM CT InTEM CFT sec * sec * * T1 T2 T3 T4 0 T1 T2 T3 T InTEM MCF * * InTEM alpha * * T1 T2 T3 T4 72 T1 T2 T3 T4 Abb. 1: RoTEM Ergebnisse des Tiroler Speed Marathon MW ± SD Sumann et al., BC&F 2007

26 Belastungen mit negativer Wirkung auf Immunzellen Erschöpfende mehr- bis vielstündige Ausdauerbelastungen, z.b. Marathon, Ultra- Ausdauerbewerbe (Triathlon, Radfahren, Laufen) Hochintensive Ausdauerbelastungen, z.b. Tempotraining Längere Belastungen mit hohem anaeroben Anteil, z.b. intensives Intervalltraining

27 mod. nach Fehrenbach & Schneider, Sports Med 2006

28 Danke für die Aufmerksamkeit