Vergleichende Analyse des Einflusses von Hyperoxie und physischer Belastung auf die Expression von inflammatorischen und anti-oxidativen Faktoren in peripheren mononukleären Blutzellen

Taucher sowie Patienten während einer hyperbaren Oxygenierung (HBO) und HBO-Therapie oder auch in der Anästhesiologie sind erhöhten Sauerstoffpartialdrücken ausgesetzt. Dadurch können erhöhte Mengen von freien Sauerstoff- und Stickstoffradikalen freigesetzt werden, die zu Zellschädigungen führen können. Ebenso können unter physischer Belastung, wie z.B. bei Leistungssportlern oder Athleten, freie Radikale entstehen. Ziel dieser Studie war es daher vergleichend zu untersuchen, ob und wie sich die Exposition von HBO auf die Expression von pro- und anti-inflammatorischen Zytokinen sowie anti-oxidativen Faktoren in peripheren mononukleären Blutzellen (PBMCs) von Athleten und Kampfschwimmern im Vergleich zu körperlich weniger aktiven Kontrollpersonen auswirkt. Dafür wurden zunächst die PBMCs aus allen drei Probandengruppen direkt nach der Isolierung bezüglich ihrer Expressionslevel der oben genannten Faktoren untersucht (basale Expression). Weiterhin wurden die PBMCs in einer Druckkammer für vier Stunden 4 bar Sauerstoffpartialdruck oder in einer Kontrollkammer Umgebungsbedingungen ausgesetzt, um den Einfluss von HBO auf die PBMCs der drei Gruppen zu untersuchen. Die Expression der inflammatorischen und anti-oxidativen Faktoren wurde zudem noch nach einer Erholungszeit von 18 Stunden untersucht, um zu überprüfen, ob und wie schnell sich die PBMCs von der Exposition gegenüber erhöhten Sauerstoffpartialdrücken erholen. Die Ergebnisse der Realtime-PCR-Analyse zeigen, dass es bereits basal signifikante Unterschiede bzgl. der Expressionslevel innerhalb der drei Gruppen gab. So war die basale Expression von NQO1, IL-6, IL-12, IFN-γ und IL-10 bei den Kampfschwimmern am höchsten, während Athleten die höchste basale Expression von HO-1 und die Kontrollprobanden die höchste Expression von TGF-β1 und IL-1β in den PBMCs aufwiesen. Nach vier stündiger Exposition gegenüber HBO kam es zu einer starken Aufregulation der pro-inflammatorischen Zytokine IL-6 und IL-1β in den PBMCs der Kampfschwimmer. Die Expression von IFN-γ war nach HBO hingegen in PBMCs von Kontrollpersonen am höchsten. Die stärkste Expressionsänderung nach HBO zeigten die Athleten bei dem anti-oxidativen Faktor NQO1. Allerdings hatte HBO keinen besonderen Einfluss auf die Expression der entzündungshemmenden Zytokine gezeigt. Nach der 18 stündigen Erholungsphase konnte in den PBMCs aller drei Gruppen eine verminderte Expression der pro-inflammatorischen Zytokine sowie des anti-oxidativen Faktors NQO1 beobachtet werden. Im Gegensatz dazu kam es zu einer Aufregulation von HO-1, die am stärksten in den PBMCs der Kampfschwimmer war. Ebenso kam es in den PBMCs dieser Gruppe zu einer Aufregulation der entzündungshemmenden Zytokine TGF-β1 und IL-10. Diese Ergebnisse dieser Arbeit weisen darauf hin, dass eine Exposition gegenüber HBO in Kombination mit körperlicher Aktivität eher zu einem pro-inflammatorischen Status der PBMCs in den Kampfschwimmern führt als körperliche Aktivität (in den Athleten) allein. Im Rahmen einer Erholungsphase kann es jedoch über eine Erhöhung von anti-inflammatorischen Zytokine zu einer Dämpfung dieses pro-inflammatorischen Status kommen