Serum brain-derived neurotrophic factor (BDNF) at rest and after acute aerobic exercise in major depressive disorder

Die weltweit steigende Prävalenz von Depressionserkrankungen ist sowohl therapeutisch als auch gesundheitsökonomisch eine wachsende Herausforderung. Körperliches Training ist ein vielversprechender und nachweislich wirksamer Ansatz zur Optimierung der Behandlung. Der antidepressive Effekt von Sport vermittelt sich unter anderem wahrscheinlich über die gesteigerte Verfügbarkeit neuronaler Wachstumsfaktoren, v.a. von Brain-derived neurotrophic factor (BDNF). Anstiege der peripheren BDNF-Konzentration, hervorgerufen durch singuläre Belastungstests, konnten bereits mehrfach nachgewiesen werden. Keine der früheren Arbeiten berücksichtigte dabei die mögliche Beeinflussung der Ergebnisse durch physiologische Belastungsreaktionen des Körpers. Ohne die entsprechenden Korrekturen besteht die Gefahr, dass Konzentrationen des Wachstumsfaktors ausschließlich im Verhältnis zu den vorübergehend veränderten Umgebungsbedingungen erhöht erscheinen, die tatsächliche Menge jedoch unverändert bleibt. Die vorliegende Arbeit dient der zusammenfassenden Darstellung einer publikations-basierten Promotion. Der dazugehörige Artikel wurde unter dem Titel „Serum brain-derived neurotrophic factor (BDNF) at rest and after acute aerobic exercise in major depressive disorder“ (Kallies et al. 2019) veröffentlicht. Die Studie untersucht die Auswirkungen eines singulären, stufenförmigen Ausdauerbelastungstests auf die BDNF-Serumkonzentration von 30 leicht- bis mittelgradig depressiven Patienten. Erstmals werden die belastungsinduzierte Plasmavolumenverschiebung (PVS) und die basale Thrombozytenkonzentration (bPC) als potentielle Einflussfaktoren in die Analyse integriert. Die Ergebnisse der Studie zeigen einen belastungstestinduzierten Anstieg von sBDNF, der auch nach Korrektur für PVS und bPC signifikant bleibt (p < 0,001). Darüber hinaus offenbart sich eine ebenfalls signifikante Interaktion zwischen der ermittelten sBDNF-Veränderung und der bPC (p = 0,001). Die genannte Interaktion ist hinweisend auf ein inverses Verhältnis zwischen dem belastungsbedingten sBDNF-Anstieg und der bPC. Auf Grundlage der aktuellen Ergebnisse wird vermutet, dass am belastungsabhängigen sBDNF-Anstieg periphere Anpassungsprozesse in relevanter Weise beteiligt sind, darüber hinaus aber weitere, mutmaßlich zentrale BDNF-Ressourcen rekrutiert werden. Zum Abschluss dieser Arbeit werden die zuvor präsentierten Ergebnisse im Kontext der übergeordneten SPeED-Studie (Heinzel et al. 2018) diskutiert.Because of its worldwide growing prevalence, major depressive disorder (MDD) will become an increasing therapeutic and socio-economic challenge. Physical training is a promising and evidenced approach for treatment optimization. The anti-depressive effect of sports seems to be among others mediated by an increased availability of neuronal growth factors, especially brain-derived neurotrophic factor (BDNF). A tran-sient increase of peripheral BDNF-concentrations, due to a single bout of exercise, has been repeatedly proven. However, none of the previous studies considered physiological reactions to exercise, which potentially affect the results. Without these corresponding adjustments it is possible that, in relation to the transient altered conditions, concentrations of the growth factor seem to be increased, whereas the real amount remains unchanged. The study presented here summarizes a doctoral thesis based on a scientific article entitled “Serum brain-derived neurotrophic factor (BDNF) at rest and after acute aer-obic exercise in major depressive disorder” (Kallies et al. 2019). The study investi-gates changes of serum BDNF (sBDNF) due to a single bout of graded aerobic exer-cise in a sample of 30 mildly to moderately depressed outpatients. For the first time, plasma volume shift (PVS) and basal platelet concentration (bPC) will be taken into account as potential influencing factors. Results show an exercise induced increase of sBDNF which remains significant (p < .001) even when adjusted for PVS and con-trolled for bPC. The interaction of exercise-induced sBDNF change and bPC (p=.001) proved significant as well, indicating an inverse relationship between sBDNF-increase and bPC. Based on the current findings it will be suggested that exercise-induced changes of sBDNF are substantially mediated by peripheral reactions but also by the recruitment of additional – probably brain derived – resources of the growth factor. To complete this work, previously presented results will be discussed in context of the superior SPeED-Study (Heinzel et al. 2018)