Influence of 4 hours of hypoxia (12,5% O 2)on the expression of hypoxia-and stress-inducible proteins in context with antioxidants

Eine adäquate Sauerstoffversorgung des menschlichen Organismus ist eine essentielle Grundvoraussetzung für die Funktion aller Organe und Körpersysteme. In dieser Arbeit beschäftigen wir uns mit der Auswirkung von Hypoxie auf das Immunsystem, was auch im Sport in Bezug auf Höhentraining von Bedeutung ist. Wir untersuchten den Effekt moderater Hypoxie auf die Regulation von verschiedenen Stressantworten des Immunsystems (oxidativer Burst, Phagozytose, Expression der Hitzschockproteine HSP 70/ 27, HO-1, iNOS sowie HIF 1-α und Erythropoietin) in menschlichen Leukozyten. Den Einfluss des Redoxstatus der Zelle erforschten wir durch die Supplementierung der Antioxidantien α-Tocopherol und α-Liponsäure. Zwölf nicht höhenadaptierte männliche Probanden wurden einer vierstündigen Hypoxie (12,5 % O2 entsprechend einer Höhe von 4100 m) über Maskenatmung ausgesetzt. Blutproben wurden vor, während und nach der Hypoxieexposition abgenommen. Als Kontrolle wurde der gleiche Versuch in Nomoxie durchgeführt. Die Antioxidantien α-Tocopherol und α-Liponsäure wurden in einer randomisierten, doppelblinden crossover- Studie verabreicht. In den abgenommenen Blutproben wurden oxidativer Burst und Phagozytose durchflusszytometrisch bestimmt, die Expression der Proteine HSP 70 / 27, HO-1 und iNOS sowie des Transkriptions-faktors HIF1-α wurde mittels FACS und RT-PCR getestet. Erythropoietin wurde mittels Immunoassay bestimmt. Es zeigte sich, dass die vierstündige Hypoxie einen signifikanten Anstieg der Plasma-Erythropoietin. Konzentration zur Folge hatte. Auf die gemessenen Stressantworten Phagozytose und Burst sowie auf die Expression der Stressproteine hatte die Hypoxieexposition jedoch keinen deutlichen Effekt. Auch die Supplementierung von Antioxidantien hatte keine signifikante Veränderung der gemessenen Parameter zur Folge. In Hinblick auf Höhentraining m Sport können diese Ergebnisse bedeuten, dass zumindest eine Höhe von 4100 m keinen besonderen Stressfaktor für das Immunsystem darstellt. Eine zusätzliche körperliche Belastung könnte jedoch durchaus immunsuppressiv wirken.An adequate oxygen supply of the human organsim is a basic requirement for all organs’ functionalitiy. In this study we examined the effect of normobaric hypoxia on the immune system, which is also relevant in context with high altitude training in sports. We studied the effect of moderate hypoxia on the regulation of different stress responses of the immune system, such as oxidative burst, phagocytosis, expression of the heat shock proteins HSP 70/27, HO-1, iNOS as well as HIF-1 α and erythropoietin in human leucocytes. In order to examine the contribution of oxidative stress we applicated the antioxidants α-tocopherol and α-lipoic acid. Twelve non altitude- acclimated male subjects were exposed to 4 hours of hypoxia (12,5 % O2 corresponding to an altiude of 4100 m above sea-level). Blood samples were drawn before, during and after the end of hypoxia. As a control trial the same procedure was performed in normoxia. The antioxidants α-tocopherol and α.-lipoic acid were given randomly in a double- blind crossover design. Oxidative burst and phagocytosis were examined by flow-cytometry, the expression of the heat- shock -proteins HSP 70/27 ,HO-1 and iNOS as well as the transcriptional factor HIF-1α were detected by flow-cytometry and RT-PCR. Erythopoietin was determined by immunoassay. It was shown that 4 hours of hypoxia caused a significant increase of the plasma- erythropoietin concentration. The stress responses such as phagocytosis and oxidative burst as well es the expression of heat- shock- proteins were not significantly changed by hypoxia. Antioxidants did not show a significant influence either. In context with high -altitude- training these effects may show that an altitude of 4100 m does not seem to be an enourmous stress factor for the immune system. Nevertheless additional physical exercise could have immunosupressive effects