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Foto: sh_Multishare/shutterstock.com

Heilbringer Sport

Chronische Entzündungen lassen sich auch ohne Medikamente unterdrücken. Mit dieser Hypothese setzte sich eine Arbeitsgruppe der Universität von Kalifornien, USA, auseinander und kam zu der Erkenntnis, dass moderater Sport die beste Medizin ist.

Heutzutage leiden immer mehr Menschen an Krankheiten, die durch chronische Entzündungen im Körper verursacht werden. Neben den bekanntesten, den Gelenkentzündungen (z.B. rheumatoide Arthritis) oder den chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (wie Colitis ulcerosa oder Morbus Crohn), haben Wissenschaftler herausgefunden, dass auch bei Adipositas latente chronische Entzündungen im Fettgewebe eine Rolle bei der Krankheitsentstehung spielen. Durch die hohe Menge an Nahrungsfetten im Blut sind die Fettzellen (Adipozyten) gezwungen, immer größere Mengen davon aufzunehmen und zu speichern, bis sie selbst dadurch absterben können.

Daraufhin wandern Monozyten und Makrophagen in das Fettgewebe ein, um die Überreste der Adipozyten zu beseitigen. Sie schütten ihrerseits weitere Entzündungsmediatoren aus, die wiederum weitere Immunzellen rekrutieren. Dieser Kreislauf setzt sich fort, bis es zu einer manifesten Erkrankung kommt. Durch die chronische Entzündung kann es in der Folge noch zu weiteren Begleiterkrankungen kommen, wie z.B. einer fortschreitenden Insulinresistenz, arteriellem Bluthochdruck und Diabetes mellitus.

20 Minuten Sport täglich!

Lassen sich solche chronischen Entzündungen auch ohne Medikamente unterdrücken? Mit dieser Frage setzte sich eine Arbeitsgruppe der Universität von Kalifornien, San Diego, USA, auseinander. Dr. Suzi Hong und ihre Kollegen untersuchten die Hypothese, dass eine 20-minütige moderate sportliche Aktivität zu einem antientzündlichen Effekt führt. Dieser Effekt könnte durch beta-adrenerge Rezeptoren vermittelt werden, da diese auf vielen menschlichen Leukozyten vorhanden sind. Die Wissenschaftler publizierten ihre Ergebnisse kürzlich im Fachmagazin „Brain, Behavior and Immunity“ (Dimitrov et al., 2017).

Für die Studie wurden 47 gesunde Probanden untersucht, die keine Vorerkrankungen oder chronische Entzündungen oder akute Krankheiten aufwiesen. Um die Eignung für die Studie zu bestätigen, wurden Bluttests durchgeführt, welche die Leberwerte, den Schilddrüsenstatus sowie metabolische Parameter und die Fettkonzentration im Blut bestimmten. Weiterhin wurde ein EKG unter Ruhebedingungen aufgezeichnet. Ausschlusskriterien waren Herz-, Leber- oder Nierenerkrankungen, Diabetes, Psychosen, schweres Asthma, Schwangerschaft oder eine entzündliche Erkrankung.

Zunächst wurde die Ausdauerfähigkeit der Probanden bestimmt. Dazu wurde die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2 max) unter größtmöglicher Belastung auf einem Laufband bestimmt. Hierbei wurde die Geschwindigkeit alle drei Minuten um etwa 3 km/h und die Neigung des Gerätes um 10% angehoben. Die maximale Sauerstoffaufnahme wurde dann mithilfe der Ausatemluft berechnet.

Etwa zwei Wochen danach mussten die Probanden dann bei 65–70% ihrer individuellen maximalen Sauerstoffaufnahme 20 Minuten lang auf dem Laufband trainieren. Vor dem Training und 20 Minuten danach wurde jeweils eine Blutentnahme durchgeführt. In den 24 Stunden vor dem Test wurden die Probanden angehalten, kein Nikotin, keinen Alkohol und kein Koffein zu konsumieren sowie keine weitere sportliche Betätigung durchzuführen.

Wirkt Entzündungen entgegen

Beide Blutproben (vor und nach der sportlichen Betätigung) der 47 Probanden wurden danach mit Lipopolysaccharid (LPS) behandelt, um im Blut befindliche Monozyten anzuregen, den entzündungsfördernden Botenstoff TNF (ein sog. Zytokin) zu produzieren. Monozyten sind im Blut zirkulierende Vorläuferzellen von Makrophagen, die erst nach Differenzierung in das Gewebe auswandern. Das LPS ist ein Bestandteil von bakteriellen Zellwänden und löst immunologische Reaktionen aus.

Es wurde in dieser Studie verwendet, um eine Infektion der Probanden zu simulieren und die Monozyten zur Produktion von TNF anzuregen. Interessanterweise wurde nach sportlicher Aktivität eine 5%ige Abnahme der intrazellulären Produktion dieses Botenstoffs in den Monozyten festgestellt. Diese Abnahme konnte verhindert werden, wenn die Zellen neben der Stimulation mit LPS zusätzlich mit einem Hemmstoff für beta-adrenerge Rezeptoren behandelt wurden. Das bedeutet, dass die Weiterleitung des antientzündlichen Signals, das durch die sportliche Aktivität ausgelöst wird, höchstwahrscheinlich über diese Rezeptoren vermittelt wird.

Fight-or-Flight-Reaktion

Da Katecholamine (Adrenalin, Noradrenalin) über den beta-Rezeptor auf andere Zellen wirken, wurde im Blutplasma der Probanden die Konzentrationen von Adrenalin und Noradrenalin sowie die des antientzündlichen Interleukins 6 (IL-6) und TNF bestimmt. Katecholamine werden unter anderem auch durch sportliche Betätigung vom sympathischen Nervensystem freigesetzt. Das sympathische Nervensystem dient der unbewussten und unwillkürlichen Steuerung innerer Organe. Es spielt somit eine große Rolle bei der Steuerung lebenswichtiger Funktionen wie der Atmung, der Darmtätigkeit oder der Herzfrequenz. Dabei hat es im Gegensatz zu seinem Gegenspieler, dem parasympathischen Nervensystem, eine aktionssteigernde Wirkung. Diese oft als Fight-or-Flight-Reaktion des Körpers bezeichnete Antwort stärkt z.B. die Muskelkraft, die Schlagkraft des Herzens oder die Atemfrequenz.

Wie erwartet, lassen sich im Plasma der Probanden nach dem Training erhöhte Konzentrationen von Adrenalin (+ 40%), Noradrenalin (+ 30%) und von Interleukin 6 nachweisen. Die Konzentration von TNF im Plasma ist vor und nach dem Sport vergleichbar. Die erhöhten Konzentrationen von Adrenalin und Noradrenalin sind somit über den beta-Rezeptor für den hemmenden Effekt auf die Produktion von TNF in Monozyten verantwortlich.

Positive Effekte auf Krankheitsverläufe

Da jedoch mehrere Subtypen von Adrenorezeptoren bekannt sind, wurde sechs Probanden erneut venöses Blut abgenommen, um herauszufinden, welcher Subtyp dieser Rezeptoren für die beobachteten Effekte verantwortlich ist. Die Zellen wurden wiederum mit LPS stimuliert, wobei zusätzlich verschiedene Agonisten Verwendung fanden. Das sind Substanzen, die einen Rezeptor besetzen können und somit die Wirkung des eigentlichen Substrates nachahmen können. Es wurden sowohl für beta1 und beta2, aber auch für alpha-adrenerge Rezeptoren spezifische Agonisten getestet. Dabei stellte sich heraus, dass alle verwendeten beta-Rezeptoragonisten die Produktion von TNF nach LPS-Stimulation unterdrücken.

Inhibitoren für beta-Adrenorezeptoren konnten den durch Katecholamine vermittelten hemmenden Effekt der TNF-Produktion durch Monozyten blockieren. Dieses wurde nur bei Inhibitoren gegen beta2-Adrenorezeptoren beobachtet, nicht jedoch bei Inhibitoren gegen beta1-Adrenorezeptoren. Daher lässt sich schlussfolgern, dass eine bremsende Wirkung des entzündungsfördernden Zytokins TNF durch Katecholamine von Adrenorezeptoren des Subtyps beta2 vermittelt wird.

Somit konnte die Arbeit von Dimitrov et al. zeigen, dass eine moderate sportliche Aktivität die Produktion des entzündungsfördernden Botenstoffs TNF durch zirkulierende Monozyten verringern kann. Dieser hemmende Effekt wird durch die Ausschüttung von Katecholaminen induziert und wirkt über den beta2-Adrenorezeptor auf die Monozyten. Folglich könnte eine moderate sportliche Betätigung zu geringeren Symptomen und einer Verbesserung des  Krankheitsverlaufs bei Patienten mit chronischen Entzündungen führen.

Weitere Infos

Was ist Colitis ulcerosa?

Colitis ulcerosa ist durch einen entzündlichen Befall des Dickdarms bzw. des Colons gekennzeichnet. In Deutschland gibt es drei bis vier Neuerkrankungen im Jahr pro 100.000 Einwohner. Das typische Erkrankungsalter liegt zwischen dem 20. und 40. Lebensjahr. Klinisch stehen u.a. wiederkehrende Darmblutungen und Koliken im Vordergrund. Der Verlauf der Colitis ulcerosa ist nicht vorhersagbar. Häufig ist der Beginn schleichend. Es gibt aber auch akute Phasen und schwerste Verläufe. (Quelle: Wikipedia)

Was ist Morbus Crohn?

Morbus Crohn ist eine chronisch-granulomatöse Entzündung, die im gesamten Verdauungstrakt von der Mundhöhle bis zum After auftreten kann. Bevorzugt befallen sind der untere Dünndarm und der Dickdarm, seltener die Speiseröhre und der Mund. (Quelle: Wikipedia)

Was sind Lipopolysaccharide?

Lipopolysaccharide sind wärmeunempfindliche Verbindungen aus fettähnlichen (Lipo-) Bestandteilen und Zucker-Bestandteilen (Polysacchariden). Sie sind in der äußeren Membran gramnegativer Bakterien enthalten. Sie wirken als Antigene und dienen der serologischen Charakterisierung und Identifizierung der Bakterien. Beim Zerfall der Bakterien werden Teile davon frei und wirken toxisch. Diese Teile werden als Endotoxine bezeichnet und von intakten Bakterien nicht abgegeben. (Quelle: Wikipedia)

Was sind Katecholamine?

Katecholamine sind eine biologisch und medizinisch wichtige Stoffgruppe, die das Dopamin und seine Derivate umfasst. Die Bezeichnung ist ein Trivialname und leitet sich von dem diesen Stoffen gemeinsamen Molekülbestandteil Brenzcatechin und der ihnen gemeinsamen Aminogruppe ab. Katecholamine kommen in der Natur vor, werden aber auch künstlich hergestellt. Die wichtigsten natürlichen Stoffe sind Dopamin, Noradrenalin und Adrenalin. (Quelle: Wikipedia)

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