Forschungsprojekt

Projektbeschreibung

Hintergrund

Regelmäßige körperliche Aktivität reduziert nachweislich das Risiko für zahlreiche Krebserkrankungen. Darüber hinaus minimiert körperliche Aktivität das Mortalitätsrisiko bei bestehenden Tumorerkrankungen. Erste Untersuchungen weisen auch auf einen positiven Einfluss von Sport auf das Rückfallrisiko hin. Ferner haben Bewegungsinterventionen das Potential zahlreichen Nebenwirkungen onkologischer Erkrankungen und deren medizinischer Therapie entgegenzuwirken, was letztlich zu einer gesteigerten Lebensqualität der Patienten führt.

Über die zugrunde liegenden Mechanismen der positiven Effekte von Sport auf das Krebsrisiko, das Rückfallrisiko und die Sterberate ist bislang wenig bekannt. Diese Wissenslücke muss zwingend geschlossen werden um spezifische Bewegungsempfehlungen geben zu können. Ganz ähnlich wie bei einem Medikament, ist davon auszugehen, dass es auch im Kontext von Sport eine gewisse Dosis-Wirkungs-Beziehung gibt.

Als ein möglicher Mechanismus über den Sport das Risiko für Tumorerkrankungen und deren Progress beeinflussen kann, wird in der Fachliteratur immer wieder die Stimulation der körpereigenen Tumorabwehr genannt. Im Detail handelt es sich hierbei um spezifische Immunzellen, sogenannte natürliche Killer Zellen (NK-Zellen), die das Potential haben, Tumorzellen zu erkennen und abzutöten. In Tiermodellen konnte bereits gezeigt werden, dass NK-Zellen durch Laufbandtraining tatsächlich vermehrt in Tumoren einwandern und den Krankheitsverlauf überaus positiv beeinflussen. Über die sportinduzierte Mobilisierung von NK-Zellen ist verhältnismäßig viel bekannt. Über funktionelle Änderungen (z.B. mit Blick auf deren Bewegungsverhalten aus dem Blut ins Gewebe und deren Aktivierung), deren Regulation und deren Kinetik weiß man bislang wenig. Die Arbeitsgruppe von Herrn Dr. Dr. Zimmer beschäftigt sich mit der Frage wie genau Sport sich akut und chronisch auf molekularer und funktioneller Ebene auf NK-Zellen auswirkt.

Projekt

Mit 36 männlichen Probanden im Alter zwischen 30 und 40 Jahren wird zunächst unter standardisierten Bedingungen eine Ausdauerleistungsdiagnostik durchgeführt. Nach 48 Stunden ohne körperliche Belastung werden die Probanden in eine von 3 Gruppen randomisiert (stratifiziert nach Körperkomposition):

Gruppe 1: Intensives Ausdauertraining

Gruppe 2: Moderates Ausdauertraining

Gruppe 3: Passive Kontrollgruppe

Unmittelbar vor der ersten, nach der ersten Trainingseinheit, 60 Minuten und 24 Stunden nach der ersten Trainingseinheit wird allen Probanden Blut entnommen. Die Probanden trainieren im Anschluss über einen Zeitraum von vier Wochen, dreimal wöchentlich für 45 Minuten in Ihren Gruppen. Nach der vierwöchigen Trainingsintervention wird im Abstand von 48 Stunden zur letzten Trainingseinheit erneut Blut entnommen und eine Leistungsdiagnostik durchgeführt. Somit können detaillierte Aussagen über die Kinetik von Akuteffekten und chronische Adaptionen von NK-Zellen durch Sport getroffen werden. Aus dem Blut der Probanden werden zunächst NK-Zellen isoliert (Magnetbeadsortierung) und genauer charakterisiert (Durchflusszytometrie). Anschließend wird ein Teil der NK-Zellen Funktionsprüfungen unterzogen, die deren Wanderungsverhalten (Migrationspotential – In situ Zymographie) und deren Effizienz mit Blick auf das Abtöten von verschiedenen Tumorzellreihen (Zytotoxiziät - Zytotoxassay) untersuchen. Darüber hinaus wird aus den NK-Zellen DNA und RNA isoliert um spezifische epigenetische Veränderungen (DNA-Methylierung) und Veränderungen des Transkriptoms abzubilden (CHIP-Assays). Letztlich sollen aus dem verbleibenden Plasma (nicht zellulärer Anteil des Blutes), Hormone (z.B. Adrenalin, Cortisol und Serotonin) und andere Botenstoffe (z.B. Zytokine wie das Interleukin-6) bestimmt werden, die zum einen durch Sport beeinflusst werden und zum anderen als potentielle Regulatoren von NK-Zellen diskutiert werden.

Die aus diesem auf 24 Monate angesetzten Projekt gewonnen Daten werden das oben beschriebene Forschungsfeld und die (Sport-) Immunologie maßgeblich weiterentwickeln. Alle Ergebnisse sollen nach Abschluss der Studie in hochkarätigen wissenschaftlichen Fachzeitschriften publiziert werden.

Projektpartner:

Prof. Dr. med. Wilhelm Bloch (Leiter Institut für Kreislaufforschung und Sportmedizin, Deutsche Sporthochschule Köln

PD Dr. med. Sebastian Theurich (Cancer & Immuno-Metabolism Research Group, Klinik I für Innere Medizin, Universitätsklinikum Köln)