Einfluss einer einmaligen Ausdauerbelastung auf epigenetische Modifikationen, die Effektorfunktion und die Tumorinfiltration von natürlichen Killerzellen

Epidemiologischen Studien weisen darauf, dass körperliche Aktivität das Erkrankungs- und Mortalitätsrisiko bei Patienten mit Prostatakarzinomen positiv beeinflusst. Als potentieller zugrunde liegender Mechanismus wird eine sportinduzierte Steigerung der endogenen Tumorabwehr, v. a. durch eine erhöhte Zytotoxizität und ein verändertes Migrationsverhalten von natürlichen Killerzellen (NK-Zellen) diskutiert. Eigene Vorarbeiten weisen erstmalig darauf hin, dass die sportbedingte Aktivierung der NK-Zellen epigenetischen Regulationsmechanismen unterliegt.
In der geplanten randomisierten kontrollierten Untersuchung, sollen 24 Prostatakrebspatienten eingebunden werden. 10-14 Stunden vor der operativen Tumorresektion absolviert die Hälfte der Probanden ein einmaliges Ausdauertraining auf einem Fahrradergometer. Allen Probanden wird zu drei Zeitpunkten venöses Blut entnommen (t0: Vor Belastung, bzw. 10-14 Stunden vor Operation, t1: Nach Belastung, bzw. nach 30 minütiger Ruhephase, t3: Vor Operation). Aus dem Blut werden NK-Zellen isoliert (Magnetbeadsortierung). Die DNA der Zellen soll genutzt werden um epigenetische Modifikationen (Promotor-DNA-Methylierung) in einem für die Tumorerkennung hochrelevanten Gen (NKG2D), sowie die globale Histonazetylierung, einem epigenetischen Indikator für die Aktivierung der Zelle, zu untersuchen. Für das NKG2D Gen konnte bereits gezeigt werden, dass es durch eine medikamentöse Behandlung epigenetisch moduliert wird, was sich unmittelbar auf die Genexpression auswirkt. Ferner weisen eigene Arbeiten darauf hin, dass eine Akutbelastung NK-Zellen epigenetisch modifiziert. Um zu überprüfen, inwieweit epigenetische Modifikationen tatsächlich die Genexpression und Funktionalität beeinflussen, sollen der Gehalt der Gentranskripte (qRT-PCR) und die zytotoxische Aktivität (Zytotoxizitätsassay) der NK-Zellen bestimmt werden. Ein Teil des bei der Operation entnommenen Tumormaterials soll mit Blick auf die NK-Zellinfiltration analysiert werden. Letztlich soll die Genexpression des untersuchten NK-Zell-Liganden (passend zu dem untersuchten NK-Zell-Rezeptor) untersucht werden, um die Interaktion von Tumor- und NK-Zellen qualitativ darzustellen.
Das Projekt soll erstmalig zeigen, inwieweit eine Akutbelastung das Potential hat epigenetische Modifikationen in NK-Zellen hervorzurufen, die mit einer Funktionsänderung dergleichen einhergehen. Ferner wird die Analyse des Tumormaterials erste Rückschlüsse darüber zulassen, ob die bereits beschriebene belastungsinduzierte NK-Zell-Migration auch zu einer erhöhten NK-Zellzahl im Tumorgewebe führt und ob auch das Tumorgewebe selbst moduliert wird. Da erste Studien einen Zusammenhang zwischen der NK-Zellinfiltration des Tumorgewebes und der Prognose von Patienten beschreiben, haben diese Ergebnisse eine hohe klinische Relevanz. Weil alle Untersuchungen problemlos am Menschen durchgeführt werden können, ist eine einwandfreie Übertragung der Ergebnisse in die sporttherapeutische Praxis möglich. „Bench to bedside“ Ansätze im Kontext von Sport und Krebs sind bislang obsolet und dennoch notwendig, um dieses noch junge Forschungsfeld zielführend weiterzuentwickeln.