Auswirkung von körperlicher Belastung auf die Konzentration von 3-Nitrotyrosin im Atemkondensat

Gerritz, Nicola; Kraus, Thomas

doi:3153

Auswirkung von körperlicher Belastung auf die Konzentration von 3-Nitrotyrosin im Atemkondensat = Effects of physical exercise on the concentration of 3-nitrotyrosine in breath condensate (EBC)

Gerritz, Nicola

2009

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Nicola Gerritz, geb. Breuckmann

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2009

Umfang115 S. : graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2009

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Kraus, Thomas (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2009-11-17

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-31535
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/50279/files/Gerritz_Nicola.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Arbeitsmedizin (521001-2)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Ergometrie (Genormte SW) ; Fahrradergometer (Genormte SW) ; Lungenfunktion (Genormte SW) ; Lungenfunktionsprüfung (Genormte SW) ; Oxidativer Stress (Genormte SW) ; Lunge (Genormte SW) ; Lungenvolumen (Genormte SW) ; Deutsche Gesellschaft für Arbeitsmedizin (Genormte SW) ; Arbeitsmedizin (Genormte SW) ; Biomarker (Genormte SW) ; Chromatographie (Genormte SW) ; Atopie (Genormte SW) ; Rauchen (Genormte SW) ; Medizin (frei) ; Atemkondensat (frei) ; Nitrotyrosin (frei) ; Spirometrie (frei) ; Bodyplethysmographie (frei) ; exhaled breath condensate (frei) ; physical exercise (frei) ; nitrotyrosine (frei) ; oxidative stress (frei) ; EBC (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Die Lunge ist aufgrund ihrer Funktion der Atmung ein Organ, das sich mehr als jedes andere Organsystem mit der Umwelt auseinandersetzen muss. Nicht selten werden in der arbeitsmedizinischen Routine atemwegsbezogene Beschwerden geschildert, die mit den konventionellen Untersuchungsmethoden der Lungenfunktionsdiagnostik (z.B. Spirometrie) nicht erkannt werden können. Die bisherigen Untersuchungsmethoden erfassen nur bereits entstandene strukturelle und funktionelle Beschwerden. Mit der Atemkondensatsammelmethode steht der arbeitsmedizinischen Präventivdiagnostik eine nicht-invasive Untersuchungsmethode zu Verfügung, die einen direkten Zugang zu den Atemwegen ermöglicht. Das Atemkondensat enthält per definitionem die nichtgasförmigen Bestandteile der Ausatemluft, die die Zusammensetzung der bronchoalveolären extrazellulären Auskleidungsflüssigkeit widerspiegeln. So ist es möglich durch den Marker 3-Nitrotyrosin im Atemkondensat oxidativen Stress in den unteren Atemwegen zu erkennen. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist die Atemkondensatsammelmethode noch nicht als präventivdiagnostisches Routineverfahren in der arbeitsmedizinischen Diagnostik etabliert. Die vorliegende Studie soll einen Beitrag für diese Etablierung leisten. Es wurde die Auswirkung von körperlicher Belastung auf die 3-Nitrotyrosinkonzentration im Atemkondensat untersucht. An der Studie nahmen 20 Probanden im Alter von 20-35 Jahren teil. Dabei wurde auf eine gleichmäßige Geschlechterverteilung des Kollektivs geachtet. Das Kollektiv wurde in 10 Atopiker und 10 Nichtatopiker aufgeteilt. Diese beiden Gruppen enthielten jeweils 5 Raucher und 5 Nichtraucher. Damit ergaben sich vier Kollektivgruppen:1. Raucher/Atopiker2. Raucher/Nichtatopiker3. Nichtraucher/Atopiker4. Nichtraucher/NichtatopikerBei jedem Probanden wurden mittels eines standardisierten Fragebogens der allgemeine Gesundheitsstatus, der Allergiestatus und die Rauchgewohnheiten abgeklärt. Nach einer körperlichen Untersuchung, wurde bei jedem Probanden eine Lungenfunktionsuntersuchung mittels der Bodyplethysmographie und der Spirometrie durchgeführt. Anschließend fand die erste 15-minütige atemfrequenzkontrollierte Atemkondensatspende statt (Zeitpunkt T0). Der Proband wurde dann mit Hilfe der Spiroergometrie körperlich belastet. Die körperliche Belastung fand bis zur anaeroben Schwelle, die mittels einer kapillären Blutgasanalyse verifiziert wurde, statt. 15 Minuten nach dem Erreichen der anaeroben Schwelle erfolgte eine zweite 15-minütige atemfrequenzkontrollierte Atemkondensatspende (Zeitpunkt T1). 90 Minuten nach dem Erreichen der anaeroben Schwelle erfolgte dann die dritte 15-minütige atemfrequenzkontrollierte Atemkondensatspende. Die Nitrotyrosinkonzentrationen im Atemkondensat wurden mittels der LC-MS/MS-Methode nach SPE-Anreicherung gemessen. Die Nitrotyrosinkonzentrationen betrugen für die drei Zeitpunkte im Mittel 50,83 pg/ml (SD: ± 31,27), 51,94 pg/ml (SD: ± 27,81), 25,57 pg/ml (SD: ± 20,33) und im Median 39,1 pg/ml (IQR: 47,55), 50,1 pg/ml (IQR: 45,15), 18,8 pg/ml (IQR: 24,05). Die statistische Auswertung der Ergebnisse ergab, dass die körperliche Belastung bei keiner der vier Probandengruppen einen Einfluss auf die Nitrotyrosinkonzentration im Atemkondensat hatte.

Due to its function, the lung is more likely exposed to environmental influences than other organs of the human body. Frequently the occupational medicine and health care have to deal with complaints due to pulmonary reasons, which cannot be detected by established diagnostic methods (i.e. spirometry), as those methods do only examine existing structural and functional pulmonary damages. The analysis of breath condensate is a new non-invasive method to examine processes in the air passages. The breath condensate contains non-gaseous compounds of exhaled breath, which reflects the composition of the bronchoalveolar extracellular lining fluid. The marker 3-nitrotyrosine, which can be detected in breath condensate, helps to examine processes of oxidative stress in the lower airways. At the present time the analysis of breath condensate is not established in the diagnostic routine. This study claims to improve this matter. 20 probands (aged 20-35 years, equally male and female genders) were examined due to the changes of 3-nitrotyrosine concentration in exhaled breath condensate (EBC) caused by physical exercise testing. They were separated in 10 atopic and 10 non-atopic probands. Each group contained 5 smokers and 5 non-smokers. Eventually we got four groups of probands: 1. smoker/atopics; 2. smoker/ non-atopics; 3. non-smoker/atopics; 4. non-smoker/non-atopics.A standardized questionnaire documented the current health status including the atopic status and smoking habitsof each proband. After a physical examination and lung function testing (spirometry respectively bodyplethysmography), the first frequency-controlled breath condensate donation took place (point of time T0), which lasted 15 minutes. Following a cardiopulmonary exercise testing took place until the proband reached his anaerobic threshold. The second breath condensate donation (length of time 15 minutes; point of time T1) was executed 15 minutes after reaching the anaerobic threshold, which was verified by an interpretation of capillary blood gas testing. The third breath condensate donation (point of time T2) was performed 90 minutes after reaching the anaerobic threshold. The nitrotyrosine concentration was determined by LC-MS/MS after SPE-accumulation. The mean concentration of nitrotyrosine (in pg/ml) before and after exercise testing were 50,83 pg/ml (SD: ± 31,27), 51,94 pg/ml (SD: ± 27,81), 25,57 pg/ml (SD: ± 20,33). The median nitrotyrosine concentration (in pg/ml) before and after exercise testing were 39,1 pg/ml (IQR: 47,55), 50,1 pg/ml (IQR:45,15), 18,8 pg/ml (IQR: 24,05). CONCLUSION: Physical exercise shows no significant effect on the 3-nitrotyrosine concentration in exhaled breath condensate (EBC).

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