Immunologie der Abhärtungsreaktion nach Hydrotherapie*

Summary

Objectives: Analysis of the effect of serial cold water stimuli on humoral and cellular immunity during a 4 week period. Role of the HVA-axis.

Subject: Controlled study with measurement of cellular, humoral and hormonal adaptation processes during a four week programme of serial hydrotherapeutic applications according to Kneipp in 20 healthy testpersons.

Study design: One standardised hydrotherapeutic application according to Kneipp every morning during a 4 week period. Blood collections from the cubital vein before and after the application at the beginning and at the first, second and fourth week of treatment. The analysis included the flow cytometry of mononuclear cell population, B-, T- and NK-cell activation markers (CD23, CD26, CD38, CD69), the lymphocyte transformation test, lg-secretion profile in vitro (IL 1, IL 2, slL2r, IL4, α-TNF, γ-INF), chemoluminescence of macrophages and plasma stress-hormones: Corticotropin, Cortisol, adrenalin, noradrena-lin.

Results: Serial application of cold water stimuli according to Kneipp to testpersons resulted in significant functional changes of the cellular immune system with different alterations in the various lymphocyte subpopulations. The majority of alterations exhibited temporary limited character. The flow cytometry showed the CD4 helper cells being prominent in the persistent adaptation process. The expression of IL 2-receptor on CD4 cells (CD25) increased continuously. The expression of the early activation marker CD69 on the other hand increased only in the initial phase of the hydrotherapeutic treatment. The increase in the activation level of circulating T-cells following every hydrotherapeutic application levelled down in the course of four weeks treatment. The functional cell analysis confirmed the results of phenotyping. The cellular transformation rate increased exclusively after stimulation with the helper cell mitogen PWM (Pokeweed Mitogen).

The cytokine profile during hydrotherapy exemplified an increasing dominance of CD4 cell Th 1 pattern with increased secretion of typical cytokines (y-IFN and IL 2) and decreasing production of the Th 2 type cytokine IL4. No significant changes were observed after each treatment with the stress hormones corticotropin, Cortisol, adrenalin and noradrenalin during the test period, whereas the basal concentrations of corticotropin and Cortisol decreased continuously during the 4 weeks. The decrease on Cortisol availability could explain the increasing dominance of the cellular Th 1-phenotype. The functional state of the unspecific immune system, exemplified by the chemoluminescence activity of macrophages, did not change during hydrotherapy.

Conclusions: Our results pont to a mode of neuroimmunological adaptation of the cellular immune system mediated primarily by sensory impulses following serial hydrotherapeutic cold exposure, which could represent the basis of the commonly accepted hardening process of Kneipp hydrotherapy. The increase in CD4 helper cells activity is the focus of adaptation process. Endocrine mechanisms, at least the main stress hormones of the HVL/NNR axis, and the catecholamines seem to be of minor importance. Parallel to a decrease in serum Cortisol concentration the activity of Th 1-type CD4 cells grows. The unspecific immune system is obviously not envolved with the immunologic hardening process. This study for the first time demonstrates a direct connection of serial hydrotherapy according to Kneipp with adaptation process of the cellular immune system.

Kurzfassung

Ziel: Analyse der Wirkung serieller hydrotherapeutischer Kaltreize während eines Zeitraumes von 4 Wochen auf das humorale und zelluläre Immunsystem Rolle der HVA-Achse.

Gegenstand: Messung zellulärer, humoraler und hormonaler Anpassungsreaktionen im Verlauf einer seriellen, 4wöchigen Hydrotherapie nach Kneipp im Rahmen einer kontrollierten Studie bei 20 gesunden, erstmals behandelten Probanden.

Gestaltung: Durchführung eines regelmäßigen Kneippschen Vollgusses täglich morgens während 4 Wochen unter standardisierten Bedingungen. Blutentnahmen jeweils vor und nach Abschluß der morgendlichen Hydrotherapie zum Zeitpunkt 0 und nach 1, 2 und 4 Wochen. Die Analysen umfaßten die Durchflußzytometrie der mononukleären Zellpopulationen. Bestimmung von Aktivierungsmarkern der B-, T- und NK-Zellen (CD23, CD26, CD38, CD69); die funktionelle Parametrisierung der B- und T-Zellen mittels Lymphozytentransformationstest, Ig-Sekretionsrate bzw. Zytokin-Sekretionsprofil in vitro (IL 1, IL 2, sIL 2r, IL 4, α-TNF, γ-IFN) und die Messung der Makrophagen-Chemolumineszenz. Folgende Streßhormone wurden bestimmt: ACTH, Kortisol, Adrenalin, Noradrenalin.

Ergebnisse: Die einmalige Anwendung eines Kaltreizes in Form eines Kneippschen Wechsel-Vollgusses führte bei den Probanden zu signifikanten Veränderungen im Funktionszustand des zellulären Immunsystems mit für die einzelnen Sub-populationen unterschiedlichen Reaktionsmodi. Die Mehrzahl der Reaktionen hatte passageren Charakter. Die durchflußzytometrischen Untersuchungen zeigten, dass die CD4-Helferzellen im Mittelpunkt der persistenten Anpassungsreaktionen standen. Die IL 2-Rezeptorexpression der CD4-Zellen (CD25) nahm kontinuierlich zu. Der frühe Aktivierungsmarker CD69 war allerdings nur zu Beginn der Behandlungsserie nach Hydrotherapie erhöht. Die tendenzielle Zunahme des Aktivitätsniveaus der zirkulierenden T-Zellen nach Abschluß der jeweiligen Hydrotherapie nahm allgemein im Verlauf der 4 Wochen ab. Die Funktionsanalysen bestätigten die Ergebnisse der Phänotypisierung. Die zelluläre Transformationsrate im LTT stieg selektiv nach Stimulation mit dem Helferzellmitogen PWM an. Allerdings deutet sich ein phasischer Verlauf mit Rückgang der Transformierbarkeit im weiteren Verlauf der Behandlungen an. Das Zytokinprofil zeigte im Verlauf der Hydrotherapien eine zunehmende Dominanz des zellulären Th 1-Reaktionstyps mit verstärkter Sekretion des typischen Zytokins γ-IFN (und IL 2) und Abnahme der Produktion des Th 2-Leitzytokins IL4. Die Streßhormone ACTH, Kortisol, Adrenalin und Noradrenalin blieben innerhalb des Beobachtungszeitraums durch die jeweiligen Kältereize unbeeinflußt. Im Verlauf der 4 Wochen nahmen die Serumkonzentrationen von ACTH und Kortisol kontinuierlich ab. Der abnehmende Kortisoleinfluß könnte die zunehmende Ausprägung des zellulären Th 1-Funktionstyps erklären. Der Funktionszustand der unspezifischen Immunabwehr, repräsentiert durch die Chemolumineszenzaktivität der Makrophagen, wurde durch die Hydrotherapien nicht verändert.

Schlußfolgerungen: Die vorliegenden Befunde sprechen für einen primär sensorisch vermittelten neuroimmunologischen Anpassungsmechanismus des zellulären Immunsystems nach seriellen hydrotherapeutischen Kaltreizen als Grundlage der allgemein akzeptierten „Abhärtungswirkung” Kneippscher Hydrotherapie. Die Aktivitätssteigerung der CD4-Zellen steht im Mittelpunkt der Anpassungsreaktion. Eine Beteiligung endokriner Mechanismen, zumindest der Hauptstreßhormone der HVL/NNR-Achse und der Katecholamine, erscheint nachrangig. Parallel zur Abnahme des Kortisoleinflusses entwickelt sich eine zunehmende Aktivität von Helferzellen des Th 1-Typs. Die unspezifische Immunabwehr ist offensichtlich nicht in die immunologische Abhärtungsreaktion involviert. Die Ergebnisse belegen erstmals einen direkten Zusammenhang zwischen kontinuierlicher Hydrotherapie nach Kneipp und Anpassungsreaktionen der zellulären Immunabwehr.

Key words

Kneipp-hydrotherapy - hardening - cellular immunity - Th 1/Th 2-cytokines - HVA-hormones - neuroimmunology

Schlüsselwörter

Kneipp-Hydrotherapie - Abhärtung - zelluläre Immunität - Th 1/Th 2-Zytokine - HVA-Hormone - Neuroimmunologie