Zelluläre und Humorale Immunantwort bei Leistungssportlern nach Influenza-Impfung

Abstract

Aktuelle Impfempfehlungen werden im Leistungssport nur unzureichend befolgt. Dies beruht hauptsächlich auf der Skepsis der Impfwirksamkeit bei kontinuierlichem körperlichem Training, sowie auf der Sorge vor ausgeprägten Nebenwirkungen. Wenngleich Impfungen essenziell zur Prävention infektiöser Erkrankungen wie Influenza sind, ist die immunologische Wirkung der Impfung bei Leistungssportlern im Vergleich zu Kontrollpersonen nur unzureichend charakterisiert. Daher bestand das Ziel der Studie darin, die spezifisch induzierte zelluläre und humorale Immunantwort nach saisonaler Influenzaimpfung von Leistungssportlern mit der von gesunden, durchschnittlich trainierten Kontrollpersonen zu vergleichen. Zudem galt es herauszufinden, ob Leistungssportler stärker von Nebenwirkungen durch die Impfung betroffen sind, was je nach Ausprägung eine Einschränkung des Trainingsplans zur Folge hätte. Um dieser Fragestellung nachzugehen, rekrutierten wir 45 gesunde Leistungssportler und 25 Kontrollen, welche mit dem tetravalenten Influenza Impfstoff der Saison 2016/17 geimpft wurden. Blutentnahmen fanden vor sowie ein, zwei und 26 Wochen nach Impfung statt. Hierdurch sollten Erkenntnisse zur Induktion der zellulären und humoralen Immunantwort über einen Zeitraum von 6 Monaten nach Impfung gewonnen werden. Die Dynamik Influenza-spezifischer und CD4+ T-Zellen wurde nach spezifischer Stimulation mit dem Impfstoff mittels intrazellulärer Zytokinfärbung im Durchflusszytometer quantifiziert. Zudem wurden Influenza-spezifische CD4+ T-Zellen mittels Oberflächenfärbung und Zytokinmuster phänotypisch und funktionell charakterisiert. Eine Charakterisierung von polyklonal stimulierten Zellen erfolgte parallel. Weiterhin wurden Zellsubpopulationen von T Zellen inklusive der T follikulären Helferzellen und B-Lymphozyten identifiziert und im zeitlichen Verlauf vor und nach Impfung gemessen. Influenza-spezifische IgG, IgA und IgM gegen Influenza-A- und Influenza-B-Viren wurden mit einem ELISA quantifiziert. Die funktionelle Charakterisierung der Antikörper erfolgte über einen Neutralisationstest. Zusätzlich wurden Impfnebenwirkungen und Einschränkungen in der sportlichen Aktivität über ein Nebenwirkungstagebuch erfasst. In der vorliegenden Studie konnte in beiden Gruppen ein signifikanter Anstieg Influenza reaktiver CD4+- T-Zellen festgestellt werden, welcher eine Woche nach Impfung am stärksten ausgeprägt war. In ähnlicher Weise zeigte sich auch ein signifikanter Anstieg der Influenza spezifischen Antikörper, die quantitativ über ELISA- sowie qualitativ über Neutralisationstestungen charakterisiert wurden. In der Gruppe der Leistungssportler fiel sowohl die zelluläre als auch die humorale Immunreaktion signifikant stärker aus. Durch die Analyse der Zytokinexpression konnten zudem charakteristische Veränderungen im Zytokinprofil der Influenza-spezifischen T-Zellen nachgewiesen werden. Vor Impfung wiesen die Zellen ein durch IFNγ, Il-2 und TNFα Koexpression gekennzeichnetes multifunktionelles Profil auf, wohingegen in der Frühphase nach Impfung eine eingeschränkte Zytokinexpression mit mehrheitlich einfach Zytokin-produzierenden Zellen nachgewiesen wurde. Diese Änderung der Funktionalität war assoziiert mit einem signifikanten Anstieg der CTLA-4 Expression, welcher erneut für die Gruppe der Leistungssportler signifikant stärker ausgeprägt war. Die Analyse der T follikulären Helferzellen zeigte einen schwachen Anstieg dieser Zellpopulation in der Kontrollgruppe im Vergleich zu den Proben der Leistungssportler auf. Die Expression der Oberflächenmoleküle ICOS und PD-1 auf diesen Zellen verhielt sich hingegen in beiden Gruppen stabil. Das vorrangig von Tfh Zellen produzierte Zytokin IL-21 war nur schwach nachweisbar, auch wenn nach Impfung signifikante Anstiege eine Woche nach Impfung in beiden Gruppen identifiziert wurden. Innerhalb der B-Zellsubpopulationen zeigte sich eine signifikante Zunahme im Anteil der Plasmablasten, während sich naive B-Zellen erwartungsgemäß im zeitlichen Verlauf stabil verhielten. Lokale oder systemische Impfreaktionen waren mild bis moderat und zeigten keine Unterschiede zwischen den Gruppen. Es wurden keine Impfnebenwirkungen angegeben, die zu einer Einschränkung im Training der Leistungssportler geführt haben. Zusammenfassend waren sowohl Kontrollen als auch Leistungssportler in der Lage eine deutliche Influenza-spezifische zelluläre und humorale Immunantwort nach saisonaler Influenzaimpfung zu generieren. Die ausgeprägtere Immunität bei Leistungssportlern ergibt keinen Hinweis auf eine eingeschränkte Immunfunktion durch regelmäßiges und intensives körperliches Training. Zusammen mit der guten Verträglichkeit stützt diese Arbeit die Empfehlung der Influenzaimpfung zur Prävention einer Influenza im Leistungssport

Current vaccination recommendations are insufficiently followed in competitive sport. This is mainly due to scepticism about the effectiveness of vaccination in continuous physical training, as well as concerns about pronounced side effects. Although vaccination is essential for the prevention of infectious diseases such as influenza, the immunological effect of vaccination in competitive athletes compared to control subjects is poorly characterised. Therefore, the aim of the study was to compare the specifically induced cellular and humoral immune response after seasonal influenza vaccination of competitive athletes with that of healthy, averagely trained control subjects. In addition, the aim was to find out whether competitive athletes are more affected by side effects from the vaccination, which, depending on their severity, would result in a restriction of the training schedule. To address this question, we recruited 45 healthy athletes and 25 controls who were vaccinated with the tetravalent influenza vaccine of the 2016/17 season. Blood samples were taken before, one, two and 26 weeks after vaccination. The aim was to gain insights into the induction of the cellular and humoral immune response over a period of 6 months after vaccination. The dynamics of influenza specific and CD4+ T cells were quantified after specific stimulation with the vaccine using intracellular cytokine staining in a flow cytometer. In addition, influenza specific CD4+ T cells were phenotypically and functionally characterised by surface staining and cytokine patterning. A characterisation of polyclonally stimulated cells was performed in parallel. Furthermore, cell subpopulations of T cells including follicular helper cells and B lymphocytes were identified and measured over time before and after vaccination. Influenzaspecific IgG, IgA and IgM against influenza A and influenza B viruses were quantified by ELISA. The functional characterisation of the antibodies was performed by a neutralisation test. In addition, vaccination side effects and limitations in sports activity were recorded via a side effect diary. In the present study, a significant increase in influenza reactive CD4+ T cells was observed in both groups, which was most pronounced one week after vaccination. Similarly, there was a significant increase in influenza-specific antibodies, which were characterised quantitatively by ELISA and qualitatively by neutralisation tests. In the group of competitive athletes, both the cellular and humoral immune responses were significantly stronger. By analysing cytokine expression, characteristic changes in the cytokine profile of the influenza-specific T cells could also be detected. Before vaccination, the cells exhibited a multifunctional profile characterised by IFNγ, Il-2 and TNFα co-expression, whereas in the early phase after vaccination, a restricted cytokine expression was detected with a majority of single cytokine-producing cells. This change in functionality was associated with a significant increase in CTLA-4 expression, which was again significantly greater for the competitive group. Analysis of T follicular helper cells revealed a weak increase in this cell population in the control group compared to the competitive athlete samples. The expression of the surface molecules ICOS and PD-1 on these cells, however, remained stable in both groups. The cytokine IL-21, produced primarily by Tfh cells, was only weakly detectable, although significant increases were identified one week after vaccination in both groups. Within the B cell subpopulations, there was a significant increase in the proportion of plasmablasts, while naïve B cells remained stable over time, as expected. Local or systemic vaccine reactions were mild to moderate and showed no differences between groups. No vaccination side effects were reported that led to limitation in training of the competitive athletes. In conclusion, both controls and competitive athletes were able to generate a marked influenza-specific cellular and humoral immune response after seasonal influenza vaccination. The more pronounced immunity in competitive athletes gives no indication of impaired immune function due to regular and intensive physical training. Together with the good tolerability, this dissertation supports the recommendation of influenza vaccination for the prevention of influenza in competitive sports.