Wiener klinische Wochenschrift

, Volume 118, Issue 9, pp 266–272

Effect of combined spa-exercise therapy on circulating TGF-β1 levels in patients with ankylosing spondylitis

  • Medhat Shehata
  • Josef D. Schwarzmeier
  • Martin Hilgarth
  • Dita Demirtas
  • Dorothea Richter
  • Rainer Hubmann
  • Petra Boeck
  • Guenther Leiner
  • Albrecht Falkenbach
Original Article

DOI: 10.1007/s00508-006-0560-y

Cite this article as:
Shehata, M., Schwarzmeier, J., Hilgarth, M. et al. Wien Klin Wochenschr (2006) 118: 266. doi:10.1007/s00508-006-0560-y

Summary

BACKGROUND: Ankylosing spondylitis (AS) is a chronic inflammatory disease of the axial joints with no satisfactory therapy. Reduction of joint pain has been reported after a course of therapy at a spa, Gasteiner Heilstollen, in Badgastein in Austria. The mechanism underlying this beneficial effect is not clearly understood and objective evidence for the biological response to therapy is lacking. The aim of this study was to find evidence for a biological response to speleotherapy in patients with AS and to study the involvement of the antiinflammatory cytokine TGF-β1 in this response. PATIENTS AND METHODS: 83 patients with AS were treated in Badgastein for 3–4 weeks. Therapy included active exercises, hyperthermia and exposure to low doses of radon in a former mine. Response to therapy was assessed from measurement of morning pain and immunoassay of serum levels of TGF-β1 before and after therapy. Ten AS patients who received conventional therapy and 10 patients with low back pain (LBP) served as controls. RESULTS: A significant increase in TGF-β1 (total and active) was found in AS patients after spa therapy. Mean concentration of total TGF-β1 increased from 28,715 pg/ml to 43,136 pg/ml, (P < 0.01) and active TGF-β1 increased from 77 pg/ml to 1096 pg/ml (P < 0.001). When the AS patients were divided into two groups according to pain reduction, group 1 (decrease in morning pain, responders: n = 46) exhibited a 17-fold increase of active TGF-β1 levels (96 pg/ml to 1654 pg/ml, P < 0.0001) whereas group 2 (no change or an increase in morning pain: nonresponders: n = 37), showed only 7-fold increase (53 pg/ml to 402 pg/ml, P < 0.01). There was a moderate increase in active TGF-β1 from 31 pg/ml to 42 pg/ml (P < 0.05) in patients with LBP and no significant change was observed in the patients treated with conventional therapy. CONCLUSION: These results demonstrate a significant increase in circulating TGF-β1 in patients with AS after the combined spa-exercise therapy in Badgastein. The results also provide evidence for a biological response to speleotherapy and suggest that TGF-β, through its antiinflammatory function, may play a role in this response.

Keywords

TGF-betaAnkylosing SpondylitisRadonBadgasteinHeilstollen

Einfluss von kombinierter Heilstollen-Behandlung auf die Serumkonzentration von TGF-β1 in Patienten mit ankylosierender Spondylitis

Zusammenfassung

ZIEL: Um einen objektiven Indikator für das biologische Ansprechen von Patienten mit ankylosierender Spondylitis (AS, M. Bechterew) auf die Heilstollen-Behandlung in Badgastein zu finden, wurde die Rolle des anti-inflammatorischen Zytokins TGF-β1 (Transforming Growth Factor β 1) untersucht. METHODIK: 83 Patienten mit AS wurden 3–4 Wochen lang einer Therapie bestehend aus Hyperthermie, Exposition mit niedrigen Radon-Dosen und gymnastischen Übungen unterzogen. Das Ansprechen auf die Behandlung wurde durch das Ausmaß der Schmerzreduktion ermittelt. Als Kontrollen wurden 10 AS-Patienten, die eine konventionelle Therapie ohne Heilstollen-Exposition erhielten und 10 Patienten mit Rückenschmerzen ohne entzündliches Substrat (low back pain, LBP) in die Untersuchungen eingeschlossen. Vor und nach der Therapie wurden mittels Immunassays die Serumkonzentrationen von TGF-β1 bestimmt. RESULTATE: Nach Therapie wurde im Serum der ASPatienten ein signifikanter Anstieg von TGF-β1 (total und aktiviert) festgestellt. Die mittlere Konzentration des totalen TGF-β1 stieg von 28715 pg/ml auf 43136 pg/ml (p < 0,01) und die des aktivierten TGF-β1 von 77 auf 1096 pg/ml (p < 0.001). Bei Unterteilung der AS-Patienten hinsichtlich des Ausmaßes der Schmerzreduktion in zwei Gruppen, zeigte die Gruppe 1 (Schmerzreduktion: n = 46) einen 17-fachen Anstieg der Konzentration von aktiviertem TGF-β1 (96 bis 1654 pg/ml, p < 0.0001), während die Gruppe 2 (keine Schmerzreduktion: n = 37) nur einen 7-fachen Anstieg (53 bis 402 pg/ml, p < 0.01) aufwies. Bei LBP-Patienten wurde nur ein geringfügiger Anstieg des aktivierten TGF-β1 von 31 auf 42 pg/ml (p < 0.01) registriert und bei AS-Patienten, die lediglich einer konventionellen Therapie unterzogen wurden, fand sich keine signifikante Änderung der TGF-β1 Werte. SCHLUSSFOLGERUNG: Nach Heilstollen-Therapie in Badgastein fand sich im Blut von Patienten mit ankylosierender Spondylitis ein signifikanter Anstieg des zirkulierenden TGF-β1. Das Zytokin könnte auf Grund seiner antiinflammatorischen Eigenschaften auf den Heilungsprozess einwirken und somit zu einer Besserung der Schmerzen und der Mobilität der Patienten beitragen.

Copyright information

© Springer-Verlag 2006

Authors and Affiliations

  • Medhat Shehata
    • 1
    • 2
    • 5
    • 6
  • Josef D. Schwarzmeier
    • 1
    • 2
    • 3
    • 5
    • 6
  • Martin Hilgarth
    • 1
  • Dita Demirtas
    • 1
    • 2
  • Dorothea Richter
    • 2
  • Rainer Hubmann
    • 1
    • 2
  • Petra Boeck
    • 5
  • Guenther Leiner
    • 3
    • 4
  • Albrecht Falkenbach
    • 5
  1. 1.Department of Hematology, Clinic of Internal Medicine IUniversity of ViennaAustria
  2. 2.L. Boltzmann Institute for Cytokine ResearchUniversity of ViennaAustria
  3. 3.L. Boltzmann Institute for Cytokine Research in BalneologyViennaAustria
  4. 4.BadehospizBadgasteinAustria
  5. 5.Krankenanstalt Gasteiner HeilstollenBadgastein-BöcksteinAustria
  6. 6.K. Landsteiner Institute for Cytokine and Leukemia ResearchViennaAustria