Auswirkungen einer manipulativen Behandlung der Wirbelsäule auf Entzündungsmarker bei Patienten mit Schmerzen im unteren Rückenbereich

Hintergrund: Die manipulative Behandlung der Wirbelsäule (SMT) kann wirken, indem sie die mechanische Reizung des Gelenkgewebes reduziert (1) und dadurch lokale Entzündungen verringert. Hinweise auf eine entzündungshemmende Wirkung der instrumentengestützten SMT wurden in einem Tiermodell beobachtet (2). Diese Ergebnisse stehen im Einklang mit der kürzlich aufgestellten Hypothese, dass der Ursprung aller Schmerzen mit Entzündungen und einer erhöhten Produktion von Entzündungsmediatoren (Zytokinen), hauptsächlich TNFα, verbunden sein könnte (3). TNFα spielt eine wichtige Rolle in der Pathophysiologie neuropathischer, schmerzassoziierter Entzündungen (4) und ist mit Wirbelsäulenschmerzsyndromen, einschließlich bandscheibenbedingten Schmerzen im unteren Rückenbereich (5, 6) und Ischiasschmerzen (7, 8), verbunden. Unsere jüngsten Studien haben gezeigt, dass die Produktion von Entzündungsmediatoren bei Patienten mit chronischen Schmerzen in der Halswirbelsäule sowohl in vitro als auch in vivo erhöht ist und mit einer Hochregulierung der Chemokinsynthese (CC) einhergeht (9).

Aktuelle Berichte über klinische (10), tierische (2) und menschliche In-vitro-Modelle (11) legen nahe, dass SMT eine entzündungshemmende Wirkung haben könnte. So haben Song et al. (2) fanden heraus, dass SMT entzündliche neuropathische Schmerzen reduzierte. Teodorczyk-Injeyan et al. (11) zeigten eine signifikante Abschwächung der proinflammatorischen Zytokinproduktion in vitro und keine Veränderungen der Serumsubstanz-P-Spiegel (SP) nach SMT. Andere Studien aus unserem Labor zeigten, dass SMT sowohl die Produktion als auch die Reaktion auf das immunmodulatorische Zytokin, IL-2 und die IL-2-abhängige Antikörpersynthese verbessern kann (12, 13). Bei Patienten mit zervikogenen Kopfschmerzen wurde über eine Verringerung der TNFα-Spiegel im Serum berichtet (n=2, Fallstudien) (14, 15). Diese Beobachtungen legen nahe, dass SMT-Effekte auf zelluläre Komponenten des Immunsystems übertragen werden könnten.

Bisher ist die klinische Relevanz der Wirkung von SMT als Modulator der Produktion von Entzündungsmediatoren unbekannt. Trotz Hinweisen auf eine entzündliche Pathophysiologie von Wirbelsäulenschmerzen (16), einschließlich eines Subtyps unspezifischer Wirbelsäulenschmerzen (17), untersuchte nur eine klinische Studie (18) die Korrelation zwischen Serum-TNFα-Spiegeln, Schmerzintensität und Rückenfunktion.

In dieser vorgeschlagenen Studie beabsichtigen wir, ein klinisches Modell zu verwenden, um die Ausgangswerte proinflammatorischer Zytokine bei Patienten mit akuten und chronischen Schmerzen im unteren Rückenbereich zu untersuchen und die potenzielle entzündungshemmende Wirkung von SMT nach einer Reihe manipulativer Behandlungen zu untersuchen. Ziel 1 besteht daher darin, die entzündungsfördernden Zytokin-Grundwerte bei Personen zu bestimmen, die unter akuten oder chronischen Schmerzen der unteren Wirbelsäule mechanischer Ätiologie leiden, und sie mit asymptomatischen Kontrollen zu vergleichen. Ziel 2 ist es, die Beziehungen zwischen SMT, Schmerzniveau und Funktionsbeeinträchtigung sowie der Produktion von Entzündungsmediatoren im Vergleich zum Ausgangswert zu untersuchen.

Es wurde festgestellt, dass entzündungshemmende Zytokine (IL-10 und IL-1ra) neben und parallel zu ihren jeweiligen entzündungsfördernden Gegenstücken (TNFα und IL-1β) produziert werden und gemeinsam die Homöostase aufrechterhalten/wiederherstellen ( 19). Die vorgeschlagene Studie wird neben den proinflammatorischen Zytokinspiegeln (IL-1, TNFα, IL-6) auch die Bestimmung der Spiegel des IL-1-Rezeptorantagonisten (IL-1ra) und des IL-10 umfassen. Die Beurteilung der IL-10-Synthese ist besonders relevant, da dieses Zytokin die Produktion von IL-1ra hochreguliert, das mit aktivem IL-1 um die Bindung an IL-1-Rezeptoren konkurriert und als wirksames natürliches entzündungshemmendes Protein fungiert (19). , 20).

Studiendesign; Rekrutierung von Probanden: Probanden (Freiwillige) beiderlei Geschlechts im Alter zwischen 20 und 60 Jahren, die unter akuten (weniger als 4 Wochen dauernden) oder chronischen (12 Wochen oder länger dauernden) mechanischen Schmerzen im unteren Rücken (die zwischen den Wirbelsäulenstufen L1– L5, mit oder ohne Beteiligung des Iliosakralgelenks) wird vom Personal des Canadian Memorial Chiropractic College (CMCC) und Postern aus den Ambulanzen des CMCC sowie von der breiten Öffentlichkeit durch Zeitungsanzeigen rekrutiert. CMCC liegt im Großraum Toronto (GTA), wo die Bevölkerung aus einer vielfältigen ethnischen Mischung besteht (21). Potenzielle Teilnehmer, die sich zum Zwecke der Behandlung in einer der CMCC-Kliniken vorgestellt haben, werden vor Beginn der Behandlungen von Praktikanten/Kliniken ermutigt/rekrutiert. Andere, die sich zur Teilnahme an der Forschungsstudie anmelden, werden zunächst zur ersten Beurteilung einem der Klinik-Pods zugewiesen, bevor sie an der Studie teilnehmen. In keinem Fall dürfen die Teilnehmer jedoch 4 Wochen vor Beginn der Studie SMT erhalten haben.

Die Kandidaten werden befragt, um ihre Eignung festzustellen (siehe Ausschlusskriterien, Anhang 1). Sie füllen das Forschungsaufnahmeformular (Anhang 2) aus und erhalten detaillierte Erläuterungen zum Forschungsprotokoll (Anhang 3). Eine Kohorte passender gesunder asymptomatischer Probanden, die aus der Allgemeinbevölkerung rekrutiert werden, dient als Kontrolle für die Bestimmung der Zytokin-Ausgangswerte.

Bestimmung der Probengröße: Die veröffentlichten Daten zu TNFα-Spiegeln bei Patienten mit chronischen Nackenschmerzen im Vergleich zu asymptomatischen Kontrollpersonen (9) wurden zur Berechnung einer Schätzung der Probengröße für diese Studie verwendet. Die Studie basiert auf dem primären Ergebnismaß im Zusammenhang mit Frage 1 und untersucht den Unterschied zwischen symptomatischen und asymptomatischen Patienten mit Schmerzen im unteren Rückenbereich zu Studienbeginn (siehe Statistische Analysen). Aus Cohens Tabelle (22) wurde die Stichprobengröße auf der Grundlage einer Potenz von 0,8, einem zweiseitigen Test mit einem p-Wert < 0,05, auf 17 pro Gruppe geschätzt. Um Aussetzer und Fehler zu berücksichtigen, die bei den Blutkulturen auftreten können, wird die Stichprobengröße auf 20 pro Gruppe erhöht. Als Ergebnis wird es 40 symptomatische Probanden und 20 asymptomatische Kontrollpersonen geben, was eine mehr als ausreichende Stichprobe zum Testen des primären Ergebnisses darstellen dürfte.

Fachbewertung und Gruppeneinteilung: Qualifizierte Fächer werden eingeplant. Sie werden von einem von zwei Ermittlern (je nach Rekrutierungsstandort) begrüßt, der sie informiert und das Aufnahme-/Berechtigungsformular (Anhang 3) überprüft, um ihre Berechtigung zu bestätigen, bevor er sie auffordert, das Einverständnisformular (Anhang 4) zu unterzeichnen. Alle Probanden werden dann gebeten, ihre Schmerzintensität auf der 10-stufigen visuellen Analogskala (VAS) anzugeben und den Oswestry-Fragebogen zur funktionellen Behinderung auszufüllen. Sie werden dann von ihren jeweiligen chiropraktischen Praktikanten und betreuenden Ärzten anhand standardmäßiger chiropraktischer, orthopädischer und neurologischer Tests beurteilt, die sie den akuten oder chronischen LBP-Gruppen zuordnen und einen Behandlungsplan formulieren und erläutern. Für die Dauer der Studie bestehen die Behandlungen aus manueller SMT und bei Bedarf aus manueller (nicht instrumentengestützter) Weichteilarbeit durch den Kliniker. Andere Behandlungsmodalitäten werden nicht eingesetzt.

Die Patienten erhalten innerhalb von 2 Wochen 6 Behandlungen. (bestehend aus der Manipulation eines Lenden- oder Iliosakralgelenks, mit oder ohne Weichteiltherapie). SMT besteht aus einem einzelnen Stoß mit hoher Geschwindigkeit und geringer Amplitude (HVLA), der das Gelenk kavitieren und seine Beweglichkeit wiederherstellen soll. Wenn bei der Erstvorstellung kein manipulatives Segment identifiziert werden konnte, wird der Patient von der Studie ausgeschlossen. Wenn andererseits bei späteren Besuchen kein manipulierbares Segment gefunden wird, beschränkt der Arzt die Behandlung auf die Palpation und einige Weichteilarbeiten, wie angegeben. In allen Fällen wird nach der ersten Beurteilung und vor Beginn der Behandlung der Patienten eine Blutprobe entnommen (siehe unten), um für jeden Teilnehmer einen Ausgangswert an Zytokinen zu ermitteln (primäres Ergebnis). Bei ihrem 7. Besuch (mindestens 2 Tage nach der letzten Behandlung) wird vor Beginn einer weiteren Behandlung eine Blutprobe entnommen und sie werden gebeten, den Austrittsfragebogen einschließlich eines VAS auszufüllen (Anhang 5). Sollte sich ein Patient nach einigen Behandlungen erholen, was anhand des subjektiven Feedbacks des Patienten und eines VAS-Ergebnisses von weniger als 3/10 beurteilt wird, wird früher eine Blutprobe entnommen und dies ordnungsgemäß vermerkt. Sollte ein Patient weitere Behandlungen benötigen, die über die in der Studie vorgesehenen sechs hinausgehen, steht es ihm/ihr frei, dies unter der Leitung des für seinen Fall zuständigen Arztes zu tun.

Interventionen: Manipulation: Wie oben erwähnt, besteht jede Wirbelsäulenmanipulation aus einem HVLA-Stub auf ein betroffenes Segment (23). Ein Arzt führt an einem bestimmten Tag Behandlungen entsprechend seinen Beurteilungsergebnissen durch.

Venenpunktion: Am Tag der Aufnahme in die Studie und nach Abschluss der SMT-Therapie führt ein erfahrener Phlebotomiker eine Venenpunktion unter Verwendung von Standardverfahren (Fossa antecubitalis, 21-Gauge-Nadel) im Sitzen durch. Heparinisierte Blutproben (jeweils 10 ml) werden entnommen und (bei Raumtemperatur) innerhalb einer Stunde nach der Entnahme ins Labor überführt, um wie unten beschrieben Vollblutkulturen herzustellen.

Labor studien

1. Induktion entzündlicher Zytokine Um die Zytokinproduktion in vitro zu beurteilen, wird ein Vollblutkultursystem (WB) verwendet (19). Kurz gesagt, es werden mehrere Sätze von WB-Kulturen erstellt, die unterschiedliche Behandlungs-/Kulturbedingungen für jedes Subjekt darstellen. Die Kulturen werden zu Beginn mit 10 μg/ml Lipopolysaccharid (LPS) stimuliert, um die Produktion von TNFα und IL-1β zu induzieren. Phytohämagglutinin (PHA, 10 µg/ml) allein und in Kombination mit LPS wird verwendet, um die Produktion des entzündungshemmenden Zytokins IL-10 und der beiden Chemokine CCL2 und CCL3 zu induzieren. Die Kulturen werden bei 37 °C (Celsius) in einem befeuchteten Inkubator mit 5 % CO2 gehalten. Da klinische Zustände mit entzündlichen Reaktionen zu einer zeitlichen Verschiebung der Kapazität zur Zytokinproduktion führen können (19, 27), sind die Konzentrationen der untersuchten Mediatoren (TNFα, IL-1β, IL-1ra, IL-10, CCL2 und CCL3) unterschiedlich in 24-Stunden-Intervallen in Kulturüberständen untersucht, die zwischen 24 und 72 Stunden nach der Initiierung geerntet wurden. Aliquots der Überstände werden bis zum Test bei -76 °C (Celsius) gelagert. Dieses Modell ermöglicht die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der Freisetzung entzündungsfördernder und entzündungshemmender Mediatoren.
2. Bestimmung der Zytokinspiegel durch enzymgebundene Immunosorbens-Assays Die Konzentrationen von TNFα, IL-1β sowie IL-10 und IL-1ra in Überständen von Vollblutkulturen werden durch spezifische enzymgebundene Immunosorbens-Assays (ELISA) unter Verwendung der DuoSet ELISA-Entwicklung bestimmt System für natürliche und rekombinante menschliche Zytokine (R&D Systems, Minneapolis, MN), wie zuvor beschrieben (9, 11), und Quantikine Immunoassay Kits werden für CCL2- und CCL3-Bestimmungen verwendet. Alle Immunoassay-Verfahren, einschließlich der Vorbereitung von Reagenzien und Probenverdünnungsmitteln, werden gemäß den Empfehlungen des Herstellers durchgeführt. Jede der untersuchten Proben wird mindestens zweimal in 2–4 verschiedenen Verdünnungen getestet.

Statistische Analysen Alle untersuchten Mediatoren werden für LBP-Patienten und asymptomatische Probanden zu Studienbeginn und am Ende des Behandlungszeitraums gemessen. Für Frage 1 (das primäre Ergebnis) wird ein Basisvergleich für jedes TNFα und IL-1β zwischen symptomatischen Probanden (akut und chronisch) und asymptomatischen Kontrollpersonen verglichen. Zwei ungepaarte t-Tests werden verwendet, um die zugehörige Hypothese zu testen. Für Frage 2 werden die mittleren Prä-Post-Differenzwerte für TNFα und IL-1β zwischen den drei Gruppen (akut, chronisch und asymptomatisch) mithilfe einer ANOVA verglichen. Wenn sich die Ausgangswerte zwischen den Gruppen erheblich unterscheiden (wie in Frage 1 vermutet), wird ANCOVA verwendet, um diesen Unterschied zu berücksichtigen. Es wird davon ausgegangen, dass die Stichprobengröße ausreichend groß ist, um diese Analyse durchzuführen. Nachdem jedoch die Ergebnisse für Frage 2 ermittelt wurden, wird eine Leistungsanalyse durchgeführt. Wenn die Studie für diese Frage nicht ausreichend aussagekräftig ist, wird eine weitere Schätzung der Stichprobengröße berechnet, um Informationen für zukünftige Arbeiten zu liefern.

Für andere in dieser Studie gemessene entzündungsfördernde und entzündungshemmende Zytokine wird eine Regressionsmodellierung verwendet, um die Zytokinreaktionen vorherzusagen. Es versteht sich, dass jedes während dieses Prozesses erstellte Modell in einer zukünftigen Untersuchung bestätigt werden muss. Sowohl die erstellten Modelle als auch die aus der Untersuchung abgeleiteten beschreibenden Daten werden als Grundlage für zukünftige Arbeiten verwendet.

Zeitrahmen Erfahrungsgemäß können bis zu 5 Probanden pro Woche geprüft werden. Basierend auf der Prävalenz der Erkrankung gehen wir jedoch davon aus, dass die Patientenrekrutierung und Probenentnahme 8–12 Monate dauern wird. Die Bestimmung des Zytokinspiegels in Zellkulturen, die aus den drei Teilnehmergruppen stammen, wird drei bis vier Monate zurückliegen und die Datenanalyse wird innerhalb weiterer zwei Monate abgeschlossen sein. Die Erstellung der Manuskripte wird weitere 4-6 Monate in Anspruch nehmen. Daher gehen wir davon aus, dass dieses Projekt innerhalb von 18 bis 24 Monaten nach Beginn der Studie abgeschlossen sein wird.