Sytokiinit, neuroplastisuuden modulaattorit ja biomarkkerit selkäkanavan ahtaumassa ja endoskooppisessa dekompressiohoidossa

Selkäkanavan ahtaus on yleinen tuki- ja liikuntaelinten häiriö, joka aiheuttaa kipua tai vammautumista potilailla. Tämän sairauden patogeneesi on kuitenkin monimutkainen eikä ole vielä täysin selvinnyt. Lannen selkäkanavan ahtaus johtuu selkäytimen takana sijaitsevien rakenteiden degeneratiivisista muutoksista, kuten keltasiteen (LF) hypertrofiasta, sekä siteen kalkkeutumisesta, nikamien nivelten rappeutumisesta ja/tai hypertrofiasta ja/tai selkäytimen edessä sijaitsevien välilevyjen pullistumista. LF-hypertrofian patologiaan kuuluu fibrokartilaginoosit muutokset, jotka liittyvät tyypin II kollageenin lisääntymiseen, luutumiseen, kalsiumkideaineen kerääntymiseen, kollageeni- ja elastisten kuitujen rappeutumiseen sekä sitesolujen kondroidiseen metaplasiaan. Lukuisat tieteelliset tutkimukset ovat yrittäneet selvittää selän siteiden hypertrofian ja luutumisen etiologiaa ottaen huomioon systemaattiset, paikalliset, geneettiset ja ympäristötekijät. Rappeutumisen kehittymisen mekanismia ei kuitenkaan vielä täysin ymmärretä. Mekaanisen rasituksen ja kollageenin synteesin lisääntymisen (fibroosi) lisäksi siteessä, jotka tekevät iästä tärkeän riskitekijän, tulehduksen ja makrofagien tunkeutuminen katsotaan merkittäviksi rappeutumisen kehittymiseen vaikuttaviksi tekijöiksi.

Siksi on perusteltua olettaa, että muihin terveydentiloihin – erityisesti kroonisiin – liittyvällä tulehdusvasteella voi tuntemattomassa määrin vaikutusta selkärakenteiden rappeutumisen kulkuun. Tällä hetkellä lihavuus ja sarkopenia herättävät erityistä huomiota häiriöinä, jotka vaikuttavat ihmisen kehon kaikkiin järjestelmiin. Koska niiden esiintyvyys on kasvussa, niiden vaikutusten perusteellinen ymmärtäminen yksittäisiin elimiin on merkittävää sosiaalista ja käytännön tärkeyttä ehkäisyyn ja terveyden suojeluun.

Yhä useammat raportit osoittavat, että lipidien aineenvaihdunnan häiriöt sekä pro-inflammatoristen adipokiinien ja sytokiinien eritys ovat syvästi mukana säätelemässä solufenotyyppejä ja kohtaloita, soluvälialuksen aineenvaihduntaa ja tulehdusta degeneratiivisten selkä- ja nivelvaivojen patofysiologisissa prosesseissa. Aineenvaihduntahäiriöt voivat vaikuttaa luun aineenvaihduntaan ja johtaa ektooppiseen luutumiseen ja rasvan kertymiseen paitsi selän siteissä myös muissa selkärakenteissa. Myös adipokiinomin vaikutus tuki- ja liikuntaelinten rappeutumishäiriöiden kehittymiseen on huomionarvoista. Jopa anatomisesti läsnä oleva epiduraalirasva selkäkanavassa voi tulehtua ja erittää spontaanisti tulehdussytokiineja, mikä voi mahdollisesti muokata viereisten kudosten, kuten lannen lihasten ja siteiden, toimintaa. On syytä mainita, että selän epiduraalinen lipomatoosi, jolle on ominaista liiallinen rasvakudos epiduraaliavaruudessa johtaen selkäkanavan ahtauteen, on vahvasti yhteydessä lihavuuteen.

Tähän mennessä on vahvistettu, että adipokiinit ja niiden reseptorit, vaikka pääasiassa sijaitsevat valkeassa rasvakudoksessa, ovat myös läsnä nivelrustossa ja selkäytimen luuytimessä. Adipokiinit voivat edistää keltasiteen rappeutumista stimuloimalla tulehdusvasteita ja edistämällä patologisia muutoksia. On osoitettu, että leptiini korreloi merkittävästi ligamenttisellä luutumisella vaikutettujen nikamien lukumäärän kanssa. Fan ja hänen työtoverinsa havaitsivat, että leptiini merkitsevästi säätää ylöspäin emäksisen fosfataasin ja osteokalsiini-mRNA:n ilmentymistä keltasitesoluissa. Korkeita visfatiinipitoisuuksia on myös löydetty varmistetun luutumisen omaavien potilaiden keltasiteistä. Muita rasvakudoksesta peräisin olevien sytokiinien, kuten adipsiinin, vaspiniinin, resistiinin, lipokaliini-2:n, progranuliinin, kemeeriinin, omentiini-1:n tai kasvuerottelutekijä-15:n (GDF-15), läsnäolosta ja roolista keltasiteessä ei ole saatavilla tietoja. On erittäin todennäköistä, että nämä sytokiinit ovat myös mukana selkäkanavan ahtauden kehittymisessä, mikä muodostaa tutkimushypoteesimme. Näiden sytokiinien esiintymistä ja pitoisuuksia ahtauman potilaiden epiduraalirasvakudoksessa verrattuna potilaisiin ilman selkäkanavan kaventumista ei ole tähän mennessä tutkittu. Koska tutkimukset vahvistavat, että krooninen systemaattinen tulehdus vaikuttaa eri kudoksiin ja paikallinen tulehdus vaikuttaa merkittävästi viereisiin rakenteisiin, oletamme, että siteet, lannen lihakset, välilevyt jne. voivat olla erityisen alttiita epiduraalirasvakudoksen erittämille sytokiineille. Aikaisemmat in vitro -tutkimukset vahvistivat, että paikallinen ympäristö, joka on rikas sytokiineja kuten IL-6, IL-1α, typpioksididonori (SNAP) ja prostaglandiini E2, muuttaa kollageenien I, V, XI ja osteokalsiinin geeni-ilmentymää keltasitesoluissa. Kuitenkin mainittujen adipokiinien vaikutusta keltasiteen rappeutumisen kehittymiseen ei ole vielä määritetty.

Tutkimus sisältää sytokiinien (erityisesti adipokiinien) ja neuroplastisuuden säätelijöiden pitoisuuksien sekä niiden mRNA-ilmentymisen tutkimisen leikkauksessa rutiininomaisesti potilailta poistetuista kudosnäytteistä, joilla on selkäkanavan ahtaus ja välilevyn pullistuma, sekä potilaiden veren keräämisen kahdesti, ennen toimenpidettä ja seurantakäynnillä kaksi kuukautta toimenpiteen jälkeen.

Tavoitteet

1. Tunnistaa eroja valittujen biomarkkereiden pitoisuuksissa ahtauman potilaiden lannen alueelta kerätyissä keltasiteen, lannen lihasten ja epiduraalirasvanäytteissä verrattuna potilaisiin ilman selkäkanavan rappeutumista.
2. Määrittää, korreloiko valittujen biomarkkereiden ilmentyminen kudoksissa niiden esiintymisen kanssa potilaiden veressä ja liittyvätkö ne rappeutumisen asteeseen, vammautumiseen, kivun voimakkuuteen ja kehon massaan.
3. Valita mahdollisia biomarkkereita selkäkanavan dekompressioleikkauksen tehokkuuden seurantaan vertaamalla biomarkkeritasoja ennen leikkausta ja kahden kuukauden toipumisen aikana.
4. Tunnistaa mahdollisia proteiineja, jotka säätelevät keltasiteen aineenvaihduntaa ja tulehdusta.
5. Arvioida valittujen sytokiinien ja epiduraalirasvakudoksen adipokiinomin vaikutusta aineenvaihduntaan ja tulehdukseen keltasitesoluviljelmissä.

Tutkimuspopulaation kuvaus

Tutkimukseen osallistuu 100 potilasta Poznańin lääketieteen yliopiston ortopedis-kuntoutusklinisesta sairaalasta, sekä miehiä että naisia:

• 50 potilasta, joilla on lannen selkäkanavan ahtaus, ikä 40-90 vuotta
• 50 potilasta, joilla on välilevyn pullistuma, ikä 18-40 vuotta, vaativat kirurgista hoitoa Osallistujat käyvät läpi leikkauksen, mikäli he antavat tietoon perustuvan suostumuksen kudostensa käyttämisestä tieteellisessä tutkimuksessa.
• Tutkimusryhmä käy läpi endoskooppisen selkäkanavan dekompressioleikkauksen, joka sisältää hermorakenteita puristavien kudosten (luu, site, nivel) poiston ja mahdollisesti siirtyneen välilevyn fragmentin poiston.
• Vertailuryhmä käy läpi eristetyn välilevyn pullistumisleikkauksen, joka sisältää siirtyneen levyn fragmentin poiston.

Menetelmät Ennen leikkausta (48 tunnin kuluessa) ja kaksi kuukautta leikkauksen jälkeen jokaiselta potilaalta otetaan 20 ml laskimoverttä.

Leikkauksen aikana kerätään seuraavat näytteet:

• Lannen lihaskudos
• Keltaside
• Epiduraalirasvakudos

Tutkimuksessa käytetään seuraavia menetelmiä/työkaluja:

1. Standardoidut kyselylomakkeet vammautumiselle ja kivun voimakkuudelle
2. Lannen magneettikuvaus (rutiininomaisesti suoritettu ennen leikkausta)

3. Molekyylitestaus

   1. Sytokiinien (GDF-15, adipsiini, vaspiniini, resistiini, lipokaliini-2, progranuliini, kemeeriini, omentiini-1) mRNA-ilmentymä mitataan PCR-menetelmällä.
   2. Immunoassayt kaupallisilla ELISA-sarjoilla suoritetaan kudoshomogenaateille ja seerumille määrittämään proteiinien pitoisuuksia (GDF-15, adipsiini, vaspiniini, resistiini, lipokaliini-2, progranuliini, kemeeriini, omentiini-1)
4. Soluviljely ja solujen stimulointi sytokiineilla ja rasvakudoksesta saatulla viljelyaineella Kolmasosa biologisesta materiaalista varataan soluviljelytutkimuksiin. Keltasiteen, lannen lihasten ja epiduraalirasvakudoksen näytteet kerätään suoraan leikkauksen jälkeen ja sijoitetaan steriileihin astioihin asianmukaisilla kuljetusväliaineilla.

Kaikki näytteet kuljetetaan välittömästi soluviljelylaboratorioon steriileissä olosuhteissa, mahdollisimman pian keräyksestä. Saavuttuaan laboratorioon ne käyvät läpi asianmukaiset, ennalta vahvistetut solueristysprotokollat, jotka on räätälöity kunkin kudostyypin ominaisuuksiin.

Altistusjakson jälkeen mitataan sytokiinien, fibroosimerkkien, luumerkkien, soluvälialueen proteiinien ja matriisin hajoamisentsyymien mRNA-ilmentymää ja proteiinitasoja ehdollisesta viljelyaineesta, joka on kerätty myosyyttien ja keltasiteen fibroblastien viljelyistä.