Effecten van spinale manipulatieve behandeling op ontstekingsmarkers bij patiënten met lage rugpijn

Achtergrond: Spinale manipulatieve behandeling (SMT) kan werken door mechanische irritatie van gewrichtsweefsels te verminderen (1) en daardoor lokale ontsteking te verminderen. Bewijs voor een ontstekingsremmend effect van instrumentondersteunde SMT is waargenomen in een diermodel (2). Deze bevindingen komen overeen met de onlangs voorgestelde hypothese dat de oorsprong van alle pijn kan worden geassocieerd met ontsteking en verhoogde productie van ontstekingsmediatoren (cytokines), voornamelijk TNFα (3). TNFα speelt een belangrijke rol in de pathofysiologie van neuropathische pijn-geassocieerde ontsteking (4) en is betrokken bij spinale pijnsyndromen, waaronder tussenwervelschijf-gerelateerde lage-rugpijn (5, 6) en ischias (7,8). Onze recente studies toonden aan dat de productie van inflammatoire mediatoren verhoogd is bij patiënten met chronische cervicale wervelkolompijn, zowel in vitro als in vivo, en gepaard gaat met opwaartse regulatie van chemokine (CC) synthese (9).

Recente rapporten over klinische (10), dier- (2) en menselijke in-vitromodellen (11) suggereren dat SMT een ontstekingsremmend effect kan hebben. Zo hebben Song et al. (2) ontdekte dat SMT inflammatoire neuropathische pijn verminderde. Teodorczyk-Injeyan et al. (11) vertoonde een significante verzwakking van pro-inflammatoire cytokineproductie in vitro, en geen veranderingen in serumsubstantie P (SP) -niveaus na SMT. Andere onderzoeken van ons laboratorium toonden aan dat SMT zowel de productie van als de respons op de immunomodulerende cytokine-, IL-2- en IL-2-afhankelijke antilichaamsynthese kan versterken (12, 13). Bij patiënten met cervicogene hoofdpijn is een verlaging van de TNFα-spiegels in het serum gemeld (n=2, casestudy's) (14, 15). Deze waarnemingen suggereren dat SMT-effecten kunnen worden omgezet in cellulaire componenten van het immuunsysteem.

Tot nu toe is de klinische relevantie van het effect van SMT als modulator van de productie van ontstekingsmediatoren onbekend. Ondanks bewijs van inflammatoire pathofysiologie van spinale pijn (16), waaronder een subtype van niet-specifieke spinale pijn (17), evalueerde slechts één klinische studie (18) de correlatie tussen serum TNFα-waarden, pijnintensiteit en rugfunctie.

In deze voorgestelde studie zijn we van plan een klinisch model te gebruiken om de basislijnniveaus van pro-inflammatoire cytokines bij patiënten met acute en chronische lage-rugpijn te onderzoeken en het potentiële ontstekingsremmende effect van SMT na een reeks manipulatieve behandelingen te onderzoeken. Doel 1 is dus het bepalen van de baseline pro-inflammatoire cytokineniveaus bij personen die acute of chronische pijn in de onderrug met een mechanische etiologie ervaren, en deze te vergelijken met asymptomatische controles. Doel 2 is het onderzoeken van de relaties tussen SMT, pijnniveau en functionele beperkingen, en de productie van inflammatoire mediatoren ten opzichte van baseline.

Er is gevonden dat ontstekingsremmende cytokines (IL-10 en IL-1ra) naast en parallel met hun respectievelijke pro-inflammatoire tegenhangers (TNFα en IL-1β) worden geproduceerd en samenwerken om de homeostase te ondersteunen/herstellen ( 19). De voorgestelde studie omvat bepalingen, naast pro-inflammatoire cytokine (IL-1, TNFα, IL-6) niveaus, van de niveaus van IL-1-receptorantagonist (IL-1ra) en IL-10. Beoordeling van IL-10-synthese is met name relevant omdat dit cytokine de productie van IL-1ra opwaarts reguleert, dat concurreert met actieve IL-1 voor binding aan IL-1-receptoren, en dat werkt als een krachtig natuurlijk ontstekingsremmend eiwit (19 , 20).

Studie ontwerp; Rekrutering van proefpersonen: proefpersonen (vrijwilligers) van beide geslachten, tussen de 20 en 60 jaar, die acute (duur van minder dan 4 weken) of chronische (duur van 12 weken of langer) mechanische lage rugpijn ervaren (ervaren tussen spinale niveaus L1- L5, met of zonder sacro-iliacale [SI] gezamenlijke betrokkenheid) zal worden gerekruteerd door personeel van het Canadian Memorial Chiropractic College (CMCC) en posters van CMCC's poliklinieken en van het grote publiek via krantenadvertenties. CMCC ligt in de Greater Toronto Area (GTA), waar de bevolking een diverse etnische mix is ​​(21). Potentiële deelnemers die zich hebben aangemeld bij een van de CMCC-klinieken met het oog op een behandeling, zullen worden aangemoedigd/geworven door stagiaires/clinici voordat met de behandeling wordt begonnen. Anderen die zich aanmelden om deel te nemen aan het onderzoek, zullen eerst worden toegewezen aan een van de kliniekpods voor een eerste beoordeling voordat ze aan het onderzoek beginnen. In geen geval zullen deelnemers echter 4 weken voor aanvang van het onderzoek SMT hebben ontvangen.

Kandidaten worden geïnterviewd om te bepalen of ze in aanmerking komen (zie uitsluitingscriteria, bijlage 1). Zij vullen het intakeformulier onderzoek in (bijlage 2) en krijgen uitgebreide uitleg over het onderzoeksprotocol (bijlage 3). Een cohort van overeenkomende gezonde asymptomatische proefpersonen, gerekruteerd uit de algemene bevolking, zal dienen als controles voor de bepaling van baseline cytokineniveaus.

Bepaling van de steekproefomvang: Gegevens gepubliceerd voor TNFα-waarden bij patiënten met chronische nekpijn versus asymptomatische controles (9) werden gebruikt om een ​​schatting van de steekproefomvang voor dit onderzoek te berekenen. De studie is gepowerd voor de primaire uitkomstmaat met betrekking tot vraag 1, waarbij gekeken wordt naar het verschil tussen symptomatische en asymptomatische proefpersonen met lage rugpijn bij baseline (zie Statistische analyses). Uit de tabel van Cohen (22), gebaseerd op een power van 0,8, een tweezijdige toets met een p-waarde < 0,05, werd de steekproefomvang geschat op 17 per groep. Om rekening te houden met uitval en fouten die kunnen ontstaan ​​in de bloedkweken, wordt de steekproefomvang vergroot tot 20 per groep. Als resultaat zullen er 40 symptomatische proefpersonen en 20 asymptomatische controles zijn, wat een meer dan voldoende steekproef zou moeten opleveren om de primaire uitkomst te testen.

Vakevaluatie en groepsopdracht: Gekwalificeerde vakken worden ingepland. Ze worden begroet door een van de twee onderzoekers (afhankelijk van de wervingssite), die hen zal informeren en het intake-/toelatingsformulier (bijlage 3) zal bekijken om te bevestigen dat ze in aanmerking komen voordat ze worden gevraagd het formulier voor geïnformeerde toestemming (bijlage 4) te ondertekenen. Alle proefpersonen wordt vervolgens gevraagd om hun pijnintensiteitsniveau aan te geven op de 10-punts visuele analoge schaal (VAS) en de Oswestry-vragenlijst over functionele beperkingen in te vullen. Ze zullen vervolgens worden beoordeeld met standaard chiropractische, orthopedische en neurologische tests door hun respectievelijke chiropractische stagiaires en toezichthoudende clinici, die hen zullen toewijzen aan de acute of chronische LBP-groepen, en die een behandelplan zullen opstellen en uitleggen.. Voor de duur van het onderzoek zullen de behandelingen bestaan ​​uit manuele SMT en, waar nodig, manuele (niet door instrumenten ondersteunde) weke delen werk door de clinicus. Andere behandelingsmodaliteiten zullen niet worden gebruikt.

Patiënten krijgen 6 behandelingen in de loop van 2 weken. (bestaande uit manipulatie van één lumbale of sacro-iliacale articulatie, met of zonder therapie van zacht weefsel). SMT zal bestaan ​​uit een enkele hoge snelheid, lage amplitude (HVLA) stuwkracht bedoeld om cavitatie te veroorzaken en de mobiliteit van het gewricht te herstellen. Als bij de eerste presentatie geen manipulatief segment kon worden geïdentificeerd, wordt de patiënt uitgesloten van het onderzoek. Als daarentegen bij volgende bezoeken geen manipuleerbaar segment wordt gevonden, zal de arts de behandeling beperken tot palpatie en wat weke delen werk, zoals aangegeven. In alle gevallen zal er een bloedmonster worden afgenomen (zie hieronder) na de eerste beoordeling en vóór aanvang van de behandeling van patiënten, om een ​​basisniveau van cytokines voor elke deelnemer vast te stellen (primair resultaat). Bij hun 7e bezoek (minstens 2 dagen na de laatste behandeling) wordt er een bloedmonster afgenomen voordat met een eventuele verdere behandeling wordt begonnen, en wordt hen gevraagd de exit-vragenlijst in te vullen, inclusief een VAS (bijlage 5). Mocht een patiënt na enkele behandelingen herstellen, beoordeeld aan de hand van subjectieve feedback van de patiënt en een VAS-uitslag van minder dan 3/10, dan zal eerder bloed worden afgenomen en dit zal worden genoteerd. Als een patiënt verdere behandelingen nodig heeft na de 6 voorgeschreven door de studie, staat het hem/haar vrij om dit te doen onder leiding van de clinicus die verantwoordelijk is voor hun zaak.

Interventies: Manipulatie: Zoals hierboven vermeld, zal elke spinale manipulatie bestaan ​​uit een HVLA-stoot naar een aangetast segment (23). Een clinicus zal op een bepaalde dag behandelingen uitvoeren op basis van zijn/haar beoordelingsbevindingen.

Aderpunctie: Op de dag van opname in het onderzoek en na voltooiing van de SMT-therapie voert een ervaren aderlating een aderpunctie uit met behulp van standaardprocedures (antecubitale fossa, 21gauge naald) in zittende positie. Gehepariniseerde bloedmonsters (elk 10 ml) worden verzameld en binnen een uur na afname (bij kamertemperatuur) overgebracht naar het laboratorium voor de bereiding van volbloedkweken zoals hieronder beschreven.

Laboratorium studies

1. Inductie van inflammatoire cytokines Om de cytokineproductie in vitro te beoordelen, zal een volbloed (WB) kweeksysteem worden gebruikt (19). In het kort zullen meerdere sets van WB-kweken worden voorbereid die verschillende behandelings-/kweekomstandigheden voor elk onderwerp vertegenwoordigen. Culturen zullen bij aanvang worden gestimuleerd met 10 μg/ml lipopolysaccharide (LPS) voor de inductie van TNFα- en IL-1β-productie. Fytohemagglutinine (PHA, 10 µg/ml) alleen en in combinatie met LPS zal worden gebruikt om de productie van het ontstekingsremmende cytokine, IL-10 en 2 chemokines, CCL2 en CCL3 te induceren. Kweken worden bij 37C (Celsius) gehouden in een bevochtigde 5% C02 incubator. Aangezien klinische aandoeningen met ontstekingsreacties een tijdsverschuiving kunnen veroorzaken in de capaciteit voor cytokineproductie (19, 27), zullen de niveaus van de bestudeerde mediatoren (TNFα, IL-1β, IL-1ra, IL-10, CCL2 en CCL3) onderzocht met tussenpozen van 24 uur in kweeksupernatanten geoogst tussen 24-72 uur na initiatie. Hoeveelheden van de supernatanten zullen worden bewaard bij -76°C (Celsius) totdat ze worden getest. Dit model zal het mogelijk maken om de relatie tussen de releases van pro- en anti-inflammatoire mediatoren te onderzoeken.
2. Bepalingen van cytokineniveaus door enzymgekoppelde immunosorbenttest De niveaus van TNFα, IL-1β en IL-10 en IL-1ra in supernatanten van volbloedkweken zullen worden bepaald door specifieke enzymgekoppelde immunosorbenttesten (ELISA) met behulp van DuoSet ELISA-ontwikkeling systeem voor natuurlijke en recombinante menselijke cytokines (R&D Systems, Minneapolis, MN) zoals eerder beschreven (9, 11), en Quantikine Immunoassay Kits zullen worden gebruikt voor CCL2- en CCL3-bepalingen. Alle immunoassayprocedures, inclusief preparaten van reagentia en monsterverdunners, zullen worden uitgevoerd volgens de aanbevelingen van de fabrikant. Elk van de bestudeerde monsters wordt minstens twee keer getest in 2-4 verschillende verdunningen.

Statistische analyses Alle bestudeerde mediatoren zullen worden gemeten voor de LBP-patiënten en asymptomatische proefpersonen bij baseline en aan het einde van de behandelingsperiode. Voor vraag 1 (de primaire uitkomst) zal de basislijnvergelijking voor elke TNFα en IL-1β worden vergeleken tussen symptomatische proefpersonen (acuut en chronisch) versus asymptomatische controlepersonen. Twee ongepaarde t-toetsen zullen worden gebruikt om de bijbehorende hypothese te testen. Voor vraag 2 zullen de gemiddelde pre-post verschilscores worden vergeleken voor elk van TNFα en IL-1β tussen de drie groepen (acuut, chronisch en asymptomatisch) met behulp van een ANOVA. Als basislijnwaarden significant verschillen tussen groepen (zoals verondersteld uit vraag 1), dan wordt ANCOVA gebruikt om dit verschil te verklaren. Er wordt verwacht dat de steekproefomvang groot genoeg is om deze analyse mogelijk te maken. Na het bepalen van de resultaten van vraag 2 zal echter een poweranalyse worden uitgevoerd. Als het onderzoek onvoldoende power heeft voor deze vraag, zal er een andere schatting van de steekproefomvang worden berekend om toekomstig werk te informeren.

Voor andere pro-inflammatoire en anti-inflammatoire cytokines die in deze studie worden gemeten, zal regressiemodellering worden gebruikt in een poging om cytokineresponsen te voorspellen. Het is duidelijk dat elk model dat tijdens dit proces is gemaakt, moet worden bevestigd in een toekomstig onderzoek. Zowel de gemaakte modellen als de beschrijvende gegevens die uit het onderzoek zijn afgeleid, zullen worden gebruikt om toekomstige werkzaamheden te informeren.

Tijdsbestek Op basis van ervaring kunnen maximaal 5 proefpersonen per week worden getest. Op basis van de prevalentie van de aandoening verwachten we echter dat het rekruteren van patiënten en het verzamelen van monsters 8-12 maanden zal duren. Cytokine-niveaubepalingen in celculturen afkomstig van de drie groepen deelnemers zullen 3-4 maanden achterblijven en de gegevensanalyse zal binnen nog eens 2 maanden worden voltooid. Voor de voorbereiding van manuscripten is nog eens 4-6 maanden nodig. We verwachten dus dat dit project binnen 18-24 maanden na aanvang van de studie zal worden afgerond.