Effekter av spinal manipulerende behandling på inflammatoriske markører hos pasienter med korsryggsmerte

Bakgrunn: Spinal manipulativ behandling (SMT) kan virke ved å redusere mekanisk irritasjon av leddvev (1) og dermed redusere lokal betennelse. Bevis for en antiinflammatorisk effekt av instrumentassistert SMT er observert i en dyremodell (2). Disse funnene stemmer overens med den nylig foreslåtte hypotesen om at opprinnelsen til all smerte kan være assosiert med betennelse og økt produksjon av inflammatoriske mediatorer (cytokiner), hovedsakelig TNFα (3). TNFα spiller en stor rolle i patofysiologien til nevropatisk smerteassosiert betennelse (4) og har vært implisert i spinal smertesyndromer, inkludert intervertebral diskrelaterte korsryggsmerter (5, 6) og isjias (7,8). Våre nyere studier viste at produksjonen av inflammatoriske mediatorer er forhøyet hos pasienter med kroniske smerter i nakkesøylen, både in vitro og in vivo, og ledsaget av oppregulering av kjemokin (CC) syntese (9).

Nyere rapporter om kliniske (10), dyre- (2) og humane in vitro-modeller (11) tyder på at SMT kan ha en anti-inflammatorisk effekt. Song et al. (2) fant at SMT reduserte inflammatorisk nevropatisk smerte. Teodorczyk-Injeyan et al. (11) viste en signifikant dempning av pro-inflammatorisk cytokinproduksjon in vitro, og ingen endringer i serumsubstans P (SP) nivåer etter SMT. Andre studier fra vårt laboratorium viste at SMT kan øke både produksjonen av og responsen på det immunmodulerende cytokinet, IL-2 og IL-2-avhengig antistoffsyntese (12, 13). Reduksjon i serum-TNFα-nivåer er rapportert for pasienter med cervikogen hodepine (n=2, kasusstudier) (14, 15). Disse observasjonene antyder at SMT-effekter kan overføres til cellulære komponenter i immunsystemet.

Så langt er den kliniske relevansen av effekten av SMT som en modulator av inflammatorisk mediatorproduksjon ukjent. Til tross for bevis på inflammatorisk patofysiologi av spinal smerte (16), inkludert en subtype av ikke-spesifikk spinal smerte (17), evaluerte bare én klinisk studie (18) korrelasjonen mellom serum-TNFα-nivåer, smerteintensitet og ryggfunksjon.

I denne foreslåtte studien har vi til hensikt å bruke en klinisk modell for å undersøke basisnivåene av proinflammatoriske cytokiner hos pasienter med akutte og kroniske korsryggsmerter og utforske den potensielle antiinflammatoriske effekten av SMT etter et kurs med manipulerende behandlinger. Mål 1 er derfor å bestemme baseline pro-inflammatoriske cytokinnivåer hos individer som opplever akutte eller kroniske smerter i nedre ryggrad av mekanisk etiologi, og sammenligne dem med asymptomatiske kontroller. Mål 2 er å utforske sammenhengen mellom SMT, smertenivå og funksjonssvikt, og produksjonen av inflammatoriske mediatorer i forhold til baseline.

Anti-inflammatoriske cytokiner (IL-10 og IL-1ra) har vist seg å bli produsert sammen med og parallelt med deres respektive pro-inflammatoriske motstykker (TNFα og IL-1β), og virker sammen for å opprettholde/gjenopprette homeostase ( 19). Den foreslåtte studien vil inkludere bestemmelser, i tillegg til pro-inflammatoriske cytokinnivåer (IL-1, TNFα, IL-6), av nivåene av IL-1 reseptorantagonist (IL-1ra) og IL-10. Vurdering av IL-10-syntese er spesielt relevant da dette cytokinet oppregulerer produksjonen av IL-1ra, som konkurrerer med aktiv IL-1 om binding til IL-1-reseptorer, og som fungerer som et potent naturlig anti-inflammatorisk protein (19 , 20).

Studere design; Emnerekruttering: Forsøkspersoner (frivillige) av begge kjønn, mellom 20 og 60 år, som opplever akutte (under 4 ukers varighet) eller kroniske (12 uker eller lengre varighet) mekaniske korsryggsmerter (opplevd mellom ryggradsnivåer L1- L5, med eller uten sakroiliac [SI] felles involvering) vil bli rekruttert av Canadian Memorial Chiropractic College (CMCC) personell og plakater fra CMCCs poliklinikker, og fra allmennheten gjennom avisannonser. CMCC er i Greater Toronto Area (GTA), hvor befolkningen er en mangfoldig etnisk blanding (21). Potensielle deltakere som har presentert seg for en av CMCC-klinikkene for behandlingsformål vil bli oppmuntret/rekruttert av praktikanter/klinikere før oppstart av behandlinger. Andre som presenterer for å delta i forskningsstudien vil først bli tildelt en av klinikkene for innledende vurdering før de går inn i studien. Deltakerne vil imidlertid ikke i noe tilfelle ha mottatt SMT 4 uker før studiestart.

Kandidatene vil bli intervjuet for å avgjøre valgbarhet (se eksklusjonskriterier, vedlegg 1). De vil fylle ut forskningsinntaksskjemaet (vedlegg 2) og få detaljerte forklaringer om forskningsprotokollen (vedlegg 3). En kohort av matchende friske asymptomatiske individer, rekruttert fra den generelle befolkningen, vil tjene som kontroller for bestemmelse av baseline cytokinnivåer.

Bestemmelse av prøvestørrelse: Data publisert for TNFα-nivåer hos pasienter med kroniske nakkesmerter versus asymptomatiske kontroller (9) ble brukt til å beregne et prøvestørrelsesestimat for denne studien. Studien er drevet for det primære utfallsmålet relatert til spørsmål 1, og ser på forskjellen mellom symptomatiske og asymptomatiske personer med korsryggsmerter ved baseline (se statistiske analyser). Fra Cohens tabell (22), basert på en potens på 0,8, en tosidet test med en p-verdi < 0,05, ble utvalgsstørrelsen estimert til 17 per gruppe. For å ta høyde for frafall og feil som kan oppstå i blodkulturene, økes prøvestørrelsen til 20 per gruppe. Som et resultat vil det være 40 symptomatiske forsøkspersoner og 20 asymptomatiske kontroller, som bør gi en mer enn tilstrekkelig prøve for å teste det primære resultatet.

Fagvurdering og gruppeoppgave: Det legges opp til kvalifiserte emner. De vil bli møtt av en av to etterforskere (avhengig av rekrutteringssted), som vil orientere dem og gjennomgå inntaks-/kvalifiseringsskjemaet (vedlegg 3) for å bekrefte deres kvalifisering før de ber dem signere skjemaet for informert samtykke (vedlegg 4). Alle forsøkspersoner vil deretter bli bedt om å angi smerteintensitetsnivået på 10-punkts visuell analog skala (VAS) og fylle ut spørreskjemaet Oswestry funksjonshemming. De vil deretter bli vurdert med standard kiropraktiske, ortopediske og nevrologiske tester av deres respektive kiropraktiske praktikanter og veiledende klinikere, som vil tildele dem til de akutte eller kroniske LBP-gruppene, og som vil formulere og forklare en behandlingsplan. I løpet av studien vil behandlingene bestå av manuell SMT og, der det er nødvendig, manuelt (ikke instrumentassistert) bløtvevsarbeid utført av klinikeren. Andre behandlingsformer vil ikke bli brukt.

Pasientene vil få 6 behandlinger i løpet av 2 uker. (består av manipulering av en lumbal eller sacroiliac artikulasjon, med eller uten bløtvevsterapi). SMT vil bestå av en enkelt skyvekraft med høy hastighet, lav amplitude (HVLA) beregnet på å kavitere og gjenopprette mobiliteten til leddet. Hvis et manipulerende segment ved første presentasjon ikke kunne identifiseres, vil pasienten bli ekskludert fra studien. Hvis på den annen side et manipulerbart segment ikke blir funnet ved påfølgende besøk, vil klinikeren begrense behandlingen til palpasjon og noe bløtvevsarbeid som angitt. I alle tilfeller vil det bli tatt en blodprøve (se nedenfor) etter innledende vurdering og før oppstart av behandlinger av pasienter, for å etablere et baselinenivå av cytokiner for hver deltaker (primært resultat). Ved deres 7. besøk (minst 2 dager etter siste behandling) vil det bli tatt en blodprøve før oppstart av eventuell videre behandling, og de vil bli bedt om å fylle ut spørreskjemaet inkludert en VAS (vedlegg 5). Skulle en pasient bli frisk etter noen få behandlinger, vurdert ved subjektiv tilbakemelding fra pasienten og et VAS-resultat på mindre enn 3/10, vil det bli tatt en blodprøve tidligere og dette vil bli behørig notert. Dersom en pasient trenger fortsatt behandling utover de 6 som er fastsatt i studien, vil han/hun stå fritt til å gjøre det under ledelse av klinikeren som er ansvarlig for deres sak.

Intervensjoner: Manipulasjon: Som nevnt ovenfor vil hver spinal manipulasjon bestå av et HVLA-støt til et påvirket segment (23). En kliniker vil levere behandlinger i henhold til hans/hennes vurderingsfunn på en gitt dag.

Venepunktur: På dagen for opptak til studien og ved fullføring av SMT-behandling, vil en erfaren phlebotomist utføre venepunktur ved bruk av standardprosedyrer (antecubital fossa, 21gauge nål) i sittende stilling. Hepariniserte blodprøver (10 ml hver) vil bli samlet og overført (ved romtemperatur) til laboratoriet innen en time etter innsamling for klargjøring av helblodskulturer som beskrevet nedenfor.

Laboratoriestudier

1. Induksjon av inflammatoriske cytokiner For å vurdere cytokinproduksjon in vitro, vil et fullblod (WB) kultursystem benyttes (19). Kort fortalt vil flere sett med WB-kulturer som representerer forskjellige behandlings-/kulturbetingelser for hvert individ bli forberedt. Kulturer vil bli stimulert ved initiering med 10 μg/ml lipopolysakkarid (LPS) for induksjon av TNFα og IL-1β produksjon. Fytohemagglutinin (PHA, 10 µg/ml) alene og i kombinasjon med LPS vil bli brukt for å indusere produksjon av det antiinflammatoriske cytokinet, IL-10 og 2 kjemokiner, CCL2 og CCL3. Kulturer vil bli holdt ved 37C (Celsius) i en fuktet 5% C02-inkubator. Siden kliniske tilstander som involverer inflammatoriske responser kan forårsake en tidsforskyvning i kapasiteten for cytokinproduksjon (19, 27), vil nivåene av de studerte mediatorene (TNFα, IL-1β, IL-1ra, IL-10, CCL2 og CCL3) være undersøkt med 24 timers intervaller i kultursupernatanter høstet mellom 24-72 timer etter initiering. Alikvoter av supernatantene vil bli lagret ved -76C (Celsius) inntil testing. Denne modellen vil tillate undersøkelse av forholdet mellom frigjøring av pro- og anti-inflammatoriske mediatorer.
2. Bestemmelser av cytokinnivåer ved enzymkoblet immunosorbentanalyse Nivåene av TNFα, IL-1β og IL-10 og IL-1ra i supernatanter fra fullblodkulturer vil bli bestemt ved spesifikke enzymkoblede immunsorbentanalyser (ELISA) ved bruk av DuoSet ELISA-utvikling system for naturlige og rekombinante humane cytokiner (R&D Systems, Minneapolis, MN) som beskrevet tidligere (9, 11), og Quantikine Immunoassay Kits vil bli brukt for CCL2- og CCL3-bestemmelser. Alle immunanalyseprosedyrer, inkludert reagens- og prøvefortynningspreparater, vil bli utført i henhold til produsentens anbefalinger. Hver av de studerte prøvene vil bli testet minst to ganger ved 2-4 forskjellige fortynninger.

Statistiske analyser Alle de studerte mediatorene vil bli målt for LBP-pasientene og asymptomatiske personer ved baseline og ved fullføring av behandlingsperioden. For Spørsmål 1 (det primære utfallet) vil baseline-sammenligning for hver TNFα og IL-1β bli sammenlignet mellom symptomatiske individer (akutt og kronisk) versus asymptomatiske kontrollpersoner. To uparrede t-tester vil bli brukt for å teste den assosierte hypotesen. For spørsmål 2 vil gjennomsnittlig pre-post forskjellsskåre bli sammenlignet for hver av TNFα og IL-1β mellom de tre gruppene (akutt, kronisk og asymptomatisk) ved bruk av en ANOVA. Hvis baseline-verdiene er signifikant forskjellige mellom grupper (som antatt fra spørsmål 1), vil ANCOVA bli brukt for å gjøre rede for denne forskjellen. Det forventes at prøvestørrelsen er tilstrekkelig stor til å imøtekomme denne analysen. Etter å ha fastslått resultatene for spørsmål 2, vil det imidlertid bli fullført en effektanalyse. Hvis studien ikke er tilstrekkelig drevet for dette spørsmålet, vil et nytt prøvestørrelsesestimat bli beregnet for å informere fremtidig arbeid.

For andre pro-inflammatoriske og anti-inflammatoriske cytokiner målt i denne studien, vil regresjonsmodellering bli brukt i et forsøk på å forutsi cytokinresponser. Det er forstått at enhver modell som opprettes under denne prosessen må bekreftes i en fremtidig undersøkelse. Både skapte modeller og beskrivende data hentet fra undersøkelsen vil bli brukt for å informere fremtidig arbeid.

Tidsramme Basert på erfaring kan opptil 5 fag per uke testes. Basert på tilstandsprevalens anslår vi imidlertid at pasientrekruttering og prøvetaking vil ta 8-12 måneder. Cytokinnivåbestemmelser i cellekulturer avledet fra de tre gruppene av deltakere vil ligge etter med 3-4 måneder, og dataanalyse vil bli fullført innen ytterligere 2 måneder. Utarbeidelse av manuskripter vil kreve ytterligere 4-6 måneder. Derfor forventer vi å fullføre dette prosjektet innen 18-24 måneder etter oppstart av studien.