Effekter av spinal manipulativ behandling på inflammatoriska markörer hos patienter med ländryggssmärta

Bakgrund: Spinal manipulativ behandling (SMT) kan fungera genom att minska mekanisk irritation av ledvävnader (1) och därigenom minska lokal inflammation. Bevis för en antiinflammatorisk effekt av instrumentassisterad SMT har observerats i en djurmodell (2). Dessa fynd överensstämmer med den nyligen föreslagna hypotesen att ursprunget till all smärta kan vara associerad med inflammation och ökad produktion av inflammatoriska mediatorer (cytokiner), främst TNFα (3). TNFα spelar en stor roll i patofysiologin för neuropatisk smärtassocierad inflammation (4) och har varit inblandad i ryggradssmärtsyndrom, inklusive intervertebral diskrelaterad ländryggssmärta (5, 6) och ischias (7,8). Våra senaste studier visade att produktionen av inflammatoriska mediatorer är förhöjd hos patienter med kronisk cervikal ryggradssmärta, både in vitro och in vivo, och åtföljd av uppreglering av kemokinsyntes (9).

Färska rapporter om kliniska (10), djur- (2) och mänskliga in vitro-modeller (11) tyder på att SMT kan utöva en antiinflammatorisk effekt. Song et al. (2) fann att SMT minskade inflammatorisk neuropatisk smärta. Teodorczyk-Injeyan et al. (11) visade en signifikant försvagning av pro-inflammatorisk cytokinproduktion in vitro och inga förändringar i serumsubstans P (SP)-nivåer efter SMT. Andra studier från vårt laboratorium visade att SMT kan öka både produktionen av och svaret på det immunmodulerande cytokinet, IL-2 och IL-2-beroende antikroppssyntes (12, 13). Minskning av TNFα-nivåer i serum har rapporterats för patienter med cervikogen huvudvärk (n=2, fallstudier) (14, 15). Dessa observationer tyder på att SMT-effekter kan omvandlas till cellulära komponenter i immunsystemet.

Hittills är den kliniska relevansen av effekten av SMT som en modulator av inflammatorisk mediatorproduktion okänd. Trots bevis på inflammatorisk patofysiologi av ryggradssmärta (16), inklusive en subtyp av ospecifik ryggradssmärta (17), utvärderade endast en klinisk studie (18) korrelationen mellan serum-TNFα-nivåer, smärtintensitet och ryggfunktion.

I denna föreslagna studie avser vi att använda en klinisk modell för att undersöka baslinjenivåerna av proinflammatoriska cytokiner hos patienter med akut och kronisk ländryggssmärta och utforska den potentiella antiinflammatoriska effekten av SMT efter en kurs av manipulativa behandlingar. Mål 1 är således att bestämma baslinjenivåer av proinflammatoriska cytokiner hos individer som upplever akut eller kronisk smärta i nedre ryggraden av mekanisk etiologi, och jämföra dem med asymtomatiska kontroller. Syfte 2 är att utforska sambandet mellan SMT, smärtnivå och funktionsnedsättning, och produktionen av inflammatoriska mediatorer i förhållande till baslinjen.

Antiinflammatoriska cytokiner (IL-10 och IL-1ra) har visat sig produceras tillsammans med och parallellt med sina respektive pro-inflammatoriska motsvarigheter (TNFα och IL-1β), och verkar i samverkan för att upprätthålla/återställa homeostas ( 19). Den föreslagna studien kommer att innefatta bestämningar, förutom pro-inflammatoriska cytokinnivåer (IL-1, TNFa, IL-6), av nivåerna av IL-1-receptorantagonist (IL-1ra) och IL-10. Bedömning av IL-10-syntes är särskilt relevant eftersom detta cytokin uppreglerar produktionen av IL-1ra, som konkurrerar med aktiv IL-1 för bindning till IL-1-receptorer, och som fungerar som ett potent naturligt antiinflammatoriskt protein (19 20).

Studera design; Rekrytering av försökspersoner: Försökspersoner (frivilliga) av båda könen, mellan 20 och 60 år, som upplever akut (mindre än 4 veckor lång) eller kronisk (12 veckor eller längre) mekanisk ländryggssmärta (upplevd mellan ryggradsnivåer L1- L5, med eller utan sacroiliac [SI] gemensamt engagemang) kommer att rekryteras av Canadian Memorial Chiropractic College (CMCC) personal och affischer från CMCC:s polikliniker och från allmänheten genom tidningsannonser. CMCC ligger i Greater Toronto Area (GTA), där befolkningen är en mångsidig etnisk blandning (21). Potentiella deltagare som har presenterat sig för en av CMCC-klinikerna i behandlingssyfte kommer att uppmuntras/rekryteras av praktikanter/kliniker innan behandlingar påbörjas. Andra som presenterar sig för att delta i forskningsstudien kommer först att tilldelas en av klinikerna för första bedömning innan de går in i studien. I inget fall kommer dock deltagarna att ha fått SMT 4 veckor innan studiens början.

Kandidater kommer att intervjuas för att fastställa behörighet (se uteslutningskriterier, Bilaga 1). De kommer att fylla i forskningsantagningsformuläret (bilaga 2) och få detaljerade förklaringar om forskningsprotokollet (bilaga 3). En kohort av matchande friska asymtomatiska försökspersoner, rekryterade från den allmänna befolkningen, kommer att fungera som kontroller för bestämning av baslinjecytokinnivåer.

Provstorleksbestämning: Data publicerade för TNFα-nivåer hos patienter med kronisk nacksmärta jämfört med asymtomatiska kontroller (9) användes för att beräkna en uppskattning av provstorleken för denna studie. Studien är baserad på det primära resultatmåttet relaterat till fråga 1, och tittar på skillnaden mellan symtomatiska och asymtomatiska patienter med ländryggssmärta vid baslinjen (se Statistiska analyser). Från Cohens tabell (22), baserat på en potens av 0,8, ett tvåsidigt test med ett p-värde < 0,05, uppskattades urvalsstorleken till 17 per grupp. För att ta hänsyn till bortfall och fel som kan uppstå i blododlingarna kommer provstorleken att utökas till 20 per grupp. Som ett resultat kommer det att finnas 40 symtomatiska försökspersoner och 20 asymtomatiska kontroller, vilket bör ge ett mer än tillräckligt prov för att testa det primära resultatet.

Ämnesbedömning och gruppuppgift: Kvalificerade ämnen kommer att schemaläggas. De kommer att hälsas välkomna av en av två utredare (beroende på rekryteringsplats) , som kommer att informera dem och granska intagnings-/behörighetsformuläret (bilaga 3) för att bekräfta deras behörighet innan de ber dem att underteckna formuläret för informerat samtycke (bilaga 4). Alla försökspersoner kommer sedan att uppmanas att ange sin smärtintensitetsnivå på den 10-gradiga visuella analoga skalan (VAS) och fylla i Oswestry-enkäten med funktionshinder. De kommer sedan att bedömas med vanliga kiropraktiska, ortopediska och neurologiska tester av sina respektive kiropraktikpraktiker och övervakande läkare, som kommer att tilldela dem till de akuta eller kroniska LBP-grupperna och som kommer att formulera och förklara en behandlingsplan. Under studiens varaktighet kommer behandlingar att bestå av manuell SMT och, vid behov, manuellt (ej instrumentassisterat) mjukdelsarbete som tillhandahålls av läkaren. Andra behandlingsmetoder kommer inte att användas.

Patienterna kommer att få 6 behandlingar under loppet av 2 veckor. (bestående av manipulation av en ländryggs- eller sacroiliacartikulation, med eller utan mjukvävnadsterapi). SMT kommer att bestå av en enkel dragkraft med hög hastighet, låg amplitud (HVLA) avsedd att kavitera och återställa rörligheten till leden. Om ett manipulativt segment inte kunde identifieras vid den första presentationen kommer patienten att uteslutas från studien. Om å andra sidan ett manipulerbart segment inte hittas vid efterföljande besök, kommer läkaren att begränsa behandlingen till palpation och visst mjukdelsarbete enligt indikation. I alla fall kommer ett blodprov att tas (se nedan) efter initial bedömning och innan behandling av patienter påbörjas, för att fastställa en baslinjenivå av cytokiner för varje deltagare (primärt utfall). Vid deras 7:e besök (minst 2 dagar efter senaste behandling) kommer ett blodprov att tas innan någon ytterligare behandling påbörjas, och de kommer att bli ombedda att fylla i utträdesenkäten inklusive ett VAS (bilaga 5). Skulle en patient återhämta sig efter några behandlingar, bedömd av subjektiv feedback från patienten och ett VAS-resultat på mindre än 3/10, kommer ett blodprov att tas tidigare och detta kommer att noteras. Om en patient behöver fortsatta behandlingar utöver de 6 som anges i studien, kommer han/hon att vara fri att göra det under ledning av den läkare som är ansvarig för deras ärende.

Interventioner: Manipulering: Som nämnts ovan kommer varje ryggradsmanipulation att bestå av en HVLA-stöt till ett påverkat segment (23). En läkare kommer att leverera behandlingar enligt hans/hennes bedömningsresultat en viss dag.

Venpunktion: På dagen för antagningen till studien och efter avslutad SMT-terapi kommer en erfaren flebotomist att utföra venpunktion med standardprocedurer (antecubital fossa, 21 gauge nål) i sittande läge. Hepariniserade blodprover (10 ml vardera) kommer att samlas in och överföras (vid rumstemperatur) till laboratoriet inom en timme efter insamlingen för beredning av helblodskulturer enligt beskrivningen nedan.

Laboratoriestudier

1. Induktion av inflammatoriska cytokiner För att bedöma cytokinproduktion in vitro kommer ett helblodsodlingssystem (WB) att användas (19). Kortfattat kommer flera uppsättningar av WB-kulturer som representerar olika behandlings-/odlingsförhållanden för varje individ att beredas. Kulturer kommer att stimuleras vid initiering med 10 μg/ml lipopolysackarid (LPS) för induktion av TNFα- och IL-1β-produktion. Fytohemagglutinin (PHA, 10 µg/ml) ensamt och i kombination med LPS kommer att användas för att inducera produktion av det antiinflammatoriska cytokinet, IL-10 och 2 kemokiner, CCL2 och CCL3. Kulturer kommer att hållas vid 37C (Celsius) i en fuktad 5% C02-inkubator. Eftersom kliniska tillstånd som involverar inflammatoriska svar kan orsaka en tidsförskjutning i kapaciteten för cytokinproduktion (19, 27), kommer nivåerna av de studerade mediatorerna (TNFα, IL-1β, IL-1ra, IL-10, CCL2 och CCL3) att vara undersöktes med 24 timmars intervall i odlingssupernatanter skördade mellan 24-72 timmar efter initiering. Alikvoter av supernatanterna kommer att lagras vid -76C (Celsius) tills de testas. Denna modell kommer att möjliggöra undersökning av sambandet mellan frisättningar av pro- och antiinflammatoriska mediatorer.
2. Bestämningar av cytokinnivåer genom enzymkopplad immunosorbentanalys Nivåerna av TNFα, IL-1β och IL-10 och IL-1ra i supernatanter från helblodskulturer kommer att bestämmas genom specifika enzymkopplade immunosorbentanalyser (ELISA) med användning av DuoSet ELISA-utveckling system för naturliga och rekombinanta humana cytokiner (R&D Systems, Minneapolis, MN) som beskrivits tidigare (9, 11), och Quantikine Immunoassay Kit kommer att användas för CCL2- och CCL3-bestämningar. Alla immunanalysprocedurer, inklusive reagens- och provspädningsberedningar, kommer att utföras enligt tillverkarens rekommendationer. Vart och ett av de studerade proverna kommer att testas minst två gånger vid 2-4 olika spädningar.

Statistiska analyser Alla studerade mediatorer kommer att mätas för LBP-patienter och asymtomatiska patienter vid baslinjen och vid slutet av behandlingsperioden. För fråga 1 (det primära resultatet) kommer baslinjejämförelse för varje TNFα och IL-1β att jämföras mellan symtomatiska patienter (akuta och kroniska) kontra asymtomatiska kontrollpersoner. Två oparade t-test kommer att användas för att testa den associerade hypotesen. För fråga 2 jämförs medelvärdena pre-post-skillnadspoäng för var och en av TNFα och IL-1β mellan de tre grupperna (akut, kronisk och asymtomatisk) med användning av en ANOVA. Om baslinjevärdena är signifikant olika mellan grupperna (enligt hypotesen från fråga 1), kommer ANCOVA att användas för att ta hänsyn till denna skillnad. Det förväntas att provstorleken är tillräckligt stor för att rymma denna analys. Efter att ha fastställt resultaten för fråga 2 kommer dock en effektanalys att slutföras. Om studien är otillräcklig för denna fråga, kommer en annan uppskattning av provstorleken att beräknas för att informera om framtida arbete.

För andra pro-inflammatoriska och antiinflammatoriska cytokiner som mäts i denna studie kommer regressionsmodellering att användas i ett försök att förutsäga cytokinsvar. Det är underförstått att alla modeller som skapas under denna process kommer att behöva bekräftas i en framtida utredning. Både modeller skapade och beskrivande data som härrör från undersökningen kommer att användas för att informera framtida arbete.

Tidsram Baserat på erfarenhet kan upp till 5 ämnen per vecka testas. Men baserat på tillståndsprevalens beräknar vi att patientrekrytering och provtagning kommer att ta 8-12 månader. Cytokinnivåbestämningar i cellkulturer härledda från de tre grupperna av deltagare kommer att släpa efter med 3-4 månader, och dataanalys kommer att slutföras inom ytterligare 2 månader. Förberedelse av manuskript kommer att kräva ytterligare 4-6 månader. Därför räknar vi med att slutföra detta projekt inom 18-24 månader efter det att studien påbörjats.