University of Oulu

Zoledronic acid for chronic low back pain associated with Modic changes : efficacy for low back symptoms, effect on magnetic resonance imaging findings and serum biomarkers in a randomized placebo-controlled study

Saved in:
Author: Koivisto, Katri1,2,3
Organizations: 1University of Oulu Graduate School
2University of Oulu, Faculty of Medicine
3Medical Research Center Oulu
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 2.2 MB)
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789526229812
Language: English
Published: Oulu : University of Oulu, 2021
Publish Date: 2021-08-13
Thesis type: Doctoral Dissertation
Defence Note: Academic dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Training Committee of Health and Biosciences of the University of Oulu for public defence in Auditorium A101 (Aapistie 7 A), on 20 August 2021, at 12 noon
Tutor: Professor Jaro Karppinen
Docent Eero Kyllönen
Reviewer: Docent Katariina Luoma
Docent Mats Grönblad
Opponent: Professor Heikki Hurri
Description:

Abstract

Low back pain (LBP) is a common symptom among people of all ages and its economic costs are comparable to the costs of cardiovascular diseases, cancer and mental health. Modic changes (MC) are vertebral endplate (EP) and bone marrow changes associated with intervertebral disc degeneration, which are visualized on magnetic resonance imaging (MRI). MC are associated with LBP, type 1 MC (M1) more strongly than other MC types. Effective treatments for LBP related to MC are lacking. Bisphosphonates such as intravenously administered zoledronic acid (ZA), may be a potential treatment option because of its beneficial effect on bone marrow lesions and on pain symptoms in osteoarthritis.

This randomized controlled study evaluated the efficacy of a single intravenous infusion of 5 mg of ZA (n=20) in comparison to a saline infusion (n=20) for LBP associated with MC. The effect was evaluated on the basis of LBP intensity and disability, the type and size of MC lesions and serum biomarkers, especially inflammatory and bone turnover markers. ZA reduced LBP intensity in the short term at one month and reduced the use of NSAIDs at one year. ZA tended to speed up the conversion of M1-dominant to type 2-dominant MC and decreased the size of M1-dominant MC, although statistical significance was not reached. Different trends were observed in the serum biomarkers of the ZA and placebo groups. At one year, the concentration of the chemokine IP-10 was elevated in the ZA group and reduced in the placebo group, whereas two bone metabolism biomarkers (AFOS and iPINP) had decreased in the ZA group.

In conclusion, ZA is a promising treatment for MC-associated LBP. However, future studies with larger sample size are required.

see all

Tiivistelmä

Alaselkäkipu on yleinen oire kaiken ikäisillä ihmisillä ja sen taloudelliset vaikutukset ovat verrattavissa sydän- ja verisuonisairauksien, syövän ja mielenterveysongelmien aiheuttamiin kuluihin. Modic-muutokset ovat välilevyrappeumaan liittyviä nikaman päätelevyjen ja rustonalaisen luun muutoksia, jotka voidaan havaita magneettikuvantamisella. Modic-muutokset, etenkin Modic tyyppi 1-muutokset, ovat yhteydessä alaselkäkipuun. Modic-muutoksiin liittyvään alaselkäkipuun ei ole tehokkaita hoitomenetelmiä tarjolla. Bisfosfonaatit, kuten laskimonsisäisesti annosteltava bisfosfonaatti tsoledronihappo, voivat olla potentiaalinen lääke Modic-muutoksiin liittyvään alaselkäkipuun, koska niiden on todettu pienentävän luuytimen muutosten kokoa ja lievittävän oireita polven nivelrikkopotilailla.

Tässä satunnaistetussa kaksoissokkotutkimuksessa verrattiin yksittäistä 5 mg tsoledronihappoinfuusiota (n=20) keittosuolainfuusioon (n=20) Modic-muutoksiin liittyvässä alaselkäkivussa. Hoitojen vaikutusta arvioitiin alaselkäkipuun ja alaselkäkivusta aiheutuvaan haittaan, Modic-muutoksen tyyppiin ja kokoon sekä seerumin biomarkkereihin, etenkin inflammaation ja luun aineenvaihdunnan markkereihin. Tsoledronihappo vähensi alaselkäkipua kuukauden kohdalla infuusion jälkeen ja vähensi tulehduskipulääkkeiden käyttöä vuoden seurannassa. Tsoledronihapolla oli taipumus nopeuttaa tyyppi 1-dominanttien muutosten muuntumista tyyppi 2-dominanteiksi ja pienentää tyyppi 1- muutosten kokoa, vaikka tämä ei saavuttanutkaan tilastollista merkittävyyttä. Vuoden kohdalla kemokiini IP-10:n pitoisuus oli noussut merkittävästi tsoledronihapporyhmässä ja pienentynyt lumeryhmässä kun taas kahden luun aineenvaihdunnan markkerin (AFOS ja iPINP) pitoisuudet olivat laskeneet tsoledronihapporyhmässä.

Tsoledronihappo on lupaava lääkehoito Modic-muutoksiin liittyvässä selkäkivussa. Tarvitaan kuitenkin lisää tutkimuksia suuremmilla aineistoilla.

see all

Osajulkaisut / Original papers

Osajulkaisut eivät sisälly väitöskirjan elektroniseen versioon. / Original papers are not included in the electronic version of the dissertation.

  1. Koivisto, K., Kyllönen, E., Haapea, M., Niinimäki, J., Sundqvist, K., Pehkonen, T., Seitsalo, S., Tervonen, O., & Karppinen, J. (2014). Efficacy of zoledronic acid for chronic low back pain associated with Modic changes in magnetic resonance imaging. BMC Musculoskeletal Disorders, 15(1). https://doi.org/10.1186/1471-2474-15-64

    Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

  2. Koivisto, K., Järvinen, J., Karppinen, J., Haapea, M., Paananen, M., Kyllönen, E., Tervonen, O., & Niinimäki, J. (2017). The effect of zoledronic acid on type and volume of Modic changes among patients with low back pain. BMC Musculoskeletal Disorders, 18(1). https://doi.org/10.1186/s12891-017-1632-z

    Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

  3. Koivisto, K., Karppinen, J., Haapea, M., Järvinen, J., Kyllönen, E., Tervonen, O., Niinimäki, J., Alini, M., Lotz, J., Dudli, S., Samartzis, D., Risteli, J., Majuri, M.-L., Alenius, H., & Grad, S. (2019). The Effect of Zoledronic Acid on Serum Biomarkers among Patients with Chronic Low Back Pain and Modic Changes in Lumbar Magnetic Resonance Imaging. Diagnostics, 9(4), 212. https://doi.org/10.3390/diagnostics9040212

    Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

see all

Series: Acta Universitatis Ouluensis. D, Medica
ISSN: 0355-3221
ISSN-E: 1796-2234
ISSN-L: 0355-3221
ISBN: 978-952-62-2981-2
ISBN Print: 978-952-62-2980-5
Issue: 1624
Type of Publication: G5 Doctoral dissertation (articles)
Field of Science: 3126 Surgery, anesthesiology, intensive care, radiology
3121 General medicine, internal medicine and other clinical medicine
Subjects:
Copyright information: © University of Oulu, 2021. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.