Assay sensitivity and the interpretation of culture-based disc microbiology studies: a scoping review

Chronische lage rugpijn is een universele menselijke ervaring, een zware, aanhoudende pijn die jaren van leven en beweging kan stelen. Voor een specifieke groep patiënten kunnen artsen een aanwijzing zien op een MRI-scan: kleine plekken van ontsteking of vet in de botten waar de wervelkolom de tussenwervelschijven ontmoet, bekend als Modic-veranderingen. Jarenlang hebben onderzoekers zich afgevraagd of deze veranderingen worden veroorzaakt door een stille, laaggradige bacteriële infectie die diep in de wervelkolom verborgen zit, in plaats van alleen door slijtage. De meest voorkomende verdachte is een bacterie genaamd Cutibacterium acnes, een kiem die normaal gesproken ongevaarlijk op de menselijke huid leeft, maar soms problemen kan veroorzaken wanneer deze diep in het lichaam terechtkomt. Als deze theorie waar is, zou de behandeling zo eenvoudig kunnen zijn als antibiotica. Maar als de bacteriën er niet zijn, of als de tests die gebruikt worden om ze te vinden gebrekkig zijn, kunnen patiënten onnodig behandeld worden of juist zonder verlichting blijven. De centrale vraag is moeilijk te beantwoorden gebleken omdat de bacteriën, indien aanwezig, waarschijnlijk in zeer geringe aantallen voorkomen, verspreid over het taai weefsel van de wervelkolom.

Een nieuwe review van de wetenschappelijke literatuur, geleid door onderzoekers van verschillende instellingen, waaronder Persica Pharmaceuticals en de Rockefeller University, suggereert dat de verwarring rond deze infectie niet voortkomt uit een gebrek aan bewijs, maar uit een gebrek aan consistentie in de manier waarop wetenschappers ernaar zoeken. Het team onderzocht tientallen studies die probeerden bacteriën te kweken uit menselijk discusweefsel. Ze ontdekten dat de methoden die gebruikt werden om deze monsters te testen enorm varieerden, en dat veel studies nalieten de specifieke details te rapporteren die nodig zijn om te weten hoe gevoelig hun tests waren. In eenvoudige bewoordingen: sommige onderzoekers gebruikten minuscule stukjes weefsel en verwerkten deze op manieren die waarschijnlijk een klein aantal bacteriën zouden missen, terwijl anderen grotere monsters en nauwkeurigere technieken gebruikten. Omdat de bacteriële belasting naar verwachting zo laag is, zijn deze methodologische verschillen geen kleine details; ze zijn de beslissende factor tussen het vinden van een infectie en het verklaren van een monster als steriel.

De onderzoekers brachten de methoden die in deze studies werden gebruikt in kaart en ontdekten een chaotisch landschap van technieken. Sommige studies gebruikten weefselmonsters die slechts enkele milligramgen wogen, terwijl andere monsters bijna een gram wogen. Sommige onderzoekers hakten het weefsel in piepkleine stukjes en mengden dit in een groot volume vloeistof, wat eventuele aanwezige bacteriën verdunt, terwijl anderen het volume klein hielden. Sommige studies keken slechts twee of drie dagen naar bacteriën, terwijl langzaam groeiende bacteriën misschien een week of langer nodig hebben om te verschijnen. De review benadrukte dat slechts een fractie van de studies voldoende informatie verstrekte om te berekenen wat het laagste aantal bacteriën was dat hun test mogelijk zou kunnen detecteren. Zonder dit getal kan een negatief resultaat — een test die zegt "geen bacteriën gevonden" — niet worden vertrouwd als bewijs dat het weefsel schoon is. Het kan simpelweg betekenen dat de test niet gevoelig genoeg was om de weinige aanwezige bacteriën te zien.

Een van de meest opvallende bevindingen was hoe deze methodologische verschillen de uitkomst van een studie konden veranderen. De auteurs vergeleken een protocol met een hoge gevoeligheid, dat een groot weefselmonster, grondige menging en een lange incubatieperiode gebruikte, met een protocol met een lage gevoeligheid dat een minuscuul monster en een grote verdunning gebruikte. De wiskunde liet zien dat de methode met een lage gevoeligheid ongeveer tachtig keer minder waarschijnlijk een infectie met een lage belasting zou detecteren dan de methode met een hoge gevoeligheid. Als een studie de minder gevoelige methode gebruikte, zou deze waarschijnlijk het merendeel van de infecties missen die de betere methode wel zou vangen. Dit helpt te verklaren waarom sommige studies rapporteren bacteriën te vinden bij de meeste patiënten, terwijl andere er geen vinden. De bacteriën waren in beide gevallen wellicht aanwezig, maar de instrumenten die gebruikt werden om ze te vinden waren te bot voor de klus in de minder gevoelige studies, waardoor het onmogelijk was om een echte infectie te onderscheiden van een gebrek aan detectie.

De review wees ook op het feit dat veel studies niet duidelijk rapporteerden of patiënten vóór hun operatie antibiotica hadden ontvangen. Deze medicijnen worden vaak toegediend om infecties tijdens de operatie te voorkomen, maar ze kunnen ook precies die bacteriën doden die onderzoekers proberen te vinden. Als een patiënt een specif kind antibioticum kreeg dat effectief is tegen de vermoedelijke bacterie, en het weefsel werd kort na de operatie genomen, kunnen de bacteriën dood of te zwak zijn om in een cultuur te groeien, wat lezens tot de foutieve conclusie leidt dat het weefsel steriel is. De auteurs merkten op dat één veelvoorkomend antibioticum, cefazoline, daadwerkelijk diep in het discusweefsel kan doordringen, wat betekent dat het de bacteriële groei kan onderdrukken, zelfs als de bacteriën aanwezig waren. Omdat veel studies deze variabele niet bijhielden, blijft het onmogelijk om te weten hoeveel het gebruik van deze medicijnen de resultaten heeft beïnvloed.

Misschien wel het meest significante probleem dat werd geïdentificeerd, was de manier waarop onderzoekers bepaalden wat als een infectie versus een contaminatie werd beschouwd. In een omgeving met een lage bacteriële belasting, waar bacteriën schaars en verspreid zijn, is het vinden van een klein aantal kolonies op een petrischaal ambigu. Sommige studies verwierpen een laag aantal automatisch als contaminatie van de huid of de omgeving, terwijl andere ze beschouwden als een teken van infectie. De review vond dat deze beslissingen vaak gebaseerd waren op willekeurige grenswaarden in plaats van op een gevalideerd begrip van hoeveel bacteriën nodig zijn om een ziekte te veroorzaken. Zonder een duidelijke, gestandaardiseerde regel kan hetzelfde resultaat in de ene studie als een ziekte en in een andere als een fout worden bestempeld. De auteurs betogen dat het vakgebied zich moet bewegen van deze gok-grenswaarden naar kwantitatieve methoden die bacteriën nauwkeurig kunnen tellen en de detectiegrenzen kunnen rapporteren.

De auteurs concluderen dat de huidige verzameling onderzoek te inconsistent is om harde conclusies te treken over de rol van bacteriën bij chronische rugpijn. De variatie in de manier waarop monsters worden verzameld, verwerkt en geanalyseerd, maakt het onmogelijk om studies direct te vergelijken of om negatieve resultaten als definitief bewijs van steriliteit te vertrouwen. Ze stellen dat toekomstig onderzoek rigoureuzer moet zijn, waarbij wetenschappers exact moeten rapporteren hoeveel weefsel ze gebruikten, hoe ze het verwerkten, hoe lang ze op resultaten wachtten en wat de laagst detecteerbare limiet van hun test was. Totdat deze standaarden worden overgenomen, zal de vraag of een stille bacteriële infectie chronische rugpijn aanstuurt, gehuld blijven in methodologische onzekerheid. De weg vooruit ligt niet in meer studies met verschillende methoden, maar in minder, beter ontworpen studies die eindelijk kunnen zien wat er in het donker verborgen ligt.