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富血小板血浆在骨科领域的应用与前景

2011-12-10许生领综述徐祝军审校

医学综述 2011年18期
关键词:自体生长因子软骨

许生领(综述),杨 民,徐祝军(审校)

(皖南医学院附属弋矶山医院创伤骨科,安徽芜湖241000)

富血小板血浆(platelet rich plasma,PRP)是自体全血经过梯度离心、分离得到的血小板浓缩物,血小板含量丰富。当血小板激活时,能释放多种生长因子,它们在细胞增殖、细胞分化、趋化作用和血管形成方面发挥重要作用[1]。自1998年 Marx等[2]首次用PRP复合移植骨修复下颌骨缺损以来,PRP已逐渐应用于口腔、整形、骨科、耳鼻喉科、神经外科等领域的组织修复中。在此就PRP的分离、制备和其在骨科领域的应用以及存在问题进行综述,并对其应用前景进行展望。

1 PRP的分离和制备

PRP目前尚无统一的制备方法[3],其制备方法大体可分为手工制备和全自动制备两种。手工操作分离法与全自动血小板分离机分离法在离心后,血小板数量无明显差异。全自动血小板分离机操作简便,自动化程度高,制备得到的PRP血小板纯度和浓度均较高,但此方法一般用于用血量较多和其成本较高,限制了其在临床的广泛应用。但无论是何种制作方法,其制备原理均相似,即根据血液中各组分的沉降系数不同进行分层制备。一次离心后血液可分为三层,最底层是沉降系数最大的红细胞,最上层是上清液,交界处有一薄层,即富血小板层。第一次离心后,弃去上清液或者红细胞层,然后改变离心力再次离心,可使更多的血小板分离出来。两次离心法仍是目前制备PRP的常用方法。刘彩霞等[4]比较了动物模型中不同离心力和离心时间所制备的PRP对牵张成骨的影响,结果显示应用Landesberg法以两次离心(每次200×g、离心10 min)法制作的PRP中血小板计数明显高于全血,为全血的6.17倍;但多数学者研究认为,采用改良 Appel法[5]所得的血小板回收率较高。

2 富血小板血浆的作用机制

PRP的作用是通过生长因子的相互作用和相互调节下完成的,生长因子分泌后立即黏附至靶细胞膜表面,激活细胞膜受体。这些膜受体再诱导出内在的信号蛋白,激发细胞正常的基因序列表达。虽然所有参与组织修复与重建的细胞因子作用机制仍不明确[3],但是细胞因子对组织修复与重建的部分作用已经明确,如血小板衍生生长因子是最早出现在骨折部位的生长因子,可以刺激骨髓基质细胞的有丝分裂,促进成骨细胞的趋化、增殖[6];转移生长因子β以旁分泌或自分泌的方式作用于成纤维细胞、骨髓干细胞、成骨前体细胞和破骨细胞,刺激成骨前体细胞及成骨细胞的趋化、有丝分裂、抑制破骨细胞的形成和骨吸收,在骨折修复中具有极为重要的作用[7];胰岛素样生长因子促进成骨细胞增生和迁移作用、提高成骨细胞活力[8];血管内皮生长因子可以诱导内皮细胞的增生和迁移,从而启动血管生成反应[9]。除生长因子外,PRP中还含有纤维蛋白、纤维结合蛋白和玻连蛋白等,它们形成纤维网络,可以起到承接组织修复细胞、促进细胞黏附、防止细胞流失的支架作用[10]。

3 PRP在骨科领域的应用

3.1 骨缺损修复 目前对骨缺损修复的方法主要有自体骨移植、同种异体骨移植、生物材料填充、组织工程技术等。自体骨移植虽可以取得满意的疗效,但骨来源有限,且增加患者痛苦及多种并发症。组织工程学的创立和发展为骨缺损的修复提供了新的方法。Assoian等[11]首先发现了血浆中提取的PRP中含有多种生长因子,为骨缺损的修复提供了广泛的应用前景。许洪涛等[12]选择60例胫骨干中下1/3骨不连患者随机分为试验组和对照组(各30例)。试验组植入富血小板凝胶复合自体松质骨颗粒,对照组仅植入自体松质骨颗粒,结果实验组愈合时间5~8个月,平均6个月;对照组骨折愈合时间6~10个月,平均7.5个月。在每一个阶段试验组X线评分均优于对照组。有研究显示将自体骨复合PRP用于兔胫骨缺损,结果PRP不仅加快新骨形成,同时提高新生骨质量[13]。但 Sánchez 等[14]对应用PRP治疗骨不连进行了回顾性研究。16例手术治疗21个月后股骨髁上或股骨干萎缩性骨不连的患者,13例应用自体骨移植加用PRP,3例经皮穿刺注射PRP治疗,没有得到确定结论。

3.2 脊柱融合方面的应用 目前PRP在脊柱融合方面尚处于研究阶段,相关报道有限,且争议较多。申军等[15]将24只新西兰大白兔随机分组,建立实验模型。A1组植入PRP+自体浓缩红骨髓(RBM)+β-磷酸三钙(β-TCP),A2 组植入 RBM+ β-TCP,B1组植入PRP+β-TCP,B2组植入β-TCP。术后12周,A1组骶骨髂骨融合,B1组新生骨明显多于A2组,术后各期B2组表面无新生骨组织,两断端硬化。这说明PRP具有促进脊柱融合的作用,而PRP复合RBM具有更显著的促进作用。有研究报道[16],自体髂骨复合生长因子与单纯自体髂骨椎体间植骨,两者结果无明显差别。Castro等[17]在腰椎间孔入路腰椎椎间植骨融合术研究中发现,复合PRP组融合率低于对照组,分析原因可能与腰椎生物力学环境、制备PRP的技术、血小板数量以及生长因子浓度有关。

3.3 半月板关节软骨损伤与修复 通常,受损的关节软骨本身只有很弱的再生修复能力[18],如何对受损的关节软骨进行修复、恢复关节功能和防止关节退变是医学的研究热点。有研究表明,关节腔内应用PRP不仅能改善滑膜炎症,从而抑制关节炎的进展,而且能修复受损的关节软骨[19]。Filardo 等[20]最近报道,关节内注射PRP治疗90例患有慢性膝关节软骨退行性疾病的患者(24例患者是双膝关节),术前和术后应用患者自评总体健康状况视觉类比量表(EQ-VAS)和国际膝关节评分委员会(IKDC)主观和客观评估表进行临床评分,所有患者均进行2年的随访。结果显示,治疗12个月和24个月后临床各项评分均较术前显著提高,年轻或低度软骨退变患者效果更好。这表明PRP注射治疗可以减轻患者疼痛,改善膝关节功能,提高生活质量。Wu等[21]认为PRP可以作为软骨细胞的载体,治疗关节软骨缺损。如上所述,PRP可以作为修复软骨时的一种治疗选择,从而可以减少或延迟关节置换。

3.4 修复韧带/肌腱损伤 肌腱组织由腱细胞、纤维胶原蛋白和水分构成,自身缺乏血液供应,故受损后的愈合速度慢于其他结缔组织。随着研究的深入,学者们发现生长因子在韧带修复过程中起到至关重要的作用,进而尝试利用PRP来促进或辅助治疗肌腱损伤。Sanchez等[22]在运动员中进行了临床研究。一组为跟腱断裂的患者,跟腱缝合修复后注射PRP,对照组为单纯修复的患者。研究发现,应用PRP的患者在关节活动度、功能恢复及术后并发症方面均优于单纯修复的患者。耿震等[23]将PRP应用于大白兔跟腱修复中,结果显示实验组术后1、2、4周成纤维细胞计数明显高于对照组,各时间点实验组胶原纤维含量亦明显高于对照组,并且成纤维细胞增殖的峰值较对照组提前。表明PRP在改善肌腱愈合质量的同时,也加速了愈合进程。Radice等[24]设计了前瞻性随机对照研究,研究包括25例应用PRP的前交叉韧带重建患者,对照组为年龄和性别相当的单纯手术的25例患者。研究结果显示,应用PRP可以加快组织的成熟,其成熟时间为正常愈合时间的一半。应用髌韧带进行前交叉韧带重建时,如果同时应用PRP,可以将韧带成熟时间从12个月减少到3.6个月。

3.5 预防骨与关节感染 骨与关节感染是骨科手术面临的难题之一,除了术中注意无菌操作,最常用的预防方法是在围术期应用抗生素[25]。但长期应用抗生素会带来各种不良反应[26]。因此,应该探索一种新的解决骨感染问题的方法。由于PRP含有的高浓度血小板可以释放大量生长因子,PRP被凝血酶激活后形成血小板-白细胞凝胶,其中含有高浓度的血小板和白细胞,这些细胞成分在机体先天免疫防御反应中发挥着趋化、吞噬和氧化杀菌等重要作用[27]。此外,血小板-白细胞凝胶在体外可以抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的生长[28,29]。有研究发现[30],PRP能更好地促进伤口上皮组织的再生,有利于创口愈合和发挥抗感染作用。因此,PRP作为一种“生物抗菌制剂”,为人们预防和治疗骨与关节感染提供了一种新的思路。

4 展望

PRP来源于自体血液,无疾病传染及免疫排斥反应,从根本上解决了疾病传播及移植物难以存活的问题,且取材方便,制备简便,费用低廉;PRP中含有多种高浓度的生长因子,各生长因子的比例与体内正常比例相似,并具有最佳的协同作用,这在一定程度上弥补了单一生长因子刺激组织生长效果不佳的缺点。因此,PRP可用于骨科的各个治疗领域,应用前景广泛。

但PRP用于临床尤其是在骨科领域仍有许多尚未解决的问题,如PRP制备无统一标准,不同方法制备的PRP中生长因子浓度差异较大。而且有学者认为,生长因子的过度表达可能与肿瘤的发生有关[31],但Marx[32]反对上述观点,认为 PRP为自身物质,只是经过简单处理后回输而已。因此要实现PRP广泛的临床应用,还需进一步研究。

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