赵 敏 张飞娥

（1 长治医学院第一临床学院，长治 046000；2 长治医学院附属和平医院疼痛科，长治 046000）

椎间盘源性腰痛(discogenic low back pain, DLBP)是由于椎间盘内部破裂(internal disc disruption, IDD)、解剖结构改变、破坏或代谢紊乱、炎症介质产生等各种病理改变，刺激椎间盘纤维上的疼痛感觉器所导致的腰痛，是不伴根性症状的牵涉痛[1]。由于DLBP 的长期、持续、反复等特点，严重者可能会在病程中出现致残的情况，给病人造成巨大的经济负担和生活负担[2,3]。既往临床上DLBP 的治疗方法有椎间盘射频消融术、椎间孔镜技术，或直接用化学（亚甲蓝等）或物理方法毁损椎间盘内窦椎神经等阻断痛觉传导，从而缓解疼痛，但这些治疗方式并不能促进椎间盘结构的再生。近年来富血小板血浆(platelet-rich plasma, PRP)在再生医学领域的研究成为临床热点，越来越多的临床医师使用PRP 治疗骨骼肌肉疼痛的病人，既往已经有多项研究证明了PRP 对于受损或退化的胶原组织（如韧带、软骨和肌腱）治疗的有效性[4,5]。自体PRP 因含有丰富的生长因子可以促进椎间盘内细胞和组织的增殖已引起了大家的广泛关注，然而PRP 用于治疗DLBP 的理论基础及临床疗效的有效性及安全性仍有待进一步探讨。本文综述了对DLBP 致病机制的最新认识，并结合PRP 治疗DLBP 的理论依据，概述体内外及临床研究进展，为DLBP 的治疗提供了新的方式。

一、DLBP 的致病机制

腰椎间盘在脊柱的负荷与运动中承受强大的应力。它由中间的髓核及外周的纤维环组成，纤维环破裂之后髓核组织从破口突出，神经末梢对于髓核突出所导致的机械性压力和化学性刺激的异常高敏感性构成DLBP 的痛觉传导基础。刺激信号经窦椎神经传导，进入相应节段神经节，引起疼痛反应[6]。成人椎间盘是人体最大的无血管结构，干骺动脉外环周围的小分支构成了其有限的脉管系统。因此，椎间盘依赖于邻近终板血管的被动扩散来提供营养。由于血管供应有限，且主要是间接获得营养，椎间盘具有较差的内在愈合潜力[7]。近年来研究表明，椎间盘感染可以导致椎间盘退变和腰痛的发生，其中最常见的细菌为痤疮丙酸杆菌[8]。正确的伤口愈合需要细胞迁移到伤口。由于椎间盘无血管结构，其损伤后的内在愈合能力较差，当椎间盘没有得到充足的血液供应时，其退化往往发展为不可逆转的变化。

二、PRP 治疗DLBP 的理论基础

PRP 是指从全血离心产生的部分血浆中获得的自体血液制品。PRP 中富含血小板和大量生长因子。活化的血小板具有释放生长因子的潜力，生长因子可以影响炎症反应、血管生成、干细胞生成和细胞迁移[9]。其中，生长因子已被用来修复各种组织，其中包括肌腱、韧带和软骨[10]。椎间盘内注射PRP的原理是将高浓度的生长因子直接放置在胶原损伤或变性的部位，而这些部位通常是低浓度的生长因子。许多生长因子例如转化生长因子β、胰岛素样生长因子-1、碱性成纤维细胞生长因子、血小板源性生长因子、表皮生长因子、骨形态发生蛋白质，都已经被证实能够正向调节椎间盘细胞的细胞外基质[11]。Akeda 等[12]证明了从PRP 中分离出的活性可溶性释放物在体外可以有效刺激椎间盘细胞的代谢。Chen 等[13]在人髓核细胞中使用PRP 来验证其蛋白多糖聚集作用和抗凋亡作用，与对照组相比，PRP 作用的髓核细胞的增殖能力高出7～11 倍，软骨特异性mRNA 表达和蛋白多糖合成增加，PRP 通过TGF-β1 通路诱导了人髓核细胞的再分化。以上研究证明PRP 能促进体外椎间盘细胞的细胞外基质合成。

三、PRP 治疗DLBP 的动物模型研究

1.体外实验

Akeda 等[12]利用猪椎间盘模型进行体外实验，研究PRP 对于椎间盘细胞蛋白多糖和胶原合成的影响。结果发现，与贫血小板血浆(platelet-poor plasma,PPP)相比，PRP 可以有效地刺激纤维环细胞和髓核细胞的细胞增殖、蛋白多糖和胶原合成及蛋白多糖的积累，并且其对于纤维环细胞的作用比对髓核细胞更加明显。

Chen 等[13]向椎间盘内注入木瓜凝乳蛋白酶建立髓核组织变性的体外猪椎间盘模型，PRP 处理后，促进软骨细胞分化髓核组织形成，与正常对照组类似，II 型胶原和聚集蛋白聚糖的mRNA 水平在PRP诱导组和正常对照组中也是几乎相同的。通过X 线片对椎间盘指数高度进行评估可以发现在注射PRP之后椎间盘高度恢复。

Pirvu 等[14]在牛纤维环细胞培养基中加入PRP后发现纤维环细胞有增长，糖胺聚糖合成增加，细胞外基质表达上调，有助于纤维环细胞的修复。

体外培养椎间盘细胞是指单纯把髓核细胞或纤维环细胞放置于特定环境中并通过针刺法或化学物质诱发来建立退变椎间盘模型。体外培养系统可以保持完整的体内椎间盘环境，因为体内椎间盘的营养物质是从周围组织渗透到终板，而不是直接从血管渗透。并且它还为椎间盘细胞在其特殊基质中增殖提供了封闭的原生组织结构[15,16]，并为组织工程提供了天然的三维结构[17]。Chen 等[13]在离体4 周的椎间盘培养物中发现，其主要软骨表型与体内环境几乎完全相同，表明离体系统可以提供足够的椎间盘组织用于评价可重复的、多个独立的试验组，尽量减少活体动物模型。但体外试验并不能完全代替由全身系统调控的体内试验，仍需要进行进一步探索。

2.体内实验

Nagae 等[18]利用部分髓核摘除的兔椎间盘变性模型进行体内实验来研究PRP 对于椎间盘退变的修复作用。将36 只兔分为4 组，分别为PRP 结合明胶凝胶微球组(n= 9)、磷酸盐缓冲盐水 (phosphate-buffered saline, PBS) 结合明胶凝胶微球组(n= 9)、单独PRP 组(n= 9)及假手术组(n= 9)。结果显示，单独PRP 可以抑制椎间盘的退行性变，而PRP 结合明胶凝胶微球可以显著抑制椎间盘的退行性变。PRP 结合明胶凝胶微球组在8 周后，组织学检查可以发现髓核以及纤维环内层蛋白多糖的强烈免疫染色。

Sawamura 等[19]同样利用部分髓核摘除的兔椎间盘模型进行体内实验，结果显示，与PBS 结合明胶凝胶微球组、单独PRP 组及仅穿刺组相比，PRP结合明胶凝胶微球组MRI 影像可见椎间盘高度明显增加，组织学检查可见蛋白多糖核心蛋白和II 型胶原蛋白表达明显增加，TUNEL 染色观察可见髓核细胞凋亡比例明显减少。

Obata 等[20]在兔模型上，选择了将PRP、PPP、PBS 三者中分离的释放物分别注入被穿刺的椎间盘中，该研究将12 只兔通过环针穿刺人工建立一个椎间盘退变的穿刺模型，4周后，将12只兔分为两组。一组(n= 4)在L2～3和L4～5椎间盘的髓核中心注射PBS (20 µl)。另一组(n= 8)，每只在L2～3和L4～5之间随机注射1 次PRP (20 µl)和1 次PPP (20 µl)。结果发现，初次穿刺4 周后的X 线显示，与未穿刺的L3～4椎间盘相比，椎间盘高度显著降低。注射2 周后，注射PRP 或PPP 的椎间盘与注射PBS 的椎间盘相比，椎间盘的高度开始恢复。注射4 周后，注射PRP 的椎间盘高度恢复到正常椎间盘约90%的水平，注射PPP 的椎间盘高度恢复到正常椎间盘低于80%的水平。在同一时间段内，注射PBS 并不会促进椎间盘高度的恢复。

桂柯科等[21]利用纤维环穿刺法建立了兔L4～5、L5～6椎间盘退变模型。将16 只新西兰大白兔随机分为4 组，分别为PRP 干预组（A 组）、PBS 注射组（B 组）、造模对照组（C 组）和单纯对照组（D 组）。2 周 后，A 组 于L4～5、L5～6椎 间 隙 分 别注入PRP (0.1 ml)；B 组于L4～5、L5～6椎间隙分别注入PBS (0.1 ml)；C 组暴露椎间隙后不作特殊处理。4 周后，X 线和MRI 检查发现，B 组和C 组的椎间隙高度降低，椎间盘信号降低，而A 组和D 组的椎间隙高度、椎间盘信号无明显变化。

动物模型是医学研究中的关键一步，它对于阐明疾病发病机制及评估治疗方法具有重要作用。在动物模型的体内研究中，得到了较好的结果，PRP可以显著抑制椎间盘的退行性变。但人类椎间盘退变是一个机制复杂的过程，动物模型并不能真实反应人类椎间盘退变的过程，所提供的椎间盘信息也存在局限性，因此仍需要进行大量的临床研究来观察PRP 对于椎间盘退变的作用。

四、PRP 治疗DLBP 的临床研究

Tuakli-Wosornu 等[22]研究在有症状的退行性椎间盘中单次注射自体PRP 是否能改善病人的疼痛和脊柱功能。其中，治疗组29 例病人在病变椎间盘内注射自体PRP，18 例对照组病人注射造影剂。两组病人通过功能评定指数(functional rating index, FRI)评分来评估其疼痛和功能状态，采用疼痛数字分级评分法(numerical rating scale, NRS)评分来量化疼痛程度，简明健康调查问卷(short-form 36 item health survey, SF-36)评分和北美脊柱协会(North American Spine Society, NASS)评分来评价生活质量。结果发现，8 周后与对照组相比，PRP 治疗组的NRS 评分、FRI 评分和NASS 评分显著改善。接受PRP 治疗的病人在至少1 年的随访中FRI 评分保持显著改善。接受PRP 注射治疗的病人均未出现并发症的发生。

Akeda 等[23]研究自体PRP 释放物治疗椎间盘源性腰痛的安全性和初步疗效，选择慢性椎间盘源性腰痛病人14 例，向病变的椎间盘髓核中心注射2 ml 自体PRP 释放物，在PRP 中加入一定量的CaCl2和自体血清进行血小板活化以保证临床安全。根据疼痛视觉模拟评分法(visual analogue scale, VAS)评分，在注射自体PRP 释放物4 周内，71% (10/14)的病人腰痛改善50%以上，在48 周随访期内，VAS 评分显著降低。根据罗兰莫里斯残疾问卷(Roland-Morris disability questionnaire, RDQ)评分，在注射自体PRP 释放物4 周后，79%的病人(11/14)RDQ 评分改善50%以上，在48 周随访期内，这种情况持续存在。但有2 例病人腰痛复发，VAS 评分反弹，RDQ 评分也恢复到较高水平。通过腰椎侧位片以及MRI 评估，在注射自体PRP 释放物后，对于椎间盘高度并不会产生负面影响，对于髓核以及纤维环的T2 值也没有影响。这些结果初步证明了椎间盘内注射PRP 的安全性和有效性。为了进一步验证PRP 释放物对于椎间盘源性腰痛的远期治疗效果，该团队再次选择了16 例椎间盘源性腰痛病人[24]进行随机对照试验，接受PRP 释放物或者糖皮质激素进行椎间盘内注射，随访期为60 周。结果显示，两组病人在注射后8 周时VAS 评分均出现了明显下降，但两者之间无显著差异，这表明PRP 释放物与糖皮质激素的短期疗效是类似的。8 周后在选择继续接受PRP 释放物治疗的病人中可以观察到，PRP释放物的远期疗效优于糖皮质激素，接受2 次PRP释放物注射的病人临床效果良好，腰痛、残疾、生活质量评分改善超过70%。

Cheng 等[25]选取了29 例中重度椎间盘源性腰痛病人，向其病变椎间盘内注射3～4 ml 富含白细胞的PRP 进行治疗，评估在注射后5～9 年某一时间点的疼痛及脊柱功能。结果显示，NRS 评分由4.7分下降至1.3 分，FRI 评分由基线的51.5 分改善至22.4 分，SF-36 评分由基线的56.4 分提高至82.9 分。在5～9 年的随访期间，有11 例(58%)病人对于椎间盘内注射PRP 治疗表示满意。

张建波等[26]通过椎间盘内注射PRP 对比射频热凝术(radiofrequency thermocoagulation, RFT) 治疗盘源性腰痛的疗效进行观察，选择了椎间盘源性腰痛病人67 例，随机分为PRP 组（37 例）和RFT组（30 例），在每个病变椎间盘内注射1～2 ml PRP。在治疗后1 周、3 个月、1 年对病人的腰痛程度及脊柱功能进行评估。结果显示，与治疗前基线相比，两组VAS 评分、FRI 评分均显著降低。1 周时，RFT 组疼痛缓解程度优于PRP 组，但随着随访时间延长，1 年后PRP 组病人疼痛改善作用则优于RFT 组。在安全性方面，PRP 组有1 例病人在治疗后2 周出现椎间盘炎接受手术后治愈。

然而，最近一项关于椎间盘内PRP 的双盲随机对照研究显示，治疗组和对照组之间无显著差异。Zielinski 等[27]选取了26 例慢性椎间盘源性腰痛病人，随机分为PRP 组（18 例）和生理盐水对照组（8 例），在治疗后8 周使用功能障碍指数(oswestry disability index, ODI)评分及数字分级评分法(numerical pain rating scale, NRS)评分对病人进行评估。结果显示，PRP 组中17%病人症状明显改善，5%病人症状恶化，生理盐水对照组13%病人症状明显改善且无症状恶化。说明这两种方式在治疗椎间盘源性腰痛的效果上无显著差异，与既往相关研究得出的研究结果不同。如果对于这项研究进行严格的分析，可以发现该研究方法中存在着一定的缺陷。使用生理盐水作为对照组，因生理盐水具有抗菌作用可能改善了对照组中的一些病人，从而混淆了结果。

最新研究的数据表明，血小板计数较高的PRP能够明显改善椎间盘源性腰痛病人的疼痛和生活质量。Jain 等[28]研究了不同血小板浓度的PRP 治疗椎间盘源性腰痛的临床效果，选择20 例椎间盘源性腰痛病人，向其每个病变椎间盘内注入1～2 ml富含白细胞的PRP。结果显示，与治疗前基线相比，病人的NRS 评分在3 个月时下降为4.5 分，6 个月时下降为3.1 分，ODI 评分在3 个月时下降为24.8分，6 个月时下降为18.6 分。NRS 评分及ODI 评分的改善与血小板浓度呈正相关，6 个月时PRP 血小板浓度与NRS 评分下降程度呈正相关(r = 0.73)；6 个月时PRP 血小板浓度与ODI 评分下降程度呈正相关(r = 0.7)。Lutz 等[29]研究了高浓度PRP 治疗慢性椎间盘源性腰痛病人的临床效果，向37 例椎间盘源性腰痛病人病变椎间盘内注入＞ 10×高浓度PRP，与接受盘内注射＜ 5×PRP 的29 例病人作比较，通过FRI 来评估其疼痛和功能状态，采用NRS评分来量化疼痛程度，NASS 来评价生活质量。结果显示，在椎间盘内注射＞ 10×PRP 后(18.3±13.3)个月时，NRS 评分和FRI 评分较基线水平明显改善，有5 例病人表示其疼痛程度与术前相比没有发生任何改善。与＜ 5×PRP 病人相比，＞ 10×PRP 病人开始时疼痛和功能评分更差，但疼痛和功能改善程度显著更大，且满意度为81%，高于＜ 5×PRP 组的56%。然而，在研究中发现仍有少数病人没有完全改善。在未来的研究中，仍需要通过对于PRP 的进一步特征分析和影像学评估来更好地阐明这些病人在注射后没有改善的原因，并且同样需要在更大的样本量和更长的随访中来进行更加系统的验证。PRP 治疗DLBP 的临床研究总结见表1。

表1 PRP 治疗DLBP 的临床研究

五、临床案例

Lutz 等[30]报道了1 例椎间盘内富含白细胞的PRP (LR-PRP) 注射椎间盘源性腰痛的案例。病人为32 岁女性，严重的慢性腰痛，疼痛评分8 分（满分10 分），MRI 检查显示有2 个退行性椎间盘伴有显著的Modic I 型改变，接受过药物治疗、针灸和硬膜外激素注射，都无法缓解疼痛。最终接受了病变椎间盘内注射LR-PRP。起初，由于注射到疼痛部位的压力和细胞引起的炎症反应，该病人疼痛加剧，但几周后开始好转。3 个月后再次进行MRI 检查时发现Modic I 型改变消失。该研究认为椎间盘内注射LR-PRP 不仅可以在椎间盘中促进细胞的增殖，而且PRP 中高水平的白细胞也可能抑制与椎间盘退变有关的某些类型细菌的过度生长。

六、PRP 优缺点

与纯化的生长因子相比，使用PRP 的主要优点是PRP 容易获得且成本低廉，从自体源中分离可以消除对癌症或自身抗体的潜在担忧。然而，与目前临床试验中控制良好的重组生长因子（OP-1 和GDF-5）相比，PRP 中发现的生长因子浓度的个体间差异可能导致不一致的效果。椎间盘内注射PRP及其对椎间盘再生的影响一直存在争议[18,19,31]，因为注射PRP 可能以不稳定的方式和不同的速率释放生长因子和/或细胞因子[32]。

七、展望

DLBP 作为一种常见疾病，由于其发病机制的复杂性导致目前并没有一种治疗方法能够完全恢复椎间盘的原始结构和功能。尽管目前临床上对于接受椎间盘内PRP 注射治疗的DLBP 病人在疼痛和功能方面有明显的改善，但对于椎间盘内注射PRP仍需进行更精细的研究，对PRP 制备、最佳PRP浓度和成分、PRP 注射剂量等研究，将有利于提高PRP 治疗DLBP 的治疗效果。

利益冲突声明：作者声明本文无利益冲突。