祝丰成1 庞佳宁2 王云华3 李海欣4付乐良5 吴志雄★
昆明市第二人民医院骨科 云南 昆明 650204
【摘要】膝骨性关节炎(Knee osteoarthritis,KOA)是老年人群中的临床常见病之一,传统保守治疗方法虽然比较多样化,但多数只能起到缓解病人的疼痛的目的,并不能延缓KOA病情的进展,最终常需行膝关节置换手术。富血小板血浆(platelet-rich plasma, PRP)是外周血经两次离心后提取的血小板浓缩物,众多研究表明,关节腔内注射PRP可有效改善KOA病人的临床症状,但是其应用尚不够广泛,治疗方法也缺乏规范性,治疗效果存在差异及争议,尚未形成统一应用标准。本文通过回顾目前关于PRP治疗KOA的基础研究,动物及临床试验,对PRP的制备过程、作用机制、临床疗效及目前存在的问题进行综述。
【关键词】 富血小板血浆;PRP;骨性关节炎;KOA;膝
膝关节骨性关节炎(Knee osteoarthritis,KOA),是一种以关节软骨病损为主,合并骨、韧带和滑膜组织等退行性病理变化为主要特征的慢性骨性疾病,同时伴随严重的骨骼肌肉功能失调及关节生态微环境紊乱、关节面软骨破坏、缺失、大量致炎因子生成[1]。临床症状因疾病进展程度不同而略差异,主要表现关节疼痛、尤其上下楼时疼痛明显,关节屈伸活动受限,深蹲后不能独立站起,长距离行走困难等,发展至后期会出现关节畸形甚至导致肢体残疾。目前对于KOA早中期的治疗方法大体包括口服消炎镇痛药物、物理疗法、关节腔注射药物以及手术干预等。这些治疗方法在一定程度上能改善临床症状,大部分患者在短期内能有较明显的疗效,但都有各自的局限性,对于患者关节软骨损伤的修复以及延缓疾病进展并没有理想的效果[2]。PRP 是自体血液中生长因子的天然浓缩物,能够促进骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化,这可能是PRP修复软骨缺损的潜在机制[3]。因此,对早中期KOA进行治疗,缓解关节疼痛、改善关节功能、保持更长期的临床疗效表现出来良好的应用前景。
富血小板血浆(platelet-rich plasma,PRP)这一概念起源于20世纪70年代,最早用于治疗血小板减少症[4]。目前临床应用的PRP普遍认可的有效血小板浓度是正常血小板浓度的 4~8 倍[5]。PRP 来源于自体,不会产生免疫排斥反应,无疾病传播的风险,且取材方便,安全可靠,更重要的是,PRP中的血小板被激活后可以释放多种生长因子和细胞因子。不同因子具有协同作用,在组织再生和修复的过程中,参与细胞迁移、分裂、分化、组织血管生成、细胞外基质合成、受损组织血管修复等过程的调控。早在1988年,GF Giordano 报道 PRP 被用于心外科手术[6],近年来,PRP 已成为研究热点,并被广泛应用于整形美容外科、口腔科、眼科等多种学科,近些年来开始应用于骨科并取得了较好的临床疗效。
一、PRP制备方法
RPP的制备方法较多,尚无统一标准;比较而言,二次离心法更适合制备新鲜PRP。根据制备设备和技术不同,PRP含有成分及量也有所不同,第一次离心弃去上层上清液或者弃去底层红细胞层,然后改变离心力再次离心,二次离心后会有更多的血小板分离出来。由于白细胞和血小板沉降系数接近,因此,在二次离心后沉积在红细胞上面、或上清层下面的就是含有富白细胞的PRP。但是,关于如何才能获得高浓度的PRP,专家意见不一,尚无法达成共识。
PRP促进骨、软骨缺损修复的机制
动物试验研究表明主要包含以下4个方面:(1) 血小板活化后分泌大量的血小板活化因子,这些细胞因子在启动骨修复、 刺激血管生成方面有至关重要的作用[7]。(2)PRP内含大量血小板衍化生长因子等物质,产生一系列细胞内信号传导,刺激软骨细胞不断增殖、分化和骨基质形成。(3)PRP中血管生长因子含量丰富,有利于成骨细胞聚集和骨化。(4)PRP可通过释放白细胞、纤维蛋白及生长因子在炎症不同阶段发挥作用,促进损伤修复。
二、PRP治疗KOA应用的相关研究
近些年来,关于富血小板血浆(PRP)作为临床治疗的研究报道越来越多,受到了广大专家的关注及重视[8]。他们通过基础研究表明PRP被激活后释放出大量细胞生长因子,对成骨、软骨、血管有着重要的生物效应潜能。同时有更确切的证据表明,PRP中的三种生因子(PDGF、BFGF,和TGF-1)与骨骼损伤后的修复息息相关。此外,PRP中的生长因子还能够促进创口、肌腱、韧带损伤和骨折的愈合。专家们通过体外培养观察 PRP对关节软骨细胞的影响,其发挥着独特而积极的作用;这与近年来的大多数研究观点相吻合。KOA是一种与年龄密切相关的退变性疾病,严重者可导致关节软骨的缺失,特征表现为软骨细胞外基质明显减少。同时,KOA病程进展较缓慢,如果能有效阻止软骨基质的退变就可以有效延缓KOA的发展进程,从而实现对早期KOA治疗、治愈。近年来,许多学者通过动物实验间接证明了PRP对KOA 的治疗作用。如Kwon 等[9]将胶原酶注射至新西兰白兔双侧膝关节腔内来模拟KOA 软骨损伤模型,分别向模型左、右膝关节腔内注射自体血小板血浆(PRP)和等量的0.9% NaCl 注射液,结果显示,PRP在软骨基质的合成代谢和软骨细胞的增殖方面有起到明确的促进和刺激作用。这些研究充分说明了PRP在治疗KOA方面具有广阔的应用前景。在临床应用方面,Jang 等[10]对65例KOA患者进行单次的自体PRP关节腔内注射,分别在注射后的不同时间段进行随访,结果显示,在单纯视觉模拟评分( visual analogue score,VAS)方面,治疗后较治疗前明显降低,且治疗后约半年时的VAS评分达到最低的,临床疗效最佳,之后随访中VAS评分呈逐渐上升趋势。Carneiro 等[11] 专家的动物试验研究获得与大多数学者不一致的结果。
利用羊的双膝建立骨软骨模型,即在双侧股骨滑车开凿直径8mm 的骨缺陷,其次将羊的左右侧进行对比研究,右侧膝作为试验组植入PRP治疗,而左侧作为对照组。PRP 实验组未能生成有效软骨[12] 。甚至有研究发现,PRP不但不会促进软骨修复、生成,反而会降低了软骨本身的再生的能力;总的来说PRP 应用在 KOA上短期效果以及安全性是基本确定的,远效果还需进一步探究。
三、展望和总结
临床研究表明,富血小板血浆(PRP)中包含的多种生长因子,是其能发挥生物活性的前提,尤其在组织修复、再生方面,其潜能得到领域内众多专家学者的认可。但是PRP的应用时机、频次、制备程序和应用技术尚未形成统一标准,其最有效的浓度和微观环境作用机制还有待进一步研究。PRP在伤口愈合、KOA、韧带以及肌腱修复等方面上的应用确实有较好的疗效,但因样本量小,研究应用多样化,所以难以形成统一的疗效对比。因此需要多中心的大样本临床试验来验证其临床疗效、稳定性和安全性。 而在此之前,必须要形成PRP从制备到应用统一的临床指南,这是将我们下一步开展研究的重要课题。
参考文献:
[1]Steven B Abramson, Mukundan Attur. Developments in the scientific understanding of osteoarthritis[J]. 11(3):227.
[2] Carballo CB,Nakagawa Y,Sekiya I,et al. Basic science of articular cartilage[J]. Clin Sports Med,2017,36( 3) : 413-425.
[3]Mei?Dan O, Carmont MR, Laver L, et al. Platelet?rich plasma or hyal? uronate in the management of osteochondral lesions of the talus[J]. Am J Sports Med, 2012, 40(3): 534?541.
[4]Alves, R.·Grimalt, R. A Review of Platelet-Rich Plasma: History, Biology, Mechanism of Action, and Classification[J]. Access Orcid.,2018,4(1):18-24.
[5] Applications of Leukocyte- and Platelet-Rich Plasma (L-PRP) in Trauma Surgery[J]. Current Pharmaceutical Biotechnology, 13(7):1173-1184.
[6]Giordano, Gerald F, Rivers, Shirley L, Chung, George K.T,等. Autologous Platelet-Rich Plasma in Cardiac Surgery: Effect on Intraoperative and Postoperative Transfusion Requirements[J]. Annals of Thoracic Surgery, 46(4):416-419.
[7]Akeda, Koji, An, Howard S, Pichika, Rajeswari,等. Platelet-Rich Plasma (PRP) Stimulates the Extracellular Matrix Metabolism of Porcine Nucleus Pulposus and Anulus Fibrosus Cells Cultured in Alginate Beads[J]. Spine, 31(9):959-966.
[8] Halpern, Brian C, Chaudhury, Salma, Rodeo, Scott A. The Role of Platelet-Rich Plasma in Inducing Musculoskeletal Tissue Healing[J]. Hss Journal, 8(2):137-145.
[9] Kwon DR,Park GY,Lee SU. The Effects of intra-articular platelet-rich plasma injection according to the severity of collagenaseinduced knee osteoarthritis in a rabbit model[J]. Ann Rehabil Med,2012,36( 4) :458-465.
[10] Jang SJ,Kim JD,Cha SS. Platelet-rich plasma( PRP) injections as an effective treatment for early osteoarthritis[J]. Eur J Orthop Surg Traumatol,2013,23( 5) : 573-580.
[11] Carneiro, Márcio de Oliveira, Barbieri, Cláudio Henrique, Barbieri Neto, José. O gel de plasma rico em plaquetas propicia a regenera??o da cartilagem articular do joelho de ovelhas[J]. Acta Ortopédica Brasileira, 21(2):80-86.
[12]Giuseppe Milano, Laura Deriu, Eraldo Sanna Passino,等. Repeated Platelet Concentrate Injections Enhance Reparative Response of Microfractures in the Treatment of Chondral Defects of the Knee: An Experimental Study in an Animal Model[J]. 28(5):688-701.