富血小板血漿關(guān)節(jié)腔注射治療膝骨關(guān)節(jié)炎的研究進(jìn)展

童謙益，徐濤濤，汪小健，童培建

(1.浙江中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，浙江 杭州 310053；2.浙江省中醫(yī)院，浙江 杭州 310006)

膝骨關(guān)節(jié)炎(knee osteoarthritis，KOA)是一種臨床常見(jiàn)的慢性退行性關(guān)節(jié)疾病，以關(guān)節(jié)軟骨退行性改變、關(guān)節(jié)周?chē)^發(fā)性骨質(zhì)增生及滑膜炎癥等為主要病理特征[1]。該病多發(fā)于中老年人，是導(dǎo)致其活動(dòng)困難甚至殘疾的重要原因。流行病學(xué)調(diào)查顯示，我國(guó)癥狀性KOA的患病率約為8.1%，且隨著年齡的增長(zhǎng)而增加[2]。臨床治療早期KOA常采用非甾體抗炎藥口服、透明質(zhì)酸(hyaluronic acid，HA)或皮質(zhì)類(lèi)固醇藥物關(guān)節(jié)腔注射、中藥薰洗、功能鍛煉等方法。這些方法均具有一定的療效，但對(duì)損傷軟骨的修復(fù)作用甚微，且長(zhǎng)期療效欠佳[3]。因此，探索能夠有效修復(fù)損傷軟骨、抑制軟骨退變的治療方法就顯得尤為重要。富血小板血漿(platelet-rich plasma，PRP)是從自體外周血中分離獲得的血小板濃縮物，含有促進(jìn)組織修復(fù)和再生的多種生物活性因子，近年來(lái)將其用于治療KOA的臨床研究逐漸增多[4-5]。本文對(duì)PRP關(guān)節(jié)腔注射治療KOA的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

1 PRP的組成成分

PRP是從自體外周血中分離獲得的血小板濃縮物，血小板濃度大于1000×109個(gè)·L-1，是正常血液的3～5倍[6]。血小板內(nèi)存在大量的α顆粒，其包括多種生物活性因子：轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(transforming growth factor，TGF)-β、血小板衍生生長(zhǎng)因子(platelet-derived growth factor，PDGF)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子、表皮生長(zhǎng)因子、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子和胰島素樣生長(zhǎng)因子等[7-8]。血小板被激活后，這些生物活性因子被釋放入血，在組織的修復(fù)和再生過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。TGF-β和PDGF是促進(jìn)組織修復(fù)的重要生物活性因子[9]。TGF-β具有促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖和分化的作用，能夠促進(jìn)基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)抑制蛋白的表達(dá)。白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1β能夠干擾軟骨細(xì)胞的正常代謝活性，抑制軟骨細(xì)胞的正常分化，誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡，而TGF-β能夠抑制IL-1β對(duì)軟骨細(xì)胞的干擾，阻止軟骨細(xì)胞凋亡[10]。PDGF能夠促進(jìn)膠原蛋白和蛋白多糖的合成和分泌，從而促進(jìn)軟骨基質(zhì)修復(fù)。此外，PRP中還含有多種血漿蛋白，能夠激活纖維蛋白原形成纖維蛋白支架，誘導(dǎo)軟骨細(xì)胞的增殖和分化，促進(jìn)軟骨損傷修復(fù)[11]。

2 PRP的制備方法

目前，PRP的制備主要采用離心法。離心法制備PRP是依據(jù)血液中不同成分的沉降系數(shù)不同，通過(guò)離心的方式分離血液組分，獲得PRP[12]。離心法根據(jù)離心次數(shù)可分為一次離心法、二次離心法等。Anitua法[13]是最早被文獻(xiàn)報(bào)道并被認(rèn)可的一次離心制備PRP方法。目前主流的PRP制備方法是二次離心法，常用的有Petrungaro法[14]、Landesberg法[15]、Aghaloo法[16]等。袁霆等[17]對(duì)比分析了上述4種方法制備的PRP的血小板數(shù)量、血小板回收率及血小板質(zhì)量，結(jié)果顯示Landesberg法和Aghaloo法在血小板數(shù)量與血小板回收率方面優(yōu)于另外2種方法，而Landesberg法制備的血小板質(zhì)量高于Aghaloo法。

3 PRP關(guān)節(jié)腔注射治療KOA的作用機(jī)制

目前PRP關(guān)節(jié)腔注射治療KOA的作用機(jī)制尚未完全明確。但近年來(lái)的研究表明，PRP主要通過(guò)促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖、促進(jìn)軟骨基質(zhì)形成、抑制炎癥因子表達(dá)及促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bone mesenchymal stem cell，BMSC)增殖分化發(fā)揮治療KOA的作用。

3.1 促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激、線粒體功能失調(diào)等多種因素導(dǎo)致軟骨細(xì)胞凋亡，進(jìn)而引起細(xì)胞外基質(zhì)降解，導(dǎo)致軟骨損傷[18]。Moussa等[19]將12例KOA患者的軟骨細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)，并分別加入一定濃度的PRP，結(jié)果顯示加入PRP后軟骨細(xì)胞數(shù)量顯著增加，且呈濃度依賴性。劉緒昌[20]培養(yǎng)了新西蘭大白兔的膝關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞，在培養(yǎng)基中加入終濃度為10 ng·mL-1的IL-1β以建立KOA細(xì)胞模型，將誘導(dǎo)的KOA細(xì)胞分為模型組和實(shí)驗(yàn)組，實(shí)驗(yàn)組在培養(yǎng)基中加入濃度為50 μg·mL-1的被激活的PRP，模型組加入等量的磷酸鹽緩沖溶液，結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組軟骨細(xì)胞數(shù)量顯著高于模型組，提示PRP能夠促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖。關(guān)節(jié)腔注射PRP一定程度上能夠促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖，增加軟骨細(xì)胞數(shù)量，發(fā)揮修復(fù)受損關(guān)節(jié)軟骨的作用。

3.2 促進(jìn)軟骨基質(zhì)形成軟骨退化與KOA病情進(jìn)展密切相關(guān)。研究表明，KOA患者的軟骨細(xì)胞中MMP的表達(dá)量增加，導(dǎo)致蛋白多糖和Ⅱ型膠原蛋白分解加快及細(xì)胞外基質(zhì)鈣鹽沉積[21]。Chen等[22]采集接受全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)(total knee arthroplasty，TKA)的KOA患者的關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，分別添加不同濃度的PRP或HA，結(jié)果顯示添加PRP培養(yǎng)的軟骨細(xì)胞Ⅱ型膠原蛋白、蛋白聚糖的表達(dá)量均高于添加HA培養(yǎng)的軟骨細(xì)胞。Krüger等[23]將從軟骨膜內(nèi)分離的骨祖細(xì)胞分為對(duì)照組、PRP組、TGF-β3組和PRP/TGF-β3組，對(duì)照組不做處理，PRP組、TGF-β3組和PRP/TGF-β3組分別在培養(yǎng)基中添加一定量的PRP、TGF-β3和PRP/TGF-β3，免疫組化染色結(jié)果顯示PRP組、TGF-β3組和PRP/TGF-β3組骨祖細(xì)胞的Ⅱ型膠原蛋白和蛋白多糖的含量均高于對(duì)照組，實(shí)時(shí)定量PCR結(jié)果顯示PRP組、TGF-β3組和PRP/TGF-β3組骨祖細(xì)胞的蛋白多糖、Ⅱ型膠原蛋白、連接蛋白和IX型膠原蛋白的mRNA表達(dá)量均高于對(duì)照組，提示PRP能夠促進(jìn)軟骨細(xì)胞表達(dá)蛋白多糖和Ⅱ型膠原蛋白，促進(jìn)軟骨基質(zhì)的形成，發(fā)揮修復(fù)軟骨組織的作用。

3.3 抑制炎癥因子表達(dá)炎癥反應(yīng)是導(dǎo)致KOA不斷惡化的重要因素之一。研究表明，KOA患者軟骨細(xì)胞中IL-1β、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α等炎癥因子的表達(dá)量顯著高于正常軟骨細(xì)胞[24]。Sundman等[25]采集接受TKA患者的滑膜和軟骨組織，分離培養(yǎng)滑膜和軟骨細(xì)胞，并將其分為對(duì)照組、PRP共培養(yǎng)組和HA共培養(yǎng)組，結(jié)果顯示PRP共培養(yǎng)組和HA共培養(yǎng)組滑膜和軟骨細(xì)胞中IL-6、TNF-α的表達(dá)量均低于對(duì)照組，提示PRP能夠抑制滑膜及軟骨組織中炎癥因子的表達(dá)。

3.4 促進(jìn)BMSC增殖和分化BMSC是一種具有自我更新及多向分化潛能的多能干細(xì)胞，可分化為軟骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞等[26]。BMSC既能夠直接分化為軟骨細(xì)胞，又能夠分泌相關(guān)活性因子促進(jìn)損傷軟骨細(xì)胞的修復(fù)。Tang等[27]從豬的膝部提取BMSC，于含有不同濃度PRP的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，結(jié)果表明PRP能夠促進(jìn)BMSC增殖，且具有濃度依賴性；而B(niǎo)MSC中Ⅱ型膠原蛋白的表達(dá)量顯著升高，提示PRP能夠促進(jìn)BMSC向軟骨細(xì)胞分化。Xie等[28]將來(lái)自兔膝關(guān)節(jié)的BMSC分為PRP組和對(duì)照組，分別于含有PRP和不含PRP培養(yǎng)基中培養(yǎng)，結(jié)果顯示PRP組的BMSC數(shù)量顯著多于對(duì)照組；實(shí)時(shí)定量PCR結(jié)果顯示PRP組BMSC成骨細(xì)胞標(biāo)志物堿性磷酸酶和骨鈣素的mRNA表達(dá)量均顯著高于對(duì)照組。PRP能夠促進(jìn)BMSC增殖及向軟骨細(xì)胞分化，進(jìn)而促進(jìn)軟骨再生，延緩KOA的病情進(jìn)展。

4 PRP關(guān)節(jié)腔注射治療KOA的臨床研究

臨床常采用關(guān)節(jié)腔注射HA、皮質(zhì)類(lèi)固醇藥物治療早中期KOA。多項(xiàng)研究表明，關(guān)節(jié)腔注射PRP治療早中期KOA的效果優(yōu)于關(guān)節(jié)腔注射HA、皮質(zhì)類(lèi)固醇藥物。Cole等[29]將111例早中期KOA患者隨機(jī)分為HA注射組和PRP注射組，每周注射3次，連續(xù)治療12周，結(jié)果顯示PRP注射組患者國(guó)際膝關(guān)節(jié)文獻(xiàn)委員會(huì)(International Knee Documentation Committee，IKDC)膝關(guān)節(jié)評(píng)分高于HA注射組、膝部疼痛視覺(jué)模擬量表(visual analogue scale，VAS)評(píng)分低于HA注射組。Ahmad等[30]將89例KOA患者隨機(jī)分為PRP治療組和HA治療組，治療3個(gè)月后，超聲檢查結(jié)果顯示，與HA治療組相比，PRP治療組滑膜肥厚減輕、關(guān)節(jié)腔積液減少，且滑膜微血管密度降低。ElksniNS-Finogejevs等[31]將40例輕中度KOA患者隨機(jī)分為2組，一組采用關(guān)節(jié)腔注射PRP治療，一組采用關(guān)節(jié)腔注射皮質(zhì)類(lèi)固醇藥物治療，結(jié)果顯示關(guān)節(jié)腔注射PRP的患者疼痛緩解與膝關(guān)節(jié)功能改善效果均更佳，且療效持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。Simental-Mendía等[32]將65例KOA患者隨機(jī)分為2組，分別采用口服非甾體類(lèi)抗炎藥和關(guān)節(jié)腔注射PRP治療，結(jié)果顯示關(guān)節(jié)腔注射PRP治療KOA在疼痛緩解與膝關(guān)節(jié)功能改善方面更具優(yōu)勢(shì)。

單純關(guān)節(jié)腔注射PRP治療KOA患者，能夠緩解膝部疼痛、改善膝關(guān)節(jié)功能，相較于其他藥物的關(guān)節(jié)腔注射具有一定的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，研究人員采用關(guān)節(jié)腔注射PRP聯(lián)合其他方法治療KOA，亦取得顯著療效。Karasavvidis等[33]對(duì)4項(xiàng)關(guān)于關(guān)節(jié)腔聯(lián)合注射PRP和HA的臨床研究進(jìn)行了薈萃分析，其中聯(lián)合治療組193例，單純HA治療組184例，結(jié)果顯示聯(lián)合治療組患者膝部疼痛VAS評(píng)分和西安大略和麥克馬斯特大學(xué)骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)評(píng)分均低于單純HA治療組。Bastos等[34]將47例KOA患者隨機(jī)分為3組，分別為間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cell，MSC)治療組(16例)、MSC聯(lián)合PRP治療組(14例)和皮質(zhì)類(lèi)固醇藥物治療組(17例)，均采用關(guān)節(jié)腔注射治療，結(jié)果顯示，治療結(jié)束后12個(gè)月，3組患者膝關(guān)節(jié)損傷和骨關(guān)節(jié)炎結(jié)果量表(knee injury and osteoarthritis outcome score，KOOS)評(píng)分及膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度均較治療前顯著改善，且MSC聯(lián)合PRP治療組患者的KOOS評(píng)分均高于MSC治療組和皮質(zhì)類(lèi)固醇藥物治療組。關(guān)節(jié)腔注射PRP聯(lián)合其他方法的治療效果顯著優(yōu)于單一療法，提示PRP與其他藥物能夠發(fā)揮協(xié)同作用，進(jìn)而提高治療效果。

目前，PRP不僅用于早中期KOA患者的非手術(shù)治療，對(duì)于接受TKA的晚期KOA患者，于TKA術(shù)中采用關(guān)節(jié)腔注射PRP，也取得了良好的臨床療效。Mochizuki等[35]將315例欲接受TKA手術(shù)的KOA患者隨機(jī)分為PRP治療組(109例)和對(duì)照組(206例)，PRP治療組于TKA術(shù)中應(yīng)用關(guān)節(jié)腔注射PRP，對(duì)照組常規(guī)進(jìn)行TKA，結(jié)果顯示PRP治療組術(shù)中及術(shù)后平均出血量少于對(duì)照組，血紅蛋白含量下降幅度低于對(duì)照組，提示TKA術(shù)中應(yīng)用關(guān)節(jié)腔注射PRP能夠顯著減少術(shù)中及術(shù)后出血、抑制血紅蛋白含量下降。Guerreiro等[36]將40例欲接受TKA的KOA患者隨機(jī)分為2組，PRP治療組在TKA術(shù)中關(guān)閉關(guān)節(jié)囊前于關(guān)節(jié)腔注射PRP，對(duì)照組不做特殊處理，結(jié)果顯示PRP治療組患者術(shù)后1 d、2 d、7 d、21 d及2個(gè)月的膝部疼痛VAS評(píng)分均低于對(duì)照組，表明PRP能夠顯著緩解接受TKA患者的術(shù)后疼痛。

目前，多數(shù)研究表明關(guān)節(jié)腔注射PRP治療KOA療效顯著，但部分學(xué)者的研究結(jié)果存在差異。Jang等[37]采用關(guān)節(jié)腔注射PRP治療KOA患者65例，治療后6個(gè)月，患者膝部疼痛VAS評(píng)分4.2分、IKDC膝關(guān)節(jié)評(píng)分61.6分，術(shù)后12個(gè)月，患者膝部疼痛VAS評(píng)分5.0分、IKDC膝關(guān)節(jié)評(píng)分50.3分，提示患者KOA病情反復(fù)、疼痛加重。Kon等[38]研究發(fā)現(xiàn)，關(guān)節(jié)腔注射PRP治療重度或50歲以上的KOA患者臨床療效欠佳。

5 小 結(jié)

隨著社會(huì)老齡化進(jìn)程的加快，KOA的發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)。PRP是從自體外周血中分離獲得的血小板濃縮物，其包含的多種生物活性因子能夠促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖、分化，發(fā)揮修復(fù)損傷軟骨的作用。目前多采用二次離心法制備PRP，Landesberg法制備的PRP的血小板數(shù)量更多、質(zhì)量更高。多項(xiàng)研究表明，PRP主要通過(guò)促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖、促進(jìn)軟骨基質(zhì)形成、抑制炎癥因子表達(dá)及促進(jìn)BMSC增殖分化發(fā)揮治療KOA的作用。臨床采用關(guān)節(jié)腔注射PRP治療早中期KOA取得顯著療效，而采用關(guān)節(jié)腔注射PRP聯(lián)合其他方法治療KOA，療效更加顯著。對(duì)于接受TKA的晚期KOA患者，于TKA術(shù)中采用關(guān)節(jié)腔注射PRP能夠減少術(shù)中及術(shù)后出血、緩解疼痛。然而，目前關(guān)于PRP的制備及使用方法仍未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，且關(guān)于PRP關(guān)節(jié)腔注射治療KOA的長(zhǎng)期療效和安全性尚缺乏高質(zhì)量的研究，這些因素都將制約PRP在KOA治療中的應(yīng)用。因此，尚需開(kāi)展大樣本、高質(zhì)量的隨機(jī)對(duì)照臨床試驗(yàn)進(jìn)一步深入研究。