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第 一 节 富 血 小 板 血 浆(PRP) 的 基 础 理 论
富血小板血浆(platelet-rich plasma,PRP)是自体外周血经过离心后提取出来的血小板浓缩液,含有高浓度的血小板、白细胞、纤维蛋白等。血小板浓度高于基线部分,
含有超过全血浓度的血浆,正常人全血通常每微升有15万~30万血小板(15万~30万/L),当血小板浓度达到1000000/ μL时,骨骼和软组织愈合得到改善,这意味着生长因子增加了3~5倍。此外,血浆蛋白(如纤维蛋白原、凝血酶原和纤维连接蛋白)存在于上 清液(platelet-poor plasma,PPP)中。血小板的α颗粒中含有大量的生长因子和介质 (TGF-β、PDGF、bFGF、VEGF、EGF、IGF-1), 这些颗粒通过离心浓缩,PRP 可能启动 组织修复是通过释放许多生物活性因子(生长因子、细胞因子、溶酶体)和黏附蛋白负责 启动止血级联,合成新的结缔组织和血运重建。PRP 浓缩物还可以刺激生长因子的生 理上释放,启动慢性损伤的愈合,加速急性损伤修复过程。在组织修复过程的所有阶段, 各种各样的生长因子、细胞因子和局部作用的调节因子通过内分泌、旁分泌、自分泌和 内分泌机制参与大多数基本的细胞功能。因含有大量的生长因子和炎性抑制因子,通 过自身因子调节机制用于关节滑膜和软骨组织,起到组织修复和控制炎症的目的,PRP 治疗临床具有明显优势PRP 制剂在不同医学领域的广泛应用而越来越受欢迎(如图4-1 所示)。
一 、富血小板血浆(platelet-rich plasma,PRP)的 特 点
(1)PRP 作为一种潜在的有用的治疗方法,在原则上被许多患者和医生所接受。自 体血液制品富血小板血浆(PRP)) 是可以积极参与组织修复的分子来源。
(2)PRP 使用简单,因为PRP 的制备快速、技术简单,而且给药是无创的。
(3)PRP 可能是安全的,因为使用了患者自身的蛋白质,生物活性分子可以适当地 浓缩,从而避免了许多不良反应和药物相互作川
(4)PRP 临床治疗不需要复杂的设备或较长的学习培训曲线,PRP 治疗效果与经济 优势明显。此外,由于其主要的自体来源,对疾病传播或免疫原性反应的关注可以被忽 视。因此,富血小板材料在过去十年中已变得高度相关,并在伤口愈合和组织再生的背 景下日益成为实验和临床研究的焦点。
二 、富血小板血浆(PRP) 生物学特性
(1)自源性:PRP 是自身的全血离心后得到的高浓度的血小板,无免疫排斥反应,无 疾病传染,无异种重组生长基因产品改变人类遗传结构的担忧,故安全系数高。
(2)最佳比例:各种生长因子比例基本与人体比例相符,使得生长因子之间有最佳 的协同作用。这在一定程度上弥补了单一生长因子修复创面不理想的缺点。
(3)相容性高:基本可以与目前临床所有治疗手段配合,例如湿性敷料、负压引流、 植皮、植骨、异种皮等,且相容性高。
(4)多态性:根据患者的情况,可以采用不同的制备方式,可以制备出液态的PRP 和凝胶状PRP, 也可以根据植骨需要制备出含有固态PRP 的植骨材料等。常见包括富 血小板血浆(platelet-rich plasma)、生长因子凝胶(growth factor gel)、富血小板纤维蛋白
(platelet rich fifibrin)、浓缩生长因子(concentrate growth factors)。
(5)抗感染促进愈合:PRP 含有大量的纤维蛋白、白细胞和单核细胞,为修复组织细 胞提供良好的支架作用,还可以收缩创面,促进凝血,刺激组织再生,促进伤口闭合,预 防感染。
(6)制备简单:基本属于无创操作,损伤小,同时效果佳,患者一般不需要手术,从 长远来看,能有效降低医疗成本,从而降低患者的医疗费用。
三 、富血小板血浆(platelet-rich plasma,PRP)治疗的安全性
首先,PRP 的自体来源保证了PRP 技术的安全性,既不会出现免疫排斥反应,也不 存在传播疾病的风险。另外,细胞因子作用于细胞膜而非细胞核,不影响其基因表达, 也保证了其临床应用的安全性。 PRP 中还含有较高浓度的白细胞,从理论上讲其具有 防止感染的作用。
Kon 等报道了 一例PRP 治疗后出现严重疼痛和肿胀的患者,但2d 后症状消失,建 议遇到此类患者应该终止治疗。在曾进行的PRP 研究中,试验组和对照组分别注射了 45次。两组间一般不良反应的起始时间、结束时间、持续时间均无统计学差异(P>0.05)。所有出现不良反应的患者在经局部冰敷、限制活动或口服对症消炎镇痛药(乙酰氨基酚 或非类固醇抗炎镇痛药)后在4d内均获得康复,两组均无严重不良反应发生。2例(6次) PRP 组患者和3例(9次)对照组患者注射后无任何不良反应。在6个月随访期内无患者出现反复发生注射后不良反应。但是必须注意,目前对注射PRP 导 致 的 疼 病 肿 胀 等良反应、应对措施及注射后如何让关节周围组织尽快恢复功能仍能缺乏长期系统性的研 究。
另外,作为注射物的PRP 还被用于治疗肌腱炎、网球肘、足底筋膜炎和膝关节置换 术后等,到目前为止尚无关节内感染、肌肉萎缩、深静脉血栓、发热、异常组织增生等不 良反应的相关报道,初步证实了PRP 注射的安全性
四 、富血小板血浆(platelet-rich plasma,PRP)治疗的基本原理
尽管血小板被广泛认为在原发性止血和血栓形成中起着关键作用,但越来越多的 实验和临床证据表明,这些去核细胞是包括炎症和组织再生在内的其他生理病理过程 的相关调节剂。这些作用是通过释放生长因子、细胞因子和细胞外基质调节剂来介导 的,这些物质依次促进组织愈合级联反应,包含了许多参与者,包括血小板及其生长因 子和细胞因子颗粒、白细胞、纤维蛋白基质和许多其他细胞因子,它们具有协同作用。 在这个级联反应中,发生了一个复杂的凝血过程,包括血小板活化和随后释放致密和 α-血小板颗粒的内容物,纤维蛋白原(由血小板释放或在血浆中游离)聚合成纤维蛋白 网,以及血小板堵塞形成
通过诱导新血管内皮细胞的迁移、增殖、分化和稳定来促进受损组织的血管重建, 通过迁移、增殖和活化成纤维细胞恢复受损结缔组织,间充质干细胞增殖和分化为组织 特异性细胞类型。由于这些原因,富血小板血浆(PRP) 衍生物被用于再生医学中,用于 治疗多种临床疾病,包括溃疡、烧伤、肌肉修复、骨病和术后组织恢复。由于这些原因, 富血小板血浆(PRP) 衍生物被用于再生医学中,用于治疗多种临床疾病,包括溃疡、烧 伤、肌肉修复、骨病和术后组织恢复等。
五 、富 血 小 板 血 浆(platelet-rich plasma,PRP)制 备 过 程
(1)目前,国外的PRP 品种主要有Regen 、Tricell 、ArthrexA-CP 、Cytomedix 、Biomet、 EmCyte 、Harvest 等。国内的PRP 品种主要有云南步帆、贵州天地、春立、湖南三力、山 东 威 高 等
(2)PRP 制备相关参数:血小板在采血后集中,为此目的的方案有很高的变异性。
这些方案包括不同时间(4~20min)、速度(100~3000×g)、温度(12~26℃)和离心周 期(1或2个周期)的离心步骤。因此,恢复的PRP 中的血小板浓度范围为300~1900×/ μL
其中 一 些PRP 套装是浓缩血小板5~9倍,然后获得更集中的血小板衍生生长因子的最 终产物。然而,由于PRP 中的高血小板浓度是可以通过高离心速度、低温和各种离心周 期的组合来达到的,因此对这个问题存在一些争议。这些条件可以诱导在离心过程中 血小板的过早激活,改变最终的PRP 基产品的再生能力。因此,血小板数量的增加并不 总是确保基于PRP 的最终产物中生长因子的高浓度。 PRP 的组成也会根据是否收集了含白细胞的阶段而有所不同(如表4-1所示)
表4-1市售各种PRP系统及其PRP制剂
系统
公司
所需血
咨显
(mL)
浓缩产量
(mL)
处理时间
(最小)
PPP
住产
吗?
血小锻数量 的增加(页 以基线)
血小板回收效
(收率%)
富含白细胞PRP(LR-PRP)
Angel
Arthrex
52
1-20[a]
17
+
10[a]
56-75%
GenesisCS
EmCyte
54
6
10
+
4-7
61±12%
GPSIII
Biomet
54
6
15
+
3-10
70±30%
Magellan
IstoBiologics/ Arteriocyte
52
3.5-7
17
+
3-15
86±41%
Smart PReP2
Harvest
54
7
14
+
5-9
94±12%
白细胞贫乏PRP(LP-PRP)
ACP
Arthrex
11
4
5
-
1.3
48±7%
Cascade级联
MTF
18
7.5
6
-
1.6
68±4%
Clear-PRP
Harvest
54[a]
6.5[a]
18[a]
+
3-6[a]
62±5%[a]
P-PRP
EmCyte
50[a]
6.5[a]
8.5
+
4-7[a]
76±4%[a]
注:[a]以上数据来自制造商的宣传文献或内部研究的数据
每一个厂家制备流程及工艺都不尽相同,有的通过一次离心制备,有的通过二次离 心制备。有的使用开放系统制备,有的使用封闭系统制备。但无论使用开放和封闭系 统制备的PRP, 需从外周采取静脉血,离心后,血液分为3层:底层为红细胞;中间层有 血小板和白细胞(棕黄色涂层);顶层由血浆作为血小板浓度梯度组成(上清液PPP,PRP
靠近棕黄色涂层)根据收集的这些阶段,恢复的PRP 的体积将为总血容量的2%~40% (如图4-2所示)。
目前我们认为,白细胞含量升高的PRP, 即富含白细胞(中性粒细胞)的PRP(LR- PRP), 与促炎作用相关。 LR-PRP 中存在的白细胞(中性粒细胞)浓度的升高也与分解 代谢细胞因子的升高有关,如白细胞介素-1β、肿瘤坏死因子-α和金属蛋白酶,这可 能拮抗血小板中合成代谢细胞因子。这些不同的PRP 制剂的临床后果和细胞效应,包 括白细胞含量,目前仍在阐明中,我们旨在评估不同PRP 制剂的各种临床适应证的最佳 质量证据。血小板通过各种方法分离,然后可以直接注射到患者体内,或通过添加氯化 钙或凝血酶“激活”,然后导致血小板脱颗粒并释放生长因子。患者特异性因素,包括 所服用的药物和商业系统制备方法都会影响PRP 的特定组成,而PRP 制剂组成的这种 可变性给有关PRP 临床疗效带来了巨大挑战。
( 三 )PRP 的活化和配方
柠檬酸-葡萄糖(ACD) 被推荐用于活化方案,因为它已被批准用于输血,并可在大 多数商业试剂盒中使用。柠檬酸三钠或柠檬酸-磷酸-葡萄糖(CFD) 也被接受。这些柠
檬酸类抗凝血剂的作用可以通过添加外源性钙来拮抗。大多数作者同意不使用乙二胺 四乙酸(EDTA), 因为它可能会损害血小板膜和输注组织。PRP 被激活以诱导血小板阿 尔法颗粒储存的释放。这一过程涉及凝血酶的生成,以诱导纤维蛋白的形成和血小板 的活化。最常用的活化方法包括添加氯化钙或葡萄糖酸钙溶液来恢复抗凝血剂整合的 钙水平。描述钙、柠檬酸三钠(柠檬酸钠)和柠檬酸(柠檬酸)之间的化学相互作用的方程 表明,需要22~25mM 钙来拮抗抗凝血剂的作用。具体来说,柠檬酸三钠抗凝血剂需要 22mM 钙,而CFD 和ACD 需要24~25mM 钙,因为它们同时含有柠檬酸三钠和柠檬酸 有争议的是,已发布的方案并没有提供关于这个主题的准确信息。例如,一些方案表明, 每1mL 抗凝ACD 抗凝PRP 应添加0.2~0.5mL氯化钙,每6mL 抗凝PRP应添加1mL氯 化钙/凝血酶混合物。在这些例子中,钙的最终浓度没有被指定;这是一个关键的实验 条件,因为过量的钙可以通过FXIII 的解离和改变血小板膜的完整性来影响凝血和血小 板的活化。另一方面,最近的一份文献表明,目前用于血液提取方案的抗凝血剂的浓度 可以降低一半,以优化再生药物的血小板浓缩物。因此,在这些设置中,也会考虑降低 氯化钙浓度。
自体凝血酶是另一种单独使用或与氯化钙联合使用的激活方法。不建议使用牛凝 血酶激活,因为这与凝血病有关,因为针对人凝血蛋白的抗体的交叉反应性。根据方案 的不同,在37℃或RT 下 ,PRP 的激活被诱导20min 至 Ih 。一种被称为“光活化PRP” 的新活化方法是将血小板暴露在紫外线(UV) 照射下。紫外线激活的潜在机制尚未完全 阐明,但关节内注射紫外线激活的PRP 在骨科治疗中正在增长。将灭活的PRP 注人软 组织也可通过细胞外基质胶原的作用诱导血小板脱颗粒。值得注意的是,被抗凝血剂 鳌合的钙水平不能通过紫外线激活或灭活的PRP 来恢复。抗凝血剂是否会局部损伤具 有伤口特征的非血管化组织,目前尚不清楚。
与上述的激活方法不同,富血小板纤维蛋白(PRF) 产物的激活需要特别的考虑,在 离心过程中诱导凝血。为了获得P-PRF, 用抗凝剂采血并离心,然后将血浆转移到第二管中。凝血由添加氯化钙触发凝血,并立即离心,允许在离心过程中形成稳定的富纤维 蛋白凝块。另一方面、L-PRF 是通过Choukroun 的方案获得的.即不收集抗凝剂的血液 并离心。因此、血小板活化和纤维蛋白聚合在离心过程中立即被触发。在这种情况下, 形成了3层:红细胞层、脱细胞血浆顶层和中间的PRF 凝块。PRF 凝块形成一种强大的
纤维蛋白基质,具有复杂的3D结构,可作为再生的支架,主要用于口腔、颌面部、耳鼻
喉科(耳、鼻、喉)和整形外科。与PRF 不同,纤维蛋白基质在PRP中不强,激活后收缩, Anitua 等人之前描述的四种不同配方:①液体富血小板血浆;②PRP 或 3D 支架的“凝 胶”;③液体渗出物PRP;④弹性致密的自体纤维蛋白膜。液体PRP 在使用时被激活, 并通过注射或嵌入的生物替代物进行应用。相比之下,3D基质或PRP“凝胶”在激活 15~20min后获得,用于溃疡治疗、伤口闭合和组织工程。这种配方可以与其他材料结 合,如自体骨、脱矿冻干牛骨或胶原蛋白,调整支架的结果特性。激活40min 后,凝块 缩回开始明显,允许形成液体渗出物和缩回的凝块。渗出液中含有血浆蛋白和血小板 释放物,可作为眼干燥症等角膜缺损的滴眼液治疗。将凝块收缩后获得的弹性纤维蛋 白膜作为拔牙后的牙窝密封剂,促进软组织的上皮化。
总之,对于口腔/颌面外科和种植学,大多数方案使用固体(PRF) 或凝胶配方。另 一方面,凝胶和液体制剂都用于干燥学(伤口愈合和溃疡治疗)和骨科(用于治疗膝关节 骨性关节炎、软骨病和肌腱病)。相比之下,在眼科中,PRP 释放物或血小板裂解物是穿 透性角膜移植、黄斑裂孔和眼干燥症的首选治疗方法。关于这些生物材料的细胞组成, 在关节内治疗方案中避免了白细胞的存在,这可能是为了避免局部组织炎症。
六 、富血小板血浆(platelet-rich plasma,PRP)应用简介
根据应用形式又可以将PRP 分为未激活PRP 和激活后的PRP, 后者又包括了 PRP凝胶和PRP 释放物或提取物(又被称为富含生长因子的PRP,platelet-rich growth factor,PRGF) 。PRP 凝胶是指血小板被激活释放生长因子的同时,释放出的纤维蛋白 原聚合为纤维蛋白,连接成网状,形成肉眼可见的凝胶状,有一定黏附性和强度。PRP 释放物通常用于描述血小板活化后释放入血浆或血清中含有的生长因子和活性蛋白的 上清液。
激活PRP 的方法有添加氯化钙、凝血酶、氯化钙和凝血梅、物理方法(冻结和融化) 4种,至于哪一种激活方法更充分,尚无研究予以证明。当PRP 在体外应用或将PRP 作 为止血剂或组织包埋的媒介时,都必须体外激活血小板。如果应用在体内是否仍需要 体外激活是有争议的,因为体内有足够的内源性凝血酶原激酶。目前最常用的体外激 活方法是添加氯化钙和凝血的启动凝血过程,可以得到PRP 凝胶和释放物,再经过快速 离心后就可得到生长因子。尽管有许多凝血酶不良反应的个案报道,比如Xi 等报道在 体外凝血酶的浓度可影响细胞的增殖、组织因子及炎症因子的释放,高浓度时具有神经 毒性,抑制细胞的增殖,甚至引起脑细胞死亡。但在大型临床试验中没有证实凝血酶的免疫排斥等不良反应。重组人凝血的可能是一种替代选择。物理方法激活是通过低温 (-80℃)冻结PRP 后再常温(37℃)融化,可以导致血小板破裂从而释放生长因子,离 心去除细胞碎片得到PRP 释放物。另外,从理论上讲,当PRP 接触富含胶原蛋白等损 伤的肌肉骨骼组织时也可以被激活,并且可能会维持更长的生长因子释放时间。
未激活的PRP、激活后PRP 释放物等都是液态的,可以注射用,并且未激活的PRP 可以通过人为添加氯化钙或凝血酶控制凝集时间,使之在到达靶向部位后再形成凝胶, 从而达到使生长因子缓释的目的。关节内注射PRP 治疗膝关节软骨退变、膝关节置换 后喷洒PRP、糖尿病足局部应用PRP、网球肘局部注射PRP 以及注射PRP 治疗足底筋 膜炎等临床实验正是基于PRP以上特点设计的。根据临床应用经验,注射应用PRP虽 然方法简单、操作方便,但也存在一些不足之处。它的主要缺点是PRP 分布不均以及无 法准确地将PRP 分布到损伤部位,因此,很难保证局部的高浓度生长因子。此外,周围 组织受到医源性损伤的风险增加。因此,建议可以在超声或关节镜协助下将PRP 或其 凝胶准确地放置在受损部位,而关节镜还可以用来清理骨赘和增生的滑膜等软组织。
七、富血小板血浆(platelet-rich plasma,PRP)分 类
关于PRP 的第一篇综述发表于2006年。这篇综述的重点是血小板功能和作用方 式 ,PRP 对愈合级联各阶段的影响,以及血小板衍生生长因子在各种PRP 适应证中的中 心作用。在PRP 研究的早期,人们对PRP 或 PRP-gel 的主要兴趣在于几种血小板生长 因子(PGFs) 的存在及其具体功能。PRP 制剂通常被进一步分为富含白细胞的PRP(LR- PRP) 制剂,定义为中性粒细胞浓度高于基线,以及白细胞缺乏的PRP(LP-PRP) 制剂, 定义为白细胞(中性粒细胞)浓度低于基线。
PRP混淆术语和拟议分类系统的概要:多年来,从业人员、科学家和公司遭受了最 初的关于PRP 产品及其不同术语的误解和不足。一些作者只将PRP 定义为血小板,而 另一些人则注意到PRP 还含有额外的红细胞、各种白细胞、纤维蛋白和生物活性蛋白。 因此,许多不同的PRP 生物制剂已被用于临床实践。令人失望的是,文献往往缺乏详细 的生物制剂描述。
产品制备标准化失败和随后的分类系统开发导致使用了大量类似PRP 的产品,这 些产品由不同的术语和缩写来描述(如表4-2所示)。
PRP制剂的差异导致患者结果不一致并不奇怪。1954年,金斯利是第一个使用“富 血小板血浆”一词的人。许多年后,埃伦费斯特等人提出了第一个基于3个主要变量(即 血小板、白细胞和纤维蛋白含量)的分类系统,它将许多PRP 产品分为4类:纯富血小板 血浆(P-PRP), 含白细胞丰富的富血小板血浆(LR-PRP), 纯富血小板纤维蛋白(P-PRF) 和富含白细胞纤维蛋白(LR-PRF)。2012 年 ,P-PRP 和L-PRP 也被分为激活和非激活。 这些产品由一个完全自动化的封闭系统或手动手册制备。这些PRP 产品是由一个完全 自动化的封闭系统或手工制备。强调了提到PRP 制剂中白细胞存在的重要性。他们还建议使用适当的术语来表示非活化或活化的PRP 制剂和血小板凝胶。随后德隆等提出 了血小板反应蛋白分类系统,称为血小板、激活、白细胞(PAW), 基于血小板的绝对数量,
包括4个血小板浓度范围。其他参数包括血小板活化剂的使用和白细胞是否存在(即中 性粒细胞)。米什拉等提出了一个类似的分类系统。几年后,莫特纳和他的同事们描述 了一个更精致和详细的分类系统(PLRA) 。描述绝对血小板计数、白细胞含量(阳性或 阴性)、中性粒细胞的百分比、红细胞(阳性或阴性)以及是否使用外源性激活是很重要 的。2016年,马加隆等发表了基于注射血小板的剂量、生产效率、获得的PRP 纯度和激 活过程的DEPA 分类。随后,拉娜和她的同事们引入了MARSPILL 分类系统,重点关 注外周血单核细胞。最近,科学标准化委员会提倡采用国际血栓和止血学会的分类体 系,这是基于对再生医学应用血小板产品的标准化使用的一系列共识建议,包括冷冻和 解冻血小板产品。基于各种从业者和研究人员提出的PRP 分类系统的许多失败的尝试, 以标准化PRP 的生产、定义和配方,将被临床医生采用,这是客观的结论,在未来的几 年里这很可能不会发生。
这些PRP 产品是由一个完全自动化的封闭系统或手工手册制备。此外,临床PRP 产品技术继续发展,科学数据表明需要不同的PRP 配方来在特定条件下治疗不同的病 理变化。因此,我们预计理想PRP 生产的参数和变量在未来将继续增长PRP 制备方法 正在进行中:基于PRP 术语和产品描述,针对不同的PRP 配方已经发表了几个分类系统。 遗憾的是,对于PRP 或任何其他自体血液和血源性制剂的全面的分类系统还没有达成 共识。理想情况下,一个分类系统应该集中于PRP 的各种特征、定义和适当的命名法, 这些命名法与治疗决策有关,以治疗特定患者的病情。最近,阿尔苏苏和哈里森提出 了一个更详细和更完整的分类系统。这包括数字和字母特征的组合,基于白细胞(L 或 P)、纤维蛋白含量(高:PRF)、激活或未激活(I或 II)、血小板浓度(A:<900×/μL;B:900-
1700×/μL;C:>1700×/μL) 和制备类别(重力血小板隔离技术;标准细胞分离器;和自 体选择性过滤)。这种简单、准确和实用的分类系统产生了一个反映产品属性的独特术 语(例如,L-PRPIBI) 。 这种分类系统可能有助于澄清科学文献中的混淆和目前观察到 的关于这些治疗方法的误导性结论。
第二节富血小板血浆(PRP) 的临床作用及生物学机制
一、PRP的镇痛效果
活化血小板释放许多促炎和抗炎介质,它们不仅能诱导疼痛,还能减轻炎症和疼 痛。一旦应用,PRP 的典型血小板动力学会在组织修复和再生之前,通过与合成代谢和
分解代谢过程、细胞增殖、分化和干细胞调节相关的多种复合途径来改变微环境。这些
PRP特征导致了PRP 在各种临床病理条件下的应用,这些应用通常与慢性疼痛有关(如
运动损伤、骨科病理学、脊柱疾病和复杂的慢性创伤),尽管确切的机制尚未完全清楚。
2008年,Everts 等人首次报道了一项随机对照试验,研究肩部手术后用自体缓冲层制备
和用凝血酶激活的自体PRP 配方的镇痛效果。他们注意到视觉模拟量表(VAS) 的分数
显著降低,阿片类镇痛药物的使用效果以及术后康复更加理想。值得注意的是,它们反
映了激活的血小板的镇痛作用,并假设了血小板释放5-HT 的机制。简单地说,血小板 在新制备的PRP 中休眠。在直接或间接(组织因子)血小板激活后,血小板改变形状,形 成假足动物,以促进血小板聚集。随后,它们释放细胞内α颗粒和致密颗粒。用活化 的PRP 治疗的组织将受到PGFs 、细胞因子和其他血小板溶酶体的侵入。更具体地说, 当致密颗粒释放其内容物时,将释放大量调节疼痛的5-HT 。在 临 床C-PRP 中,血小板 浓度比外周血中高出5~7倍。因此,血小板中5-HT 的释放是天文数字。有趣的是,斯 普罗特等报道称,针刺后疼痛明显减轻,血小板来源的5-HT 浓度显著降低,随后5-HT 血浆水平升高。在周围,内源性的5-HT 由血小板、肥大细胞和内皮细胞释放,以应对组 织损伤或手术创伤。有趣的是,在神经外周发现了多个5-HT 受体,证实了5-HT 可以干 扰外周部位的伤害性传递。这些研究表明,5-HT 可以通过5-HT₁ 、5-HT₂ 、5-HT₃ 、5-HT₄ 和5-HT₇ 受体影响外周组织部位的伤害性感受性传递。进一步的临床研究有必要清楚地了解PRP 衍生的5-HT在慢性和退行性病理中的疼痛调节作用的分子机制。在镇痛 动物模型试验之后,其他的数据说明了PRP 潜在的镇痛作用。由于这些研究中包含了 太多的变量,因此在这些模型中得出比较统计结论具有挑战性。一些研究表明,治疗病 理性肌腱病或腱袖撕裂的患者几乎没有缓解疼痛。相反,其他的一些研究表明,PRP 减 轻甚至消除了肌腱病、骨关节炎、足底筋膜炎和其他足和踝关节疾病患者的疼痛。最 终血小板浓度和生物细胞组成已被确定为PRP的关键特征,这有助于PRP 应用后观察 到的一致镇痛效果。其他变量包括PRP 传递方法、应用技术、血小板活化方案、释放的 PGFs和细胞因子的生物活性水平、应用PRP 的组织类型和损伤类型。值得注意的是, 库夫勒谈到了PRP 在缓解轻度到严重慢性神经性疼痛患者疼痛中的潜力,后者继发于 非再生神经受损。令人震惊的是,在接受治疗的患者中,神经病性疼痛在手术后至少 6年内仍然被消除或减少。此外,所有患者在手术应用PRP 后的3周内疼痛开始减轻。 最近,在术后创面和皮肤护理领域也观察到类似的PRP 镇痛作用。有趣的是,作者报告 了伤口疼痛与血管损伤和皮肤组织缺氧相关的生理机制。他们还讨论了新血管生成在 优化氧合和营养传递方面的重要性。他们的研究表明,与对照组相比,PRP 治疗患者的 疼痛明显减轻,而PRP 治疗患者的血管生成也显著增加。最后,乔哈尔和他的同事进行 了系统的回顾和Meta 分析,得出PRP 可减轻骨科适应证患者的疼痛,特别是治疗肱骨 上髁炎和膝关节骨关节炎患者的疼痛的论证。
二、PRP 和促血管生成作用
在精确的再生医学治疗中,临床PRP(C-PRP) 制剂允许传递由靶组织部位激活的 高浓度血小板释放的生物分子。结果,各种级联被启动,促进现场免疫调节、炎症过程 和血管生成,以促进愈合和组织修复。血管发生源于多种生物机制,包括内皮细胞迁移、 增殖、分化和分裂。这些细胞过程是形成新血管的先决条件。它们对原有血管的生长 至关重要,以恢复血流和支持组织修复和组织再生的高代谢活性。这些新血管允许输 送氧气和营养物质,并从经过处理的组织中去除副产物。血管生成活性由刺激的促血 管生成因子VEGF 和抗血管生成因子如血管抑素和血栓应答蛋白-1(TSP-1) 调节。在 病变和退行性的微环境中(包括低氧张力、低pH 值和高乳酸水平),局部血管生成因子恢 复血管生成活性。几种血小板可溶性介质,如bFGF 、TGF-β 和VEGF, 刺激内皮细胞 产生新的血管。
三 、PRP 血小板促血管生成和抗血管生成特性
在过去的几十年里,已发表的研究证明了血小板在原发性止血、血栓形成、生长因 子和细胞因子释放以及作为组织修复过程的一部分调节血管生成中的关键作用。令人 矛盾的是,PRP 在α颗粒中包含促血管生成生长因子和抗血管生成蛋白和细胞因子(如 PF4、纤溶酶原激活抑制剂-1和TSP-1), 靶向释放在血管形成中发挥作用的特定因子。
因此、PRP在控制血管生成调节中的作用可以通过特异性细胞表面受体的激活来确定, TGF-β同时引起促血管生成反应和抗血管生成反应。在病理性血管生成和肿瘤血管 生成中、已经证明了血小板在促使血管生成途径中的能力。最重要的是,公认的观点是, 血小板对血管生成的整体作用是促进血管生成和刺激作用。PRP 治疗可以控制血管生 成的诱导,这将有助于许多疾病的治疗效果,如伤口愈合和组织修复。PRP 的作用,更 具体地说,是传递高浓度的PGFs 和其他血小板细胞因子可以诱导血管生成、血管生成 和动脉生成,因为基质细胞衍生因子-1a 与内皮祖细胞上的CXCR4 受体结合(如表4-3 所示)。
表4-3血小板衍生的促血管生成和抗血管生成的生长因子
促血管生成
抗血管生成
血管内皮(细胞)生长因子(VEGF)
肿瘤坏死因子-β(TGF-β₁)
血小板衍生生长因子(PDGF)
纤溶酶原活化抑制剂(PAI)
肿瘤坏死因子-β(TGF-β₁)
血栓应答蛋白(TSPO)
表皮生长因子(EGF)
血管增生抑制素
5-羟色胺
内皮他丁
基质细胞衍生因子1(SDF-1)
血小板因子IV(PF4)
血管生成素1,-2
趋化因子C-X-C基序配体(CXCL4L)
基质金属蛋白酶(MP-1,-2)
金金属蛋白酶组织抑制因子(TIMPS)
白细胞介素-8(IL-8)
一
比尔等表明,PRP 增强缺血新生血管,可能是由于刺激血管生成、血管生成和动脉 生成。在体外模型中,通过大量不同的PDGs 诱导内皮细胞增殖和毛细血管形成,其 中VEGF是主要的血管生成刺激因子。恢复血管生成通路的另一个重要和必要因素 是多个PGF之间的协同作用。与单个生长因子活性相比,血小板衍生的生长因子-BB (PDGF-BB) 和VEGF 的协同活性导致了成熟血管网络的快速形成。这些因素的联合活 性最近在一项研究小鼠慢性低灌注大脑副循环增加的研究中得到证实。最重要的是, 一项测量人脐静脉内皮细胞增殖效应和各种血小板浓度,对选择PRP 制备装置和血小 板剂量浓度策略的体外研究表明,最佳血小板剂量为1.5×/μL, 以促进血管生成。血小 板浓度过多可能会抑制血管生成过程,因此其效果较差。
四 、PRP和细胞衰老
在生理衰老过程中,细胞的复制也会导致细胞衰老,MSCs 的再生能力下降。在体 内,许多细胞类型可以衰老并在各种组织中积累,衰老细胞可以大量存在。在受损的免疫系统、组织损伤或压力相关因素中,衰老细胞的积累似乎随年龄的增长而增加。细胞 衰老机制已被确定为年龄相关疾病的诱因,如骨关节炎、骨质疏松症和椎间盘变性。多 种刺激会加重细胞衰老,作为反应,衰老相关的分泌表型(SASP) 分泌高浓度的蛋白质 细胞和细胞因子。这种特殊的表型与衰老细胞有关,在衰老细胞中,它们分泌高水平的 炎症细胞因子(如IL-1 、IL-6 、IL-8)、生长因子(如TGF-β 、HGF 、VEGF 、PDGF)、基质金 属蛋白酶(MMPs) 和组织蛋白酶,特别是在关节病理学和骨骼肌疾病中。与年轻人相比, SASP 随着年龄的增长而增加,稳态过程被破坏,导致细胞衰老和再生能力降低。此外, SASP 可以组织与各种免疫介质的通信,使免疫细胞激活促进衰老细胞清除。了解衰 老细胞的作用和功能有助于MSK 肌肉和慢性伤口的愈合和组织重塑。值得注意的是, SASP 在促进细胞可塑性和组织再生反应方面发挥着重要的作用,引入了衰老细胞的瞬 态治疗传递的概念,衰老主要是一个有益的再生过程。
五 、细胞衰老和 PRP 修复作用
人们已经认识到,随着干细胞数量的下降,衰老影响干细胞的性能。同样地,在人
类中,干细胞的硬化、增殖和分化等特征也会随着年龄的增长而减少,衰老会降低幼细 胞及干细胞的特性,使生长因子受体的数量减少。 一项动物研究显示,PDGF 的浓度在 年轻的马身上更高。年轻人中生长因子(GF) 受体数量的增加和GFs 数量的增加可能会 引发年轻人比老年人对PRP 治疗有更好的细胞反应。这些发现揭示了为什么PRP 治 疗 在干细胞数量较少且“质量差”的老年患者中效果较差甚至无效的原因。已证实,注射 PRP后,衰老软骨的衰老过程会逆转,软骨细胞的静止状态会增加。 PRP 组显示了对细 胞外基质的直接作用,增加了I 型胶原,降低了金属-蛋白酶的合成,表明PRP 可以对 抗细胞衰老,同样也适用于退行性MSK 疾病。在另一项研究中,PRP 被用于衰老小鼠 的衰老骨髓干细胞,该研究发现,PRP 能够在重建细胞衰老相关标志物的同时,恢复衰 老干细胞的多种功能,如细胞增殖和集落形成。最近,奥伯罗尔和他的同事广泛研究了 细胞衰老在减损肌肉再生中的作用,评估了PRP 和贫血小板血浆(PPP) 作为骨骼肌修复 的生物治疗选择。他们设想,PRP 或 PPP 治疗骨骼肌修复将基于定制的生物因子,通过 靶向SASP 特异性细胞标记物和其他导致纤维化发展的因素。在PRP 应用之前,靶向 细胞衰老可以通过降低局部SASP 因子来提高生物治疗效果的再生特性。另一种改善 骨骼肌再生PRP 和PPP 治疗结果的选择是使用感官溶解剂选择性地去除衰老细胞。毫 无疑问,最近关于PRP 对细胞衰老的影响的研究发现令人鼓舞,但仍处于起步阶段。因 此,现在提出任何建议都不恰当。
六 、血小板在骨髓浓缩物中的作用
PRP 和骨髓抽吸浓缩物(BMACs) 正被用于一系列临床治疗和外科手术。 PRP 成 分不仅调节细胞迁移和细胞增殖,而且还有助于血管生成和细胞外间质(ECM) 的重塑,以创造一个有利的微环境,增强组织修复和再生。BMACs 是包括骨髓间充质干细胞 (BMMSCs) 在内的异质细胞组成,使其成为再生药物修复治疗的内源性细胞来源。它 们通过减少细胞凋亡、纤维化和炎症,并激活导致细胞增殖的级联反应而起作用。此外, BMMSCs还具有分化为多种细胞谱系的潜力,包括成骨细胞、脂肪细胞、成肌细胞、上 皮细胞和神经元细胞,它们还通过旁分泌和自分泌途径促进血管生成。同样重要的是, BMMSCs是独立于免疫特异性细胞的疫调节作用的贡献者,参与伤口炎症期的修复。 此外,BMMSCs 支持细胞募集到新血管生成治疗部位,加速局部血运重建。尽管PRP 和BMAC 的组织采集、标本制备和作用机制不同,但研究表明它们可以互补。事实上, 将PRP 和BMAC 结合成一种生物产品可能还有额外的优势。首先,PRP 能够提供合适 的微环境,使骨髓间充质干细胞增强细胞增殖和分化,增加新血管生成。其次,PRP 与 BMAC一起作为这些细胞的支架。相反,PRP 与 BMAC 结合可以成为吸引BMMSC 种 群的强大生物工具。PRP-BMAC 复合物已被用于治疗肌腱疾病、创伤、脊髓损伤、椎间 盘退变和骨软骨缺损,具有巨大的再生潜力。遗憾的是,虽然BMAC 细胞成分中包含 血小板,但在提取骨髓和BMAC 处理后血小板浓度的报道并不多,而血小板可以通过 适当的抽吸方法提取,需要进一步的研究来了解额外血小板浓缩物与BMAC 联合使用 的必要性。目前尚无关于血小板与MSC (或其他骨髓细胞)的最佳细胞比例的数据,这 导致了MSC 营养机制在组织修复中的积极作用受到限制。理想情况下,可以优化骨髓 采集设备和技术,以提取足够数量的骨髓血小板。
七、PRP生长因子与BMAC营养效应
PRP血小板生长因子是参与BMAC 修复过程的关键蛋白。 PGFs 和其他参与 BMAC营养过程的细胞因子的多样性,通过减少细胞凋亡、合成代谢和抗炎作用,通过 旁分泌和自分泌途径激活细胞增殖、分化和血管生成,启动组织修复。在骨关节炎治疗 中,PDGF 通过MSC 增殖和抑制IL-1诱导的软骨细胞凋亡和炎症在软骨再生和维持稳 态中发挥着特异性作用。此外,3种TGF-β 亚型在刺激软骨生成、抑制炎症方面具有 活性,并显示了它们通过分子间作用促进MSC 相关组织愈合的能力。 MSC 营养效应 与PGF 活性和修复性细胞因子的分泌有关。理想情况下,所有这些细胞因子都应该存 在于BMAC 治疗试剂管中,并运送到组织损伤部位,以促进最佳MSC 相关的治疗性组 织愈合。有趣的是,PRP 直接注射到骨关节炎软骨下骨,可导致MSCs 减少,提示临床 治疗效果改善。治疗效果是由骨关节炎患者滑膜液中出现的促炎过程的减少所介导的。 关于BMACs中PGFs的存在或浓度,或支持BMMSC 营养作用所需的理想比率的信息 最少。一些临床医生将高浓度的PRP 与BMACs 结合使用,以获得潜在的更具有生物 活性的移植物,预计将优化再生医学治疗结果。然而,现有的安全性和有效性数据表明, 将高PRP 浓度与BMAC 联合使用是一种更有效的治疗选择。因此,我们认为,通过高 血小板浓度启动骨髓间充质干细胞在现阶段可能并不适用。
八、血小板与抗血小板药物和非甾体抗炎药的相互作用
PRP含有广泛的分泌谱,由许多生物介质组成,PRP 的治疗作用归功于这些介质。 虽然血小板释放的治疗介质是众所周知的,但这些合成和分解剂的最佳配方和动力学 尚未完全了解。实现治疗剂型的主要限制之一是克服这些生物介质的可变性,以靶向 调控良好引发的效应,这些效应是一贯的、可重复和对临床有益的。为此,药物如非甾 体抗炎药(NSAIDs) 可以影响血小板分泌体的释放。在最近的一项开放标签固定序列 研究中,每天摄入81mg 阿司匹林(ASA) 可降低关键介质的表达,如TGF-β 、PDGF 和 VEGF。 这些作用归因于环氧化酶-1(COX-1) 的不可逆抑制和环氧化酶-2(COX-2) 的 可修饰抑制,这两种酶是下游血小板脱粒所需的。最近的一项系统综述发现,抗血小板 药物可能以COX-1 和COX-2 依赖的方式降低生长因子释放水平,15项研究中有8项 发现生长因子降低。药物制剂(如非甾体抗炎药)常用于缓解骨骼肌疾病引起的疼痛和 减少炎症。非甾体抗炎药的作用机制是通过不可逆地结合COX 酶和调节花生四烯酸 途径抑制血小板活化。因此,在整个血小板寿命中,血小板功能会发生改变,从而阻止 PGF 信号。非甾体抗炎药抑制细胞因子的产生(如PDGF、FGF、VEGF 和白细胞介素 IL-1b 、IL-6和IL-8), 同时增强TNF-α 的作用。然而,关于非甾体抗炎药对PRP 的分子 影响的数据很少。对于使用非甾体抗炎药的患者进行PRP 准备和给药的最佳时间还缺 乏共识。
九、临床应用富血小板血浆与康复治疗相结合
尽管基础科学研究表明物理治疗和机械负荷在PRP 注射后肌腱结构的恢复中具有 明确的作用,但对于骨骼肌疾病(MSK) 的PRP 治疗后的最佳康复方案尚未达成共识。 PRP治疗包括在局部组织环境中注射浓缩血小板以调节疼痛和促进组织修复。膝骨关 节炎的临床证据最强。然而,使用PRP 治疗症状性肌腱病变是有争议的,报道的结果有 好有坏,动物研究通常显示PRP 浸润治疗后肌腱病变的组织学改善。这些研究表明,机 械负荷可再生肌腱,负荷与PRP 注射肌腱愈合是协同的。 PRP 制剂、生物制剂、注射方 案和肌腱损伤亚型的差异可能导致临床结果的差异。
参考文献
[1]Degen RM,Bernard JA,Oliver KS,et al.Commercial separation systems designed for preparation of platelet-rich plasma yield differences in cellular composition[J].HSS J,2017,13:75-80.
[2]Frey C.,Yeh P.C.,Jayaram P.Efffects of Antiplatelet and Nonsteroidal Anti-inflflammatory Medications on Platelet-Rich Plasma:A Systematic Review[J].Orthop.J.Sports Med,2020,8.
[3]张颖,谭洪波,黄红梅.富血小板血浆PRP 临床实践与病例分享[M]. 西安:陕西科学技 术出版社,2022.
[4]Ying Zhang,Mo Ruan ,Yongqing Xu,et al.Cartilage Injury after Patellar Dislocation Surgeryand Evaluation of the Effect of Platelet-Rich Plasma Treatment by Algebraic Reconstruction Techniques Based MRI[J].Hindawi Scientific Programming Volume,2021,10:7.
[5]Ying Zhang,Mo Ruan,Hongbo Tan,et al.Analysis of the Effect of Intra-Articular Iniection of PRP on Knee Arthritis Pain Based on MRI Image Segmentation Algorithm[J].Journal of Medical Imaging and Health Informatics,2021,11:1-5.
[6]Mannava S.,Whitney K.E.,Kennedy M.I,et al.The Inflfluence of Naproxen on Biologica Factors in Leukocyte-Rich Platelet-Rich Plasma:A Prospective Comparative Study[J]. Arthrosc.J.Arthrosc.Relat.Surg.2019,35:201-210.
[7]Sundman EA,Cole BJ,Fortier LA.Growth factor and catabolic cytokine concentrations are influenced by the cellular composition of platelet-rich plasma[J].Am J Sports Med. 2011,39:135-140.
[8]Boesen AP,Hansen R,Boesen MI,et al.Effect of high-volume injection,platelet-rich plasma, and sham treatment in chronic midportion achilles tendinopathy:a randomized double-blinded prospective study[J].AmJSports Med,2017,45:2034-2043.
[9]Krogh TP,Ellingsen T,Christensen R,et al.Ultrasound-guided injection therapy of Achilles tendinopathy with platelet-rich plasma or saline:a randomized,blinded,placebo-controlled trial[J].AmJSports Med.2016,44:1990-1997.
[10]Riboh JC,Saltzman BM,Yanke AB,et al.Effect of leukocyte concentration on the efficacy of platelet-rich plasma in the treatment of knee osteoarthritis[J].AmJ Sports Med.2016,44:792- 800.
[12]Filardo G,Di Matteo B,Kon E,et al.Platelet-rich plasma in tendon-related disorders:results and indications[J].Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc,2016,1:90-102.
[13]Smith K M,Le A,Costouros JG,et al.Biologics for Rotator Cuff Repair:A Critical Analysis Review[J].Jbjs Reviews,2018,6:10.
[14]Vavken P,Sadoghi P,Palmer M,„et al.Platelet-rich plasma reduces retear rates after arthroscopic repair of small-and medium-sized rotator cuff tears but is not cost-effective[J].AmJ Sports
Med,2015,43:1-6.
[15]Cole BJ,Karas V,Hussey K,et al.Hyaluronic acid versus platelet-rich plasma:a prospecive, double-blind randomized controlled trial comparing clinical outcomes and effects on intra-
articular biology for the treatment of knee osteoarthritis[J].AmJSports Med,2017,45:39-46.
[16]Carballo CB,Nakagawa Y,Sekiy LJet al.Basi science of articular cartilage[J].Clin Sports Med, 2017,36:13-25.
[17]Rayegni SM,Racissadat SA,Theri MS,et al.Does intra rticular platelet rich plasma injection improve function,pain and quality oflife in patients with osteoarthritis of the knee?A randomized clinical tria [J].Orthop Rev.2018,3:24-27.
[18]Braun HJ,Kim HJ,Chu CR,et al.The effect of platelet-rich plasma formulations and blood products on human synoviocytes:Implications for intra-articular injury and therapy[J] American Journal of Sports Medicine,2014,42:5
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