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富血小板血漿治療慢性難愈性創(chuàng)面的機(jī)制研究及其應(yīng)用展望

2021-01-10 04:58:31華天楨李春震
上海醫(yī)學(xué) 2021年7期
關(guān)鍵詞:胞外基質(zhì)纖維細(xì)胞自體

華天楨 李春震 房 賀

慢性難愈性創(chuàng)面亦稱慢性傷口或潰瘍,國(guó)際傷口愈合學(xué)會(huì)將其描述為無(wú)法通過(guò)及時(shí)有序的正常修復(fù)過(guò)程恢復(fù)其解剖和功能完整性的創(chuàng)面。糖尿病、缺血、壓力等因素可引起包括創(chuàng)傷感染、壓迫性潰瘍、靜脈性潰瘍、糖尿病潰瘍?cè)趦?nèi)的諸多慢性創(chuàng)傷[1]。

富血小板血漿(platelet-rich plasma, PRP)是將血液離心后,濃縮得到的血小板富集物,亦稱血小板凝膠或濃縮血小板。血小板在組織損傷后的止血和創(chuàng)面愈合中起關(guān)鍵作用,創(chuàng)傷后血小板形成血凝塊,從而達(dá)到止血和密封組織的目的[2]。血小板具有趨化作用,可調(diào)節(jié)創(chuàng)面愈合過(guò)程。持久的血小板活化效應(yīng)由30余種生長(zhǎng)因子的表達(dá)引起。PRP可促進(jìn)燒傷、放射治療燒傷,以及美容外科、整形外科、口腔科、骨科和胸外科手術(shù)的傷口愈合。自體PRP不發(fā)生免疫排斥反應(yīng),較少造成組織損傷,具有較好的臨床應(yīng)用前景[3]。以下就PRP治療慢性難愈性創(chuàng)面進(jìn)行綜述,以期能夠更好地指導(dǎo)臨床應(yīng)用和基礎(chǔ)研究。

1 創(chuàng)面愈合機(jī)制和創(chuàng)面難愈合機(jī)制

創(chuàng)面的愈合需要經(jīng)歷炎癥期、增殖修復(fù)期和重塑成熟期3個(gè)時(shí)期,多種細(xì)胞和生長(zhǎng)因子在各個(gè)時(shí)期發(fā)揮作用,共同促進(jìn)組織愈合。創(chuàng)面形成后,局部立即發(fā)生凝血反應(yīng),進(jìn)入炎癥期[4]:毛細(xì)血管舒張、通透性增加;白細(xì)胞聚集于創(chuàng)面,吞噬清除壞死組織。隨后創(chuàng)面進(jìn)入到增殖修復(fù)期:成纖維細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞增殖和遷移,產(chǎn)生的膠原纖維和黏多糖參與創(chuàng)面修復(fù)。最后創(chuàng)面進(jìn)入重塑成熟期:即塑形重建階段,膠原溶解伴隨機(jī)械力學(xué)特征變化,局部血管得以重建。

慢性難愈性創(chuàng)面的誘因包括血管閉塞、壓迫性壞死、脂膜炎、感染、炎癥、腫瘤、物理因素、化學(xué)藥物和人為原因等。其發(fā)病機(jī)制主要為創(chuàng)面愈合的炎癥期、增殖修復(fù)期和重塑成熟期出現(xiàn)異常。

1.1 炎癥反應(yīng)過(guò)度 衰老、低氧、細(xì)菌感染等因素可顯著提高難愈性創(chuàng)面中炎癥細(xì)胞和因子的含量,延緩創(chuàng)面愈合[5]。老年患者創(chuàng)面處的中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等常發(fā)生吞噬能力下降等變化,中性粒細(xì)胞過(guò)度分泌絲氨酸蛋白酶、基質(zhì)金屬蛋白酶等蛋白水解酶而破壞細(xì)胞外基質(zhì)[5]。低氧和細(xì)菌感染造成纖維蛋白的合成減少,延遲了傷口愈合[6]。缺氧使組織表達(dá)內(nèi)皮黏附分子,誘發(fā)巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞表達(dá)IL-1α、IL-1β、TNF-α等促炎細(xì)胞因子,造成活性氧簇與抗氧化劑失衡,引發(fā)細(xì)胞膜破潰,從而導(dǎo)致炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生[7]。細(xì)菌感染導(dǎo)致創(chuàng)面難愈,創(chuàng)面處的細(xì)菌形成生物膜,膜中的多聚細(xì)胞外基質(zhì)可促進(jìn)細(xì)菌繁殖并使其逃避機(jī)體的抗菌作用和免疫反應(yīng);生物膜還可使細(xì)菌從炎性滲出物中獲得穩(wěn)定的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源,導(dǎo)致發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)度炎癥反應(yīng)[8]。

1.2 增殖修復(fù)期和重塑成熟期異常 增殖修復(fù)期內(nèi),編碼創(chuàng)面細(xì)胞的細(xì)胞外基質(zhì)纖連蛋白、層黏連蛋白等的基因表達(dá)減少,使Ⅰ型膠原纖維和蛋白多糖等外層疏松基質(zhì)含量減少,影響細(xì)胞的正常遷移。有研究[9]結(jié)果表明,難愈性創(chuàng)面的細(xì)胞外基質(zhì)糖化會(huì)引起細(xì)胞外基質(zhì)不穩(wěn)定,造成纖維細(xì)胞的衰老、凋亡,抑制細(xì)胞的增殖、遷移和血管肉芽組織的生成,進(jìn)而使創(chuàng)面的修復(fù)難以進(jìn)行。

2 PRP治療慢性難愈性創(chuàng)面的機(jī)制

PRP通過(guò)參與創(chuàng)面愈合的各個(gè)階段治療慢性難愈性創(chuàng)面。

2.1 PRP中血小板參與創(chuàng)面凝血反應(yīng) 血小板來(lái)源于巨核細(xì)胞,無(wú)細(xì)胞核,細(xì)胞內(nèi)含有α顆粒、致密體和溶酶體[10]。創(chuàng)面形成后,血小板聚集形成初級(jí)血栓。隨后血小板激活凝血酶,將纖維蛋白原催化成纖維蛋白,聚合成纖維蛋白網(wǎng),形成血凝塊。同時(shí),血小板收縮加固了血凝塊,起到二級(jí)止血作用。此外,血小板的α顆粒和致密顆粒釋放的多種細(xì)胞因子和凝血因子等激活周圍血小板,促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)形成,調(diào)節(jié)血管系統(tǒng),進(jìn)一步促進(jìn)創(chuàng)面凝血。自體PRP富集了自身來(lái)源的血小板,更加高效地推動(dòng)清創(chuàng)后創(chuàng)面的初期凝血反應(yīng),為慢性難愈性創(chuàng)面的后續(xù)修復(fù)奠定了基礎(chǔ)。

2.2 PRP參與創(chuàng)面炎癥反應(yīng) PRP主要通過(guò)調(diào)節(jié)創(chuàng)面的炎癥反應(yīng),推動(dòng)難愈性創(chuàng)面修復(fù)?;罨难“寰哂休^好的抗感染和免疫防御能力。PRP通過(guò)分泌血小板堿性蛋白、纖維蛋白肽等血小板抗菌肽發(fā)揮免疫效應(yīng),并表達(dá)Fc受體、補(bǔ)體受體等介導(dǎo)炎癥反應(yīng)[11]。有研究[12]結(jié)果表明,PRP促使炎癥細(xì)胞(巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞)聚集于創(chuàng)面。中性粒細(xì)胞吞噬被細(xì)菌感染的細(xì)胞、壞死組織碎片等,并分泌溶菌酶、吞噬素等殺滅病原體。單核細(xì)胞趨化遷移至創(chuàng)面后發(fā)育為巨噬細(xì)胞,巨噬細(xì)胞清除細(xì)菌等病原體,分泌血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)血管的生成,從而促進(jìn)其他炎癥細(xì)胞的遷移,推動(dòng)創(chuàng)面炎癥反應(yīng)的進(jìn)程。

2.3 PRP參與創(chuàng)面修復(fù)重塑 除了具有調(diào)節(jié)凝血和調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的作用外,PRP還參與修復(fù)組織損傷并促進(jìn)組織再生。PRP中的可溶性纖維蛋白原能夠調(diào)控?fù)p傷部位的主要炎癥細(xì)胞,介導(dǎo)創(chuàng)面愈合過(guò)程中炎癥反應(yīng)向增殖修復(fù)階段轉(zhuǎn)變;構(gòu)成的纖維蛋白網(wǎng),可作為生長(zhǎng)因子等血小板活性成分的釋放載體,有利于白細(xì)胞、血小板等聚集并發(fā)揮作用[13]。

PRP可將生長(zhǎng)因子濃度提高至正常血漿的3~5倍,維持創(chuàng)面處生長(zhǎng)因子的正常比例,使生長(zhǎng)因子發(fā)揮最佳的生理效應(yīng);并可使創(chuàng)面處的生長(zhǎng)因子持續(xù)釋放8~10 d[14]。PRP中的活化血小板可分泌血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、TGF-β、血小板源性生長(zhǎng)因子、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子等與修復(fù)相關(guān)的生長(zhǎng)因子。血小板源性生長(zhǎng)因子是創(chuàng)面形成后產(chǎn)生的第1種細(xì)胞因子,可誘導(dǎo)血管和細(xì)胞外基質(zhì)的生成,以及細(xì)胞擴(kuò)增、遷移;其對(duì)成纖維細(xì)胞具有促增殖、分化作用,介導(dǎo)組織的修復(fù),并通過(guò)對(duì)成纖維細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的募集,增加黏多糖和纖連蛋白的沉積[15]。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子結(jié)合血管內(nèi)皮細(xì)胞受體,促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞擴(kuò)增和血管生成。胰島素樣生長(zhǎng)因子-1和堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子參與生長(zhǎng)板軟骨細(xì)胞的分化,堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子還可促進(jìn)蛋白多糖生成,刺激內(nèi)皮細(xì)胞增殖[16]。其中4類生長(zhǎng)因子與PRP誘導(dǎo)創(chuàng)面修復(fù)的作用關(guān)系密切:①TGF-β可通過(guò)募集創(chuàng)面部位的主要炎癥細(xì)胞(單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞),調(diào)控創(chuàng)面的炎癥反應(yīng),是PRP中介導(dǎo)創(chuàng)面炎癥期向增殖修復(fù)期轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵成分[17];②表皮生長(zhǎng)因子刺激角質(zhì)形成細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和上皮細(xì)胞等增殖,加速創(chuàng)面上皮形成,增加傷口的抗拉強(qiáng)度;③胰島素樣生長(zhǎng)因子可增強(qiáng)角質(zhì)細(xì)胞的活力,刺激成纖維細(xì)胞的生長(zhǎng)[18];④肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子共同調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞等的生長(zhǎng)及其功能,并促進(jìn)上皮修復(fù)、血管和肉芽組織的生成[19]。PRP中的這些成分引起創(chuàng)面的結(jié)構(gòu)重塑,進(jìn)一步推動(dòng)慢性難愈性創(chuàng)面的愈合進(jìn)程。PRP的應(yīng)用使創(chuàng)面處的修復(fù)相關(guān)生長(zhǎng)因子穩(wěn)定、正常釋放,與細(xì)胞結(jié)合后發(fā)生信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),促進(jìn)細(xì)胞增殖、分化和細(xì)胞外基質(zhì)的生成、重塑,為創(chuàng)面愈合奠定了基礎(chǔ)。

3 PRP治療慢性難愈性創(chuàng)面的臨床應(yīng)用

除了單獨(dú)應(yīng)用外,PRP也可聯(lián)合其他療法(如負(fù)壓創(chuàng)面治療技術(shù)、皮瓣移植、脂肪源性干細(xì)胞移植等)治療慢性難愈性創(chuàng)面。

3.1 自體PRP單一療法 目前常用的方法是將自體PRP與激活劑(凝血酶或氯化鈣溶液)按比例混合后于皮下注射至創(chuàng)面,或者將自體PRP在體外激活,制成凝膠,涂抹于創(chuàng)面。有研究[20]結(jié)果顯示,150例接受自體PRP皮下注射和創(chuàng)面PRP凝膠敷用的糖尿病足患者在治療4周后創(chuàng)面均縮小,8周后所有創(chuàng)面均完全愈合,長(zhǎng)期隨訪創(chuàng)面均愈合良好。PRP對(duì)臨床多見的糖尿病性、壓迫性創(chuàng)面等均有良好的治療效果。Suthar等[21]對(duì)24例不同病因(靜脈性潰瘍10例、糖尿病潰瘍9例、動(dòng)脈性潰瘍3例、壓力性潰瘍2例)所致的慢性難愈性創(chuàng)面患者進(jìn)行自體PRP皮下注射和PRP凝膠敷用治療,創(chuàng)面平均持續(xù)時(shí)間為16周;PRP治療4周后見創(chuàng)面肉芽組織生長(zhǎng),創(chuàng)面縮小,最終愈合,創(chuàng)面平均愈合時(shí)間為8.2周。PRP對(duì)臨床上常見的慢性難愈性創(chuàng)面,包括感染性創(chuàng)面、壓迫性創(chuàng)面、血管性創(chuàng)面和糖尿病性創(chuàng)面均有良好的治療效果,表明自體PRP單一療法治療慢性難愈性創(chuàng)面具有有效性和安全性。

3.2 PRP聯(lián)合治療 慢性難愈合性創(chuàng)面的治療的步驟為外科清創(chuàng),封閉傷口,創(chuàng)基處理,敷料覆蓋;植皮、負(fù)壓治療等輔助治療技術(shù)。PRP可聯(lián)合干細(xì)胞、皮瓣移植,以及負(fù)壓、藥物治療慢性難愈性創(chuàng)面。

脂肪來(lái)源的干細(xì)胞或間充質(zhì)干細(xì)胞可通過(guò)分化為影響傷口愈合的細(xì)胞(如成纖維細(xì)胞、角質(zhì)形成細(xì)胞)來(lái)促進(jìn)創(chuàng)面修復(fù)[22];還可通過(guò)釋放生長(zhǎng)因子、抗炎細(xì)胞因子,以及與愈合相關(guān)的肽(如瘦素、脂聯(lián)素)來(lái)促進(jìn)創(chuàng)面修復(fù)[23]。有研究[24]結(jié)果表明,自體脂肪干細(xì)胞移植可能對(duì)放射治療后的慢性瘢痕組織有顯著的修復(fù)作用,對(duì)慢性創(chuàng)傷、動(dòng)脈性潰瘍、壓力性潰瘍、糖尿病足潰瘍的治療亦有療效。脂肪細(xì)胞與PRP聯(lián)合應(yīng)用時(shí),PRP的促血管生成作用使脂肪早期血管化,縮短了移植物的早期缺血期,提高了移植物的存活率,增強(qiáng)了脂肪來(lái)源干細(xì)胞促進(jìn)愈合的特性[25]。PRP還可釋放抗炎趨化因子,減輕炎癥和腫脹,從而促進(jìn)移植物的退化。另有研究[26]認(rèn)為,PRP可能通過(guò)其血漿成分為脂肪細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)支持,而纖維蛋白成分可形成脂肪細(xì)胞支架。因此,PRP聯(lián)合脂肪干細(xì)胞移植是一種簡(jiǎn)單且有效的創(chuàng)面治療方法。

皮瓣移植已廣泛應(yīng)用于創(chuàng)傷修復(fù)和器官重建。創(chuàng)面愈合時(shí),因局部生長(zhǎng)因子活性降低或數(shù)量不足,限制了皮瓣移植在整形外科手術(shù)中的應(yīng)用[27]。血小板的活化常伴隨生長(zhǎng)因子釋放,血小板活化后,可誘導(dǎo)各種與體內(nèi)生長(zhǎng)因子類型和比例相似的生長(zhǎng)因子持續(xù)釋放一段時(shí)間。PRP中的活化血小板可促進(jìn)單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞產(chǎn)生抗感染的活性氧代謝產(chǎn)物,活化血小板也可釋放血小板殺菌肽[28],作用于抗微生物免疫防御,減少皮瓣移植后炎癥反應(yīng)的發(fā)生,促進(jìn)新的軟組織生成。PRP能提升皮肌瓣的成活率,加快創(chuàng)面愈合速度,具有一定的臨床應(yīng)用價(jià)值。

創(chuàng)面負(fù)壓治療是一種通過(guò)向創(chuàng)面施加負(fù)壓,以促進(jìn)其愈合的技術(shù)。PRP與創(chuàng)面負(fù)壓治療技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用可促進(jìn)周圍組織血液循環(huán)和細(xì)胞生長(zhǎng)代謝,減少感染發(fā)生,促進(jìn)慢性難愈性創(chuàng)面的愈合[29]。

多種藥物可用于治療慢性難愈性創(chuàng)面,但單一用藥的治療效果不佳。PRP具有調(diào)節(jié)凝血和調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的作用,將PRP與藥物聯(lián)合應(yīng)用,可發(fā)揮其與藥物的協(xié)同作用。黃芪、麥冬、茯苓、連翹、川芎、熟地黃、白芍、當(dāng)歸、肉桂、炙甘草等中草藥可消腫止血,有效改善局部血液循環(huán),增加創(chuàng)面組織的氧供和營(yíng)養(yǎng)供給。PRP與上述中草藥聯(lián)合使用,可加速血小板的凝血反應(yīng),提高局部中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞等炎癥細(xì)胞,以及成纖維細(xì)胞、膠質(zhì)細(xì)胞、上皮細(xì)胞等修復(fù)細(xì)胞的代謝水平,加快了創(chuàng)面由炎癥期向重塑成熟期的轉(zhuǎn)歸[30]。重組人表皮生長(zhǎng)因子類藥物可促進(jìn)創(chuàng)面細(xì)胞生長(zhǎng)和肉芽組織生成,有效加快創(chuàng)面修復(fù)進(jìn)程[31]。PRP能減輕傷口腫脹,減少傷口滲液,促進(jìn)創(chuàng)面對(duì)外用類藥物的吸收。近期研究[32]結(jié)果表明,西地那非與PRP協(xié)同作用可通過(guò)下調(diào)TNF-α、IL-6等炎癥因子和CRP表達(dá),促進(jìn)創(chuàng)面的膠原重塑、上皮化和血管化,促進(jìn)肉芽組織生成。PRP與藥物協(xié)同作用可減輕創(chuàng)面感染,保護(hù)新生組織,提高臨床治療效果。

4 展 望

PRP在治療慢性難愈性創(chuàng)面中具有諸多優(yōu)點(diǎn):作為自體生物材料,無(wú)免疫排斥風(fēng)險(xiǎn),不傳播疾病[33];提高創(chuàng)面的抗感染能力;PRP中高濃度的生長(zhǎng)因子和纖維蛋白可加速創(chuàng)面的修復(fù)[34];PRP易制備,患者使用后無(wú)不良反應(yīng)發(fā)生。隨著研究的進(jìn)展,一種新型的標(biāo)準(zhǔn)凍干血小板生長(zhǎng)因子制劑(PRP粉)應(yīng)運(yùn)而生[35]。多聚血小板濃縮液冷凍干燥制成的PRP粉保留了PRP的特征,并為解決PRP標(biāo)準(zhǔn)化程度較低、各種研究缺乏一致性、用量未知等問(wèn)題提供了可能。此外,通過(guò)改變離心方法和添加抗凝劑,可得到組成成分和功能與PRP不同的富血小板纖維蛋白(PRF)。PRF是具有致密纖維蛋白結(jié)構(gòu)的凝膠,可直接覆蓋于創(chuàng)面,加速創(chuàng)面的愈合[36]。最新研究[37]結(jié)果顯示,PRF可顯著加快慢性難愈性創(chuàng)面的愈合進(jìn)程,減輕創(chuàng)面疼痛。PRP與其他治療技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用進(jìn)一步提高了慢性難愈性創(chuàng)面的治療效果。新技術(shù)的應(yīng)用為PRP治療慢性難愈性創(chuàng)面增加了更多可能,如在局部使用PRP的同時(shí),運(yùn)用基因技術(shù)和細(xì)胞工程技術(shù)治療表淺、暴露的慢性難愈性創(chuàng)面;通過(guò)DNA分子重組技術(shù),將目的基因?qū)胩囟?xì)胞,誘導(dǎo)或抑制目的基因表達(dá),調(diào)控細(xì)胞行使正常功能,從而達(dá)到治療慢性難愈性創(chuàng)面的最終目的[38]。PRP在臨床上的廣泛應(yīng)用為慢性難愈性創(chuàng)面的治療提供了新的思路。目前,仍需大量的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)進(jìn)一步闡明PRP作用的分子機(jī)制、規(guī)范的制備方法和統(tǒng)一的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn),以便其更好地用于慢性難愈性創(chuàng)面的臨床治療。

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