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PRP在骨修復與再生中的研究進展

2021-03-26 05:56綜述審校
檢驗醫(yī)學與臨床 2021年9期
關鍵詞:離心法自體生長因子

余 建,馬 華,趙 奎 綜述,盧 曼 審校

1.湖北省宜都市第一人民醫(yī)院骨科,湖北宜都 443300;2.博生吉安科細胞技術有限公司,安徽合肥 230000

富血小板血漿(PRP)是從全血中提取出來的含有超過基線水平數倍的血小板濃縮物。PRP的概念始于血液學領域,20世紀70年代血液病學專家提出PRP這一術語,目的是描述最初被用來治療血小板減少癥患者而輸注的血小板計數高于外周血的血漿[1]。進一步的研究發(fā)現(xiàn),當PRP被激活后,其細胞質內含有的α顆粒和致密顆粒會釋放出大量的生長因子和細胞因子,如血小板源性生長因子(PDGF)、轉化生長因子-β(TGF-β)、血管內皮生長因子(VEGF)、表皮生長因子(EGF)、肝細胞生長因子(HGF)、成纖維細胞生長因子(FGF)、胰島素樣生長因子(IGF)-1等,通過多種信號通路介導細胞增殖分化、膠原等細胞外基質合成、新生血管形成[2],進而促進肌腱、韌帶、周圍神經、軟骨和骨等多種組織的修復與再生。由于PRP具有以上生物學活性,加之其來源于自體,無免疫排斥和感染輸血相關傳染病的風險,且對機體損傷小、來源豐富、取材方便、制備簡單、使用不涉及倫理與合法性的問題,近年來已廣泛應用于口腔頜面外科、骨科、心胸外科、神經外科、燒傷科、普外科、婦科、眼科和整形美容科等。但PRP應用于臨床仍缺乏公認的使用標準和治療指南,其制備還沒有統(tǒng)一的標準,且PRP成分復雜,臨床使用的各種PRP產品的制備方法、水平和組分不盡相同,研究結論亦不統(tǒng)一,一些研究甚至得出了相反的結論。本文對PRP的制備、分類及在骨修復與再生中的應用進行總結。

1 PRP的制備及分類

PRP的制備方法眾多,目前尚未形成統(tǒng)一的標準,主要有密度梯度離心法和血漿分離置換法2種方法。

1.1密度梯度離心法 根據血液中各組分沉降系數的不同從全血中分離、提取PRP。按離心次數分為1次離心法、2次離心法和3次離心法。常用的制備法有Anitua法、Sonnleitner法、Petrungaro法、Landersberg法、Aghaloo法等。密度梯度離心法所制備的PRP中血小板的水平和活性受離心力、離心時間、離心次數及離心溫度等多種因素的影響。

1.2血漿分離置換法 該方法是使用血細胞分離儀等專業(yè)設備將全血分離而獲取PRP的一種方法。目前商品化的PRP制備系統(tǒng)主要有Selphyl、Cascade、Plateltex、Regenkit、ACP Arthrex、GPSⅢ、Genesis、SmartPrep2、Proteal、Magellan、Angel、Curasan、RegenLab、RegenPRP、Homemade、JP200、GLO、Kyocera、MyCells、Dr.Shin等[1,3]。此類方法對操作技術要求較高,能快速穩(wěn)定地獲得高質量的PRP,但設備昂貴,且制備的PRP不易保存,需專業(yè)人員完成,多為血液制品相關機構使用,用于血小板的采集和成分輸血,尚未在臨床推廣。

1.3PRP的分類 目前尚無被廣泛認可的PRP分類方法。2009年DOHAN等[4]提出了根據血小板和白細胞水平及纖維蛋白含量的分類方法,2016年MAGALON等[3]提出DEPA(劑量、效率、純度、活化)分類法,2017年LANA等[5]提出了MARSPILL分類法,即M(手工制備或機器制備)、A(激活或未激活)、R(紅細胞數量多少)、S(1次離心還是2次離心)、P(血小板水平為全血中血小板水平的倍數,分2~3倍、4~6倍、7~8倍、9~10倍)、I(是否有影像學指導)、L(白細胞數量)和L(是否光激活),進一步豐富了PRP的分類。

2 PRP在骨修復與再生中的應用

雖然骨組織再生能力強,但高能量創(chuàng)傷、疾病、發(fā)育畸形、腫瘤切除、骨髓炎、截骨及關節(jié)融合手術等仍然可以造成超出骨再生能力的骨缺損,導致骨愈合時間延長或不愈合,出現(xiàn)疼痛、周圍關節(jié)僵硬、運動功能喪失,甚至引起殘疾,給患者身心健康帶來極大的危害。目前臨床上對于此類疾病的治療方法均存在一定的弊端,金標準仍然是自體骨移植。自體骨移植通過骨誘導、骨傳導和成骨三大生物學特性促進成骨,降低了傳染病傳播的風險且不會引起免疫反應。自體骨移植也是評價其他骨替代物移植的基準。然而,自體骨移植由于可取的骨量有限、供區(qū)易出現(xiàn)并發(fā)癥(疼痛、出血、感染、手術時間延長、骨折、瘢痕等),使其臨床應用受限。長期隨訪研究發(fā)現(xiàn),同種異體移植物和合成替代物與宿主不能骨整合。為了解決這一問題,人們把目光轉向了各種生長因子,如PRP、骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMPs)和甲狀旁腺激素。

2.1PRP在骨折、骨不連中的應用

2.1.1體外及動物實驗研究 PRP激活后可釋放多種生長因子,其中TGF-β、VEGF、PDGF、IGF水平最高,人們對這些生長因子的研究也相對透徹。這些活性物質通過促進膠原再生、提高骨痂形成率及促進組織再生而促進骨修復。體外實驗顯示:10%(wt/vol)PRP孵育24 h后,MG-63成骨細胞堿性磷酸酶活性升高,鈣化和礦化增強,成骨相關基因(Ⅰ型膠原、骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2和骨鈣素)的mRNA表達水平增加[6]。YIN等[7]研究也證實:在體外,去白細胞富血小板血漿(P-PRP)促進人骨髓間充質干細胞(BMSCs)增殖、活化和遷移,促進人臍靜脈細胞EaHy926管樣結構形成,從而促進骨缺損修復。YIN等[8]報道PRP具有增強肌源間充質干細胞(M-MSCs)修復兔肱骨大段骨缺損的能力,M-MSCs、PRP聯(lián)合治療組骨再生情況明顯優(yōu)于自然修復組、M-MSCs治療組和PRP治療組,進一步研究顯示其分子機制為PRP促進M-MSCs遷移、增殖,誘導成骨分化。YAMAKAWA等[9]將PRP與骨髓基質細胞聯(lián)合應用治療大鼠股骨節(jié)段缺損,凝膠植入后8周,骨髓基質細胞+PRP(血小板計數100×104/μL)組新生骨比骨髓基質細胞組和PRP組增加約3倍。LPEZ等[10]報道了一項臨床試驗,評估富生長因子血漿(PRGF)在治療狗自然發(fā)生的骨折中的應用,43只尺橈骨或脛腓骨骨折的狗隨機分為兩組(PRGF組和生理鹽水組),所有骨折均采用外固定支架治療,PRGF組術中骨折部位以PRGF浸潤,結果顯示PRGF組骨折愈合較快,與生理鹽水組比較,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。

2.1.2臨床研究 1998年MARX等[11]應用PRP進行骨缺損修復的臨床研究表明,PRP與自體骨移植聯(lián)合應用可提高成骨率,促進骨形成。此后,國內外學者圍繞PRP在骨修復與再生中的應用展開了大量的臨床研究,結果各不相同且缺乏有力的支持性證據,多數研究認為PRP對骨修復與再生有積極的促進作用,聯(lián)合使用時效果明顯,具體如下。WEI等[12]進行了一項前瞻性隊列研究以評估PRP與同種異體骨移植治療移位跟骨關節(jié)內骨折的效果,276例SandersⅢ型跟骨骨折患者隨機分為3組:自體髂骨移植組(101例)、同種異體骨移植聯(lián)合PRP組(85例)、同種異體骨移植組(90例),所有患者均采用跟骨外側“L”形切口、解剖鋼板內固定。研究結果顯示:術后24個月和72個月,自體髂骨移植組與同種異體骨移植聯(lián)合PRP組的影像學參數(Bohler角、Gissane角,以及跟骨的長度、寬度和高度)和臨床療效(AOFAS踝-后足評分)結果相似,均優(yōu)于同種異體骨移植組(P<0.05)。LEE等[13]報道,自體骨髓濃縮液聯(lián)合PRP注射有助于促進人脛骨延長術后牽張成骨過程中的骨形成、骨愈合。SAMY[14]對PRP治療股骨頸骨折的療效進行了前瞻性研究,60例患者隨機分為兩組,每組30例,A組采用閉合復位3枚空心螺釘內固定,B組在A組基礎上加用PRP治療。研究結果顯示,B組骨折臨床及影像學愈合時間均短于A組。LOQUERCIO等[15]報道,血小板凝膠作為輔助治療手段可促進良性骨巨細胞瘤大段骨缺損后的骨重建,明顯縮短術后骨愈合所需的時間。在一項PRP治療長骨骨不連的前瞻性研究[16]中,94例長骨骨不連患者(脛骨35例,股骨30例,肱骨11例,橈骨4例,尺骨12例,尺橈骨2例)接受PRP治療,在X線機監(jiān)視下,每個骨不連部位注入15~20 mL自體PRP(>2 000 000個血小板/微升),每月1次,臨床和影像學評估骨折愈合情況。結果顯示:82例患者4個月后骨折愈合,無并發(fā)癥。GHAFFARPASAND等[17]進行了一項隨機、雙盲、安慰劑對照的臨床試驗,研究PRP對長骨骨不連骨折愈合率的影響,75例成人長骨(股骨、脛骨、肱骨、尺骨)骨不連患者隨機分為PRP組(37例)和生理鹽水組(38例),行髓內釘或切開復位內固定聯(lián)合自體髂骨移植,分別在骨折處骨膜周圍注射5 mL PRP和5 mL生理鹽水,隨訪并行臨床和影像學評估至術后9個月。結果發(fā)現(xiàn):PRP組治愈率明顯高于安慰劑組(81.1%vs.55.3%,P=0.025),注射PRP還可縮短愈合時間(P=0.046)。ACOSTA-OLIVO等[18]報道了一項前瞻性隨機單盲臨床試驗,研究選取16例肱骨干骨折延遲愈合的患者隨機分為試驗組和對照組,所有患者均采用切開復位4.5 mm鎖定加壓鋼板(LCP)內固定聯(lián)合自體髂骨移植手術治療,試驗組在閉合手術切口前于手術部位應用PRP,結果顯示試驗組骨性愈合時間[(19.9±2.25)周]短于對照組[(25.44 ±2.06)周],差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。

然而,PRP對骨缺損愈合產生負面影響的試驗和臨床研究并不罕見。KNAPEN等[19]進行的動物研究表明,在12周的引導骨再生過程中,富白細胞-血小板纖維蛋白(L-PRF)對骨的動力學、骨質和骨量沒有影響。FRANKLIN等[20]報道PRP未能加速狗脛骨高位截骨術后骨愈合。FAOT等[21]報道,在為期4周的實驗中,L-PRF沒有促進兔未超過臨界尺寸脛骨骨缺損的修復,且前2周內L-PRF對骨小梁連接有抑制作用。SINGH等[22]進行了一項前瞻性隨機對照研究以評估PRP在急性股骨骨折愈合中的作用,研究選取72例年齡18~60歲急性閉合性股骨干骨折患者(男69例,女3例)隨機分為研究組(33例)和對照組(39例),研究組行髓內釘內固定聯(lián)合PRP治療,對照組行單純髓內釘內固定治療,每月測量皮質與骨痂的比例,評估骨折愈合情況,結果顯示組間差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。作者由此得出結論:PRP對閉合髓內釘治療股骨干骨折的愈合無影響。

2.2PRP在脊柱融合術中的應用 脊柱融合術是脊柱外科常用術式之一,經過1個多世紀的發(fā)展,已成為脊柱外科疾病診治中與神經減壓、內植物固定并列的三大必不可少的外科技術,廣泛應用于脊柱退變、創(chuàng)傷、畸形等治療中。然而,10%~40%的患者出現(xiàn)植骨不愈合、延遲愈合或假關節(jié)形成。為了獲得良好的融合效果,采用羥基磷灰石、骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)、PRP等促進骨融合的方法得到了廣泛而深入的研究。IMAGAMA等[23]進行了一項前瞻性研究,比較PRP聯(lián)合自體骨移植與單純自體骨移植在腰椎后外側融合術(PLF)骨愈合中的療效,并進行了長達10年的隨訪。該研究中對照側使用椎板和棘突行自體骨移植,試驗側聯(lián)合使用PRP與自體骨移植,通過CT測定融合面積和骨吸收情況。研究結果顯示:術后3、6個月,試驗側骨融合面積明顯大于對照側,兩者的面積比明顯高于術后2周;試驗側骨吸收率明顯低于對照側,且兩側面積比均較術后2周小。隨訪10年,未發(fā)生與PRP相關的不良事件。KUBOTA等[24]研究得出類似結論,PLF中應用PRP,椎體融合率高,融合塊大,骨愈合快。同樣,也不乏質疑的聲音和不同研究結果[25-26]。

3 小 結

目前圍繞PRP的基礎研究及臨床應用涌現(xiàn)了大量的文獻報道[6-26],研究結果、結論不一,究其原因主要有:(1)PRP概念與定義混亂,其英文名包括platelets concentrate(PC)、autologous platelet concentrates (APCs)、plasma rich in growth factors(PRGF)等,制劑中血小板、白細胞、紅細胞、纖維蛋白等的水平及激活方式沒有統(tǒng)一的標準。(2)分類不一致,制備方法各異。(3)制備、儲存缺乏有效、統(tǒng)一的標準化質控,制備出的PRP質量參差不齊。(4)使用方法(單獨應用還是聯(lián)合應用、治療劑量、治療周期等)無統(tǒng)一指南,一些研究未進行偏倚風險評估,未考慮年齡、性別、疾病類型、疾病進程、藥物等對療效的影響。盡管大多數臨床前研究和臨床研究表明PRP可促進骨再生,為PRP在骨修復與再生中的臨床應用提供了證據,但關于PRP生物學機制的一些關鍵問題仍然不清楚,如致密顆粒是否對骨愈合產生了潛在的負面影響,對其臨床應用還需保持一定的謹慎態(tài)度。即便如此,筆者相信PRP在骨修復與再生中的臨床應用仍具有光明的前景。

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