戰(zhàn)紅旗，孫磊，盧斌，靳洪震，馬劍雄，馬信龍

股骨頭壞死（osteonecrosis of the femoral head，ONFH）是一種常見(jiàn)的難治性關(guān)節(jié)疾病，其病理特征為股骨頭缺血性壞死、骨細(xì)胞死亡和軟骨下骨小梁微骨折，最終會(huì)導(dǎo)致股骨頭塌陷和繼發(fā)性髖骨關(guān)節(jié)炎[1-4]。其病因和發(fā)病機(jī)制尚不清楚，可能由多種因素引起[5]。2009年，在中國(guó)研究人群中觀察到的ONFH病例數(shù)為500 萬(wàn)至750 百萬(wàn)。中國(guó)每年預(yù)計(jì)將出現(xiàn)10萬(wàn)至20萬(wàn)新病例。因?yàn)槠涓甙l(fā)病率和高致殘率的特點(diǎn)，ONFH給患者和醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[6]。晚期ONFH難以保留髖關(guān)節(jié)，所以早期及時(shí)干預(yù)對(duì)降低髖關(guān)節(jié)置換率和提高患者生活質(zhì)量具有重要意義。目前ONFH 的治療方法包括早期治療和晚期治療。早期治療的目的是減輕疼痛和延緩壞死的進(jìn)展，包括患者教育、藥物治療和髓芯減壓術(shù)。早期ONFH 的治療關(guān)鍵在于新骨形成、血管生成、股骨頭內(nèi)部減壓和軟骨下骨的有效支持[7]。但ONFH早期治療后，多數(shù)會(huì)不可逆地進(jìn)展到股骨頭塌陷，需要進(jìn)行全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)（total hip arthroplasty，THA）[8]。因此，保髖手術(shù)及利用干細(xì)胞和生長(zhǎng)因子等新技術(shù)治療和延遲ONFH 是研究的熱點(diǎn)問(wèn)題[9]。近年來(lái)，再生技術(shù)如富血小板血漿（platelet rich plasma，PRP）和干細(xì)胞治療，已逐漸應(yīng)用于臨床，以協(xié)助治療早期ONFH[10]。PRP 是一種含有豐富生長(zhǎng)因子的自體血小板濃縮物，從離心后的新鮮外周全血中獲得。這些細(xì)胞生長(zhǎng)因子可以促進(jìn)血管生成、膠原合成和成骨細(xì)胞及成纖維細(xì)胞的有絲分裂[11,12]，在組織恢復(fù)中至關(guān)重要。本文旨在綜述PRP 治療ONFH的生理機(jī)制和臨床應(yīng)用。

1 PRP治療股骨頭壞死的機(jī)制

1.1 促進(jìn)成骨和血管生成

ONFH 的病理機(jī)制關(guān)鍵在于壞死區(qū)域的成骨祖細(xì)胞和血管缺乏，因此促進(jìn)成骨和血管生成、重建壞死區(qū)的骨結(jié)構(gòu)是早期治療ONFH 的關(guān)鍵所在。PRP含有多種促進(jìn)骨誘導(dǎo)和組織愈合的生長(zhǎng)因子，例如血小板衍生生長(zhǎng)因子（platelet-derived growth factor，PDGF）、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1（transforming growth factor，TGF-β1）、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β2（transforming growth factor，TGF-β2）、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、上皮生長(zhǎng)因子（endothelial growth factor，EGF）、胰島素樣生長(zhǎng)因子（insulinlike growth factor，IGF），以及充當(dāng)骨傳導(dǎo)支架的細(xì)胞黏附分子（纖維蛋白、纖維連接蛋白和玻璃體連接蛋白），這些生長(zhǎng)因子促進(jìn)和加速了正常的骨再生途徑[13,14]。PDGF 刺激骨內(nèi)成骨細(xì)胞有絲分裂，通過(guò)促進(jìn)成骨來(lái)促進(jìn)骨再生。還可以通過(guò)血管生成和巨噬細(xì)胞活化促進(jìn)傷口愈合，間接促進(jìn)骨修復(fù)和骨再生[15,16]。TGF-β1和TGF-β2可激活成纖維細(xì)胞和成骨細(xì)胞前體細(xì)胞有絲分裂并增加其數(shù)量，支持其向成熟的功能性成骨細(xì)胞分化；還能抑制破骨細(xì)胞的形成和骨吸收[16,17]。IGF-1被認(rèn)為可以增加成骨細(xì)胞的數(shù)量，從而加速骨形成[18]。Karakaplan 等[19]報(bào)道，在PRP治療激素性O(shè)NFH兔子的實(shí)驗(yàn)中，PRP治療組的新骨形成率高于單獨(dú)用骨髓注射和單獨(dú)用髓芯減壓術(shù)治療，證明用PRP 治療早期ONFH 有積極作用，并有可能延遲THA的需要。

有研究報(bào)道，單次注射PRP 可以加速血管植入壞死骨的外科血管生成[20]。PRP 的α 顆?？梢葬尫哦喾N生長(zhǎng)因子，VEGF是血管生成途徑中的關(guān)鍵信號(hào)分子。VEGF 通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移刺激血管生成[21]。其他生長(zhǎng)因子，PDGF、TGF-β、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）也可以刺激新生血管生成[21]。值得注意的是，血管生成是由各種生長(zhǎng)因子協(xié)調(diào)調(diào)控的。Brill等[22]報(bào)道，在整個(gè)血管形成過(guò)程中，成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子2（fibroblast growth factor 2，F(xiàn)GF-2）和VEGF 的聯(lián)合作用似乎比單獨(dú)使用FGF-2或VEGF更為關(guān)鍵。Lynch等[23]也加以證明，PDGF、IGF-1、EGF和bFGF以不同組合形成網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，促進(jìn)新生血管的形成。Xu等[24]發(fā)現(xiàn)PRP治療組大鼠血清骨鈣素、VEGF水平明顯升高，顯著上調(diào)β-連環(huán)蛋白（β-catenin）、堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）、VEGF 和血小板內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子-1（即CD31）。

PRP在治療ONFH小鼠模型的實(shí)驗(yàn)中，可顯著上調(diào)VEGF、PDGF、IGF-1 和TGF-β 的mRNA 表達(dá)水平。這提示PRP 可誘導(dǎo)血管生成因子的產(chǎn)生，參與ONFH的血管生成[7]。PRP還可以促進(jìn)其他血管生成相關(guān)因子，如肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子（hepatocyte growth factor，HGF）、細(xì)胞間黏附分子-1（intercelluar adhesion molecule 1，ICAM-1）、骨橋蛋白（osteopontin，OPN）和血小板源性內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子（platelet-derived endothelial cell growth factor，PD-ECGF）的mRNA 表達(dá)水平顯著升高[25]。值得一提的是，血管生成對(duì)新骨的形成至關(guān)重要。

1.2 抑制炎癥反應(yīng)

ONFH 是一種以關(guān)節(jié)慢性炎癥為特征的自身免疫性疾病，特征是釋放促進(jìn)可降解介質(zhì)的炎性細(xì)胞因子，隨后自身免疫細(xì)胞滲入滑膜，導(dǎo)致關(guān)節(jié)損害[25,26]。炎癥細(xì)胞因子已被確認(rèn)參與ONFH的復(fù)雜調(diào)控信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，并由不同的細(xì)胞內(nèi)激酶信號(hào)通路介導(dǎo)，調(diào)節(jié)自身免疫細(xì)胞的募集、刺激、激活[27]。在PRP 治療ONFH小鼠的實(shí)驗(yàn)中，PRP治療組小鼠滑膜細(xì)胞和脾臟中白細(xì)胞介素17A（interleukin-17A，IL-17A）、白細(xì)胞介素1β（interleukin-1β，IL-1β）、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和NF-κB 受體激活蛋白配體（receptor activator of NF-κB ligand，RANKL）的mRNA 水平和濃度均顯著降低，提示PRP 治療通過(guò)有效抑制ONFH 小鼠體內(nèi)的上述炎性細(xì)胞因子的表達(dá)，抑制炎癥反應(yīng)，減少炎癥帶來(lái)的組織損失和破壞[25]。

1.3 抑制糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡

糖皮質(zhì)激素的過(guò)度使用被認(rèn)為是ONFH 最常見(jiàn)的原因之一[7,28]。ONFH與糖皮質(zhì)激素內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)的骨細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡有關(guān)[29,30]。有研究報(bào)道，由PRP 衍生的外泌體（PRP derived exosomes，PRP-Exos）在體內(nèi)外對(duì)糖皮質(zhì)激素-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡具有抑制作用。在內(nèi)皮細(xì)胞中，PRP-Exos激活A(yù)kt和Erk途徑以促進(jìn)細(xì)胞增殖和存活，從而促進(jìn)血管生成。在骨細(xì)胞中，PRP-Exos通過(guò)Wnt/β-catenin信號(hào)傳導(dǎo)途徑拯救成骨蛋白表達(dá)水平，從而維持成骨分化和成骨作用。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激下，PRP-Exos 通過(guò)Akt/ Bad/ Bcl-2/ Caspase-3 信號(hào)通路阻斷CHOP 介導(dǎo)的Bcl-2 蛋白表達(dá)抑制，從而使細(xì)胞免于凋亡[29,31]。Wang 等[32]發(fā)現(xiàn)地塞米松誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bone marrow stem cells，BMSCs）凋亡率和caspase-3表達(dá)增加，遷移和成骨分化減少，RUNX-2 和Bcl2 表達(dá)下調(diào)，PRP 可逆轉(zhuǎn)地塞米松的上述抑制作用，增強(qiáng)BMSCs的增殖、遷移和成骨能力。

1.4 促進(jìn)軟骨修復(fù)

PRP具有改善骨軟骨損傷的修復(fù)能力，其修復(fù)機(jī)制主要是PRP中多種高濃度的生長(zhǎng)因子促進(jìn)了骨軟骨細(xì)胞的增殖和軟骨基質(zhì)的分泌，誘導(dǎo)軟骨再生，加速軟骨的形成[33-35]。PRP 可以刺激間充質(zhì)干細(xì)胞遷移、增值、分化為關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞，調(diào)節(jié)受損關(guān)節(jié)軟骨的修復(fù)和再生，以及促進(jìn)關(guān)節(jié)軟骨的潤(rùn)滑[36]。

1.5 鎮(zhèn)痛

PRP可以通過(guò)清除有害的炎癥因子，中斷炎癥損傷過(guò)程來(lái)緩解疼痛[37]。也有研究表明，通過(guò)上調(diào)某些大麻素受體可以產(chǎn)生直接鎮(zhèn)痛作用[38]。

2 臨床應(yīng)用

2.1 髓芯減壓術(shù)后聯(lián)合干細(xì)胞

2.1.1 髓芯減壓術(shù)后PRP聯(lián)合骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞

BMSCs易于體外擴(kuò)增，免疫原性低，具有多向分化潛能，能為骨修復(fù)提供成骨細(xì)胞，促進(jìn)血管化，改善壞死區(qū)的血液供應(yīng)，為血管生成提供內(nèi)皮細(xì)胞和生長(zhǎng)因子。BMSCs具有良好的成骨活性和促進(jìn)軟骨生成，是治療ONFH的基礎(chǔ)。PRP具有良好的促進(jìn)骨愈合的能力，同時(shí)含有大量的生長(zhǎng)因子。PRP 聯(lián)合BMSCs 治療ONFH 時(shí)，PRP 中所含的生長(zhǎng)因子在BMSCs 的組織修復(fù)、再生和分化過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用[3,29]。Houdek 等[39]用BMSCs 和PRP 治療22例（35髖）Ⅰ期、Ⅱ期ONFH患者，結(jié)果發(fā)現(xiàn)93%患者在3年的隨訪中沒(méi)有出現(xiàn)股骨頭塌陷，84%患者沒(méi)有轉(zhuǎn)為T(mén)HA，疼痛和功能有明顯改善。術(shù)后7年的隨訪中無(wú)股骨頭塌陷和無(wú)THA 的存活率分別為84%和67%[40]。Martin 等[41]對(duì)73 例ONFH 患者實(shí)行髓芯減壓術(shù)后，將取自髂骨的BMSCs和PRP注入骨壞死區(qū)，術(shù)后發(fā)現(xiàn)85%患者報(bào)告疼痛明顯緩解。只有16個(gè)髖關(guān)節(jié)進(jìn)一步惡化最終需要THA。作者得出結(jié)論這種治療方式對(duì)于早期ONFH可獲得滿意的療效，并可使壞死病灶完全消退。

2.1.2 髓芯減壓術(shù)后PRP聯(lián)合脂肪來(lái)源間充質(zhì)干細(xì)胞

采用脂肪來(lái)源間充質(zhì)干細(xì)胞（adipose-tissue-derived stem cells，ADSCs）治療的人類(lèi)壞死股骨頭中會(huì)出現(xiàn)髓樣骨組織的短期再生，ADSCs可能在ONFH的骨樣組織再生中起著重要作用[42]。PRP 能為ADSCs提供多種潛在的必需因子，增強(qiáng)其成骨活性[43-45]。PRP對(duì)刺激骨骼、血管和軟骨細(xì)胞的形成有一定的積極作用。Pak 等[42]對(duì)1 例43 歲Ⅰ期ONFH 患者采用ADSCs和PRP治療壞死的髖關(guān)節(jié)，持續(xù)4周。治療3個(gè)月后，患者髖關(guān)節(jié)疼痛明顯改善，疼痛評(píng)分、活動(dòng)范圍顯示壞死幾乎完全消失，磁共振顯示壞死區(qū)域有明顯改善。治療后的18 個(gè)月和21 個(gè)月，疼痛評(píng)分、活動(dòng)范圍和MRI 顯示股骨頭壞死區(qū)完全消失。此病例是首例經(jīng)ADSCs/PRP治療后早期ONFH完全消退的證據(jù)。Pak 等[46,47]將ADSCs 同透明質(zhì)酸、PRP和氯化鈣注射給3例Ⅳ期ONFH和1例Ⅲ期ONFH患者，發(fā)現(xiàn)4例患者注射ADSCs/PRP 4周以后，疼痛癥狀和活動(dòng)范圍有明顯的改善，在第12 周進(jìn)行的重復(fù)MRI 顯示髖臼上骨缺損明顯填充，股骨頭皮質(zhì)下區(qū)域有骨基質(zhì)形成的跡象。作者認(rèn)為這種簡(jiǎn)單、微創(chuàng)的ADSCs/PRP經(jīng)皮穿刺手術(shù)可能對(duì)治療早期ONFH患者具有極大的潛力。

2.2 髓芯減壓術(shù)后PRP聯(lián)合骨移植

自體新鮮骨移植物很容易獲得，并且含有新鮮的紅骨髓，可以提取出干細(xì)胞，具有良好的促進(jìn)骨再生和修復(fù)的特性，經(jīng)常用于治療骨缺損和促進(jìn)骨融合[48-50]。自體新鮮骨移植物中含有許多骨誘導(dǎo)生長(zhǎng)因子，如骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2（bone morphogenetic protein 2，BMP-2）、骨形態(tài)發(fā)生蛋白-7（bone morphogenetic protein 7，BMP-7）、FGF、IGF 和PDGF。PRP 聯(lián)合自體新鮮骨移植物可以誘導(dǎo)血管生成并增強(qiáng)細(xì)胞存活和功能，并且在壞死骨清除后提供空隙填充物和結(jié)構(gòu)支持，為髓芯減壓術(shù)中PRP 與新鮮骨移植提供優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的機(jī)會(huì)[51-53]。Xian等[53]研究PRP結(jié)合自體顆粒狀骨移植在創(chuàng)傷性O(shè)NFH 塌陷前階段的治療效果，選取24 例采用髓芯減壓術(shù)加PRP 聯(lián)合自體顆粒植骨（治療組），22 例采用髓芯減壓加自體顆粒植骨（對(duì)照組）。術(shù)后隨訪發(fā)現(xiàn)，治療組Harris評(píng)分和視覺(jué)模擬評(píng)分（visual analogue scale，VAS）均明顯優(yōu)于對(duì)照組，且與對(duì)照組相比，治療組的臨床結(jié)果和影像學(xué)結(jié)果更理想。作者認(rèn)為PRP聯(lián)合自體顆粒狀骨移植是治療Ⅱ、Ⅲ期創(chuàng)傷性O(shè)NFH一種有效、安全的方法，與單獨(dú)自體顆粒狀骨移植相比，可以獲得更好的臨床和影像學(xué)結(jié)果。Guadilla 等[54]對(duì)1 例ⅡA 期ONFH和3例ⅡB期ONFH患者，在關(guān)節(jié)鏡下髓芯減壓后行PRP和自體植骨，平均隨訪14個(gè)月，所有患者的疼痛癥狀均有好轉(zhuǎn)，5 個(gè)月后恢復(fù)到正常的生活方式，MRI顯示患者壞死有明顯改善。Samy[15]給30例ONFH患者鉆孔去除壞死區(qū)域，然后用混合有PRP 的骨移植復(fù)合物填充空腔，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Harris評(píng)分和VAS評(píng)分有明顯改善，85%患者表示疼痛明顯緩解。D'Ambrosi等[3]評(píng)估了16例（24髖）ONFH患者，在髓芯減壓術(shù)后注射PRP和MSCs聯(lián)合人工移植骨治療。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，髓芯減壓術(shù)后注射PRP和MSCs，聯(lián)合人工移植骨治療ONFH，與壞死分期有著顯著的關(guān)聯(lián)性，Ⅲ期和Ⅳ期患者失敗的風(fēng)險(xiǎn)更高，隨訪75 個(gè)月后，Ⅰ期、Ⅱ期患者保髖成功率為80%，Ⅲ期、Ⅳ期患者為28.6%。

2.3 髓芯減壓術(shù)后單獨(dú)使用

Aggarwal 等[37]報(bào)道的一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)中納入40例（53髖）ONFH患者，隨機(jī)分為2組后行髓芯減壓術(shù)聯(lián)合PRP 注射（PRP 組）或行單純髓芯減壓術(shù)治療（對(duì)照組），隨訪63～65個(gè)月，末次隨訪時(shí)PRP組Harris評(píng)分改善率顯著高于對(duì)照組，PRP組Ⅱ期ONFH發(fā)生進(jìn)展的患者比例為24%，低于對(duì)照組的43%，表明PRP可以顯著減輕ONFH患者的疼痛程度，改善中期功能預(yù)后，延緩ONFH，避免進(jìn)展為股骨頭塌陷或者需要THA。

2.4 單獨(dú)用于非手術(shù)治療

也有部分學(xué)者嘗試將PRP 作為ONFH 的非手術(shù)治療選擇。Ibrahim等[33]對(duì)1例72歲由骨關(guān)節(jié)炎導(dǎo)致的ONFH患者使用自體PRP治療。1個(gè)月后，患者疼痛緩解，VAS 評(píng)分由7 分改善為1 分，功能明顯好轉(zhuǎn)。MRI影像學(xué)表現(xiàn)出患側(cè)股骨頭解剖結(jié)構(gòu)顯著改善。作者認(rèn)為使用PRP 作為繼發(fā)性O(shè)NFH 非手術(shù)治療方面有著非常大的潛力。Luan 等[55]將60 例Ⅰ期、Ⅱ期、Ⅲ期單側(cè)ONFH 患者隨機(jī)分配到PRP 組和體外沖擊波治療組（extracorporeal shock wave therapy，ESWT），兩組均接受4 次治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PRP 組患者的VAS 評(píng)分、西安大略和麥克馬斯特大學(xué)骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)量表（Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index，WOMAC）評(píng)分、Harris 評(píng)分均有明顯改善且優(yōu)于ESWT 組，證實(shí)關(guān)節(jié)內(nèi)注射PRP 在緩解疼痛和改善功能方面優(yōu)于ESWT。

3 總結(jié)與展望

總體而言，PRP是通過(guò)將自體血液離心分離出血小板濃縮物，其內(nèi)含有多種生長(zhǎng)因子、高濃度的血小板和纖維蛋白等。PRP作為一種新興的再生療法，是治療ONFH 的一種有前途的非手術(shù)治療方法。許多研究表明，注射PRP治療股骨頭壞死具有安全性、緩解疼痛和改善功能的作用。至今尚沒(méi)有文獻(xiàn)報(bào)道過(guò)其在治療ONFH后的并發(fā)癥。研究表明，PRP通過(guò)誘導(dǎo)新骨形成和血管生成、抑制炎癥反應(yīng)、抑制糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡、促進(jìn)軟骨修復(fù)以及鎮(zhèn)痛機(jī)制修復(fù)治療壞死股骨頭。臨床上，單獨(dú)注射PRP 治療ONFH不作為常規(guī)手段。通常是聯(lián)合保髖手術(shù)，例如髓芯減壓術(shù)后聯(lián)合干細(xì)胞，或聯(lián)合自體骨移植作為一種輔助治療手段，用來(lái)延緩THA 的需要。PRP 取自自體血液、制備簡(jiǎn)單及可吸收等特點(diǎn)使其大大降低了免疫排斥和疾病傳播風(fēng)險(xiǎn)，較為安全可靠。但是，目前關(guān)于PRP 的制備方法、注射入路、成分還沒(méi)有統(tǒng)一，仍需要進(jìn)一步的研究來(lái)優(yōu)化PRP 的血小板制備方法、生長(zhǎng)因子濃度、注射入路以及術(shù)后康復(fù)方案。還需要進(jìn)一步的研究來(lái)更好地評(píng)估注射PRP的長(zhǎng)期療效和預(yù)后。

【利益沖突】所有作者均聲明不存在利益沖突