富血小板血漿關節腔注射治療膝骨關節炎的研究進展

童謙益，徐濤濤，汪小健，童培建

(1.浙江中醫藥大學第一臨床醫學院，浙江 杭州 310053；2.浙江省中醫院，浙江 杭州 310006)

膝骨關節炎(knee osteoarthritis，KOA)是一種臨床常見的慢性退行性關節疾病，以關節軟骨退行性改變、關節周圍繼發性骨質增生及滑膜炎癥等為主要病理特征[1]。該病多發于中老年人，是導致其活動困難甚至殘疾的重要原因。流行病學調查顯示，我國癥狀性KOA的患病率約為8.1%，且隨著年齡的增長而增加[2]。臨床治療早期KOA常采用非甾體抗炎藥口服、透明質酸(hyaluronic acid，HA)或皮質類固醇藥物關節腔注射、中藥薰洗、功能鍛煉等方法。這些方法均具有一定的療效，但對損傷軟骨的修復作用甚微，且長期療效欠佳[3]。因此，探索能夠有效修復損傷軟骨、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，含有促進組織修復和再生的多種生物活性因子，近年來將其用于治療KOA的臨床研究逐漸增多[4-5]。本文對PRP關節腔注射治療KOA的相關研究進展進行了綜述。

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·L-1，是正常血液的3～5倍[6]。血小板內存在大量的α顆粒，其包括多種生物活性因子：轉化生長因子(transforming growth factor，TGF)-β、血小板衍生生長因子(platelet-derived growth factor，PDGF)、血管內皮生長因子、肝細胞生長因子、表皮生長因子、成纖維細胞生長因子和胰島素樣生長因子等[7-8]。血小板被激活后，這些生物活性因子被釋放入血，在組織的修復和再生過程中發揮著重要作用。TGF-β和PDGF是促進組織修復的重要生物活性因子[9]。TGF-β具有促進軟骨細胞增殖和分化的作用，能夠促進基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)抑制蛋白的表達。白細胞介素(interleukin，IL)-1β能夠干擾軟骨細胞的正常代謝活性，抑制軟骨細胞的正常分化，誘導軟骨細胞凋亡，而TGF-β能夠抑制IL-1β對軟骨細胞的干擾，阻止軟骨細胞凋亡[10]。PDGF能夠促進膠原蛋白和蛋白多糖的合成和分泌，從而促進軟骨基質修復。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，誘導軟骨細胞的增殖和分化，促進軟骨損傷修復[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是依據血液中不同成分的沉降系數不同，通過離心的方式分離血液組分，獲得PRP[12]。離心法根據離心次數可分為一次離心法、二次離心法等。Anitua法[13]是最早被文獻報道并被認可的一次離心制備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]對比分析了上述4種方法制備的PRP的血小板數量、血小板回收率及血小板質量，結果顯示Landesberg法和Aghaloo法在血小板數量與血小板回收率方面優于另外2種方法，而Landesberg法制備的血小板質量高于Aghaloo法。

3 PRP關節腔注射治療KOA的作用機制

目前PRP關節腔注射治療KOA的作用機制尚未完全明確。但近年來的研究表明，PRP主要通過促進軟骨細胞增殖、促進軟骨基質形成、抑制炎癥因子表達及促進骨髓間充質干細胞(bone mesenchymal stem cell，BMSC)增殖分化發揮治療KOA的作用。

3.1 促進軟骨細胞增殖炎癥反應、氧化應激、線粒體功能失調等多種因素導致軟骨細胞凋亡，進而引起細胞外基質降解，導致軟骨損傷[18]。Moussa等[19]將12例KOA患者的軟骨細胞進行體外培養，并分別加入一定濃度的PRP，結果顯示加入PRP后軟骨細胞數量顯著增加，且呈濃度依賴性。劉緒昌[20]培養了新西蘭大白兔的膝關節軟骨細胞，在培養基中加入終濃度為10 ng·mL-1的IL-1β以建立KOA細胞模型，將誘導的KOA細胞分為模型組和實驗組，實驗組在培養基中加入濃度為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，結果顯示實驗組軟骨細胞數量顯著高于模型組，提示PRP能夠促進軟骨細胞增殖。關節腔注射PRP一定程度上能夠促進軟骨細胞增殖，增加軟骨細胞數量，發揮修復受損關節軟骨的作用。

3.2 促進軟骨基質形成軟骨退化與KOA病情進展密切相關。研究表明，KOA患者的軟骨細胞中MMP的表達量增加，導致蛋白多糖和Ⅱ型膠原蛋白分解加快及細胞外基質鈣鹽沉積[21]。Chen等[22]采集接受全膝關節置換術(total knee arthroplasty，TKA)的KOA患者的關節軟骨細胞進行培養，分別添加不同濃度的PRP或HA，結果顯示添加PRP培養的軟骨細胞Ⅱ型膠原蛋白、蛋白聚糖的表達量均高于添加HA培養的軟骨細胞。Krüger等[23]將從軟骨膜內分離的骨祖細胞分為對照組、PRP組、TGF-β3組和PRP/TGF-β3組，對照組不做處理，PRP組、TGF-β3組和PRP/TGF-β3組分別在培養基中添加一定量的PRP、TGF-β3和PRP/TGF-β3，免疫組化染色結果顯示PRP組、TGF-β3組和PRP/TGF-β3組骨祖細胞的Ⅱ型膠原蛋白和蛋白多糖的含量均高于對照組，實時定量PCR結果顯示PRP組、TGF-β3組和PRP/TGF-β3組骨祖細胞的蛋白多糖、Ⅱ型膠原蛋白、連接蛋白和IX型膠原蛋白的mRNA表達量均高于對照組，提示PRP能夠促進軟骨細胞表達蛋白多糖和Ⅱ型膠原蛋白，促進軟骨基質的形成，發揮修復軟骨組織的作用。

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

3.4 促進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胞，可分化為軟骨細胞、成骨細胞和脂肪細胞等[26]。BMSC既能夠直接分化為軟骨細胞，又能夠分泌相關活性因子促進損傷軟骨細胞的修復。Tang等[27]從豬的膝部提取BMSC，于含有不同濃度PRP的培養基中進行培養，結果表明PRP能夠促進BMSC增殖，且具有濃度依賴性；而BMSC中Ⅱ型膠原蛋白的表達量顯著升高，提示PRP能夠促進BMSC向軟骨細胞分化。Xie等[28]將來自兔膝關節的BMSC分為PRP組和對照組，分別于含有PRP和不含PRP培養基中培養，結果顯示PRP組的BMSC數量顯著多于對照組；實時定量PCR結果顯示PRP組BMSC成骨細胞標志物堿性磷酸酶和骨鈣素的mRNA表達量均顯著高于對照組。PRP能夠促進BMSC增殖及向軟骨細胞分化，進而促進軟骨再生，延緩KOA的病情進展。

4 PRP關節腔注射治療KOA的臨床研究

臨床常采用關節腔注射HA、皮質類固醇藥物治療早中期KOA。多項研究表明，關節腔注射PRP治療早中期KOA的效果優于關節腔注射HA、皮質類固醇藥物。Cole等[29]將111例早中期KOA患者隨機分為HA注射組和PRP注射組，每周注射3次，連續治療12周，結果顯示PRP注射組患者國際膝關節文獻委員會(International Knee Documentation Committee，IKDC)膝關節評分高于HA注射組、膝部疼痛視覺模擬量表(visual analogue scale，VAS)評分低于HA注射組。Ahmad等[30]將89例KOA患者隨機分為PRP治療組和HA治療組，治療3個月后，超聲檢查結果顯示，與HA治療組相比，PRP治療組滑膜肥厚減輕、關節腔積液減少，且滑膜微血管密度降低。ElksniNS-Finogejevs等[31]將40例輕中度KOA患者隨機分為2組，一組采用關節腔注射PRP治療，一組采用關節腔注射皮質類固醇藥物治療，結果顯示關節腔注射PRP的患者疼痛緩解與膝關節功能改善效果均更佳，且療效持續時間更長。Simental-Mendía等[32]將65例KOA患者隨機分為2組，分別采用口服非甾體類抗炎藥和關節腔注射PRP治療，結果顯示關節腔注射PRP治療KOA在疼痛緩解與膝關節功能改善方面更具優勢。

單純關節腔注射PRP治療KOA患者，能夠緩解膝部疼痛、改善膝關節功能，相較于其他藥物的關節腔注射具有一定的優勢。同時，研究人員采用關節腔注射PRP聯合其他方法治療KOA，亦取得顯著療效。Karasavvidis等[33]對4項關于關節腔聯合注射PRP和HA的臨床研究進行了薈萃分析，其中聯合治療組193例，單純HA治療組184例，結果顯示聯合治療組患者膝部疼痛VAS評分和西安大略和麥克馬斯特大學骨關節炎指數評分均低于單純HA治療組。Bastos等[34]將47例KOA患者隨機分為3組，分別為間充質干細胞(mesenchymal stem cell，MSC)治療組(16例)、MSC聯合PRP治療組(14例)和皮質類固醇藥物治療組(17例)，均采用關節腔注射治療，結果顯示，治療結束后12個月，3組患者膝關節損傷和骨關節炎結果量表(knee injury and osteoarthritis outcome score，KOOS)評分及膝關節活動度均較治療前顯著改善，且MSC聯合PRP治療組患者的KOOS評分均高于MSC治療組和皮質類固醇藥物治療組。關節腔注射PRP聯合其他方法的治療效果顯著優于單一療法，提示PRP與其他藥物能夠發揮協同作用，進而提高治療效果。

目前，PRP不僅用于早中期KOA患者的非手術治療，對于接受TKA的晚期KOA患者，于TKA術中采用關節腔注射PRP，也取得了良好的臨床療效。Mochizuki等[35]將315例欲接受TKA手術的KOA患者隨機分為PRP治療組(109例)和對照組(206例)，PRP治療組于TKA術中應用關節腔注射PRP，對照組常規進行TKA，結果顯示PRP治療組術中及術后平均出血量少于對照組，血紅蛋白含量下降幅度低于對照組，提示TKA術中應用關節腔注射PRP能夠顯著減少術中及術后出血、抑制血紅蛋白含量下降。Guerreiro等[36]將40例欲接受TKA的KOA患者隨機分為2組，PRP治療組在TKA術中關閉關節囊前于關節腔注射PRP，對照組不做特殊處理，結果顯示PRP治療組患者術后1 d、2 d、7 d、21 d及2個月的膝部疼痛VAS評分均低于對照組，表明PRP能夠顯著緩解接受TKA患者的術后疼痛。

目前，多數研究表明關節腔注射PRP治療KOA療效顯著，但部分學者的研究結果存在差異。Jang等[37]采用關節腔注射PRP治療KOA患者65例，治療后6個月，患者膝部疼痛VAS評分4.2分、IKDC膝關節評分61.6分，術后12個月，患者膝部疼痛VAS評分5.0分、IKDC膝關節評分50.3分，提示患者KOA病情反復、疼痛加重。Kon等[38]研究發現，關節腔注射PRP治療重度或50歲以上的KOA患者臨床療效欠佳。

5 小 結

隨著社會老齡化進程的加快，KOA的發病率呈逐年上升趨勢。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軟骨細胞增殖、分化，發揮修復損傷軟骨的作用。目前多采用二次離心法制備PRP，Landesberg法制備的PRP的血小板數量更多、質量更高。多項研究表明，PRP主要通過促進軟骨細胞增殖、促進軟骨基質形成、抑制炎癥因子表達及促進BMSC增殖分化發揮治療KOA的作用。臨床采用關節腔注射PRP治療早中期KOA取得顯著療效，而采用關節腔注射PRP聯合其他方法治療KOA，療效更加顯著。對于接受TKA的晚期KOA患者，于TKA術中采用關節腔注射PRP能夠減少術中及術后出血、緩解疼痛。然而，目前關于PRP的制備及使用方法仍未形成統一的標準，且關于PRP關節腔注射治療KOA的長期療效和安全性尚缺乏高質量的研究，這些因素都將制約PRP在KOA治療中的應用。因此，尚需開展大樣本、高質量的隨機對照臨床試驗進一步深入研究。