富血小板血浆治疗膝骨关节炎的研究进展

赵露婷，王剑雄，方其林 综述，胥方元 审校

(西南医科大学附属医院康复医学科，四川泸州 646000)

膝骨关节炎(knee osteoarthritis，KOA)是一种以关节软骨变性、破坏、丢失为主要病理特点的慢性退行性疾病，临床表现为进展性膝关节疼痛、肿胀、僵硬、活动受限，是导致中老年人活动障碍的主要原因[1]。临床治疗尚无特效方法，主要以缓解疼痛、改善症状、延缓疾病进展为目的，治疗方式有肌力训练、物理因子治疗，口服消炎镇痛药物，关节内注射透明质酸钠等，终末期患者多采用手术治疗。富血小板血浆(platelet-rich plasma，PRP)是由外周血经多次离心后所得，活化后的PRP释放多种生长因子、细胞因子，具有修复软骨病变、调控炎性反应等作用，是近年来研究的热点。越来越多的研究表明关节内注射PRP可有效改善KOA患者关节疼痛、活动受限等临床症状，提高患者的生活质量，且疗效优于透明质酸钠[2-5]。

1 PRP概述

PRP是由全血经梯度离心分离而得，含血小板浓度是普通全血的3倍或以上，其主要成分有血小板、白细胞和纤维蛋白。PRP有不同的系统分类[6-8]，2009年DOHAN EHRENFEST等[8]根据PRP中白细胞和纤维蛋白含量的不同将其分为以下4类：纯富血小板纤维蛋白(pure platelet-rich fibrin，P-PRF)，富白细胞富血小板纤维蛋白(leukocyte- and platelet-rich fibrin，L-PRF)，纯富血小板血浆(pure platelet-rich plasma，P-PRP)，富白细胞富血小板血浆(leukocyte-and platelet-rich plasma，L-PRP)。该分类方法现被广泛引用，是许多领域的共识基础。

目前PRP尚无统一制作标准，可分为专业PRP制备仪制备和手工操作制备。专业制备仪操作简便，但成本高。手工制备经济方便，多遵循二次离心法原则，第一次相对低速离心，由于红细胞沉降系数最大，所以红细胞被离心至管底，第二次相对高速离心是取上清液进行，血小板被离心至管底，留取适量血浆重悬血小板，即可获得最佳浓度的PRP[9]。目前研究表明，不同的离心力、离心时间、离心次数制备得到的产物，其生物特性和潜在用途也不同，这在一定程度上影响着PRP的临床疗效[10]。因此，在制备PRP之前，需首先找到与离心设备匹配的离心方法，而不能盲目地参照文献报道的离心方案[11]。

PRP通常需激活剂(如氯化钙、巴曲酶、壳聚糖和凝血酶等)活化，活化后将释放出一系列生长因子和细胞因子，它们在组织修复各个阶段均发挥着重要作用，如血小板衍生生长因子(platelet-derived growth factor，PDGF)，可调节胶原、蛋白多糖的分泌和合成，促使软骨细胞分裂、增殖、成熟、分化[12]；转化生长因子β(TGF-β)可诱导软骨细胞蛋白聚糖和Ⅱ型胶原的增加，刺激细胞外基质生成，同时有效抵抗软骨细胞分解代谢[13]；结缔组织生长因子(connective tissue growth factor，CTGF)发挥着支持血管生成，促进软骨再生的作用[14]；血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是血管生成和发生的主要调节因子，并促进组织再生；肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor，HGF)可介导核因子-κB(NF-κB)反式激活活性，通过抑制单核细胞趋化性而发挥抗炎作用，同时为软骨细胞再生奠定基础[15]；另外，PRP中的表皮生长因子(epidermal growth factor，EGF)、血小板因子4等也在促组织愈合过程中发挥着重要作用[16]。

2 PRP治疗KOA的作用机制研究

国内外研究者已通过大量基础及动物研究，探索了PRP治疗KOA的作用机制。王刚[17]采用关节内注射PRP治疗兔KOA，结果显示PRP可促进软骨基质中Ⅱ型胶原和蛋白多糖合成，使软骨基质修复、软骨细胞再生，并抑制软骨组织中基质金属蛋白酶(MMP)-13蛋白及其mRNA表达，有效防止基质胶原降解，延缓KOA疾病进展。原晓强等[18]将生理盐水，低(1×106个/mL)、中(1×107个/mL)、高(1×108个/mL)3种浓度P-PRP分别与大鼠膝关节软骨细胞共同培养，结果显示P-PRP各浓度组软骨细胞活力高于生理盐水组，且P-PRP高浓度组细胞活力高于低、中浓度组；该学者随后进行了动物实验，将高浓度的P-PRP注射入KOA大鼠双侧后肢膝关节腔，治疗结束后步态分析发现，P-PRP治疗组大鼠双侧后肢着地面积均大于模型组(注射等量生理盐水)，与空白组相比，差异无统计学意义(P>0.05)；膝关节X射线及病理学观察发现，P-PRP治疗组大鼠膝关节软骨退变程度较模型组轻微，因此得出高浓度P-PRP对改善关节运动能力、修复大鼠膝关节软骨有积极作用。MOUSSA等[19]将KOA患者软骨细胞与PRP共同培养，结果显示软骨细胞中MMP-3、MMP-13和聚蛋白多糖酶-5、白细胞介素(IL)-6和环氧化酶(COX)-2呈剂量依赖性降低，TGF-β、Ⅱ型胶原、金属蛋白酶抑制剂和细胞内抗炎因子(IL-4、IL-10、IL-13)的表达明显增加，软骨细胞显著增殖，凋亡减少，自噬标志物及其调节物(转录因子FOXO1、FOXO3蛋白和低氧诱导因子-1)的表达增加，从而逆转了软骨细胞的衰老。由此发现，PRP不仅可以促进组织修复，还可抑制IL-1β、COX-2和MMP-2基因表达，抵消IL-1β和肿瘤坏死因子-α引起的炎症级联，从而调控KOA病理炎性反应，进而达到治疗KOA的目的[20]。

目前，用于研究的PRP种类不尽相同，PARRISH等[21]研究发现，与全血相比，P-PRP中EGF、TGF-β1水平显著降低，对人类髌腱成纤维细胞没有明显增殖刺激作用；相比之下，L-PRP中生长因子水平更高，且明显刺激肌腱细胞增殖，因此该研究者认为PRP中白细胞等非血小板细胞成分对生长因子释放、刺激细胞增殖有着重要作用。也有研究者认为，PRP中白细胞并不利于KOA治疗，BRAUN等[22]发现，将L-PRP与人滑膜细胞共同培养，滑膜细胞出现明显死亡，促炎介质(IL-1β、IL-6、TNF-α)水平明显升高。YIN等[23]研究表明，P-PRP在预防兔膝关节软骨破坏、保护软骨基质、降低IL-1β和前列腺素(PGE2)水平方面较L-PRP有更好的效果；此外，该研究还发现注射NF-κB通道抑制剂可反转L-PRP组关节积液中增加的IL-1β和PGE2水平，并将L-PRP注射结果改善至类似于P-PRP组水平，且疗效没有影响。因此得出结论：L-PRP中白细胞的集中可能通过激活NF-κB信号通路，升高促炎细胞因子水平而抵消生长因子对KOA软骨的有益效果。目前PRP中白细胞的作用仍存在争议，需要进一步研究证实，但大多数研究者建议修复关节炎时，应使用P-PRP。

3 PRP关节内注射治疗KOA的临床研究

随着研究者对PRP关注度增加，国内外也陆续出现相关临床研究，均表明关节内注射PRP可有效改善KOA患者关节疼痛、活动受限等症状，提高患者的生活质量。RAEISSADAT等[2]发现PRP关节内注射治疗后1、3、12个月，KOA患者美国西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数(WOMAC)较治疗前明显降低，生活质量调查表(SF-36)评分较前改善，且疗效优于透明质酸(hyaluronic acid，HA)。MONTANEZ-HEREDIA等[3]也发现，与HA相比，PRP更能有效减轻KOA患者疼痛，改善其运动功能，提高生活质量，且早期KOA患者可获得更好的疗效。LANA等[4]进行了一项随机对照试验，比较了超声引导下关节腔注射PRP(5.0 mL P-PRP)、HA(2.0 mL HA)和二者联合(2.0 mL HA+5.0 mL P-PRP)对轻中度KOA的临床疗效，每次注射间隔2周，共3次，治疗后采用WOMAC、视觉模拟评分法(VAS)评价疗效，结果显示：与HA组相比，PRP组在1、3、6和12个月时VAS评分明显降低，12个月时WOMAC量表提示PRP组患者身体活动功能改善更为明显，HA+PRP组与HA组、PRP组相比，在缓解疼痛、改善关节活动方面有更好的疗效。在翟文亮等[5]的研究中，PRP组患者关节内注射PRP 6～7 mL，对照组注射2 mL透明质酸钠，每两周注射1次，共3次，治疗后3、6、9、12个月用WOMAC量表评价关节功能，治疗前和治疗后12个月通过膝关节磁共振观察关节积液情况，结果显示PRP注射治疗的临床效果优于透明质酸钠，且中长期疗效好。JOSHI JUBERT等[24]用单纯白细胞减少PRP 4 mL关节内单次注射治疗晚期KOA患者(Ⅲ～Ⅳ级)，长期随访发现该方案可有效改善患者日常活动功能及生活质量，且效力优于单次注射皮质类固醇。SHEN等[25]对包含1 423例KOA患者的14项随机对照试验进行荟萃分析，结果显示PRP注射后3、6和12个月，WOMAC疼痛分数明显降低(P=0.020、0.004、<0.001)，WOMAC量表身体功能分数得到改善(P=0.002、0.010、<0.001)，且没有明显增加注射后不良事件的风险(RR：1.40，95%CI：0.80～2.45，I2=59%，P=0.240)。因此，与注射盐水、HA、臭氧和皮质类固醇相比，关节内注射PRP治疗KOA疗效更佳。

通过以上研究，笔者还发现PRP的应用方案不统一，如各研究者采用不同的PRP制备方法，导致PRP成分组成差异；此外，PRP注射方案在各研究中也不尽相同，如JOSHI JUBERT等[24]采用单次PRP注射，而RAEISSADAT等[2]、MONTANEZ-HEREDIA等[3]研究者都采用多次注射法，但其注射间隔时间、单次剂量也不一致，这些差异都将在一定程度上影响PRP对KOA的疗效，因此PRP的临床应用方案需进一步规范。关于PRP注射的安全性，有研究显示部分患者在注射PRP后有轻微局部肿痛，数天内可自行缓解，与该治疗相关的出血、血肿、发热等严重并发症尚未发现[26]；PRP有效治疗浓度尚无统一观点，一般认为4～5倍血小板浓度的PRP促组织修复效力高，更高的浓度并没有表现出更好的修复效果[27]；GRAZIANI等[28]体外实验也发现PRP中血小板浓度过高反而会抑制细胞增殖，因此PRP治疗KOA，不支持“更多更好”的血小板浓度。

4 小 结

KOA是导致中老年人活动障碍的主要原因，随着我国人口老龄化速度加快，KOA引发的社会问题越发突出，因此迫切需要开发经济有效的治疗方案。国内外研究已证实PRP对KOA有较好的临床疗效，且操作方便、经济，具有广阔的应用前景，但其长期疗效及安全性还需大量标准化临床研究随访观察；同时PRP制备、治疗方案、最适浓度等问题还需规范、统一，待这一系列问题得到进一步解决及完善，PRP有望开辟KOA临床治疗的新途径。

[1]吕苏梅，张瑞丽．中老年膝骨关节炎的流行病学研究进展[J]．中国老年学杂志，2016， 36(16)：4133-4135．

[2]RAEISSADAT S A，RAYEGANI S M，HASSANABADI H，et al．Knee osteoarthritis injection choices:platelet- rich plasma (prp) versus hyaluronic acid (a one-year randomized clinical trial)[J]．Clin Med Insights Arthritis Musculoskelet Disord，2015，8：1-8．

[3]MONTANEZ-HEREDIA E，IRIZAR S，HUERTAS P J，et al．Intra-articular injections of platelet-rich plasma versus hyaluronic acid in the treatment of osteoarthritic knee pain:a randomized clinical trial in the context of the Spanish National Health Care System[J]．Int J Mol Sci，2016，17(7)：1064．

[4]LANA J F，WEGLEIN A，SAMPSON S E，et al．Randomized controlled trial comparing hyaluronic acid,platelet-rich plasma and the combination of both in the treatment of mild and moderate osteoarthritis of the knee[J]．J Stem Cells Regen Med，2016，12(2)：69-78．

[5]翟文亮，周亮，刘晖，等．富血小板血浆与透明质酸钠治疗膝关节骨关节炎的临床观察[J]．中华关节外科杂志，2017，11(1)：96-100．

[6]MISHRA A，HARMON K，WOODALL J，et al．Sports medicine applications of platelet rich plasma[J]．Curr Pharm Biotechnol，2012，13(7)：1185-1195．

[7]DELONG J M，RUSSELL R P，MAZZOCCA A D．Platelet-rich plasma:the PAW classification system[J]．Arthroscopy，2012，28(7)：998-1009．

[8]DOHAN EHRENFEST D M，RASMUSSON L，ALBREKTSSON T．Classification of platelet concentrates:from pure platelet-rich plasma (P-PRP) to leucocyte- and platelet-rich fibrin (L-PRF)[J]．Trends Biotechnol，2009，27(3)：158-167．

[9]付维力，李棋，李箭．富血小板血浆制备技术及其组分的研究进展[J]．中国修复重建外科杂志，2014，28(12)：1560-1564．

[10]FITZPATRICK J，BULSARA M K，MCCRORY P R，et al．Analysis of platelet-rich plasma extraction:variations in platelet and blood components between 4 common commercial kits[J]．Orthop J Sports Med，2017，5(1)：2325967116675272．

[11]张长青，袁霆．富血小板血浆在临床应用中的争议与研究进展[J/CD]．中华关节外科杂志(电子版)，2016，10(6)：588-591．

[12]张忠民，陈建庭，金大地．血小板衍生生长因子-BB促进骨关节炎关节软骨修复[J]．中华医学杂志，2005，85(46)：63-64．

[13]BLANEY DAVIDSON E N，VAN DER KRAAN P M，VAN DEN BERG W B．TGF-beta and osteoarthritis[J]．Osteoarthritis Cartilage，2007，15(6)：597-604．

[14]CIVININI R，MACERA A，NISTRI L，et al．The use of autologous blood-derived growth factors in bone regeneration[J]．Clin Cases Miner Bone Metab，2011，8(1)：25-31．

[15]BENDINELLI P，MATTEUCCI E，DOGLIOTTI G，et al．Molecular basis of anti-inflammatory action of platelet-rich plasma on human chondrocytes:mechanisms of NF-kappaB inhibition via HGF[J]．J Cell Physiol，2010，225(3)：757-766．

[16]DHILLON M S，PATEL S，JOHN R．PRP in OA knee-update,current confusions and future options[J]．Sicot J，2017，3：27．

[17]王刚．PRP对兔KOA退变软骨Ⅱ型胶原、蛋白多糖、MMP-13及mRNA表达影响的实验研究[D]．成都：成都体育学院，2016．

[18]原晓强，金王东，周云婧，等．纯化血小板对大鼠软骨细胞增殖及膝骨关节炎大鼠软骨修复的作用研究[J]．中医正骨，2016，28(12)：6-12．

[19]MOUSSA M，LAJEUNESSE D，HILAL G，et al．Platelet rich plasma (PRP) induces chondroprotection via increasing autophagy,anti-inflammatory markers,and decreasing apoptosis in human osteoarthritic cartilage[J]．Exp Cell Res，2017，352(1)：146-156．

[20]WU C C，CHEN W H，ZAO B，et al．Regenerative potentials of platelet-rich plasma enhanced by collagen in retrieving pro-inflammatory cytokine-inhibited chondrogenesis[J]．Biomaterials，2011，32(25)：5847-5854．

[21]PARRISH W R，ROIDES B，HWANG J，et al．Normal platelet function in platelet concentrates requires non-platelet cells:a comparative in vitro evaluation of leucocyte-rich (type 1a) and leucocyte-poor (type 3b) platelet concentrates[J]．BMJ Open Sport Exerc Med，2016，2(1)：e000071．

[22]BRAUN H J，KIM H J，CHU C R，et al．The effect of platelet-rich plasma formulations and blood products on human synoviocytes:implications for intra-articular injury and therapy[J]．Am J Sports Med，2014，42(5)：1204-1210．

[23]YIN W J，XU H T，SHENG J G，et al．Advantages of pure platelet-rich plasma compared with leukocyte-and platelet-rich plasma in treating rabbit knee osteoarthritis[J]．Med Sci Monit，2016，22：1280-1290．

[24]JOSHI JUBERT N，RODRIGUEZ L，REVERTÉ-VINAIXA M M，et al．Platelet-rich plasma injections for advanced knee osteoarthritis:a prospective,randomized,double-blinded clinical trial[J]．Orthop J Sports Med，2017，5(2)：2325967116689386．

[25]SHEN L，YUAN T，CHEN S，et al．The temporal effect of platelet-rich plasma on pain and physical function in the treatment of knee osteoarthritis:systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials[J]．J Orthop Surg Res，2017，12(1)：1-12．

[26]胡晓源，施能兵，许尘鏖．富血小板血浆治疗膝骨关节炎疗效及安全性的系统评价[J/CD]．中华关节外科杂志(电子版)，2014，8(6)：72-77．

[27]MAZZOCCA A D，MCCARTHY M B，CHOWANIEC D M，et al．The positive effects of different platelet-rich plasma methods on human muscle,bone,and tendon cells[J]．Am J Sports Med，2012，40(8)：1742-1749．

[28]GRAZIANI F，IVANOVSKI S，CEI S，et al．The in vitro effect of different PRP concentrations on osteoblasts and fibroblasts[J]．Clin Oral Implants Res，2006，17(2)：212-219．