富血小板血浆在脊髓损伤神经再生微环境治疗机制研究进展

苏 辉，谭国庆，徐展望

(1.山东中医药大学，山东 济南 250035 2.山东中医药大学附属医院，山东 济南 250035)

脊髓损伤(SCI)作为脊柱损伤最严重的并发症，通常伴有损伤平面下方的感官和运动功能丧失。当今由于创伤造成的脊柱损伤日益加剧，其中脊髓损伤是脊柱损伤最严重的并发症，脊髓损伤影响全球超过250万人，较高的发病率的同时给社会增加较大的经济负担。通过对脊髓损伤中的病理生理的研究中，目前诊疗主要以促进以神经保护、轴突再生和神经再生的神经微环境改善为主要治疗方案。

富含血小板的血浆(PRP)含有多种生长因子。在脊髓损伤领域中，寻找促进周围神经再生及恢复的治疗方法仍然是在艰难中积极探索。而富含血小板的血浆(PRP)含有多种生长因子和活性蛋白质等因素对神经再生存在着强大的作用[1]，并逐渐在脊髓损伤治疗领域发挥作用。但是PRP治疗机制多向化的同时尚缺乏临床效果及实验研究数据的比较。本文通过总结分析目前PRP在脊髓损伤中的临床实验研究进展，为今后富含血小板的血浆(PRP)在脊髓损伤中更好的应用做出相应数据支持及临床实验指导。

1 PRP通过产生营养生长因子加速神经元细胞轴突生长促进神经再生

1.1PRP能够产生胰岛素样生长因子-I(IGF-I)促进轴突生长:胰岛素样生长因子-I(IGF-I)作为一种多能的因子，在既往的研究证实IGF-1刺激神经元、胶质细胞、寡头细胞和施万细胞的蛋白质合成，抑制神经细胞的凋亡，促进神经元轴突的生长与恢复。已有文献在临床研究及应用于肌腱损伤的兔子模型中发现PRP治疗后其胰岛素样生长因子-I(IGF-I)呈上调趋势，Emel等[2]在开展富含血小板的血浆(PRP)在老鼠神经损伤模型中神经再生的可衡量的影响中。其实验研究结果表明，PRP的参与治疗提高IGF-I的表达，使之能够通过提高轴突抗再生的速度来促进神经生长恢复及加速瘫痪肌肉的功能恢复。但目前针对其治疗机制局限于老鼠面神经损伤中实验研究，其实验支持脊髓损伤中神经微环境中相应数据研究有限，后期可在中枢及外周神经多方面开展。

1.2PRP能够产生表皮生长因子受体(EGF-R)加速神经元轴突生长促进神经再生:表皮生长因子受体(EGF-R)及其配体是开发和维护包括神经系统在内的各种组织的重要调节器。基因敲除、转基因或其他体内和体外实验等研究表明，这些由神经元和胶质细胞产生的分子在调节神经、胶质前体细胞或干细胞增殖、迁移、分化和生存、维持分子平衡以及调节神经损伤反应方面发挥了重要作用。尽管个别EGF家族配体可能功能冗余，但开发和维护神经系统需要集体EGF-R的参与。目前，大量实验仅证实EGF为PRP各种因子中含量最高的生长营养因子，但针对PRP在干预脊髓损伤促进神经恢复中对于表皮生长因子受体(EGF-R)是否直接具有积极调控的作用缺乏明确的实验支持。

1.3PRP能够产生血管内皮生长因子(VEGF)加速神经元轴突生长促进神经再生:血管内皮生长因子(VEGF)是一种与血管生成和再血管化相关的分泌线粒体。长期以来，VEGF一直被认为是脊髓神经元生存的一个强有力的神经营养因子。Hongyu Wang等[3]在大鼠的实验结果中表明，VEGF具有抑制各种炎症和增加细胞自噬功能。Zi-Xing Xu等小组的实验研究[4]表明VEGF同NT-3的共同应用治疗可减少脊髓的炎症，促进轴突生长，并促进更好的运动恢复。血管内皮生长因子(VEGF)在治疗脊髓损伤促进神经微环境改善中的积极作用也为今后开展临床工作及基础研究提供了新的治疗方案与课题。

1.4PRP能够产生外源性血小板衍生生长因子(PDGF)加速神经元轴突生长促进神经再生加速轴突生长促进神经再生。PDGF作为一种外源性血小板衍生生长因子能够在脊髓损伤的情况下通过调节各种离子通道增强神经元的兴奋性，增加突触可塑性和生长功能，并减少神经元细胞的凋亡[5]。在临床实验中通过研究分析后得出血小板浓缩物释放出的大量外源性血小板衍生生长因子(PDGF)。Xue-Yan Guo研究[6]中，对大鼠直接皮下注射PDGF后，结果表明PDGF能够减少神经元细胞凋亡。外源性血小板衍生生长因子(PDGF)-AA过度表达寡头细胞祖细胞(OPCs)的移植促进脊髓损伤(SCI)大鼠模型中神经功能的组织生长和恢复。PRP参与治疗后产生的PDG对于SCI大鼠的模型中，能够促进大鼠的神经组织损伤的改善、骨髓化和功能恢复加速。进一步试验证实，PDGF-AA提高了内源性少突胶质细胞前体细胞OPC和神经胶质细胞OLs的存活率，并促进了OPC的扩散及其在OLs中的分化。此外，PDGF还保护运动神经元细胞免受因受伤的脊髓而导致的凋亡。研究文献中涉及外源性血小板衍生生长因子(PDGF)在改善神经再生微环境中作用的相关通路及其治疗机制中所调控的各种离子通道研究较少。目前临床也有将血管内皮生长因子(VEGF)和外源性血小板衍生生长因子(PDGF)作为创伤性脊髓损伤治疗的联合应用，将VEGF和PDGF应用于脊髓神经损伤区域。其试验研究结果证明了这些生长因子的意外协同作用，它们改善了因损伤出现炎症过程，并创造了一个有利于轴突保存、发芽的微环境，为神经再生创造了条件。但其实验结果仅支持其联合应用通过改善炎症间接的促进神经再生，对于是否直接作用于神经再生恢复生长机制缺乏直接证据，但也为后期研究提供靶向及路径。

1.5PRP能够产生神经营养因子加速神经元轴突生长促进神经再生:神经营养因子是指机体产生的能够促进神经细胞存活、生长、分化的一类蛋白质因子，能够通过促进神经元细胞的分化及增殖并减少凋亡促进神经再生[7]。神经营养素是一系列生长因子，对神经元细胞起作用。神经营养素包括神经生长因子(NGF)、大脑衍生的神经营养因子(BDNF)和神经营养素。神经营养素通过跨膜受体信号系统促进神经调节恢复。已有动物及体外实验进行了针对PRP在NGF及BDN分泌的实验研究，部分研究并进行了定量实时PCR和ELISA分析，确定了PRP诱导能够具有产生神经生长因子(NGF)和胶质细胞系衍生神经营养因子(GDNF)的能力[8]，从而促进脊髓损伤后神经的恢复及改善。神经营养素-3(NT-3)被发现显著促进神经运动功能并改善神经状态的恢复，其根本原因可能是NT-3抑制寡头细胞中自噬蛋白的表达，促进寡头细胞增殖，同时J Ye的研究表明NT-3可以抑制MAPK信号通路，从而促进SCI的恢复。Liheng Li等[9]的实验中在聚合酶链反应的结果表明，PRP释放生长因子，包括神经生长因子和脑源性神经营养因子。与其他组相比，免疫化学还显示PRP组的S-100蛋白质表达水平较高。其实验表明富含血小板的血浆释放脑系统中的营养因子，使用PRP可以促进损伤恢复。但目前针对神经营养素等相关因子研究较少且未深入探究其作用机制，对于促进神经元细胞的分化及增殖并减少凋亡促进神经再生的作用机制仅处于猜测阶段，后期仍需大量数据支持。

2 PRP通过刺激细胞增殖减少凋亡促进神经再生

2.1PRP显著刺激了施万细胞的增殖和迁移:神经系统中的神经胶质细胞称施万(schwann，SC)细胞，它沿神经元的突起分布。施万细胞的外表面有基膜，能分泌神经营养因子，促进受损的神经元的存活及其轴突的再生，参与周围神经系统中神经纤维的构成[10]。目前动物实验结果表明PRP加速了SC在体内的扩散。有力的证明了PRP对SC的积极调控作用，但未明确其具体作用通路及相关靶点。

2.2PRP显著促进了星形胶质细胞的凋亡。星形胶质细胞具有支持和分隔神经细胞的作用，能产生和分泌某些神经递质以及表达某些神经递质受体，可帮助调节神经元周围的离子微环境[11]。脊髓神经系统损伤后，损伤区域星形胶质细胞通过增生可形成胶质“瘢痕”，从而一定程度在神经再生及恢复发挥着重要作用。Maryam Borhani-Haghighi等[12]在给小鼠注射PRP后，通过细胞分析得出大量微胶质、星形细胞细胞因子的表达被逆转。在具有SCI的老鼠中，即PRP增强了运动器的恢复，促进了血管生成和神经元再生，并调节了血管大小。同时，PRP的注射增加了疼痛阈值，抑制了星形细胞的激活，减少了PKM2和有氧糖解的表达，表明PRP可以抑制星形细胞的活化，减少PKM2的表达和糖解和GFAP、GLUT1和p-STAT3在星形细胞中的表达水平，从而能够改善脊髓神经损伤导致的慢性炎症。目前对于PRP与星形胶质细胞的相关研究较为充分，以明确证实相关信号通路及靶点蛋白，可信度较高，具有较强的临床及实验指导意义。未来可增加体内实验相关研究，进一步证实其作用疗效。

2.3PRP显著诱导干细胞分化:国外在重建受损的脊髓的治疗中使用干细胞和PRP的混合物与纤维蛋白涂层作为生物治疗手段。通过对四例严重受损的脊髓使用造血干细胞SCs和富含血小板的蛋白质(PRP)进行神经溶解和脊髓重建手术。其结果显示患者表现出运动和客观的感官改善。这些患者在手术或植入造血干细胞时均未表现出任何恶化或并发症的迹象。结果表明，富含血小板的血浆(PRP)的合成物的应用具有明显的优越性，PRP的使用使大多数hBMSC得以生存并分化为神经表型。Tengfei Zhao的动物实验[13]中研究发现了PRP和BDNF-BMSC植入物的老鼠在术后8周表现出比对照动物更强的后肢动体性能，具有更多的轴状再骨髓化。其结论为由PRP和BDNF过度表达的BMSC组成的联合治疗通过加强星形细胞向移植和轴位再骨髓的迁移，对大鼠在SCI之后的功能恢复产生了有益的效果。

间质干细胞(MSC)在修复中枢神经系统缺陷方面显示出了很有希望的潜力。Reza Salarinia等[14]的研究调查了在SCI大鼠模型中综合使用MSC和PRP的治疗效果。其使用实时PCR方法用于凋亡细胞死亡评估的TUNEL测试，以及用于轴突再生检查的神经过滤NF200免疫化学。结果表明，与MSC和PRP的合作治疗有效地缓解了被评估的类别。与仅接受MSC或PRP治疗的动物相比，在Bcl-2和caspase3的表达、凋亡指数和NF200阳性轴突的表达中观察到显著差异。最后，这项研究表明，MSC和PRP的结合协同促进其治疗效果在SCI。在对动物进行局部神经轴切除术后，通过功能结果测量、电生理评价、神经营养因子检测、组织学评价。得出结论为PRP和nMSC的结合使用比单独使用其中任何一种都显示出更大的有益效果。这项研究为PRP和nMSC在急性神经损伤的外周神经再生中的潜在临床应用提供新的有利证据。但目前的临床及实验研究皆为PRP及干细胞的联合使用，故其改善神经微环境的研究结果未能明确证实PRP自身独特直接治疗机制。故后期可开展单独应用PRP治疗的相关研究，为其治疗机制提供更加有力的研究证明。

2.4PRP显著促进了少突胶质细胞的凋亡。少突胶质细胞在中枢神经系统平衡和生理学中具有独特而重要的生物特性。越来越多的实验证据表明，这些少突胶质细胞与许多慢性、神经退行性和神经损伤疾病背后的病理生理机制有关。这些细胞对神经生长恢复可塑性和慢性疼痛状态促进组织修复的发展和改善也有重要影响。脊髓损伤(SCI)导致大量少突胶质细胞死亡。动物实验中在小鼠中分离出的PRP应用于脊髓损伤的大鼠，发现其轴突生长恢复的潜力。后将PRP移植到肌张力障碍的Shiverer小鼠中，也证实了PRP衍生细胞在正常周期内产生良好的脊髓髓鞘的能力。前期的实验研究结果为临床治疗提供的较好的理论支持，但对于少突胶质细胞及脊髓损伤神经微环境的病理生理研究的相关机制仍需要进一步研究，旨在证实PRP可通过多靶点，多通路促进少突胶质细胞的凋亡。

3 总结与展望

富含血小板的血浆(PRP)所包含生长因子，包括血小板衍生生长因子(PDGF)、转化生长因子(TGF)、胰岛素样生长因子-1(IGF-1)和血管内皮生长因子(VEGF)等的对于神经胶质细胞及干细胞等通过相关通路发挥着重要作用，改善微环境从而促进神经突出生长，旨在恢复脊髓神经损伤。目前PRP在脊髓神经损伤领域的研究及应用逐渐增多，安全性、可行性和有效性逐渐被证实。它是一种自体、生物兼容、无毒的材料且制备简单快捷，不会产生主要的免疫反应。PRP相关治疗机制原理仍然需要更多的进一步研究，其具体作用的相关通路及靶点仍未可知。现有对于PRP的研究多在集中在动物实验及细胞研究水平，临床实验及应用仍未大数据大规模开展。今后应进一步充分研究并逐步开展临床体内实验，以进一步验证其临床效应探究其作用机制，为今后促进脊髓损伤中神经微环境的恢复提供更加有力的研究支持，也为未来在脊髓损伤治疗领域提供新的治疗思路与方案。