富血小板血浆关节腔注射治疗膝骨关节炎的研究进展

童谦益，徐涛涛，汪小健，童培建

(1.浙江中医药大学第一临床医学院，浙江 杭州 310053；2.浙江省中医院，浙江 杭州 310006)

膝骨关节炎(knee osteoarthritis，KOA)是一种临床常见的慢性退行性关节疾病，以关节软骨退行性改变、关节周围继发性骨质增生及滑膜炎症等为主要病理特征[1]。该病多发于中老年人，是导致其活动困难甚至残疾的重要原因。流行病学调查显示，我国症状性KOA的患病率约为8.1%，且随着年龄的增长而增加[2]。临床治疗早期KOA常采用非甾体抗炎药口服、透明质酸(hyaluronic acid，HA)或皮质类固醇药物关节腔注射、中药薰洗、功能锻炼等方法。这些方法均具有一定的疗效，但对损伤软骨的修复作用甚微，且长期疗效欠佳[3]。因此，探索能够有效修复损伤软骨、抑制软骨退变的治疗方法就显得尤为重要。富血小板血浆(platelet-rich plasma，PRP)是从自体外周血中分离获得的血小板浓缩物，含有促进组织修复和再生的多种生物活性因子，近年来将其用于治疗KOA的临床研究逐渐增多[4-5]。本文对PRP关节腔注射治疗KOA的相关研究进展进行了综述。

1 PRP的组成成分

PRP是从自体外周血中分离获得的血小板浓缩物，血小板浓度大于1000×109个·L-1，是正常血液的3～5倍[6]。血小板内存在大量的α颗粒，其包括多种生物活性因子：转化生长因子(transforming growth factor，TGF)-β、血小板衍生生长因子(platelet-derived growth factor，PDGF)、血管内皮生长因子、肝细胞生长因子、表皮生长因子、成纤维细胞生长因子和胰岛素样生长因子等[7-8]。血小板被激活后，这些生物活性因子被释放入血，在组织的修复和再生过程中发挥着重要作用。TGF-β和PDGF是促进组织修复的重要生物活性因子[9]。TGF-β具有促进软骨细胞增殖和分化的作用，能够促进基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)抑制蛋白的表达。白细胞介素(interleukin，IL)-1β能够干扰软骨细胞的正常代谢活性，抑制软骨细胞的正常分化，诱导软骨细胞凋亡，而TGF-β能够抑制IL-1β对软骨细胞的干扰，阻止软骨细胞凋亡[10]。PDGF能够促进胶原蛋白和蛋白多糖的合成和分泌，从而促进软骨基质修复。此外，PRP中还含有多种血浆蛋白，能够激活纤维蛋白原形成纤维蛋白支架，诱导软骨细胞的增殖和分化，促进软骨损伤修复[11]。

2 PRP的制备方法

目前，PRP的制备主要采用离心法。离心法制备PRP是依据血液中不同成分的沉降系数不同，通过离心的方式分离血液组分，获得PRP[12]。离心法根据离心次数可分为一次离心法、二次离心法等。Anitua法[13]是最早被文献报道并被认可的一次离心制备PRP方法。目前主流的PRP制备方法是二次离心法，常用的有Petrungaro法[14]、Landesberg法[15]、Aghaloo法[16]等。袁霆等[17]对比分析了上述4种方法制备的PRP的血小板数量、血小板回收率及血小板质量，结果显示Landesberg法和Aghaloo法在血小板数量与血小板回收率方面优于另外2种方法，而Landesberg法制备的血小板质量高于Aghaloo法。

3 PRP关节腔注射治疗KOA的作用机制

目前PRP关节腔注射治疗KOA的作用机制尚未完全明确。但近年来的研究表明，PRP主要通过促进软骨细胞增殖、促进软骨基质形成、抑制炎症因子表达及促进骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cell，BMSC)增殖分化发挥治疗KOA的作用。

3.1 促进软骨细胞增殖炎症反应、氧化应激、线粒体功能失调等多种因素导致软骨细胞凋亡，进而引起细胞外基质降解，导致软骨损伤[18]。Moussa等[19]将12例KOA患者的软骨细胞进行体外培养，并分别加入一定浓度的PRP，结果显示加入PRP后软骨细胞数量显著增加，且呈浓度依赖性。刘绪昌[20]培养了新西兰大白兔的膝关节软骨细胞，在培养基中加入终浓度为10 ng·mL-1的IL-1β以建立KOA细胞模型，将诱导的KOA细胞分为模型组和实验组，实验组在培养基中加入浓度为50 μg·mL-1的被激活的PRP，模型组加入等量的磷酸盐缓冲溶液，结果显示实验组软骨细胞数量显著高于模型组，提示PRP能够促进软骨细胞增殖。关节腔注射PRP一定程度上能够促进软骨细胞增殖，增加软骨细胞数量，发挥修复受损关节软骨的作用。

3.2 促进软骨基质形成软骨退化与KOA病情进展密切相关。研究表明，KOA患者的软骨细胞中MMP的表达量增加，导致蛋白多糖和Ⅱ型胶原蛋白分解加快及细胞外基质钙盐沉积[21]。Chen等[22]采集接受全膝关节置换术(total knee arthroplasty，TKA)的KOA患者的关节软骨细胞进行培养，分别添加不同浓度的PRP或HA，结果显示添加PRP培养的软骨细胞Ⅱ型胶原蛋白、蛋白聚糖的表达量均高于添加HA培养的软骨细胞。Krüger等[23]将从软骨膜内分离的骨祖细胞分为对照组、PRP组、TGF-β3组和PRP/TGF-β3组，对照组不做处理，PRP组、TGF-β3组和PRP/TGF-β3组分别在培养基中添加一定量的PRP、TGF-β3和PRP/TGF-β3，免疫组化染色结果显示PRP组、TGF-β3组和PRP/TGF-β3组骨祖细胞的Ⅱ型胶原蛋白和蛋白多糖的含量均高于对照组，实时定量PCR结果显示PRP组、TGF-β3组和PRP/TGF-β3组骨祖细胞的蛋白多糖、Ⅱ型胶原蛋白、连接蛋白和IX型胶原蛋白的mRNA表达量均高于对照组，提示PRP能够促进软骨细胞表达蛋白多糖和Ⅱ型胶原蛋白，促进软骨基质的形成，发挥修复软骨组织的作用。

3.3 抑制炎症因子表达炎症反应是导致KOA不断恶化的重要因素之一。研究表明，KOA患者软骨细胞中IL-1β、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α等炎症因子的表达量显著高于正常软骨细胞[24]。Sundman等[25]采集接受TKA患者的滑膜和软骨组织，分离培养滑膜和软骨细胞，并将其分为对照组、PRP共培养组和HA共培养组，结果显示PRP共培养组和HA共培养组滑膜和软骨细胞中IL-6、TNF-α的表达量均低于对照组，提示PRP能够抑制滑膜及软骨组织中炎症因子的表达。

3.4 促进BMSC增殖和分化BMSC是一种具有自我更新及多向分化潜能的多能干细胞，可分化为软骨细胞、成骨细胞和脂肪细胞等[26]。BMSC既能够直接分化为软骨细胞，又能够分泌相关活性因子促进损伤软骨细胞的修复。Tang等[27]从猪的膝部提取BMSC，于含有不同浓度PRP的培养基中进行培养，结果表明PRP能够促进BMSC增殖，且具有浓度依赖性；而BMSC中Ⅱ型胶原蛋白的表达量显著升高，提示PRP能够促进BMSC向软骨细胞分化。Xie等[28]将来自兔膝关节的BMSC分为PRP组和对照组，分别于含有PRP和不含PRP培养基中培养，结果显示PRP组的BMSC数量显著多于对照组；实时定量PCR结果显示PRP组BMSC成骨细胞标志物碱性磷酸酶和骨钙素的mRNA表达量均显著高于对照组。PRP能够促进BMSC增殖及向软骨细胞分化，进而促进软骨再生，延缓KOA的病情进展。

4 PRP关节腔注射治疗KOA的临床研究

临床常采用关节腔注射HA、皮质类固醇药物治疗早中期KOA。多项研究表明，关节腔注射PRP治疗早中期KOA的效果优于关节腔注射HA、皮质类固醇药物。Cole等[29]将111例早中期KOA患者随机分为HA注射组和PRP注射组，每周注射3次，连续治疗12周，结果显示PRP注射组患者国际膝关节文献委员会(International Knee Documentation Committee，IKDC)膝关节评分高于HA注射组、膝部疼痛视觉模拟量表(visual analogue scale，VAS)评分低于HA注射组。Ahmad等[30]将89例KOA患者随机分为PRP治疗组和HA治疗组，治疗3个月后，超声检查结果显示，与HA治疗组相比，PRP治疗组滑膜肥厚减轻、关节腔积液减少，且滑膜微血管密度降低。ElksniNS-Finogejevs等[31]将40例轻中度KOA患者随机分为2组，一组采用关节腔注射PRP治疗，一组采用关节腔注射皮质类固醇药物治疗，结果显示关节腔注射PRP的患者疼痛缓解与膝关节功能改善效果均更佳，且疗效持续时间更长。Simental-Mendía等[32]将65例KOA患者随机分为2组，分别采用口服非甾体类抗炎药和关节腔注射PRP治疗，结果显示关节腔注射PRP治疗KOA在疼痛缓解与膝关节功能改善方面更具优势。

单纯关节腔注射PRP治疗KOA患者，能够缓解膝部疼痛、改善膝关节功能，相较于其他药物的关节腔注射具有一定的优势。同时，研究人员采用关节腔注射PRP联合其他方法治疗KOA，亦取得显著疗效。Karasavvidis等[33]对4项关于关节腔联合注射PRP和HA的临床研究进行了荟萃分析，其中联合治疗组193例，单纯HA治疗组184例，结果显示联合治疗组患者膝部疼痛VAS评分和西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数评分均低于单纯HA治疗组。Bastos等[34]将47例KOA患者随机分为3组，分别为间充质干细胞(mesenchymal stem cell，MSC)治疗组(16例)、MSC联合PRP治疗组(14例)和皮质类固醇药物治疗组(17例)，均采用关节腔注射治疗，结果显示，治疗结束后12个月，3组患者膝关节损伤和骨关节炎结果量表(knee injury and osteoarthritis outcome score，KOOS)评分及膝关节活动度均较治疗前显著改善，且MSC联合PRP治疗组患者的KOOS评分均高于MSC治疗组和皮质类固醇药物治疗组。关节腔注射PRP联合其他方法的治疗效果显著优于单一疗法，提示PRP与其他药物能够发挥协同作用，进而提高治疗效果。

目前，PRP不仅用于早中期KOA患者的非手术治疗，对于接受TKA的晚期KOA患者，于TKA术中采用关节腔注射PRP，也取得了良好的临床疗效。Mochizuki等[35]将315例欲接受TKA手术的KOA患者随机分为PRP治疗组(109例)和对照组(206例)，PRP治疗组于TKA术中应用关节腔注射PRP，对照组常规进行TKA，结果显示PRP治疗组术中及术后平均出血量少于对照组，血红蛋白含量下降幅度低于对照组，提示TKA术中应用关节腔注射PRP能够显著减少术中及术后出血、抑制血红蛋白含量下降。Guerreiro等[36]将40例欲接受TKA的KOA患者随机分为2组，PRP治疗组在TKA术中关闭关节囊前于关节腔注射PRP，对照组不做特殊处理，结果显示PRP治疗组患者术后1 d、2 d、7 d、21 d及2个月的膝部疼痛VAS评分均低于对照组，表明PRP能够显著缓解接受TKA患者的术后疼痛。

目前，多数研究表明关节腔注射PRP治疗KOA疗效显著，但部分学者的研究结果存在差异。Jang等[37]采用关节腔注射PRP治疗KOA患者65例，治疗后6个月，患者膝部疼痛VAS评分4.2分、IKDC膝关节评分61.6分，术后12个月，患者膝部疼痛VAS评分5.0分、IKDC膝关节评分50.3分，提示患者KOA病情反复、疼痛加重。Kon等[38]研究发现，关节腔注射PRP治疗重度或50岁以上的KOA患者临床疗效欠佳。

5 小 结

随着社会老龄化进程的加快，KOA的发病率呈逐年上升趋势。PRP是从自体外周血中分离获得的血小板浓缩物，其包含的多种生物活性因子能够促进软骨细胞增殖、分化，发挥修复损伤软骨的作用。目前多采用二次离心法制备PRP，Landesberg法制备的PRP的血小板数量更多、质量更高。多项研究表明，PRP主要通过促进软骨细胞增殖、促进软骨基质形成、抑制炎症因子表达及促进BMSC增殖分化发挥治疗KOA的作用。临床采用关节腔注射PRP治疗早中期KOA取得显著疗效，而采用关节腔注射PRP联合其他方法治疗KOA，疗效更加显著。对于接受TKA的晚期KOA患者，于TKA术中采用关节腔注射PRP能够减少术中及术后出血、缓解疼痛。然而，目前关于PRP的制备及使用方法仍未形成统一的标准，且关于PRP关节腔注射治疗KOA的长期疗效和安全性尚缺乏高质量的研究，这些因素都将制约PRP在KOA治疗中的应用。因此，尚需开展大样本、高质量的随机对照临床试验进一步深入研究。