浓缩生长因子在美学区种植的应用及机制研究进展

孙吉宇，张曦丹，朱卓立，陈晨峰，杨 阳，甘雪琦

前牙美学区通常面临着较高的缺牙风险，且由于上颌唇侧骨板存在生理性凹陷、表面软组织菲薄，种植后发生软组织退缩的风险较高，如何在前牙区获得稳定的美学效果成为当前口腔种植领域关注的焦点[1]。缺牙区软硬组织量不足是种植修复美学效果欠佳的主要原因，联合使用多种软硬组织增量技术可显著改善美学预后。其中，血小板浓缩物作为新型生物材料，已有大量研究证明其具有促进组织再生、减轻术后反应、抑制术区炎症的作用。浓缩生长因子(concentrated growth factor，CGF)是第三代血小板浓缩物，表现出强大的促进软硬组织修复和再生的能力，其在美学区种植中的应用价值越来越引起人们的关注。本文就浓缩生长因子在口腔软硬组织再生中作用机制的研究进展，及其在前牙美学区种植修复中的应用现状综述如下。

1 CGF的制取与使用

血小板浓缩物因其富含多种生长因子，在组织再生领域一直广受关注。1998年首次有学者提出将第一代自体富血小板血浆(platelet-rich plasma，PRP)用于口腔骨缺损的修复，并发现联合使用PRP和骨移植材料可以显著提升成骨质量[2]。但PRP制备过程复杂、需添加牛凝血酶和氯化钙等生化制剂，其临床应用受到限制，因此开发了第二代富血小板纤维蛋白(platelet-rich fibrin，PRF)，避免了抗凝剂的使用，并进一步提高了血小板含量。

2006年Sacco首次通过特殊离心机处理静脉血获得CGF，即最新一代的血小板浓缩物[3]。使用硅涂层的无菌离心管收集适量自体静脉血(约10 mL)后，按照特定程序将离心管放置于Medifugetm离心机中进行分层处理，离心后血液从上至下依次为无细胞血浆层、纤维蛋白层和红细胞层。其中CGF主要富集于纤维蛋白层及中下层的交界面上，因此临床使用时一般需保留纤维蛋白层及其与下层的交界区域[4]。目前CGF在种植领域主要有四种使用形式：①CGF纤维蛋白膜，使用压膜器将其压制成纤维蛋白膜后作为生物屏障膜；②CGF纤维蛋白块，整块应用于较大的植骨区域；③CGF颗粒，切割成1～2 mm的凝胶微粒后与骨替代材料混合使用；④CGF渗出液,挤压纤维蛋白块的渗出液可用于处理种植体表面。

2 CGF的生物学特性

Rodella和Stanca等使用扫描电镜观察发现CGF由致密多孔的纤维蛋白三维网络构成，表面蛋白纤维直径为100～500 nm，与细胞外基质的纳米结构类似。外表面纤维交错融合并附着少量的血小板颗粒，而内表面附着大量活化的血小板颗粒和细胞[5-6]。相比PRP、PRF，CGF的纤维结构更清晰、孔隙结构明显、交联密度高，CGF膜拉伸强度更大且更稳定[7-8]。

由于致密网络结构的存在，CGF可作为多种细胞因子“储藏库”，包括血小板衍生生长因子(platelet-derived growth factor, PDGF)、转化生长因子β(transforming growth factor-β, TGF-β)、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)、成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor, FGF)、表皮生长因子(epidermal growth factor, EGF)、胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor, IGF)、骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein, BMP)、白介素(interleukin，IL)-1β 和IL-6等[4]。Wang等发现CGF可连续8～10 d向周围组织缓慢释放生长因子，使局部微环境内的生长因子始终维持在一定浓度，其中VEGF的含量高达PRP的1.5倍，持续促进周围组织的修复和再生[9-10]。一项体外研究表示，CGF膜约在第14天发生完全降解，初始面积质量比越小，降解速度越慢，提示根据手术需要可通过调整CGF使用形式来控制降解时间[11]。部分研究表明由于CGF存在作用时间短、吸收快的缺点，因此不提倡其单独使用[12-13]。但体外实验无法完全模拟体内的复杂环境，仍需要进一步验证及临床观察。同时三维网络可作为天然的细胞支架供成骨细胞、内皮细胞、成纤维细胞向内迁移长入，引导组织再生和重建。

Rodella发现CGF中存在着一定量的CD34+细胞，已有大量研究提出CD34+细胞在血管的维护与再生、组织的新生与修复及免疫调节等方面都起到了不可或缺的作用[5]。此外，与PRP相比，CGF制备过程简单且无需添加抗凝制剂，避免了交叉感染和免疫排斥的风险。

3 CGF促进组织修复和再生的基础研究

3.1 促进骨再生

美学并发症是种植体植入后发生硬组织和(或)软组织缺陷的表现。缺牙后拔牙窝周围牙槽骨常表现为渐进性吸收，当唇侧骨壁厚度<1 mm时，缺牙8周后唇侧骨壁垂直向的丢失量高达62%[14]。而一项研究发现90%的受试者上颌前牙区的唇侧骨壁厚度<1 mm，50%厚度不足0.5 mm[15-16]。高度、宽度充足的牙槽嵴能够支撑起表面覆盖的软组织，更有利于恢复植体周围良好的牙龈外形[17]。因此种植治疗中必须要考虑如何促进受损骨组织修复和再生。种植体周的骨组织修复是一个复杂的级联反应，包括骨传导、骨形成和骨重塑三个阶段，而血小板通过启动凝血和局部释放生长因子在上述过程中发挥着举足轻重的作用[18]。已有大量研究发现使用CGF浸提液培养基对牙周膜干细胞、牙龈间充质干细胞(gingival mesenchymal stem cells, GMSCs)、小鼠成骨细胞系(MC3T3-E1)、骨髓间充质干细胞进行体外培养，细胞均表现出更强的成骨分化倾向和更高的矿化程度，且成骨相关基因(如Runx2、Alp、Opn)表达水平明显增加[19-22]。

CGF中所含的生长因子，如PDGF、TGF-β、BMP-2和IGF，可能是诱导成骨细胞增殖、分化的关键因素。TGF-β1可以刺激成骨细胞趋化和有丝分裂，并指导合成Ⅰ型胶原纤维和纤维蛋白；IGF-1是调节骨细胞功能和代谢的生长因子。目前关于CGF促进成骨分化的机制研究较少，但Dong等[23]发现抑制PI3K可显著减弱CGF对MC3T3-E1细胞成骨分化的促进作用；CGF通过激活PI3K/AKT 信号通路的关键分子，刺激软骨细胞合成细胞外基质[24]。已有研究证明Smad4/TAZ轴的下调会导致间充质干细胞成骨分化延迟和脂肪生成增加，有学者提出CGF纤维蛋白膜促进人脐带间充质干细胞介导的牙周组织再生，可能与上调TAZ相关[25-26]。

3.2 促进软组织愈合和再生

Garber等[27]早在1996年就提出牙齿、嘴唇和牙龈美学是构成迷人微笑的三要素，其中牙龈美学包括恢复牙龈的健康状态和协调外形。当唇侧牙龈厚度<2 mm、角化龈宽度不足2 mm时，发生种植体周围炎、基台暴露的风险大大增加[28]。且当唇侧软组织的塌陷量>1 mm时，就会出现明显的美学缺陷，可能与骨上组织高度降低、缺乏角化黏膜、黏膜厚度不足有关[29-31]。因此，想要在前牙美学区实现最佳的修复效果，种植治疗过程中就必须加强对软组织处理的关注。多项研究结果显示添加CGF浸提液(10%)的培养基可以显著提高人成纤维细胞、GMSCs的增殖和迁移能力，细胞内促血管生成相关蛋白表达明显增加，为血小板制品应用于软组织修复和再生提供了证据支持[6,32-33]。体内研究结果也显示接受牙龈注射CGF组的大鼠牙龈的基底层厚度明显增加，上皮钉突延长，基底层增殖标志物Ki67、内皮细胞标志物CD31的表达水平显著上调。但部分研究指出高浓度生长因子可能抑制细胞的增殖、分化[34-35]。

目前认为CGF主要通过持续释放生长因子、细胞因子参与促进软组织修复的过程。有学者提出猜想CGF中干细胞和单核细胞通过移动到伤口底部、增殖并进一步分化为巨噬细胞，参与了伤口愈合[36]。此外，Qi的研究显示CGF处理后GMSCs中YAP通路相关蛋白表达明显升高，提示细胞核内YAP表达增加可能是CGF促进牙龈再生的关键因素。Zhang等[37]提出CGF可以通过阻断P38MAPK/AP-1信号通路降低人成纤维细胞内基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMP)-1表达水平，从而抑制细胞内活性氧的产生和减少氧化损伤以加速软组织修复。

3.3 促进血管生成

美学区种植通常需要联合软硬组织移植手术以提供足量的软硬组织，从而实现种植牙功能和美学效果的长期稳定。而充足的血供和组织血管化是软硬组织移植成功的关键[38]。血管再生涉及的调控机制十分复杂，需要多种生长因子协同发挥募集内皮细胞、诱导血管出芽等功能。由于CGF多孔网络结构的存在，孔隙中吸附了高浓度的多种生长因子(VEGF、PDGF、FGF-2、EGF等)和CD34+细胞，在血管生成中起关键作用。宦俊等[39]发现含CGF浸提液的培养基可明显增强内皮细胞迁移和增殖活动，细胞内成血管相关基因(CXCR4、PDGF、VEGF)的表达显著升高，且在一定浓度范围内有浓度依赖性，提示了CGF强大的促进血管生成的能力。此外，Calabriso等[40]发现CGF中除生长因子外还含有大量MMP-2和MMP-9，MMP-9可选择性地降解细胞外基质、招募内皮细胞、辅助血管内皮细胞迁移至发芽部位，从而促进血管再生。一项研究结果显示使用CGF浸提液培养基可以促使内皮细胞中CXCL-12/CXCR-4表达明显增加，CXCL-12是一种趋化分子，对CD34+细胞有强大的趋化作用从而促进血管再生。

4 CGF在美学区种植治疗中的临床应用

前牙区解剖结构特殊并承担着重要的美学功能，因此如何有效修复前牙缺失、缩短组织愈合时间、保证长期稳定的美学效果是口腔种植医生长期思考与探讨的问题。上述大量基础研究已证实CGF具有强大的促进软硬组织愈合和再生的能力，也有其应用于上颌窦提升、牙槽嵴保留、控制种植体周围炎的相关报道，为CGF在美学区种植领域中的应用提供了理论和临床应用基础[41-44]。

4.1 即刻种植

即刻种植因理想的植入位置、节省治疗时间和费用、患者舒适度好、缺牙期短等优势，成为医生和患者优先选择的治疗方案。然而前牙区即刻种植具有极大的美学风险，需严格把握适应证。不利条件下的即刻种植面临着更高的软组织退缩和植体暴露的风险，同期联合软硬组织增强技术可能有利于维持牙槽嵴高度、增加软组织稳定性[45-47]。CGF因富含大量生长因子且抗张强度优于其他血小板制品，作为生物屏障膜应用于美学区即刻种植可封闭创口并引导软硬组织再生。罗晓军等[48]以92例美学区单牙即刻种植患者为研究对象，将使用CGF联合骨替代材料与单纯应用骨替代材料对牙龈美学的影响进行对比研究，发现CGF明显促进了术区牙龈组织的修复，牙龈肿胀表现轻、愈合速度快，术后3、6个月时红色美学指数评分(pink esthetic score，PES)显著增加、牙龈退缩减少，且患者主观满意度明显高于对照组，认为联合使用CGF能提高即刻种植的美学效果。有学者对CGF应用于炎症期美学区即刻种植的临床效果进行了研究，发现种植术中联合使用CGF有利于减轻术后早期疼痛，观察组未发生种植体周围炎等并发症，术后3个月种植体唇侧水平骨吸收量明显低于未使用CGF组[49-52]。王献利等[53]还报道了钛网联合CGF应用于前牙区即刻种植修复，提出CGF可促进软组织生长，降低术后感染风险，减少钛网暴露感染等并发症。

4.2 位点保存

当患者不满足即刻种植手术指征时，为了尽可能保存缺牙区牙槽骨，临床医生可通过位点保存技术为后续的种植修复创造条件。蔺世晨等[54]对CGF联合骨替代材料在上颌前牙区进行位点保存的临床效果进行了研究，发现术后6个月时唇、腭侧骨板高度与术前相比没有明显变化，牙槽嵴宽度稍有丢失((-0.23±0.29)mm)，但CGF组唇、腭侧骨板高度和牙槽嵴宽度明显优于单纯使用骨替代材料组。且在后续种植术中可观察到CGF组的新生骨组织骨质较硬并包绕部分骨粉颗粒，缺牙区牙槽嵴顶形成了充足的角化龈组织，为后续种植治疗创造了良好的条件。朱梅等[55]的研究也证实美学区在拔牙同期采用CGF联合骨代用品行位点保存，可减少软硬组织增量二期手术的患者比例，并有效维持美学区牙槽嵴的宽度和高度，术后美学效果好，随访12个月发现种植修复体龈乳头及龈缘高度维持良好。

4.3 硬组织增量与骨整合

外伤、牙周病、根尖周病等是前牙缺失的常见原因，缺牙后多伴唇侧骨壁吸收以及软组织塌陷，此类患者需先行骨增量手术为后续种植手术提供足够的牙槽嵴宽度和高度。王亚敏等[56]选取了40例上颌前牙区牙槽嵴宽度小于3 mm的单牙缺失，对CGF+骨粉+胶原膜行引导骨再生术的骨增量疗效进行评价，发现术后6个月观察组半年骨宽度增加量为(3.70±0.28)mm，明显优于对照组。另有多位学者通过CBCT在术后不同时间点对新生骨组织的厚度、密度值进行测量，发现CGF应用于上颌前牙区骨增量手术可以有效引导早期骨再生，明显改善新生骨密度和质量[57-58]。林海燕等[59]报道了在软组织瓣和钛网之间放置CGF纤维蛋白膜还可以缓冲口唇对术区的压力，减少因软组织瓣与钛网间的摩擦而导致的软组织破裂或钛网暴露等美学并发症的发生。此外，种植体周的骨整合对于功能和美学的长期稳定很重要。Pirpir等[60]发现一期手术中通过使用CGF液体处理种植体表面并在种植体上部覆盖CGF纤维蛋白膜，可以增强上颌前牙区种植体的早期稳定性，并加速骨整合。

4.4 软组织愈合与再生

良好的愈合是牙周与种植美学手术成功的关键，软组织愈合不良可能会引起创口开裂、组织缺损以及瘢痕增生，进而影响最终的美学效果。王亚敏等[56]的研究结果显示将CGF应用于上颌前牙区种植手术时，一期愈合率较未使用CGF的对照组更高。有学者对CGF应用于上颌前牙区骨量不足的短期美学效果进行了研究，结果显示术后6个月联合使用CGF的观察组PES各项得分均显著高于对照组[61]。术后4周可观察到角化龈宽度平均增长2 mm，术后12周角化龈厚度平均增加0.5 mm，证明CGF对于种植体周围角化龈质量有积极作用，但目前尚缺乏远期效果的证据[62]。此外，已有不少学者将CGF应用于牙龈退缩的治疗，认为联合使用CGF可以显著增加牙龈厚度和角化龈宽度，可能有利于维持牙龈乳头三维形态并减少术后牙龈退缩的复发[63-64]。

5 总 结

作为第三代血小板浓缩物，浓缩生长因子制备过程简单且无需添加凝血酶，极大降低了交叉感染的风险。致密的纤维蛋白网络结构赋予了CGF一定的拉伸强度，临床上可将CGF压制成生物膜后替代人工屏障膜，或加工成颗粒与骨替代材料作为骨组织再生支架。通过蛋白网络内嵌合的高浓度生长因子、CD34+细胞和白细胞，CGF表现出强大的促进血管再生、软硬组织修复和再生的潜力，为前牙美学区域的牙种植患者恢复牙齿功能和自然的牙龈外形提供了更有力的支持。但目前CGF对于骨再生、软组织再生的确切作用机制尚不清楚，仍需进一步的深入探索。