富血小板血漿治療腰椎間盤突出癥的研究進展

李 謙

(天津市濱海新區中醫醫院骨傷科,天津市濱海新區 300451)

【提要】 腰椎間盤突出癥是現階段我國臨床中較為常見的疾病,其不但嚴重影響患者的正常生活及工作,同時也帶來巨大的社會負擔。當前,自體富血小板血漿(PRP)治療腰椎間盤突出癥是較為新穎的治療方式,雖然醫學界對PRP的關注越來越多,但仍需可靠的臨床證據證明其實用性及有效性。深入探討PRP治療腰椎間盤突出癥有助于更好地理解PRP治療的病理生理機制、制備方式和修復作用,從而為PRP的臨床應用提供依據。

腰椎間盤突出癥是現階段我國臨床中較為常見的疾病,其臨床癥狀多為腰痛和坐骨神經痛,部分患者出現下肢放射性疼痛、麻木[1]。腰椎間盤突出癥不但嚴重影響患者的正常生活及工作,同時也帶來巨大的社會負擔。目前臨床治療腰椎間盤突出癥的方式很多,但各種治療方式的效果均差強人意,不能從根本上阻止或治療腰椎間盤退變。近年來,學者力求在生物學治療方式中找到能夠有效修復或再生腰椎間盤的方法,以期從本質上預防腰椎間盤突出癥的發生。治療腰椎間盤突出癥的生物學方法包括生長因子輸注治療、細胞治療、組織工程材料植入、基因治療等,其中開展較早、應用較廣泛的是生長因子輸注治療,其療法操作簡單,技術難度較小,現已成為修復或再生腰椎間盤的有效治療方法。因此,生長因子輸注治療可在臨床大規模推廣,具有較好的研究前景?，F階段已知的多種生長因子都可起到減緩腰椎間盤突出癥病情進展等效果,并能夠對腰椎間盤起到修復作用,但在腰椎內輸注單一的生長因子,對腰椎間盤的修復效果不明顯。為提升生長因子的治療效果及延長其療效持續時間,有學者嘗試使用多種生長因子輸注治療,結果證實其修復作用顯著提高[2-3]。富血小板血漿(platelet rich plasma,PRP)是自體的活性物質,含有大量生長因子,多種生長因子均具有刺激細胞增殖、增強細胞功能、減緩細胞死亡等作用,能夠較大地改善腰椎間盤內環境?，F就PRP治療腰椎間盤突出癥的研究進展進行綜述。

1 PRP的分類及概述

1.1 分類 根據PRP中的白細胞及纖維蛋白含量,PRP制備液主要分為四種類型。(1)純富血小板纖維蛋白:含有較少的白細胞及較低濃度的纖維蛋白;(2)富白細胞:含有大量的白細胞及較低濃度的纖維蛋白;(3)純富血小板:含有較少的白細胞及較高濃度的纖維蛋白;(4)富白細胞富血小板纖維蛋白:含有大量的白細胞及較高濃度的纖維蛋白。

1.2 概述 PRP是一種含高濃度血小板的自體血漿。20世紀50年代起國外便研究PRP在臨床中的應用,我國最早報道關于PRP的研究文獻是在20世紀80年代末,且相關研究在近年得到了長足的發展。PRP中血小板含量較多,其含有較多的生物因子、細胞因子等物質,能夠起到促進細胞繁殖和組織修護的作用[4],因此PRP應用于臨床骨科的相關報道較多。有研究顯示[5]PRP治療骨科疾病的效果較好,但現階段PRP治療的適應證和禁忌證尚不明晰,使其在臨床及各項實驗中出現較多問題。

PRP是全血經離心后提取出的濃縮血小板,其含有高濃度的生長因子。PRP的收集方法簡單便捷,最大限度地減少了血液性疾病傳染的發生,治療相對安全可靠。PRP經激活后可釋放出大量的生長因子用于組織修復,如轉化生長因子-β1、血小板衍生生長因子、胰島素樣生長因子、血管內皮生長因子和表皮生長因子等。PRP還含有多種抗炎因子,如可溶性腫瘤壞死因子受體、白細胞介素-1受體拮抗劑、白細胞介素-4、白細胞介素-10和白細胞介素-13等[6]。PRP中的黏附因子、趨化因子等可引導內源性細胞轉移至身體損傷部位,參與組織修復及再生過程。各種因素相互配合,加速組織細胞增殖和細胞外基質合成,進而促使機體組織恢復。PRP能夠緩解及逆轉腰椎間盤的退變,且以其突出的止血、抗炎、促使細胞增殖的能力,為腰椎間盤突出癥提供了可靠的生物治療方式。

2 腰椎間盤突出癥的發病機制

腰椎間盤是一種較為特殊的組織結構,其主要作用是連接相鄰椎體,給脊柱提供微動,并吸收震蕩傳導、抵抗拉力及扭轉力。腰椎間盤突出與年齡、身體機能退化、遺傳、外傷損傷等眾多因素有關。腰椎間盤突出癥的具體發病機制尚不明確,但已知其在生物化學方面的變化較為突出,例如蛋白多糖和Ⅱ型、Ⅸ型膠原纖維蛋白含量下降及膠原質量降低,從而導致髓核脫水及缺失,與此相對應的Ⅰ型膠原纖維蛋白含量增加,引起髓核組織纖維化,從而導致腰椎間盤突出[7]?；|金屬蛋白酶的表達水平與腰椎間盤退變進程的關系密不可分,其能夠降解腰椎間盤細胞的蛋白聚糖,促進細胞死亡進而誘發腰椎間盤突出癥?；|金屬蛋白酶-1屬于膠原酶,可以降解Ⅱ型膠原并由Ⅰ型膠原替代。正常情況下基質金屬蛋白酶及其抑制劑在體內互相協助,處于平衡狀態,一旦平衡遭到破壞,基質金屬蛋白酶會相對上調,從而引起Ⅱ型膠原的合成速度慢于分解速度,基質分解減少導致髓核纖維化,纖維化再遭損壞,遂出現腰椎間盤突出的情況。另外,促使炎癥發生的因子如腫瘤壞死因子-α和白細胞介素-β等能激活下游信號通路,使得細胞自噬、炎癥消失及細胞死亡,這也是引發腰椎間盤突出癥的主要原因之一。

3 PRP的病理生理機制與制備

3.1 病理生理機制 當前PRP的具體作用機制尚不明確,PRP中含有的血小板生長因子是發揮組織修復作用的重要物質基礎。血小板的主要功能是凝血和止血,當鈣離子與凝血酶同時存在,血小板能夠通過纖維蛋白原的聚合從而形成纖維蛋白凝塊,在起到止血作用的同時還能夠作為免疫細胞和組織生成細胞遷移生長的骨架。這類修復細胞主要包括纖維母細胞和血管生成細胞[8]。此外,血小板還能釋放生物活性蛋白,以此協調組織修復的過程,其中包括細胞的趨化、繁殖和分化,對壞死組織的處理、血管的生成、細胞外基質的沉積和組織再生等。在機體正常修復損傷的過程中,纖維蛋白塊的血小板在被激活以后,暴露出表面受體P-選擇素,加速釋放血小板α顆粒脫粒,其中包括血小板源性生長因子、胰島素樣生長因子、血管內皮生長因子等。上述生長因子與損傷修復和組織再生過程的關系密不可分,PRP可通過調節生長因子并促進組織修復的作用是其在臨床骨科中應用的基礎。

3.2 PRP的制備 當前PRP的制備方法較多,已有公司研發出制備PRP的儀器,其將人體血液抽出后,運用不同轉速的離心法將血樣分成血小板血漿、PRP及紅細胞三層,并根據離心次數將制備方法分為一步離心法和兩步離心法。分離出PRP后,將血小板的激動劑添加至PRP中以激活瀑布級聯反應,或者將分離出的PRP輸注進組織中激活內源性膠原而形成最終成品。最終的PRP成品的血小板濃度為采集血樣的3～5倍,但不同設備生產出的PRP成品的血小板濃度不同,有些甚至可達8倍,其中還可能含有白細胞及纖維蛋白等物質[9]。因不同種類的PRP對各類疾病的治療效果不同,故探究最適合制備血小板血漿的方法尤為重要,另外還需注意患者的采血部位、身體狀況、生理狀況,血液的離心速度、離心時間、離心次數、離心后分離出的層次和PRP的濃度等。

4 PRP的修復作用

PRP中含有近千種蛋白質,通過磷酸化后會產生1 400多種與蛋白相關的活性生物因子,包括轉化生長因子、血小板生長因子及血管內皮生長因子等。其中,轉化生長因子可以刺激膠原生成、血管生成、上皮生成及促進抑制膠原降解的蛋白酶合成;血管內皮生長因子可以保護細胞,對細胞增殖產生影響[10]。

PRP的優勢在于其具有強大的修復能力,其廣泛應用于骨科臨床的重要原因是:PRP含有高于生理濃度的血小板,血小板可以通過黏附、活化、聚集起到止血的作用。在血管出現損傷時,血小板可通過活化、脫顆粒形成纖維蛋白凝塊,阻止組織損傷、空腔形成、纖維組織和炎癥細胞生成。在損傷之后的急性或延遲期間給予PRP治療,都可以有效保護腰椎間盤的纖維環結構、髓核中心的形態,減少炎癥細胞生成,增加組織細胞的含水量。值得關注的是,在損傷急性期給予PRP治療,可保留腰椎間隙空間,腰椎間盤預后狀況最好。PRP的最大優點是其含有較高濃度的生長因子,但生長因子的半衰期也約束了其持續在腰椎間盤突出中發揮的修復作用[11]。在引入更多的方式協同促進其效果的研究中,間充質干細胞引起了廣泛的關注。PRP和間充質干細胞聯合使用對早期腰椎間盤突出有長期修復作用。有研究[12]通過制作動物椎間盤退行性變(intervertebral disc-degeneration, IDD)模型并將其分組,對觀察組分別輸注單純PRP、PRP及間充質干細胞混合液,對照組輸注磷酸鹽混合液,結果發現隨著時間的推移,兩組IDD的發展有顯著差異,對照組腰椎間盤組織發生不可逆轉的退變;輸注后的第1周及第3周,觀察組的腰椎間盤組織均出現細胞再生或修復的情況,尤其在第8周,輸注PRP及間充質干細胞混合液患者修復腰椎間盤的效果顯著優于單獨輸注PRP。PRP及間充質干細胞都是臨床較易獲得的自體生物材料,這為促進腰椎間盤修復提供了新穎早期的IDD治療路徑。

5 PRP治療腰椎間盤突出癥的臨床研究

2010年美國食品藥品監督管理局批準PRP作為新型關節腔內注射藥物,主要應用于臨床治療。PRP的臨床優勢為:(1)PRP源于自體,不會產生免疫排斥反應;(2)制備簡易,成本低,操作過程簡單;(3)PRP經過凝血酶激活后呈膠體狀,能夠防止血小板流失;(4)細胞因子有利于細胞分裂、血管生成及趨化;(5)PRP內的纖維網格能夠促進細胞黏附、防止細胞流失;(6)PRP中含有白細胞,白細胞具有抗感染功能;(7)臨床中為達到修復損傷的效果,推薦PRP的濃度應為正常血小板濃度的5～7倍。Bhatia等[13]對10例慢性腰椎間盤突出癥患者進行臨床研究,因為白細胞具有吞噬作用,所以使用富含血小板及白細胞的血漿替代PRP,每周輸注1次,共輸注6周,結果顯示接受硬膜外注射自體PRP的患者在評估工具評分方面有所改善。Lutz等[14]研究顯示,含有高濃度血小板的PRP制劑可以優化慢性腰椎間盤突出癥患者的臨床結果。目前,PRP廣泛應用于治療腰椎間盤突出癥,但考慮老年患者椎間盤中功能細胞數量減少而影響療效,故對于老年性腰椎間盤突出癥患在應用PRP時需謹慎,將來需要更多的臨床研究進一步驗證。

6 結 語

近年來PRP發展快速,已在多個領域展開應用和研究,但技術尚未成熟,其臨床應用價值尚未達成廣泛共識。在治療腰椎間盤突出癥上,PRP是未來的主要研究方向,其擁有多項優勢,其中促進組織損傷修復、自源體免疫排斥反應等均符合治療腰椎間盤突出癥的需求。但現階段仍有諸多問題需要進一步探析,如PRP的作用機制、最優制備方法,以及其適應證和禁忌證等。此外,還應提升設計的嚴謹性?，F階段PRP的制備及研究方法尚未規范化,各項研究的差異性較大是無法對其系統性評價臨床應用效果的主要原因,為了更好地展開PRP的相關研究,未來針對PRP開展的臨床研究應重視以上問題。