蘇 輝 譚國慶 王若沖 薛海鵬 徐展望

(1 山東中醫(yī)藥大學第一臨床醫(yī)學院，山東省濟南市 250035； 2 山東中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院脊柱骨科，山東省濟南市 250035； 3 北京中醫(yī)藥大學，北京市 100000)

【提要】 在骨外科領域，富血小板血漿聯(lián)合干細胞的治療方法越來越受到重視，其具有促進組織再生的潛在優(yōu)勢，但是兩者聯(lián)合應用治療的安全性及治療效果仍存在爭議。因此，本文就近年來富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療在骨外科中的應用效果及安全性進行綜述，為將來的研究方向及臨床應用準則的制定提供參考。

富血小板血漿是一種含有濃縮血小板的自體血液產(chǎn)品，其富含血小板衍生生長因子、轉化生長因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)、胰島素樣生長因子、表皮生長因子等，這些生長因子可以通過增強細胞的遷移、增殖、分化能力來促進組織再生[1]。干細胞具有減輕炎癥反應，促進損傷組織修復和愈合的作用，同時還可以誘導細胞的遷移和分化，促進機體的恢復[2-3]。干細胞作為再生醫(yī)學和組織工程的細胞來源受到了廣泛關注[4]。目前的基礎實驗研究和臨床應用研究表明，干細胞具有分化為成骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、肌細胞和成纖維細胞的能力[5]。越來越多的研究將富血小板血漿與干細胞聯(lián)合應用，以使得兩者協(xié)同作用的最大化，其良好的治療效果也逐漸得到驗證，并逐漸被應用于骨缺損、肌腱損傷、關節(jié)炎等骨外科領域[6]。本文就富血小板血漿聯(lián)合干細胞在骨外科中的應用研究進展做一綜述。

1 富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療可促進成骨再生

富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療能夠刺激骨形態(tài)發(fā)生蛋白的大量分泌進而促進成骨分化，因此兩者聯(lián)合使用可增加骨缺損中的骨形成[7]。研究表明，用脂肪來源的干細胞聯(lián)合自體富血小板血漿處理犬科動物骨缺損模型，具有顯著促進骨髓間充質干細胞增殖和成骨的作用，從而促進骨缺損的恢復[8]。研究發(fā)現(xiàn)，與單獨骨髓間充質干細胞治療相比，采用富血小板血漿聯(lián)合骨髓間充質干細胞治療綿羊脛骨中段缺損，其新骨填充率更高，原因可能為骨髓間充質干細胞具有直接分化為成骨細胞和形成高效再生骨組織的潛力，而富血小板血漿的參與能夠促進干細胞增殖及成骨分化[9-10]。Tajima等[11]在大鼠顱骨缺損模型中證實干細胞與富血小板血漿混合應用對骨再生有顯著影響，其不僅具有促進成骨的潛能，還能夠釋放更多的成骨細胞因子，從而促進骨質再生，Wang等[12]同樣得出相似的實驗結果。臨床中，將富血小板血漿與骨髓間充質干細胞的復合物置入生物支架載體中并用于治療骨缺損，結果顯示具有良好的促進骨缺損愈合的效果。富血小板血漿與干細胞生長因子在肌肉骨骼再生中的相互作用顯著促進成骨細胞的增殖、分化和相關基因表達。研究表明，在兔模型脛骨缺損的治療中，富血小板血漿同自體骨髓間充質干細胞的協(xié)同使用能夠促進骨形成、骨吸收和新血管形成相關生長因子的表達[13]。Liao等[14]在顱骨缺損的兔子模型中植入富血小板血漿及干細胞的混合體，通過CT檢查、組織學和免疫組織化學分析發(fā)現(xiàn)缺損部位有新骨形成。Hong等[15]通過檢測試驗對象的堿性磷酸酶、骨鈣素和Ⅰ型膠原的基因表達水平，證實了在生物材料中使用富血小板血漿處理可促進干細胞的增殖和成骨分化，從而達到骨缺損的重建。Liu等[16]在顱骨缺損大鼠模型的研究中，證實了骨髓間充質干細胞與富血小板血漿聯(lián)合應用具有促進骨缺損愈合及骨再生的作用。Silva 等[17]的研究表明，富血小板血漿及脂肪組織間充質干細胞聯(lián)合使用可以使骨缺損模型小鼠出現(xiàn)一定程度的骨小梁新生，并增加成骨活性，該研究證明了脂肪組織間充質干細胞與富血小板血漿在骨再生中的再生潛能。Liu等[18]在脊柱損傷兔模型中通過CT掃描和三維重建，證實了骨髓間充質干細胞與富血小板血漿聯(lián)合使用能夠促進連續(xù)骨塊的形成。 還有學者提取健康兔的骨髓間充質干細胞及富血小板血漿，將含有骨誘導性骨髓間充質干細胞的富血小板血漿注射到膠原海綿中，將其應用于下頜切牙拔除兔模型的牙槽中，結果顯示骨髓間充質干細胞和富血小板血漿干細胞聯(lián)合治療能夠促進牙種植體骨整合[19]。但也有學者發(fā)現(xiàn)，來源于豬髂嵴的骨髓間充質干細胞與自體富血小板血漿混合，并將其植入到豬的后槽牙窩中后，骨誘導分化率較低，對骨再生和骨整合并沒有顯著的積極影響[20]。因此，富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療應用于骨再生的有效性及安全性仍需要在大樣本動物及臨床中進行更多的研究探索，今后也應開展更多的分子機制研究。

2 富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療可促進軟骨再生

富血小板血漿聯(lián)合干細胞的主要優(yōu)勢是能夠加強干細胞分化為骨細胞和軟骨細胞的能力[21]。Salkn等的[22]研究表明，富血小板血漿與干細胞的聯(lián)合使用對軟骨形成有誘導作用。富血小板血漿自身含有多種天然生長誘導因子，可以使干細胞產(chǎn)生多種生長蛋白質，從而增加干細胞的軟骨分化潛力[23]。Wang等[24]通過免疫熒光和細胞化學染色及軟骨發(fā)生相關基因表達分析表明，富血小板血漿聯(lián)合骨髓間充質干細胞比單一應用骨髓間充質干細胞具有更強的促進軟骨分化能力，進一步證實了其聯(lián)合應用的有效性。Fang等[25]研究發(fā)現(xiàn)，富血小板血漿聯(lián)合干細胞可能是通過TGF-β/SMAD信號通路促進軟骨再生。Xu等[1]研究發(fā)現(xiàn)，富血小板血漿促軟骨再生的作用可以通過調控核因子-κB途徑來增強。Hesari等[26]研究也發(fā)現(xiàn)富血小板血漿能夠在體外條件下聯(lián)合脂肪干細胞促進TGF-β的表達加強軟骨形成。Beigi等[27]使用含富血小板血漿的軟骨形成介質培養(yǎng)脂肪源性干細胞-藻酸鈉微球復合物，結果顯示微球中的軟骨形成標志物表達上調；使用含脂肪源性干細胞和富血小板血漿的藻酸鈉支架修復骨缺損兔子模型，發(fā)現(xiàn)在骨缺損處功能性軟骨細胞增多，與天然透明軟骨相容的細胞外基質分泌增加，軟骨再生組織的完整性得到改善。Hsu等[28]的研究表明，富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療可在術后14周內(nèi)促進兔骨缺損模型軟骨缺損的愈合。然而，目前的研究也存在局限性：目前大部分的研究僅在急性軟骨損傷模型中進行，未來應進一步研究以確定富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療對慢性骨損傷的作用；此外，目前的評估指標較為單一，缺乏諸如生物力學等方面的評判標準；目前對于兩者在臨床及基礎實驗中聯(lián)合應用的研究較少，富血小板血漿聯(lián)合干細胞用于促進軟骨再生的安全性也有待進一步研究。

3 富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療可促進血管再生

Conese等[29]通過對既往的文獻進行分析，證實了富血小板血漿聯(lián)合干細胞在傷口愈合和血管生成方面具有積極作用。Myung等[30]的研究結果顯示，骨髓間充質干細胞聯(lián)合富血小板血漿治療可促進小鼠的傷口愈合和血管生成，其血管內(nèi)皮生長因子、內(nèi)皮素等表達明顯增加。Naderi等[31]研究發(fā)現(xiàn)，含有富血小板血漿與脂肪干細胞涂層的納米復合支架可促進血管生成。Karina等[32]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)干細胞聯(lián)合富血小板血漿治療的大鼠傷口愈合更快。Gao等[33]通過激光灌注成像和免疫組織化學技術評估了幾種血管生成生長因子在皮膚移植物中的水平，結果表明富血小板血漿聯(lián)合干細胞能夠促進內(nèi)皮細胞的分化、加速新血管的生成。但兩者聯(lián)合應用于創(chuàng)傷領域的效果及機制，仍需更有力的數(shù)據(jù)支持。

4 富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療關節(jié)炎的效果

富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療能夠減輕骨關節(jié)炎患者關節(jié)的氧化應激和炎性反應，延緩關節(jié)炎的進程。Pintat等[34]對19例保守治療失敗的膝關節(jié)骨性關節(jié)炎的患者進行鏡下骨髓間充質干細胞聯(lián)合富血小板血漿注射，治療后患者西安大略和麥克馬斯特大學骨關節(jié)炎指數(shù)明顯降低，且無并發(fā)癥發(fā)生，但患者的MRI檢查圖像未發(fā)現(xiàn)明顯變化，表明注射骨髓間充質干細胞聯(lián)合富血小板血漿對膝關節(jié)骨性關節(jié)炎患者的膝關節(jié)功能有一定的改善作用。還有研究表明，富血小板血漿聯(lián)合間充質干細胞注射對輕度、中度關節(jié)炎患者具有緩解癥狀、恢復功能和修復組織的作用[35-36]。Yanasse等[21]比較單純富血小板血漿和富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療關節(jié)炎患者的療效，發(fā)現(xiàn)接受聯(lián)合治療的患者的滑膜組織炎性物質表達水平下降更明顯。Southworth等[37]研究發(fā)現(xiàn)，干細胞聯(lián)合富血小板血漿治療后膝關節(jié)骨性關節(jié)炎患者的病情改善率為51%，其可改善中度、重度關節(jié)炎患者的膝關節(jié)功能指數(shù)評分。 Prodromos等[38]采用自體脂肪干細胞、骨形態(tài)發(fā)生蛋白和富血小板血漿聯(lián)合治療中度膝關節(jié)骨性關節(jié)炎患者，效果顯著，其可使大多數(shù)患者避免采用全膝關節(jié)置換術治療。研究發(fā)現(xiàn)，關節(jié)腔內(nèi)注射間充質干細胞聯(lián)合富血小板血漿治療膝關節(jié)骨關節(jié)炎患者是安全、有效的，患者的臨床癥狀、膝關節(jié)功能評分、國際膝部委員會評分及骨關節(jié)炎結果評分均顯著改善[39-43]。Vannabouathong等[44]的研究表明，干細胞聯(lián)合富血小板血漿治療在踝關節(jié)骨性關節(jié)炎患者中同樣具有良好的效果。但目前關于富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療膝關節(jié)骨性關節(jié)炎的方案缺乏統(tǒng)一標準，大部分研究結果未能證實其長期有效性，且部分研究的樣本量較小，今后仍需要開展長期、大規(guī)模、多中心的隨機對照試驗來證實富血小板血漿聯(lián)合干細胞療法的效果。此外，富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療關節(jié)炎的具體機制仍不完全清楚，有研究表明其可能通過Wnt信號通路發(fā)揮調節(jié)作用[45]，但仍需要進一步研究了解Wnt信號通路調節(jié)的具體機制。

5 富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療股骨頭壞死的效果

股骨頭壞死是由血液供應中斷引起骨細胞凋亡而導致的，治療股骨頭壞死的最重要環(huán)節(jié)是促進成骨和血管生成，恢復骨形成以促進關節(jié)面的重塑恢復[46]。富血小板血漿主要通過誘導血管生成和成骨加速骨愈合，抑制壞死病變組織中的炎癥反應以及骨細胞凋亡治療股骨頭壞死[47]。然而，富血小板血漿單獨治療股骨頭壞死的效果并不好，需結合核心減壓和其他治療方法來發(fā)揮其作用[48]。干細胞可調節(jié)多種營養(yǎng)因子，有助于誘導和增強骨髓間充質干細胞向成骨細胞分化以促進骨再生[49]。因此，有學者建議采用富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療早期股骨頭壞死[50]。D′Ambrosi等[51]的研究表明，骨髓間充質干細胞聯(lián)合富血小板血漿治療可提高股骨頭壞死患者的成骨活性并促進骨愈合。Houdek等[52]研究發(fā)現(xiàn)，股骨頭髓芯減壓后采用骨髓間充質干細胞聯(lián)合富血小板血漿治療，能改善股骨頭壞死患者的疼痛和關節(jié)活動功能，患者術后3年均沒有出現(xiàn)股骨頭塌陷。Rocchi等[53]回顧性分析了52例股骨頭壞死患者的臨床資料，發(fā)現(xiàn)股骨頭髓芯減壓聯(lián)合富血小板血漿與骨髓間充質干細胞治療股骨頭壞死的療效明顯，能夠延緩甚至避免患者接受關節(jié)置換術治療。雖然富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療在股骨頭壞死方面的療效顯著，然而兩者均不能逆轉股骨頭壞死的病理生理過程，其治療機制、治療方案的標準化還有待進一步研究。

6 富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療肌腱損傷的效果

肌腱和韌帶是高度組織化的組織，依賴于細胞外基質的強度和結構來發(fā)揮作用。富血小板血漿富含的血小板衍生生長因子能夠誘導肌腱細胞增殖和合成適當?shù)募毎饣|蛋白[54]。骨髓干細胞是來源于中胚層的多能細胞，能夠分化為骨、軟骨、脂肪、肌腱和其他類型的結締組織，其常用于治療肌腱和韌帶損傷。目前，被普遍接受的觀點是骨髓間充質干細胞可能通過旁分泌表達細胞因子和分泌體，以及細胞間相互作用，來刺激修復[55]。研究表明，使用富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療肌腱損傷馬模型具有較強的組織修復性，再損傷率較低[56]。McGoldrick等[57]設計了一種富血小板血漿及干細胞的生物凝膠，并利用大鼠的跟腱組織進行培養(yǎng)實驗，14 d后發(fā)現(xiàn)該生物凝膠對跟腱組織的修復效果明顯。Freitag等[58]的研究表明，采用自體脂肪來源的干細胞聯(lián)合富血小板血漿治療網(wǎng)球肘患者，患者肌腱的炎癥反應顯著改善，干細胞聯(lián)合富血小板血漿具有快速減輕疼痛及修復組織功能的作用。Kim等[59]采用超聲引導下骨髓間充質干細胞聯(lián)合富血小板血漿注射治療肩袖肌腱部分撕裂患者，結果顯示該聯(lián)合療法能夠減輕患者的疼痛并改善肩關節(jié)功能。Rubio-Azpeitia等[60]采用骨髓間充質干細胞聯(lián)合富血小板血漿注射治療肌腱損傷，結果顯示患者的肌腱組織活性增加，炎癥水平降低，肌腱細胞可產(chǎn)生較強的趨化和促有絲分裂的特性，可誘導內(nèi)源性細胞遷移，加速組織修復。Yuksel[61]等采用富血小板血漿聯(lián)合骨髓間充質干細胞治療跟腱斷裂大鼠模型4周，結果顯示大鼠的肌腱組織強度提升，肌腱延展性明顯增加。Teng等[62]的研究也證實了富血小板血漿聯(lián)合骨髓間充質干細胞治療可增強前交叉韌帶重建兔模型的腱-骨愈合，提示其具有臨床應用的潛力。Xu[63]等的研究表明，富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療是一種加速跟腱斷裂早期愈合的有效方法。Pogorzelski等[64]研究發(fā)現(xiàn)，富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療可能有助于肩袖撕裂的愈合。Canapp等[65]的研究表明，富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療可明顯改善韌帶撕裂狗模型的岡上肌肌腱損傷。Rodas等[66]將自體骨髓擴增間充質干細胞聯(lián)合富血小板血漿注入斷裂的肌腱損傷區(qū)域，結果顯示注入后的肌腱具有較強的恢復能力。雖然，富血小板血漿在改善肩袖愈合方面的作用已研究較多，但涉及其他部位肌腱的研究較少，最佳的調制和遞送載體仍有待進一步研究以明確。此外，富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療肌腱損傷的效果還需要進行大規(guī)模、多中心、隨機前瞻性的研究進一步探討。

7 富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療脊柱椎間盤疾病的效果

富血小板血漿及干細胞均能抑制體外培養(yǎng)的神經(jīng)干細胞的炎癥反應[67]。富血小板血漿含有大量自體生長因子，并具有網(wǎng)狀纖維結構，這種結構可能使脂肪干細胞分化為髓核樣細胞[68]。Ma等[69]的研究表明，含富血小板血漿的脂肪干細胞可有效修復早期退變的椎間盤。研究表明，采用骨髓間充質干細胞聯(lián)合富血小板血漿治療腰椎間盤突出癥兔模型，可明顯改善病變腰椎間盤的形態(tài)學和組織學功能。還有研究表明，富血小板血漿聯(lián)合骨髓間充質干細胞注射治療可明顯減輕椎間盤源性疼痛[70]。Comella等[71]研究發(fā)現(xiàn)，椎間盤內(nèi)注射干細胞聯(lián)合富血小板血漿治療椎間盤退變性疾病是安全、有效的。目前有關富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療應用于脊柱椎間盤疾病領域的研究仍較少，動物實驗及臨床實驗數(shù)據(jù)仍較少，還需要進一步深入研究。

8 小結與展望

富血小板血漿與干細胞的協(xié)同作用可加速骨和軟組織的恢復及再生，故在骨外科領域，兩者的聯(lián)合治療越來越受到重視。但是目前兩者聯(lián)合治療的具體作用機制仍不清楚，治療方案仍未標準化及規(guī)范化，安全性及有效性仍需進一步研究。總之，富血小板血漿聯(lián)合干細胞治療在骨和軟組織再生方面具有較好的研究價值和廣闊的應用前景，未來仍值得進一步探索。