富血小板血浆在前交叉韧带损伤修复的研究进展

Research Progress of Platelet-Rich Plasma in the Repair of Anterior Cruciate Ligament Injuries

摘要: 近年来，前交叉韧带损伤是运动医学科的常见疾病，其发病率不断攀升，其损伤后难以自愈，其损伤后可导致膝关节松弛、关节不稳定，增加半月板损伤和退行性关节疾病的风险。目前研究显示富血小板血浆可用来修复肌腱、软骨等组织，但目前争议较多。本文就富血小板血浆的分类、制备、浓度、在前交叉韧带损伤等方面进行综述。

Abstract: In recent years, anterior cruciate ligament injuries are common in sports medicine and their inci-dence is increasing. They are difficult to heal spontaneously after injury, often causing severe knee pain, instability, and secondary meniscal damage and joint degeneration. Current studies have shown that platelet-rich plasma can be used to repair tendons, cartilage, and other tissues, but there is currently much controversy. This article reviews the classification, preparation, concentra-tion, and studies of platelet-rich plasma in anterior cruciate ligament injuries.

1. 引言

随着人民生活水平的提高以及体育运动的普及，膝关节的损伤也越来越多，以前交叉韧带(anterior cruciate ligament, ACL)损伤的患者多见 [1] 。其损伤后可导致膝关节松弛、关节不稳定，增加半月板损伤和退行性关节疾病的风险。ACL损伤后可行非手术治疗和手术治疗，为了避免膝关节不稳定所继发的软骨损伤导致关节疼痛及日常活动能力的下降，因此，大多数学者主张前交叉韧带断裂后行ACL重建以恢复膝关节的稳定性，改善膝关节的运动功能 [2] [3] 。手术进行前交叉韧带重建是目前治疗前交叉韧带损伤的理想治疗方法 [4] 。尽管手术能恢复前交叉韧带的解剖结构，但仍会有术后并发症，手术成功的关键在于前交叉韧带重建后的移植物愈合和骨隧道愈合 [5] 。如何提高重建手术的成功率以及促进功能恢复等方面得到医生越来越多的关注。

富含血小板血浆(platelet-rich plasma, PRP)是一种自体血液制品，是从全血离心产生的部分血浆成分中获得的。根据定义，它的血小板浓度高于正常生理水平 [6] 。它包括多种细胞因子和蛋白质，作为细胞粘附分子和生长因子。PRP被认为可加速组织愈合，促进组织再生和恢复功能 [7] ，但其在临床上的应用一直存在争议。现就PRP的分类、制备、浓度、在前交叉韧带损伤等方面进行综述。

2. PRP概述

2.1. PRP的定义

PRP是指血小板浓度高于基线血值的任何自体血浆样本 [8] ，其中的α颗粒中含有大量的生长因子和介质(TGF-β, PDGF, bFGF, VEGF, EGF, IGF-1)，这些因子通过离心过程浓缩，向损伤部位释放超生理量的这些生长因子和细胞因子，并增强自然愈合过程 [9] ，其中PDGF能够通过增加细胞增殖和基质重塑来增强和加速韧带和肌腱损伤的愈合 [10] 。转化生长因子-β (TGF-β)被认为是胶原蛋白合成与沉积的主要诱导剂，在组织修复和纤维化发展中起着重要作用，其包含调节组织形态发生和细胞分化的多功能细胞因子，包括成骨细胞，同时也抑制破骨细胞的形成和吸收 [11] 。血管内皮生长因子(VEGF)可调节血管的生成，促进慢性损伤修复和软骨内成骨 [12] ，另外，α颗粒还含有能调节激活作用，正常T细胞的表达和分泌的单核细胞介质、白介素和趋化因子，如能介导炎症、刺激细胞的趋化、增殖和成熟的IL-8。富血小板血浆被广泛应用于组织再生、创面修复、感染治疗和功能重建等领域 [13] [14] 。

2.2. PRP的分类

目前，PRP的制备方法尚无指南和共识，理论上可按其内含成分的不同分为，分别是纯富血小板血浆(pure platelet-rich plasma, P-PRP)、白细胞和富血小板血浆(leukocyte-and platelet-rich plasma, L-PRP)、纯富含血小板的纤维蛋白(pure platelet-rich fibrin, P-PRF)、白细胞和富含血小板的纤维蛋白(leukocyte-and platelet-rich fibrin, L-PRF) [15] 。不同疾病可选择不同种类的PRP，其中关于PRP中白细胞含量和对韧带损伤治疗引起了一些争议，尤其是中性粒细胞，其会释放炎性细胞因子和金属蛋白酶，可加剧对组织损伤的早期炎症反应。一般来说，白细胞具有一定的抗菌、降低感染、增强免疫的功能，但有研究发现富含白细胞的PRP在注射后5天会引起明显的急性炎症反应 [16] ，故临床上关于白细胞的作用仍然存有一定的争议。白细胞在免疫应答过程中起重要作用，可吞噬病原体，具有抗感染及清除坏死组织的能力。有研究 [17] 发现PRP中高浓度的白细胞能有助于肌腱外炎性因子的表达，提示富含白细胞的血小板血浆治疗慢性肌腱损伤较贫白细胞的血小板血浆效果好。但白晓松等 [18] 通过观察含有不同浓度白细胞的富血小板血浆治疗肩袖全层撕裂的术后疗效，证实高浓度组的治疗结果优于低浓度组，但是这一差异没有临床意义。适当的白细胞可以促进组织愈合，但高浓度的白细胞不利于组织愈合，因此富含白细胞的富血小板血浆被推荐用于修复骨骼和软组织损伤，尤其是在感染的情况下 [19] ，因此临床上需根据不同疾病选择合适的PRP。

2.3. PRP的制备方法

不同的制备方法对于治疗前交叉韧带损伤的疗效有差异，可在制备过程中影响多个方面如血液条件、抗凝血剂、离心参数等，进而影响其疗效 [20] [21] [22] 。PRP目前主要的制备方法有两种，一是手工分离法，二是全自动法。

手工分离法：采集自体抗凝血，在第一次无菌条件下离心后，其成分分为三层：上层主要包含血浆，中间的薄层被称为淡黄色涂层，富含白细胞和血小板，底层主要由红细胞组成。留中间层混合均匀，制成富含血小板的血浆。人工提取富血小板血浆可分为一次离心、二次离心和三次离心。二次离心法提取率最高，故应用最为广泛 [23] 。富血小板血浆因各种方法的离心力不同，离心次数不同，离心时间不同，其生长因子的量和活性也不一样。

全自动法：是利用医疗设备来进行血液采集和离心已获得富含血小板的血浆。通常是将患者自身血液收集到预先装有抗凝血剂的注射器中的医疗器械；其次血液被转移到辅助设备中，该设备的形状要求使用同一制造商提供的离心机，通过特定的离心方案来获得。相对于手工分离法，全自动法制备的血小板浓度也会相对稳定 [24] ，且各系统配制的差别不大。

2.4. PRP的最佳浓度

高浓度的血小板是PRP的主要成分，但血小板浓度与其相应的生物学效应并不成比例，有研究指出血小板最佳浓度为全血生理浓度的3~8倍 [25] ，过高的PRP浓度可能会抑制血管生成过程，从而在临床环境中对伤口愈合起反作用。另有学者发现在PRP制剂中增加血小板浓度会导致更多的合成代谢生长因子和更少的促炎细胞因子的传递，但对肌腱的生物学作用是降低代谢，这些信息表明，过高浓度血小板激活后产生的生长因子则会抑制组织再生与修复 [26] 。如今PRP中血小板浓度多少是最佳，仍存有争议。PRP应用于前交叉韧带损伤中大多是进行关节腔注射，不可避免会造成稀释流失，故注射部位、次数等方面对疗效产生影响。

3. PRP与韧带损伤相关的基础研究

PRP含有大量的生长因子等活性物质 [27] ，通过增加局部血管生成、胶原沉积和细胞增殖来影响炎症、再生和修复过程 [28] 。多种体外研究表明，富血小板血浆可诱导兔肌腱干细胞分化为活性腱细胞 [29] [30] ，不少动物试验已证明其在治疗肌腱损伤具有积极作用。李洋等 [31] 在新西兰兔模型中显示，富血小板血浆对腱骨愈合以及生物力学强度有促进作用。ZHANG等 [32] 在兔子模型中发现重建前交叉韧带术中使用富血小板血浆和明胶海绵，结果显示其能够促进腱骨界面的早期愈合过程，以提高移植物成熟的速度和减少隧道的扩大。王亚斌等 [33] 于兔ACL重建术中应用PRP凝胶，结果显示，实验组术后2、6周的Burak评分显著高于对照组(P < 0.05)，PRP凝胶可促进异体移植肌腱早期骨愈合。尽管PRP对韧带损伤的治疗机制尚不清楚，但这些基础研究有助于在活体环境下支持对韧带损伤进行富血小板血浆治疗。

4. PRP治疗前交叉韧带损伤的临床应用

膝关节前交叉韧带损伤会造成严重的膝关节疼痛等一系列症状。术后疼痛主要是关节组织、骨出血、手术刺激等因素引起滑膜血管扩张，产生大量渗出液，使滑膜细胞分泌大量黏液素，刺激滑膜末端神经所致 [34] 。有的研究表明富血小板血浆对术后疼痛和手术部位的愈合有帮助 [35] 。但有的研究证明富血小板血浆可以缓解早中期的疼痛，对于长期的疗效仍有争议。de Andrade等 [36] 发现富血小板血浆应用于骨–髌腱–供骨部位可在一年内减轻膝关节疼痛，但镇痛作用随着时间的推移而降低，可能由于PRP释放细胞因子、促进细胞增殖和基质分泌、抑制疼痛相关分子而起作用。膝关节疼痛和功能还可能与肌腱愈合时间、炎症反应减退、PRP的浓度减退、个体的疼痛阈值和康复锻炼等方面有关。

关节腔内注射PRP可在一定程度上改善患者的膝关节活动度，其中步行活动、上下楼梯、关节活动度、关节肿胀程度的改善为著 [37] 。Vogrin等 [38] 通过随机对照试验发现在前交叉韧带重建手术中局部应用血小板可提高膝关节稳定性。然而有些学者认为富血小板血浆并不能改善膝关节功能 [39] [40] ，Magnussen等 [41] 通过观察富血小板血浆在同种异体前交叉韧带重建的应用中发现，PRP应用于胫骨异体移植物前交叉韧带重建似乎是安全的，但2年后的随访无明显差异。

许多研究认为PRP具有促进ACL重建术后骨隧道愈合的作用，临床上常采用影像学方法评估韧带重建情况和骨隧道增宽情况。Seijas等 [42] 纳入ACL全伤98例，均为ACL重建，所有患者术后随1年，术后4、6、12月做核磁共振检查，通过观察发现，使用PRP治疗ACL损伤的患者，与术前相比，功能评分明显提高。核磁共振显示，与术前相比，骨隧道明显缩小，间接显示了PRP对腱骨愈合的促进作用。然而也有研究提示PRP对减少骨隧道增宽无效果，两项随机对照试验 [43] [44] 显示在MRI上见前交叉韧带重建后骨隧道的充盈情况无统计学差异，尽管其中一项发现功能评分有所改善，另一项随机对照试验在6个月时磁共振成像显示PRP对移植物成熟有促进作用。同样表明PRP不能预防AcL重建术后骨隧道扩大。有限的研究证据表明，富血小板血浆对减少骨隧道增宽无明显效果。

5. 展望

目前的研究支持富血小板血浆联合前交叉韧带重建对于前交叉韧带损伤是有益的，它能有效减轻术后疼痛，提高膝关节功能，减少骨隧道增宽，且并发症和不良反应风险较低，故被认为是一种有效的治疗方法，具有非常好的临床应用前景。但仍然存在一些问题及争议，有待基础和临床实践的进一步研究。

NOTES

^*通讯作者。