蘇 輝 譚國慶 王若沖 薛海鵬 徐展望

(1 山東中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，山東省濟(jì)南市 250035； 2 山東中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院脊柱骨科，山東省濟(jì)南市 250035； 3 北京中醫(yī)藥大學(xué)，北京市 100000)

【提要】 在骨外科領(lǐng)域，富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)胞的治療方法越來越受到重視，其具有促進(jìn)組織再生的潛在優(yōu)勢，但是兩者聯(lián)合應(yīng)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(xì)胞治療在骨外科中的應(yīng)用效果及安全性進(jìn)行綜述，為將來的研究方向及臨床應(yīng)用準(zhǔn)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(zhuǎn)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(qiáng)細(xì)胞的遷移、增殖、分化能力來促進(jìn)組織再生[1]。干細(xì)胞具有減輕炎癥反應(yīng)，促進(jìn)損傷組織修復(fù)和愈合的作用，同時(shí)還可以誘導(dǎo)細(xì)胞的遷移和分化，促進(jìn)機(jī)體的恢復(fù)[2-3]。干細(xì)胞作為再生醫(yī)學(xué)和組織工程的細(xì)胞來源受到了廣泛關(guān)注[4]。目前的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究和臨床應(yīng)用研究表明，干細(xì)胞具有分化為成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的能力[5]。越來越多的研究將富血小板血漿與干細(xì)胞聯(lián)合應(yīng)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(yàn)證，并逐漸被應(yīng)用于骨缺損、肌腱損傷、關(guān)節(jié)炎等骨外科領(lǐng)域[6]。本文就富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)胞在骨外科中的應(yīng)用研究進(jìn)展做一綜述。

1 富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)胞治療可促進(jìn)成骨再生

富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)胞治療能夠刺激骨形態(tài)發(fā)生蛋白的大量分泌進(jìn)而促進(jìn)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(xì)胞聯(lián)合自體富血小板血漿處理犬科動(dòng)物骨缺損模型，具有顯著促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞增殖和成骨的作用，從而促進(jìn)骨缺損的恢復(fù)[8]。研究發(fā)現(xiàn)，與單獨(dú)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞治療相比，采用富血小板血漿聯(lián)合骨髓間充質(zhì)干細(xì)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(zhì)干細(xì)胞具有直接分化為成骨細(xì)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(jìn)干細(xì)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(shí)干細(xì)胞與富血小板血漿混合應(yīng)用對骨再生有顯著影響，其不僅具有促進(jìn)成骨的潛能，還能夠釋放更多的成骨細(xì)胞因子，從而促進(jìn)骨質(zhì)再生，Wang等[12]同樣得出相似的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。臨床中，將富血小板血漿與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的復(fù)合物置入生物支架載體中并用于治療骨缺損，結(jié)果顯示具有良好的促進(jìn)骨缺損愈合的效果。富血小板血漿與干細(xì)胞生長因子在肌肉骨骼再生中的相互作用顯著促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖、分化和相關(guān)基因表達(dá)。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(zhì)干細(xì)胞的協(xié)同使用能夠促進(jìn)骨形成、骨吸收和新血管形成相關(guān)生長因子的表達(dá)[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(xì)胞的混合體，通過CT檢查、組織學(xué)和免疫組織化學(xué)分析發(fā)現(xiàn)缺損部位有新骨形成。Hong等[15]通過檢測試驗(yàn)對象的堿性磷酸酶、骨鈣素和Ⅰ型膠原的基因表達(dá)水平，證實(shí)了在生物材料中使用富血小板血漿處理可促進(jìn)干細(xì)胞的增殖和成骨分化，從而達(dá)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(shí)了骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞與富血小板血漿聯(lián)合應(yīng)用具有促進(jìn)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(zhì)干細(xì)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(zhì)干細(xì)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(shí)了骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞與富血小板血漿聯(lián)合使用能夠促進(jìn)連續(xù)骨塊的形成。 還有學(xué)者提取健康兔的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞及富血小板血漿，將含有骨誘導(dǎo)性骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的富血小板血漿注射到膠原海綿中，將其應(yīng)用于下頜切牙拔除兔模型的牙槽中，結(jié)果顯示骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞和富血小板血漿干細(xì)胞聯(lián)合治療能夠促進(jìn)牙種植體骨整合[19]。但也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，來源于豬髂嵴的骨髓間充質(zhì)干細(xì)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(dǎo)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(xì)胞治療應(yīng)用于骨再生的有效性及安全性仍需要在大樣本動(dòng)物及臨床中進(jìn)行更多的研究探索，今后也應(yīng)開展更多的分子機(jī)制研究。

2 富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)胞治療可促進(jìn)軟骨再生

富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)胞的主要優(yōu)勢是能夠加強(qiáng)干細(xì)胞分化為骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞的能力[21]。Salkn等的[22]研究表明，富血小板血漿與干細(xì)胞的聯(lián)合使用對軟骨形成有誘導(dǎo)作用。富血小板血漿自身含有多種天然生長誘導(dǎo)因子，可以使干細(xì)胞產(chǎn)生多種生長蛋白質(zhì)，從而增加干細(xì)胞的軟骨分化潛力[23]。Wang等[24]通過免疫熒光和細(xì)胞化學(xué)染色及軟骨發(fā)生相關(guān)基因表達(dá)分析表明，富血小板血漿聯(lián)合骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞比單一應(yīng)用骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞具有更強(qiáng)的促進(jìn)軟骨分化能力，進(jìn)一步證實(shí)了其聯(lián)合應(yīng)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(xì)胞可能是通過TGF-β/SMAD信號通路促進(jìn)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(diào)控核因子-κB途徑來增強(qiáng)。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(xì)胞促進(jìn)TGF-β的表達(dá)加強(qiáng)軟骨形成。Beigi等[27]使用含富血小板血漿的軟骨形成介質(zhì)培養(yǎng)脂肪源性干細(xì)胞-藻酸鈉微球復(fù)合物，結(jié)果顯示微球中的軟骨形成標(biāo)志物表達(dá)上調(diào)；使用含脂肪源性干細(xì)胞和富血小板血漿的藻酸鈉支架修復(fù)骨缺損兔子模型，發(fā)現(xiàn)在骨缺損處功能性軟骨細(xì)胞增多，與天然透明軟骨相容的細(xì)胞外基質(zhì)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(xì)胞治療可在術(shù)后14周內(nèi)促進(jìn)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(jìn)行，未來應(yīng)進(jìn)一步研究以確定富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)胞治療對慢性骨損傷的作用；此外，目前的評估指標(biāo)較為單一，缺乏諸如生物力學(xué)等方面的評判標(biāo)準(zhǔn)；目前對于兩者在臨床及基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中聯(lián)合應(yīng)用的研究較少，富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)胞用于促進(jìn)軟骨再生的安全性也有待進(jìn)一步研究。

3 富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)胞治療可促進(jìn)血管再生

Conese等[29]通過對既往的文獻(xiàn)進(jìn)行分析，證實(shí)了富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)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(jié)果顯示，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞聯(lián)合富血小板血漿治療可促進(jìn)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(dá)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(xì)胞涂層的納米復(fù)合支架可促進(jìn)血管生成。Karina等[32]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)干細(xì)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(xué)技術(shù)評估了幾種血管生成生長因子在皮膚移植物中的水平，結(jié)果表明富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)胞能夠促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的分化、加速新血管的生成。但兩者聯(lián)合應(yīng)用于創(chuàng)傷領(lǐng)域的效果及機(jī)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(xì)胞治療關(guān)節(jié)炎的效果

富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)胞治療能夠減輕骨關(guān)節(jié)炎患者關(guān)節(jié)的氧化應(yīng)激和炎性反應(yīng)，延緩關(guān)節(jié)炎的進(jìn)程。Pintat等[34]對19例保守治療失敗的膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的患者進(jìn)行鏡下骨髓間充質(zhì)干細(xì)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(xué)骨關(guān)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(zhì)干細(xì)胞聯(lián)合富血小板血漿對膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者的膝關(guān)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(zhì)干細(xì)胞注射對輕度、中度關(guān)節(jié)炎患者具有緩解癥狀、恢復(fù)功能和修復(fù)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(xì)胞治療關(guān)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(zhì)表達(dá)水平下降更明顯。Southworth等[37]研究發(fā)現(xiàn)，干細(xì)胞聯(lián)合富血小板血漿治療后膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者的病情改善率為51%，其可改善中度、重度關(guān)節(jié)炎患者的膝關(guān)節(jié)功能指數(shù)評分。 Prodromos等[38]采用自體脂肪干細(xì)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(guān)節(jié)骨性關(guān)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(guān)節(jié)置換術(shù)治療。研究發(fā)現(xiàn)，關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射間充質(zhì)干細(xì)胞聯(lián)合富血小板血漿治療膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者是安全、有效的，患者的臨床癥狀、膝關(guān)節(jié)功能評分、國際膝部委員會(huì)評分及骨關(guān)節(jié)炎結(jié)果評分均顯著改善[39-43]。Vannabouathong等[44]的研究表明，干細(xì)胞聯(lián)合富血小板血漿治療在踝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者中同樣具有良好的效果。但目前關(guān)于富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)胞治療膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的方案缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，大部分研究結(jié)果未能證實(shí)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(jī)對照試驗(yàn)來證實(shí)富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)胞療法的效果。此外，富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)胞治療關(guān)節(jié)炎的具體機(jī)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(diào)節(jié)作用[45]，但仍需要進(jìn)一步研究了解Wnt信號通路調(diào)節(jié)的具體機(jī)制。

5 富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)胞治療股骨頭壞死的效果

股骨頭壞死是由血液供應(yīng)中斷引起骨細(xì)胞凋亡而導(dǎo)致的，治療股骨頭壞死的最重要環(huán)節(jié)是促進(jìn)成骨和血管生成，恢復(fù)骨形成以促進(jìn)關(guān)節(jié)面的重塑恢復(fù)[46]。富血小板血漿主要通過誘導(dǎo)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(yīng)以及骨細(xì)胞凋亡治療股骨頭壞死[47]。然而，富血小板血漿單獨(dú)治療股骨頭壞死的效果并不好，需結(jié)合核心減壓和其他治療方法來發(fā)揮其作用[48]。干細(xì)胞可調(diào)節(jié)多種營養(yǎng)因子，有助于誘導(dǎo)和增強(qiáng)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化以促進(jìn)骨再生[49]。因此，有學(xué)者建議采用富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)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(zhì)干細(xì)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(jìn)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(zhì)干細(xì)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(guān)節(jié)活動(dòng)功能，患者術(shù)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(zhì)干細(xì)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(guān)節(jié)置換術(shù)治療。雖然富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)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(zhuǎn)股骨頭壞死的病理生理過程，其治療機(jī)制、治療方案的標(biāo)準(zhǔn)化還有待進(jìn)一步研究。

6 富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)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(xì)胞外基質(zhì)的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)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(dǎo)肌腱細(xì)胞增殖和合成適當(dāng)?shù)募?xì)胞外基質(zhì)蛋白[54]。骨髓干細(xì)胞是來源于中胚層的多能細(xì)胞，能夠分化為骨、軟骨、脂肪、肌腱和其他類型的結(jié)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(diǎn)是骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞可能通過旁分泌表達(dá)細(xì)胞因子和分泌體，以及細(xì)胞間相互作用，來刺激修復(fù)[55]。研究表明，使用富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)胞治療肌腱損傷馬模型具有較強(qiáng)的組織修復(fù)性，再損傷率較低[56]。McGoldrick等[57]設(shè)計(jì)了一種富血小板血漿及干細(xì)胞的生物凝膠，并利用大鼠的跟腱組織進(jìn)行培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，14 d后發(fā)現(xiàn)該生物凝膠對跟腱組織的修復(fù)效果明顯。Freitag等[58]的研究表明，采用自體脂肪來源的干細(xì)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(yīng)顯著改善，干細(xì)胞聯(lián)合富血小板血漿具有快速減輕疼痛及修復(fù)組織功能的作用。Kim等[59]采用超聲引導(dǎo)下骨髓間充質(zhì)干細(xì)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(jié)果顯示該聯(lián)合療法能夠減輕患者的疼痛并改善肩關(guān)節(jié)功能。Rubio-Azpeitia等[60]采用骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞聯(lián)合富血小板血漿注射治療肌腱損傷，結(jié)果顯示患者的肌腱組織活性增加，炎癥水平降低，肌腱細(xì)胞可產(chǎn)生較強(qiáng)的趨化和促有絲分裂的特性，可誘導(dǎo)內(nèi)源性細(xì)胞遷移，加速組織修復(fù)。Yuksel[61]等采用富血小板血漿聯(lián)合骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞治療跟腱斷裂大鼠模型4周，結(jié)果顯示大鼠的肌腱組織強(qiáng)度提升，肌腱延展性明顯增加。Teng等[62]的研究也證實(shí)了富血小板血漿聯(lián)合骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞治療可增強(qiáng)前交叉韌帶重建兔模型的腱-骨愈合，提示其具有臨床應(yīng)用的潛力。Xu[63]等的研究表明，富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)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(xì)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(xì)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(kuò)增間充質(zhì)干細(xì)胞聯(lián)合富血小板血漿注入斷裂的肌腱損傷區(qū)域，結(jié)果顯示注入后的肌腱具有較強(qiáng)的恢復(fù)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(diào)制和遞送載體仍有待進(jìn)一步研究以明確。此外，富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)胞治療肌腱損傷的效果還需要進(jìn)行大規(guī)模、多中心、隨機(jī)前瞻性的研究進(jìn)一步探討。

7 富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)胞治療脊柱椎間盤疾病的效果

富血小板血漿及干細(xì)胞均能抑制體外培養(yǎng)的神經(jīng)干細(xì)胞的炎癥反應(yīng)[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(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可能使脂肪干細(xì)胞分化為髓核樣細(xì)胞[68]。Ma等[69]的研究表明，含富血小板血漿的脂肪干細(xì)胞可有效修復(fù)早期退變的椎間盤。研究表明，采用骨髓間充質(zhì)干細(xì)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(xué)和組織學(xué)功能。還有研究表明，富血小板血漿聯(lián)合骨髓間充質(zhì)干細(xì)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(xì)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(guān)富血小板血漿聯(lián)合干細(xì)胞治療應(yīng)用于脊柱椎間盤疾病領(lǐng)域的研究仍較少，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)仍較少，還需要進(jìn)一步深入研究。

8 小結(jié)與展望

富血小板血漿與干細(xì)胞的協(xié)同作用可加速骨和軟組織的恢復(fù)及再生，故在骨外科領(lǐng)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(jī)制仍不清楚，治療方案仍未標(biāo)準(zhǔn)化及規(guī)范化，安全性及有效性仍需進(jìn)一步研究?？傊谎“逖獫{聯(lián)合干細(xì)胞治療在骨和軟組織再生方面具有較好的研究價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，未來仍值得進(jìn)一步探索。