富血小板血浆在颞下颌关节骨关节炎的作用机制及应用研究进展

2018-7-4 10:07  来源:中国实用口腔科杂志
作者:吴雪莲 杨春 阅读量:1412

    骨关节炎(osteoarthritis,OA)是常见关节疾病,以关节周围软硬组织慢性、退行性变化为特征,常导致关节疼痛、活动丧失和畸形。颞下颌关节(temporomandibular joint,TMJ)作为颅颌面惟一关节,进行复杂的关节活动。颞下颌关节骨关节炎(temporomandibular joint osteoarthritis,TMJOA)在老年人群中发病率高达70%,已被列入颞下颌关节紊乱病诊断标准(TMD-RCD)的亚分类,属于由代谢失衡引起关节软骨磨损、破坏及软骨下骨退化的慢性炎性疾病。

    TMJOA治疗的目的是缓解疼痛,防止软骨和软骨下骨进一步破坏,恢复关节功能。目前,保守治疗依然是TMJOA的优先选择,包括物理疗法、咬合板、非甾体药及关节内注射皮质类固醇和透明质酸等。近年来,随着生物医学的发展,富血小板血浆(platelet-rich plasma,PRP)的研究受到更多关注,被认为在软骨修复中具有潜在的有效性,并有可能成为骨关节炎的替代疗法。然而,对于PRP的组成成分及其在TMJOA中的应用与研究都存在一定争议。

    1.PRP生物学特性及相关争议

    PRP是将患者外周静脉血离心后获得的血小板浓缩物。自1997年提出制备和使用PRP用以加速愈合以来,已广泛应用于运动医学、矫形医学以及其他手术领域。来自患者的自体PRP具有易于获得且可消除交叉感染、疾病传播或免疫反应风险的优点。然而,由于PRP含有可变量的血小板、白细胞和红细胞,导致PRP制剂缺乏统一标准,不同的组成成分发挥的作用也不同。

    血小板是PRP的主要成分,健康人全血血小板范围为15万~30万/μL,而PRP中血小板浓度可增加2~9倍。激活后的血小板可通过α-颗粒释放多种能与其靶细胞跨膜受体结合的生物活性因子,从而促进细胞聚集、生长和形态变化,并调节炎症因子的表达。

    研究显示,4~5倍的血小板浓度可有效促进骨与软组织修复,而更高浓度的血小板并未表现出更好的修复效果。PRP中血小板激活方式的研究存在不同的观点。有研究发现,血小板自发性活化而不用加入激活剂的PRP能释放各种生长因子,但释放缓慢。而通过外源性加入凝血酶、氯化钙、Ⅰ型胶原等激活剂后,血小板较快释放,并逐渐积累。然而,加入外源性激活剂后,虽然血小板得到快速释放,但却使生长因子与受损组织接触的时间变短。Carola等认为,血小板的激活方式不同,会影响其分泌生长因子和其他生物活性因子的浓度及释放动力学。

    张长青等也表示,如果能用不同的激活剂来特定激活血小板膜上的相关受体,选择性释放需要的生长因子,将有可能增强PRP的功能。另一个有争议的观点是PRP是否应该含有白细胞。一方面认为,减少白细胞将会发挥更好的效果,另一方面认为,白细胞是细胞因子的来源,对预防感染起重要作用。有研究显示,高浓度的白细胞可增加分解代谢级联和炎性标志物如白细胞介素-1β(IL-1β)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的表达,导致破坏性蛋白酶的产生,增加细胞外基质(ECM)的降解。

    Yin等通过对比富含白细胞PRP(L-PRP)与纯血小板PRP(P-PRP)在骨缺损修复中的作用时发现,虽然它们含有相似浓度的血小板和生长因子,但治疗效果却不同,与L-PRP相比,P-PRP可能更适用于骨再生。然而Kon等和Filardo等研究发现,L-PRP注射后立即出现了肿胀和疼痛等不良反应。而Riboh等则认为,PRP的不良反应可能与白细胞浓度并无直接关系。虽然PRP应用于体内外的研究越来越多,但PRP应用时所选择的血小板激活方式及是否要保留白细胞仍无统一标准,未来尚须进行相关研究。

    2.PRP在膝关节OA中的应用

    病理机制研究表明,OA是由软骨细胞凋亡及ECM重塑导致软骨细胞丧失所引起。针对OA的发生机制所采取的修复方法通常包括:(1)抑制ECM降解,防止软骨侵蚀;(2)抑制促炎细胞因子的分解代谢,保护软骨细胞;(3)增强合成代谢,促进软骨细胞增殖与分化。

    PRP含有大量生长因子和炎症调节因子,体内外研究也证实,PRP通过以下机制起到促进软骨愈合和减轻关节内炎症作用:(1)抑制IL-1β和炎症关键因子真核细胞转录因子(nuclear factor kappa B,NF-κB)信号通路激活;(2)释放各种生长因子促进ECM分泌和软骨细胞的增殖;(3)促进滑膜细胞分泌透明质酸(HA)等。

    谢雪涛等对关节内注射PRP治疗膝关节OA的Meta分析发现,与安慰剂相比,关节内注射PRP治疗膝关节OA后1年内患者功能评分得到显著改善;与HA相比,PRP治疗后6个月的功能评分优于HA,而其他时间点却未见明显差异,PRP的长期效果仍不清楚。关于PRP在膝关节OA中的应用虽然已有大量研究报道,但仍需更高质量、低异质性的随机对照试验及前瞻性研究来进一步验证其疗效。

    3.PRP在TMJOA中的应用

    膝关节与大多数滑膜关节一样,表面覆盖着透明软骨,主要胶原物质是Ⅱ型胶原。然而TMJ与膝关节不同,髁突表面覆盖的是纤维软骨,属于继发性软骨,Ⅰ型胶原蛋白是其主要胶原物质。TMJOA是多因素作用的结果,其发病机制还未明确,有必要对PRP在TMJOA中可能的作用机制及应用进行了解。

    3.1PRP在TMJOA中的作用机制

    3.1.1PRP通过释放抗炎细胞因子发挥作用

    TMJOA被称为低炎症性关节炎,在TMJOA患者的滑液中检测到IL-12、IL-1β、IL-6和TNF-α等几种炎性细胞因子的增加。TNF-α和IL-1β是参与软骨细胞凋亡和基质蛋白水解的分解代谢因子。体外研究表明,IL-1β通过激活NF-κB信号通路后上调Wnt-5A引起下颌髁突软骨细胞的分解代谢。

    Wnt-5A信号途径能增加髁突软骨细胞基质金属蛋白酶(MMP-1、MMP-3、MMP-9、MMP-13)的表达,从而加速软骨细胞的降解。同时,IL-1β通过促进一氧化氮(NO)的产生,上调MMP-1、MMP-13参与软骨降解。此外,TMJ是雌激素的靶器官,通过建立大鼠TMJOA模型发现,雌激素可促进NF-κB因子的激活并将其转移到细胞核中,使NF-κB的目标基因如TNF-α、环氧合酶2(COX-2)、诱导型一氧化氮合成酶(iNOS)等的表达增加,进而加重大鼠颞下颌关节炎症。

    以上研究表明,炎性细胞因子在TMJOA中发挥重要作用。针对TMJOA发生机制的研究发现,PRP中血小板不仅释放如IL-1受体拮抗剂(IL-1ra)、可溶性肿瘤坏死因子受体(sTNF-R)Ⅰ和Ⅱ、IL-4、IL-10、IL-13和干扰素γ(IFN-γ)等抗炎因子,阻断炎性因子的生物活性及信号转导,还通过降低NF-κB的反式激活来发挥抗炎作用。

    肝细胞生长因子(HGF)是PRP发挥抗炎作用的主要细胞因子。活化的PRP增加HGF和TNF-α的基因表达,降低软骨细胞中NF-κB反式激活活性及其靶基因的表达来发挥抗炎作用。而转化生长因子-β(TGF-β1)抵抗了TNF-α对趋化因子反式激活的影响,防止单核细胞趋化。

    另有研究发现,PRP还可通过胰岛素样生长因子(IGF-1)和血小板衍生生长因子(PDGF-BB)抑制Src/PI3K/AKT途径活化,进而抑制IL-1β对软骨细胞的凋亡作用。

    3.1.2PRP通过释放多种生长因子发挥作用

    血小板除了发挥止血作用外,其α颗粒是各种生长因子的储存库。PRP激活后血小板的α-颗粒释放大量生长因子,包括骨愈合和再生所必需的生长因子,如PDGF、TGF-β、血管内皮生长因子(VEGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)和胰岛素样生长因子(IGF)等。PDGF是在血小板首次发现后被命名的,由A和(或)B亚基组成(PDGFAA/BB/AB)。PDGF能刺激成纤维细胞趋化性和有丝分裂,增加胶原蛋白的合成和ECM重塑。

    TGF-β通过调节胶原蛋白和蛋白多糖的合成,促进软骨细胞增殖和分化,并调节其他生长因子的释放。Ying等将TGF-β1注射到通过双侧关节盘穿孔建立的TMJOA动物模型中发现,TGF-β1增加退化软骨中的蛋白多糖含量,防止软骨下骨破坏。在受损组织中,VEGF由活化的血小板和巨噬细胞分泌,刺激内皮细胞的血管发生,增加血管通透性,增加受损部位的营养物质和血流。FGF能刺激软骨细胞和成骨细胞的生长与分化,并与VEGF共同参与血管生成。IGF-1刺激间充质细胞分化和有丝分裂,并通过成骨细胞的增殖和分化促进骨形成。

    Takafuji等证实,FGF-2具有治疗兔TMJ关节软骨缺损的作用。Liu等将IGF-1悬浮于HA中发现,TMJOA中软骨和软骨下骨的修复增强。多种生长因子已被证明在TMJ软骨及软骨下骨修复中发挥重要作用,而PRP可通过释放这些生长因子共同发挥修复作用。

    3.1.3 PRP可能通过刺激内源性HA产生发挥作用

    HA是TMJ的正常滑液和软骨基质的组成部分,在关节中起润滑作用,从而减轻关节软骨的摩擦和压力,维持TMJ的稳态。有学者通过关节内注射补充外源性HA发现,可有效缓解关节症状。Anitua等用PRP培养OA患者的滑膜细胞发现,HA产生和分泌增加,认为PRP可能通过增加内源性HA保护关节软骨。根据TMJOA发生的可能机制以及髁突软骨的修复作用,认为PRP按照以上方式对TMJOA发挥作用,然而也有学者通过PRP在膝关节OA中的作用研究认为,注射PRP后并未出现持续的长期疗效,出现疗效减退现象,认为症状改善并不是软骨合成增加的结果,更可能是PRP通过调节炎症水平,改善关节内稳态而实现。

    3.2PRP在TMJOA中的应用研究

    多项体内外实验研究了关节腔注射PRP治疗TMJOA,但对其疗效并未得出确切结论。Kütük等将PRP注射到兔子TMJOA动物模型内,与生理盐水对比发现,PRP可能增强TMJOA中的骨再生。不过该实验模型建立的是重度TMJOA,并未显示出PRP在轻中度TMJOA中的作用。Pihut等评估了关节内注射PRP对TMJ功能障碍患者的作用发现,PRP对患者疼痛减轻有积极作用。与关节内注射HA相比,Hegab等报道,PRP在TMJOA治疗中患者疼痛减轻,开口度增加,效果优于HA,并认为利用HA和PRP协同作用治疗TMJOA可能会获得更好的疗效。与关节穿刺相比,Hancı等认为,关节腔内注射PRP用于治疗颞下颌关节功能紊乱效果优于关节穿刺术。

    Kiliç等研究发现,与单纯关节穿刺相比,关节穿刺加PRP注射可获得更好的效果,而关节穿刺后多次注射PRP与单次注射HA相比,发现关节腔注射PRP并不能成为一线治疗方法,关节腔穿刺加HA注射更易被患者接受。PRP在TMJOA中的体内研究较少,虽然与安慰剂或关节穿刺相比,PRP在TMJOA治疗中显示出较好的效果,但PRP能否替代HA以及在TMJOA中的长期效果仍不明确。

    尽管多数已发表证据表明PRP对治疗OA有利,并通过动物模型在TMJOA中也进行了相关研究,但由于PRP制剂之间异质性的存在,以及TMJOA发病机制的复杂性,PRP在TMJOA中的作用仍不明确。同时PRP与其他治疗TMJOA方法的对比研究仍然较少,也缺乏对其长期疗效的前瞻性研究。未来尚须大样本、更高质量的比较研究以及长期随访来进一步支持PRP应用于TMJOA的安全性和有效性。此外,PRP是单独使用还是作为辅助治疗以及注射次数方面也须进一步研究。

编辑: 陆美凤

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