富血小板血浆治疗膝骨性关节炎的研究进展

庞成龙 颜世昌 陈晖

膝骨性关节炎（knee osteoarthritis,KOA）是骨科常见的疾病之一。KOA的主要病理改变是关节软骨的进行性破坏，本质为软骨基质的合成与分解代谢失衡，临床表现为进行性的膝关节疼痛、肿胀、僵硬及活动受限［1］。目前临床上对于早中期KOA的治疗方法主要有口服非甾体抗炎药（Non⁃ste⁃roidal anti⁃inflammatory drugs,NASIDs），关节内注射透明质酸（hyaluronic acid,HA）、臭氧和激素类药物等。但这些方法只能暂时缓解病人的疼痛，并不能延缓KOA的进展［2］。

富血小板血浆（platelet⁃rich plasma,PRP）是外周血多次离心后的血小板浓缩物，可释放多种活性物质，包括多种细胞因子、趋化因子、生长因子，而且PRP具有制作简便、使用方便、低成本等优点，现已成为骨关节炎治疗的新热点。众多研究者发现PRP释放的生长因子等活性物质具有促进细胞增殖、胶原合成及炎性趋化作用［3］。多数研究表明，相对于传统的关节腔内注射HA和口服镇痛药物等治疗，关节内注射PRP可有效改善KOA病人的临床症状，但是关于PRP的作用时间、使用剂量和注射次数尚无统一标准，而且少数研究结果表明PRP和其他治疗方法相比，并未显出更好的临床效果。本文通过回顾目前关于PRP治疗KOA的相关研究，对PRP治疗KOA的相关问题作一综述，为临床应用PRP治疗KOA提供参考和依据。

一、文献检索策略

计算机检索英文数据库 PubMed、Embase、Cochrane li⁃brary、Web of Science，以及中文数据库中国知网、万方数据库、维普数据库和中国生物医学文献数据库。英文检索词主要包括：“Osteoarthritides”、“Osteoarthrosis”、“Osteoarthroses”、“Osteoarthritis”、“Arthritis,Degenerative”、“Degenerative Ar⁃thritides”、“Degenerative Arthritis”、“Arthritides,Degenera⁃tive”、“Osteoarthrosis Deformans”、“Platelet⁃Rich Plasma”，“Plasma,Platelet⁃Rich”、“Platelet Rich Plasma”、“PRP”；中文检索词主要包括“骨关节炎”、“骨性关节炎”、“退行性关节炎”、“退变性关节炎”、“退化性关节炎”、“骨关节病”、“富血小板血浆”、“PRP”、“血小板”、“血浆”、“生长因子”。检索时间截至2018年。

文献纳入标准：①文献类型为已发表的期刊文献；②研究内容与PRP和KOA密切相关。排除标准：①文献质量偏低；②无法获得全文或重复发表的文献；③非中英文文献。

通过检索共获得文献707篇，经过剔重、初筛和复筛，最终纳入47篇文献。文献纳入过程见图1。

二、PRP生物学特性和作用机制研究

正常血液中血小板的含量为100×109/L～300×109/L，离心后的PRP血小板浓度为1 000×109/L，所含的生长因子浓度增加3～5倍［4］。Kingsley［5］在20世纪50年代第一次报道了PRP的制备工作。首先从病人体内提取静脉血液，然后将其从红细胞和血浆中分离出来，最后将自体的PRP注入到受影响的关节中。PRP注入关节腔后会释放转化生长因子β（trans⁃forming growth factor β,TGF⁃β）、血小板衍生生长因子（plate⁃let⁃derived growthfactor,PDGF）、血管内皮生长因子（vascular endo⁃thelial growth factor,VEGF）、肝细胞生长因子（hepato⁃cyte growth factor,HGF）、表皮生长因子（epidermal growth fac⁃tor,EGF）、成纤维细胞生长因子（fibroblastgrowth factor,FGF）和胰岛素样生长因子（insulin⁃like growth factor,IGF）等［6］。这些生长因子与软骨修复密切相关，如TGF⁃β可促进软骨细胞外基质蛋白聚糖和Ⅱ型胶原的生成，同时抑制软骨细胞的分解代谢［7］；PDGF可调节胶原、蛋白多糖的分泌和合成，促进软骨细胞的增殖［8］；VEGF可调节血管的生成，促进慢性损伤修复和软骨内成骨［9］；HGF可以通过激活B细胞的核转录因子kappa-轻型链增强子（NF⁃κB）和白细胞介素1（IL⁃1）抑制软骨细胞的炎症反应［10］。EGF可通过与受体结合导致受体二聚体化和酪氨酸残基磷酸化，启动下游信号传导通路，从而发挥促细胞增殖、促细胞迁移、促细胞周期分化及促组织损伤修复的功能［11］。FGF是一种分泌型的信号蛋白，在细胞增殖、分化和伤口愈合中起着重要作用［12］。IGF是一类多功能的细胞因子，可调节蛋白质和糖原的合成与分解，参与细胞的增殖、分化及凋亡过程，通过丝裂原活化蛋白激酶（mitogen⁃activated protein kinase,MAPK）/细胞外调节蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases,ERK）信号通路促进软骨细胞增殖［13］。PRP也可以抑制氧化氮对关节的氧化应激反应［14］。PRP的生物学特性为其在组织损伤修复中的应用提供了理论基础。

图1 文献纳入流程图

KOA的主要病理改变是关节软骨的进行性破坏，软骨细胞外基质减少，由于膝关节软骨缺乏血液供应，损伤后很难实现自我修复，因此有效预防软骨细胞外基质的减少对于关节软骨的修复、延缓KOA的进展具有重要意义。近年的基础研究证实了PRP对于关节软骨的修复作用。Sundman等［15］通过PRP作为介质，在体外人工培养滑液和软骨，结果表明，PRP不仅刺激了内源性HA生成，而且还降低了基质金属蛋白酶（Metalloproteinases,MMP）对软骨的分解代谢作用，此外PRP在抑制炎症介质浓度及其基因表达方面的作用与HA相似。Moussa等［16］将KOA病人的软骨细胞在不同浓度的PRP培养基和普通培养基分别进行培养，结果显示PRP培养基较普通培养基能明显抑制软骨细胞凋亡、促进软骨细胞外基质Ⅱ型胶原和聚蛋白多糖的生成，且PRP浓度与软骨细胞增殖情况呈正相关。王刚［17］在采用关节内注射PRP治疗兔KOA的研究中发现，PRP不仅能够促进软骨基质中Ⅱ型胶原和蛋白多糖合成，而且可以抑制软骨组织中MMP⁃13及其mRNA表达，防止基质胶原降解，延缓KOA的进展。徐建军等［18］将20只新西兰大白兔在超声引导下行内胶原酶注射，建立兔KOA模型，4周后随机分为PRP组和生理盐水组，并在超声引导下行关节内注射，在实验的第9周取关节软骨观察软骨总体形态和软骨微形态的变化，结果显示PRP组软骨总体形态损伤较小且微形态评分明显低于生理盐水组，这说明PRP具有保护软骨的作用。吴剑［19］将48只新西兰大白兔随机分为正常组、空白对照组、模型组和PRP组，观察软骨形态的改变和和各组关节液中Ⅱ型胶原蛋白和白细胞介素β（Inter⁃leukin⁃β,IL⁃β）的含量，结果表明PRP可降低主要炎症因子IL⁃β的水平，降低Wnt/P⁃Catenin信号通路中Wnt1和p⁃catenin的表达水平，增加糖原合成酶激酶-3P（glycogen syn⁃thase kinase⁃3P,GSK⁃3P）的表达水平，起到减缓关节软骨病理损伤、抑制蛋白多糖与胶原的降解作用。Mei⁃Dan等［20］的研究表明PRP能够促进骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化，这可能是PRP修复软骨缺损的潜在机制。

尽管目前PRP治疗KOA的机制仍不完全明确，但以上研究表明PRP治疗KOA的可能机制包括以下几个方面：①PRP能够释放多种生长因子，并参与到软骨修复过程；②PRP不仅能够促进蛋白多糖和Ⅱ型胶原的生成，而且能够通过抑制炎症因子的释放，抑制蛋白多糖和胶原的降解，从而降低关节软骨的分解；③PRP能够刺激骨髓间充质干细胞的增殖和内源性HA的生成，并参与到软骨修复。以上基础研究结果表明PRP能够促进KOA软骨细胞的修复，为临床应用PRP治疗KOA提供了理论依据。

三、PRP治疗KOA的相关临床研究

（一）PRP治疗早中期KOA的相关临床研究

由于关节内没有血管供应营养物质，其获得营养的形式主要以扩散为主，因此关节内注射和口服镇痛药成为早中期KOA的主要治疗方法。传统的关节内注射药物主要有HA、臭氧和激素类药物等，口服药物主要为NASIDs。随着研究者对PRP的关注度逐年增高，国内外陆续出现与之相关的临床研究，多数研究结果表明关节内注射PRP较传统药物在缓解疼痛、改善关节功能方面更有效。

1.PRP与HA 关节内注射HA作为治疗KOA的主要方法，其临床疗效已被证实，但是目前的临床研究证明PRP缓解关节疼痛、改善膝关节功能要优于HA。Cerza等［21］将120例Kellgren⁃Lawrence（KL）分级为Ⅰ～Ⅲ级的KOA病人随机分配为两组，每组60例，一组病人给予PRP（5.5 ml），另一组给予HA（20 mg/2 ml），两组病人均每周注射1次，共注射4周，分别在注射前及注射后的4、12、24周评估两组的西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数评分（the Western On⁃tario and McMaster Universities arthritis index,WOMAC），结果显示在注射后的第24周，PRP组的评分明显优于HA组（PRP组：36.5，HA组：65.1，P＜0.01）；在HA组，Ⅲ级KOA的评分结果最差，而PRP组各分级的评分未见明显差异；PRP组Ⅲ级评分明显低于HA组Ⅲ级（PRP组：41.20，HA组：74.85，P＜0.01）。在Guler等［22］的回顾性研究中，分析了132例KL分级为Ⅰ～Ⅱ的KOA病人，63例接受HA治疗（40 mg/2 ml），69例接受PRP治疗（2 ml），每周1次，共注射3次，分别比较两组病人治疗前及治疗后2、6个月的美国膝关节协会评分（American knee society score,KSS）和疼痛视觉模拟量表（vi⁃sual analogue scale,VAS）评分，结果显示PRP组在治疗后2、6个月的KSS和VAS评分均明显优于HA组。在另一项随机双盲对照实验中，Paterson等［23］将23例KL分级为Ⅱ～Ⅲ级的KOA病人随机分为两组，12例接受PRP治疗，11例接受HA治疗，比较两组病人在治疗后的4和12周的膝关节损伤和骨关节炎结果评分（the knee injury and osteoarthritis score,KOOS）、VAS评分，结果显示PRP组在4周和12周的VAS和KOOS评分较HA组的改善更为显著。Lisi等［24］在其研究中发现，PRP组不仅在VAS和WOMAC评分优于HA组，在注射后6个月MRI随访中，PRP组至少改善Ⅰ级的百分比明显高于HA组（PRP组：48.3%，HA组：8%），这项结果表明PRP具有减少关节破坏的作用。以上研究结果表明关节内注射PRP治疗KOA的临床疗效优于HA。

也有学者指出关节内PRP联合HA注射治疗KOA的临床疗效要优于单纯注射PRP或HA。Lana等［25］将KL分级为Ⅰ～Ⅲ级的105例KOA病人随机分配为3组，分别给予单纯关节内PRP注射（36例），单纯关节内HA注射（36例）和PRP联合HA注射（33例），结果发现注射后1、3、6、12个月PRP组的VAS评分均明显低于HA组；此外，注射后12个月，PRP组的WOMAC体力活动栏目评分较HA组明显改善；PRP联合HA组在治疗后1年的VAS评分较HA组明显降低，在治疗后1、3个月WOMAC评分较PRP组明显改善。在另一项相似的随机对照研究中，Yu等［26］在研究中指出PRP联合HA治疗KOA在短期内缓解疼痛、改善关节功能方面均显著优于单纯注射PRP或HA。

部分研究者指出PRP的注射次数以及PRP中白细胞的含量与其临床疗效密切相关。Görmeli等［27］发现对于KL分级为Ⅰ～Ⅲ级的KOA病人，3次注射PRP组的国际膝关节文献委员会膝关节评估表（International Knee Documentation Committee,IKDC）和VAS评分较单次注射PRP组和单次注射HA组均显著改善。此结果说明对于早中期的KOA病人，多次关节内注射PRP效果要优于单次注射。Riboh等［28］在纳入了6个随机对照试验共1 055例KOA病人的Meta分析中发现，LP⁃PRP（leukocyte⁃poor platelet⁃rich plasma）组的WOMAC评分较HA组和安慰剂组均明显改善，而LR⁃PRP（leukocyte⁃rich platelet⁃rich plasma）组与HA组和安慰剂组未见明显差异；在不良事件中，PRP组的发生率均明显高于HA组和安慰剂组，而LP⁃PRP和LR⁃PRP两组之间未见明显差异。因此得出结论，相比于LR⁃PRP，LP⁃PRP在治疗KOA的疗效更优。但在不良事件中，谢雪涛等［29］得出相反结论，在其纳入的10个随机对照试验共959例KOA病人的Meta分析结果中发现，PRP组与HA组、安慰剂组相比，不良反应风险未见明显差异。目前关于PRP治疗KOA主要不良事件为注射后的局部肿胀和短暂疼痛，但总体发生率很低。多数研究报告未出现重大的不良反应事件。与安慰剂相比，PRP总体的不良反应风险没有增加，但是这需要更多的研究和随访确定其是否有长期的不良反应。

在另一项研究中，Su等［30］将86例KL分级为Ⅱ～Ⅲ的膝骨关节炎病人随机分为3组，A组给予关节内和髓腔注射PRP（28例），每2周1次，连续注射2次；B组给予关节内注射PRP（26例），每2周1次，连续注射2次；C组给予关节内注射HA（32例），每7天1次，连续注射5次，分别比较注射前及注射后的1、3、6、12、18个月各组的VAS和WOMAC评分，结果显示A组在注射后的1、3、6、12、18个月的VAS和WOMAC评分均显著优于B组和C组；注射后的6个月，B组和C组的VAS评分未见明显差异；注射后的1、3、6、12个月，B组的WOMAC评分明显优于C组，但注射后的18个月，两者未见明显差异。这项研究表明关节腔联合髓腔注射PRP可在短期内降低膝骨关节炎病人的疼痛，改善关节功能方面明显优于单纯PRP注射和HA注射，为未来治疗KOA提供了新思路。

2.PRP与NASIDsNASIDs作为骨科治疗KOA的一线用药，在缓解疼痛、改善骨关节功能方面具有重要作用。虽然某些NASIDs不仅能消炎、止疼，而且还可以延缓关节软骨损害的进程，但药物不良反应居多［31］。临床上相关研究证实PRP在治疗KOA的疗效明显优于NASIDs。Buendía⁃López等［32］将98例KL分级为Ⅰ～Ⅱ级的KOA病人随机分为3组，分别给予非甾体类抗炎药（33例）、单次注射PRP（33例）和单次注射HA（32例），分别评估注射前及注射后26、52周病人的WOMAC评分和VAS评分，结果显示在注射后的52周，PRP组分别有30%的病人WOMAC疼痛缓解和24%的病人膝关节功能改善；HA组和非甾体类抗炎药组的WOMAC疼痛和VAS评分较注射前明显缓解，但PRP组相对于前两者，改善更加明显（P＜0.05）；但在注射后52周三者的KL分级未发现明显差异。Simentalmendía等［33］将65例KL分级为Ⅰ～Ⅱ级的KOA病人随机分为两组，32例给予对乙酰氨基酚片，33例给予LP⁃PRP，结果发现，LP⁃PRP组VAS评分明显低于口服药组，在治疗后24周，LP⁃PRP组膝关节功能较口服药组明显改善；此外，LP⁃PRP组发现炎症因子白细胞介素1和TGF⁃β较治疗前明显减少。这项研究结果表明LP⁃PRP可能通过抑制炎症因子白细胞介素1和TGF⁃β，缓解KOA病人的疼痛，改善膝关节功能。在另一项临床试验中，作者将PRP和口服镇痛药进行对比，观察二者治疗轻度KOA的疗效，42例病人随机分为两组，每组各21例，一组行关节腔内PRP注射，另一组口服对乙酰氨基酚，研究结果表明，治疗后的6个月行PRP注射的病人膝关节症状有所改善，而对照组疗效不佳［34］。

3.PRP与激素 目前关节腔内注射激素是缓解KOA疼痛的主要方法之一，在一项双盲随机对照研究中，Forogh等［35］将KL分级为Ⅱ～Ⅲ级的41例KOA病人随机分为两组，分别给予关节内注射PRP（23例）和关节内注射糖皮质激素（18例），分别比较两组病人在注射前及注射后的2、6个月VAS、WOMAC、膝关节活动度和20 m步行测试，结果发现，PRP组在缓解疼痛、改善关节功能方面明显优于糖皮质激素组，且PRP组KOA病人的20 m步行测试结果更优。也有学者指出PRP联合激素注射治疗KOA的临床疗效要优于单纯PRP注射，Camurcu等［36］将115例KL分级为Ⅱ～Ⅲ级的KOA病人分为3组，37例接受单纯PRP注射，40例接受PRP联合甲泼尼龙注射，38例接受单纯甲泼尼龙注射，分别比较3组病人在注射前及注射后1、3、6、12个月的VAS和WOMAC评分，结果显示注射后的1个月，PRP联合甲泼尼龙注射病人的WOWAC评分明显低于单纯PRP组；在注射后的第3个月，PRP联合甲泼尼龙注射组的WOMAC评分明显低于单纯PRP组和单纯甲泼尼龙组；在注射后的第6个月，PRP联合甲泼尼龙注射组的VAS和WOMAC评分均明显低于甲泼尼龙组；而在第12个月，三者之间的VAS和WOMAC评分均未见明显差异。Rahimzadeh等［37］将54例KL分级为Ⅰ～Ⅱ级的KOA病人随机分为两组，每组27例，一组单纯给予关节内PRP注射，另一组给予关节内PRP联合生长激素注射，结果显示两组病人较治疗前VAS和WOMAC评分均明显改善；在注射后1个月，PRP联合生长激素组的WOMAC评分明显低于PRP组，但注射后2个月，两者之间无明显差异。以上研究结果说明关节内PRP联合激素注射治疗KOA的短期临床效果更优。

4.PRP与臭氧 膝关节腔内注射医用臭氧治疗KOA已经在国内外广泛应用，并取得了良好的临床效果，但目前的临床研究证明PRP在缓解疼痛、改善膝关节功能要优于臭氧。Duymus等［38］将KL分级为Ⅱ～Ⅲ级的102例膝关节OA病人纳入研究，随机分为3组，分别给予关节内单次注射PRP（33例）、HA（34例）和臭氧气体（35例），比较3组病人注射前及注射后1、3、6、12个月的VAS评分和WOMAC评分，注射后的1个月，3组的VAS评分和WOMAC评分均优于注射前；注射后的3个月，PRP治疗组和HA治疗组效果无明显差异，两组均优于臭氧治疗组；6个月后，臭氧治疗组已失效，PRP治疗组和HA治疗组仍有效；12个月后，PRP治疗组的治疗效果明显优于HA治疗组。叶阮炷等［39］将106例KL分级为Ⅱ～Ⅲ级的KOA病人分为两组，54例行关节内注射PRP治疗，52例行臭氧治疗，结果发现，在治疗后1个月，两组病人较治疗前VAS和WOMAC均明显下降，但两者之间无明显差异，但在治疗后3、6个月，PRP组VAS和WOMAC评分较臭氧组下降更明显，临床效果更显著。

（二）PRP治疗晚期KOA的相关临床研究

目前关于PRP治疗晚期KOA的临床研究较少，且效果和对照组（包括激素和HA等）相比，没有明显差异。何珊等［40］将65例KL分级为Ⅲ～Ⅳ级的KOA病人随机分为两组，30例接受PRP治疗，35例接受糖皮质激素治疗，两组病人VAS和WOMAC评分较治疗前均有明显缓解，但两组之间未见明显差异。此外，在Görmeli等［24］的研究中也发现，虽然注射3次的PRP组的IKDC和VAS评分较单次注射PRP组和单次注射的HA组均显著改善；但对于Ⅳ级的KOA病人的IKDC和VAS评分未见明显差异。以上研究说明，虽然关节内注射PRP对于晚期的KOA病人有效，但与关节内注射HA和激素相比，没有明显优势。

（三）PRP联合关节镜手术治疗KOA的相关临床研究

随着PRP治疗KOA在临床的普及，部分学者提出PRP联合关节镜治疗KOA具有良好效果。黄山东等［41］将25例KL分级为Ⅱ～Ⅲ级的KOA病人随机分为两组，13例行关节镜手术联合关节腔内注射PRP，12例行单纯关节镜手术，结果显示治疗后6个月，PRP联合关节镜手术组的WOMAC评分和HSS评分明显优于单纯关节镜手术组。刘义等［42］将169例KOA病人随机分为微创组（单纯关节镜手术，86例）和联合组（关节镜手术联合PRP注射，83例），观察两组在治疗后3、6、12个月的VAS评分和膝关节Lysholm评分，结果发现联合组在治疗后3、6和12个月的VAS评分和膝关节Lysholm评分均明显低于微创组。以上研究结果说明，PRP联合关节镜治疗KOA较单纯关节镜手术效果更优。

（四）PRP在全膝关节置换术中的应用

目前关于PRP在全膝关节置换中的作用研究也逐渐成为热点，Mochizuki等［43］将315例需行全膝关节置换术（total knee arthroplasty,TKA）的病人随机分为两组，109例在TKA术中进行关节内注射PRP，另一组单纯TKA手术，比较两组病人的术后失血量和术后1、2、7 d的血红蛋白（Hb）含量变化值，结果显示PRP组的术后平均失血量明显低于对照组；在术后1、2、7 d PRP组Hb含量变化均明显小于对照组，表明PRP在TKA术后可以明显减少病人的出血量。在另一项研究中，40例TKA病人随机分为两组，17例术中注射PRP，23例未做特殊处理，术后结果发现，PRP组术后的出血量和输血率均明显低于对照组，PRP组的术后疼痛和麻醉剂需求率也明显低于对照组；术后3个月PRP组的膝关节活动度明显优于对照组；术后12周PRP组的KSS和WOMAC评分较对照组也明显改善，但是术后6个月，两组之间未见明显差异［44］。Ma等［45］在纳入了6个随机对照试验共529例TKA病人的Meta分析中发现，与对照组比较，PRP组在TKA术后能明显减少病人的出血量和Hb含量变化，但在输血率、关节活动度、术后WOMAC评分和并发症等方面与对照组未见明显差异。

四、小结

目前PRP治疗KOA的适应证尚不明确，部分学者指出，对于年龄小于50岁的轻中度KOA病人，PRP的疗效要优于HA，而对于重度KOA病人，两者临床疗效等同［21，46］。笔者通过阅读大量基础和临床研究论文，认为PRP治疗KOA的推荐指征可能为：①临床研究证实，对于早中期的KOA年轻（＜50岁）病人，可以建议注射PRP治疗；②由于PRP价格昂贵，且性价比不高，临床医生应根据病人的经济基础进行推荐，以防临床过度使用；③尽管注射PRP相对于关节镜手术创伤小，但仍是有创操作，应推荐依从性高的病人应用。

尽管PRP治疗KOA取得了一定的疗效，但依旧存在较多的潜在问题。基础研究证明了PRP在软骨修复中的作用，但PRP中对软骨细胞有保护作用的因子尚不明确。以及临床研究虽然证实了关节内注射PRP治疗KOA的良好临床效果，但是PRP的制备标准、注射次数、注射剂量、间隔时间以及评价指标仍存在较大差异，尚无统一标准。此外，大部分临床研究的随访时间较短，其长期疗效仍不明确，这些因素可能导致临床试验的说服力下降。而且PRP的疗效受时间影响，相关临床研究指出尽管PRP治疗KOA具有一定的效果，但其疗效随时间的推移呈下降趋势，在注射PRP超过6～9个月后，其缓解疼痛和改善功能的效果开始下降，24个月后疗效进一步下降［46，47］。在不良反应方面，尽管大部分实验证明PRP相较于对照组没有增加不良事件的风险，但部分病人在注射后会出现短暂的关节肿胀、疼痛表现，且长期不良影响也尚不明确。因此仍需要大量高质量、长期随访的临床研究来明确PRP在KOA治疗中的最佳剂量、最佳次数、不良反应以及长期效果，为临床应用PRP治疗KOA提供更高质量的证据。