浓缩生长因子在口腔临床中的应用及研究进展

魏中武 黄谢山 陈灼庚

1.中南大学湘雅医学院附属海口医院口腔颌面外科 海口 570208；

2.中南大学湘雅医学院附属海口医院口腔种植科 海口 570208

富血小板血浆（platelet-rich plasma，PRP）是第一代血小板浓缩制品，体内应用早期即可释放高浓度的生长因子，但制备过程中需添加牛凝血酶等抗凝剂，缺乏标准化的制备方案，从而限制了PRP的更多应用[1]。富血小板纤维蛋白（platelet-rich fibrin，PRF）是通过恒速离心血液制备的第二代血小板浓缩制品，无需添加抗凝剂，在7～10 d内持续释放生长因子促进软、硬组织再生，但是单一离心力导致PRF中的血小板生长因子含量相对较低[2-5]。浓缩生长因子（concentrated growth factor，CGF）是Sacco于2006年通过差速离心血液制备的新一代血小板浓缩制品，其纤维蛋白凝胶以类似于天然血凝块的方式缓慢重塑，纤维蛋白基质更稳定。已有研究[3,6]表明，CGF几乎含有离心血液内全部的生长因子，其缓慢释放更接近组织愈合的自然过程，对软、硬组织愈合的促进作用更强，相较于PRP和PRF具有明显的优势。

为了CGF能被临床医生更广泛的认知和使用，本文就CGF在口腔临床中的应用及研究进展进行相关的综述。

1 CGF的生物学特性和功能

按Sacco在2006年发布的CGF制备方案，首先将采集的患者自身静脉血液样本（约10 mL）注射于涂有二氧化硅颗粒的无菌离心管，然后立即将离心管放入CGF离心机（Medifugetm公司，意大利）中按照CGF程序（加速30 s，2 700 r·min-1离心2 min，2 400 r·min-1离心4 min，2 700 r·min-1离心4 min，3 000 r·min-1离心3 min，减速36 s至停止）离心，离心后血液从上至下明显分为3层：1）最上部是贫血小板血清层；2）中间是聚集血小板和大量生长因子的纤维蛋白凝胶层（CGF层）；3）底部为含大量红细胞的红细胞层，弃去上清液，剪去红细胞层，剩余即为CGF。CGF直视下观察为半透明凝胶状，表面光滑，质软而有弹性。组织学观察见CGF为含有白细胞和血小板的纤维蛋白网格状结构[7]。在扫描电子显微镜下观察，发现CGF是由离散纤维随机组成的、孔径大小为0.1～1.0 μm的网状结构，类似于纱布，越接近红细胞层纤维蛋白越多，纤维蛋白网孔径越小，内部可见捕获的血小板聚集体和白细胞[3]。

相关研究发现，CGF主要是通过内部生长因子和纤维蛋白基质促进软、硬组织再生和创口愈合，CGF制备的过程中最大限度刺激血小板α颗粒释放，内部至少包含16种关键细胞生长因子，如：血小板衍生生长因子（platelet-derived growth factor，PDGF）、血管内皮生长因子（vascular endonthelial growth factor，VEGF）、成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor，FGF）、骨形成蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）、转移生长因子-β（tranfer growth factor-β，TGF-β）、表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）、类胰岛素生长因子（insulin-like growth factor，IGF）等[8-10]，这些生长因子在发挥自身作用的同时，也具有协同作用，已有研究证实[11]，这些生长因子可通过TGF-β/BMP信号通路、丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信号通路、Wnt/β-连环蛋白（Wnt/β-catenin）信号通路等促进细胞内碱性磷酸酶、骨钙素（osteocalcin，OCN）蛋白的表达，并且上调成骨相关Runx2（Runt related transcription factor-2，Runx2）、Osterix（Osx）、COL1A1等基因的表达，进而诱导间充质干细胞的成骨向分化、促进成骨细胞和骨细胞的增殖和迁移，抑制骨吸收，促进骨组织的再生。另有研究[12]发现，VEGF和PDGF可激活磷脂酰肌醇3-羟基激酶/蛋白激酶B（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase/prtein kinase B，PI3K/AKT）途径，调节一氧化氮（nitric oxide，NO）和血管生成素（angiopoietin，ANG）1、2的表达，促进血管内皮细胞的增殖，改善组织再生的微环境，进而促进软组织的恢复，Chen等[13]的研究证实，CGF释放的IGF-1可通过IGF-1R/PI3K/AKT信号传导途径刺激耳廓软骨细胞外基质的合成。此外，CGF差速离心形成的纤维蛋白结构可促进相关炎症和干细胞的迁移，促进内部细胞因子的融合[7]，进而促进组织的再生。

相关研究[14-15]报道，CGF内生长因子的释放基本在应用后的28 d内完成，除TGF-β1、bFGF和C5a在14 d时会出现明显上升趋势外，其余生长因子则在28 d内缓慢上升。Yu等[2]将生长因子释放动力学分为2个阶段：第一阶段是在应用后的24 h内，生长因子的大量释放主要是从活化的血小板即时释放或简单扩散；第二阶段是通过纤维蛋白结构降解和白细胞的破裂产生，该过程由纤维蛋白基质和血小板膜的降解速度所决定，在应用后的14～28 d。陈飞等[16]通过研究CGF内BMP-2、BMP-7、TGF-β1、IGF-1的降解释放后得出同样的结论。另有研究[10]发现，CGF和纤维内矿化胶原蛋白（intrafibrillarly-mineralized collagen，IMC）联合使用，IMC海绵状和亚纤维状纳米结构提供更多的接触面积，刺激血小板内生长因子的释放，在早期释放更高水平的生长因子，并显著持续释放超过28 d，该研究为解决CGF降解过快的缺点提供了新的思路。

目前关于CGF降解的研究均局限于模拟体液或唾液中，无法真实反映CGF在人体内的真实降解过程，具有一定的局限性。

2 CGF在口腔临床各领域中的应用

2.1 口腔种植领域

2.1.1 拔牙位点保存 研究[17-18]发现，拔牙后的牙槽骨改建主要发生在术后3个月内，牙槽嵴高度和宽度会分别吸收约40%和60%，极大影响后期种植的成功率。在拔牙后减缓牙槽嵴吸收及周围软组织萎缩的方法均可看成拔牙位点保存术，包括选择合适的拔牙时机、微创拔牙、充填骨移植材料等，骨移植材料充填是目前较常用的位点保存术。CGF单独用于拔牙创时，其吸收较快会导致过早失去支架的作用，新生骨组织外形不规则，厚度达不到满意的效果，但当CGF联合骨移植材料使用后成骨质量较高、骨量充足。朱佳[18]通过20例外伤性根折及慢性根尖周炎患者，在拔牙同期应用CGF和Bio-Oss骨粉行位点保存术、随访18个月后发现牙槽嵴外形基本得到维持，拔牙区骨量以及牙龈缘和龈乳头保存良好，不仅可节省后期植骨费用，更有利于美学、功能的恢复。这些研究说明CGF可有效维持拔牙区牙槽嵴的高度与宽度，以及维持拔牙区软组织的外形，因此建议将CGF和骨移植材料联合应用于需行位点保存术的患者。

2.1.2 引导骨组织再生 临床上患者常因外伤、拔牙、囊肿、牙周炎等原因导致颌骨骨量不足，加大了后期种植修复治疗的难度，对种植体的长期稳定产生不利的影响[19-20]。CGF因其强大的骨组织再生能力，已成为牙槽骨缺损重建的新方法之一。有研究[21-22]报道，CGF可以有效地刺激成骨细胞的增殖，使成骨细胞分化速度提高4～6倍，明显改善骨愈合进程。Yu等[23]发现，CGF能促进犬牙周膜干细胞的增殖，加速其成骨转化过程，并具有剂量依赖性。Durmuşlar等[24]的动物实验发现，CGF与骨移植物联合使用，成骨相关基因的表达得到增强，可促进种植体周围较大缺损（直径约2.37 mm）的骨再生，CGF组内干细胞标志物STRO-1表达量更高，也说明CGF可促进干细胞的成骨分化。在临床应用中，由于CGF内纤维蛋白基质骨引导支架作用差，通常将CGF与骨移植材料联合使用，罗三莲等[25]在前牙三壁骨缺损患者中应用CGF联合Bio-Oss骨粉，早期即可有效重建上前牙唇侧重度骨缺损，并稳定颈部边缘骨厚度和高度。以上的研究表明，CGF可在骨再生及重建中发挥重要作用，但考虑到CGF内纤维蛋白基质支架强度不足，建议将CGF和骨移植材料联合应用于骨缺损直径＜2.37 mm种植位点引导骨再生。

2.1.3 上颌窦提升 上颌窦提升术是解决上颌后牙区因牙槽骨废用性萎缩、骨质吸收、上颌窦气化等问题造成种植骨量严重不足情况的最佳手段。有研究[26]显示，将CGF应用于上颌窦提升术后，早期便能形成更多的新生骨，新骨沉积率平均增加了38.7%，最高可达59.50%。Sohn等[27]将CGF和引导骨再生技术（guided bone regeneration，GBR）联合应用于上颌窦提升术，结果发现愈合时间由正常6～9个月缩短至4个月，成骨速度显著提高。Chen等[28]将CGF应用于16名上颌后牙区剩余牙槽嵴高度为2～4 mm的患者，行上颌窦提升术同期植入4 mm短种植体，种植体的存活率为100%，术后12个月时牙槽嵴仍未见明显吸收，且患者满意度较高。此外，也有相关报道[29]显示，CGF可有效保护上颌窦底黏膜，完全愈合黏膜小穿孔（直径＜2.0 mm），促进黏膜大穿孔的迅速闭合，降低了上颌窦提升术的风险和隐患。将CGF用于上颌窦提升术，不仅能提高上颌窦骨质高度，创造可观的新生骨量，同时有效缩短愈合时间，降低感染的风险，预防和改善上颌窦穿孔，因此，建议将CGF应用于上颌后牙区牙槽嵴高于2 mm的上颌窦提升术同期行种植修复的患者。

2.1.4 种植术的并发症 种植术的并发症有以下2种。

1）神经损伤。种植体虽然能广泛的用于替代缺失的牙齿，但是同样也存在着一系列的并发症，下牙槽神经及舌神经的损伤被公认为是种植牙最严重的并发症之一。目前，治疗神经损伤的第一选择是药物和物理治疗的组合疗法，该过程需要较长的神经恢复期，且不能取得满意的效果。Kim等[30]报道，近70%的下牙槽神经损伤患者在药物治疗和物理治疗后仍感觉麻木或症状没有改善。CGF可溶性纤维蛋白成分内捕获的白细胞，以及释放的多种生长因子具有调节神经因子的分泌作用，进而促进神经细胞的增殖，成为神经损伤的替代疗法。一些学者[31-32]的研究发现，神经施旺细胞的迁移决定着损伤后外周神经的再生，CGF可通过增强整合素β1的表达，激活黏着斑激酶磷酸化途径，增加神经生长因子的分泌，促进施旺细胞的迁移，帮助神经损伤的修复。以上的研究表明，CGF能有效促进外周神经再生，可作为神经损伤的备选方案。

2）种植体周围炎。种植体周围炎是发生在种植体植入后的炎症性和病理性疾病，也是种植体最常见的并发症。最近相关临床试验的系统评价[1]报道，组织再生治疗已被证明可以改善种植体周围炎，使探诊深度减少、增强牙龈的附着、降低牙周探诊出血率、恢复骨缺损。CGF内大量生长因子可加速血管生成，刺激成骨细胞和成纤维细胞的活性，对种植体周围软、硬组织的再生具有显著优势。国内研究[29]发现，CGF和GBR联合使用时可促进种植体周围骨组织的重建，增加新骨形成，修复种植体周骨缺损。Isler等[33]的研究发现，在种植体周围炎患者周围组织缺损的治疗中，CGF+骨移植材料可降低种植体周围炎平均牙龈指数值、探诊出血值、龈沟深度值、黏膜衰退值。以上的研究说明，可以将CGF和GBR技术联合应用于种植体周围炎的治疗当中。

2.2 牙周领域

2.2.1 牙龈退缩 牙龈退缩性改变是牙周炎早期的临床表现，目前通常用膜龈手术使牙龈等软组织重新覆盖暴露的牙根面，CGF因其优秀的组织再生能力，已成为膜龈手术的研究热点。Bozkurt Doğan等[34]在20例牙龈萎缩患者的临床对照试验中发现，膜龈手术中加入CGF，角化龈宽度和厚度均高出单独行膜龈手术组约0.40 mm，术后牙龈退缩的风险更低。虽然角化龈的生物学类型与预后相关，厚龈型术后预后较好，牙龈退缩的风险较低，可在一定程度上影响该试验结果，但仍可选择性将CGF应用于膜龈手术以降低牙龈退缩的风险，但需要更多的研究来证实。

2.2.2 重度牙周炎 重度牙周炎会导致牙槽骨严重吸收，出现根分叉病变，进而牙齿松动、移位、早失[35]。Rodella等[26]发现，CGF可促进血管内皮细胞及血管的新生。高强[36]将158例重度牙周炎患者随机分别进行CGF膜+引导组织再生+植骨术试验，1个月后发现，CGF能够有效抑制炎症分子的表达、降低促凋亡分子的形成、增强成骨细胞活性、抑制破骨细胞活性。另有研究[27]在根分叉病变的治疗中发现，CGF能形成有利的封闭空间，促进根分叉病变的恢复，取得与传统生物膜相同的屏障作用。以上的临床研究表明，CGF可显著促进根分叉病变中骨组织的再生，CGF膜可以替代传统生物膜，创造空间屏蔽软组织长入，有利于硬组织的再生，这使其成为可供选择新的生物屏障膜。可考虑将CGF膜+引导组织再生+植骨术应用于重度牙周炎患者的治疗当中。

2.3 口腔颌面外科领域

2.3.1 下颌阻生牙拔除 下颌第三磨牙由于其解剖位置特殊，特别是中低位阻生时与下牙槽神经、血管等距离较近，患者拔除后常出现肿胀、疼痛以及感染的症状，对患者的生活会产生较大的影响[19-21]。龚仁国等[37]对100例下颌第三磨牙中位阻生拔除患者的术后生活质量进行综合评价后发现，CGF在饮食、言语、肿胀程度、疼痛、恶心度等多方面减轻患者拔牙术后的反应症状，提高了患者术后的生活质量。同时，考虑CGF可在神经损伤中的促进神经恢复，因此值得推广CGF应用于下颌阻生磨牙拔除并发症的预防与治疗。

2.3.2 颌骨囊性病变 囊肿摘除术是治疗颌骨囊性病变的常用方法之一，囊肿摘除后产生的囊腔是通过自身血液机化完成愈合，该过程缓慢，常遗留无效腔，易导致窗口的延期愈合。小型囊肿囊腔的愈合时间约为1年，中大型囊肿囊腔的愈合时间则为2～5年[38]，因此，许多生物材料被用于缩短囊腔的愈合时间和提高愈合质量。Kim等[39]发现，CGF充填于大型颌骨囊肿摘除术中，患者术后肿胀减轻、周围软组织结构得到更好的恢复，术后复发率也降低。但CGF生物支架作用差，具有降解过快的特性，通常和GBR联合应用于囊肿摘除术后囊腔的愈合过程。李勇等[40]将CGF+GBR应用于最大直径＜2.0 cm的颌骨囊肿患者，随访观察3～12个月，结果发现所有骨窗均达到Ⅰ期愈合，体积明显缩小，骨窗内可见接近正常骨组织密度的新生骨质，囊腔边界模糊或消失。Talaat等[41]将CGF联合自体骨髓移植物治疗因下颌骨囊性病变摘除手术导致下颌骨缺损的患者，随访12个月后发现，骨缺损区的新生骨密度明显提高，新生骨量显著高于未添加组，得出CGF可加速骨再生并提高新生骨的密度的结论。这说明CGF联合GBR在颌骨囊肿缺损的愈合中能够取得可预见的临床效果，在颌骨病理性缺损＜2 cm时将CGF与GBR联合应用，是一种经济、有效且安全的组织工程技术，但CGF和骨移植材料具体配比尚无统一标准，且CGF在根尖周囊肿中的长期安全性及稳定性未知，还需进一步的研究。

2.4 牙体牙髓领域

年轻恒牙由于根尖孔未完全成形，外伤或深龋穿髓后，传统的根管治疗及根尖诱导成形术不能促进根管壁厚度的增加，形成正常的根尖孔，治疗后牙体折裂的风险较高，极大困扰着临床医生[42]。牙髓血运再生治疗可促使牙髓样组织的新生及牙根继续发育并形成封闭的根尖孔，已成为治疗年轻恒牙牙髓坏死的最新方法，逐渐被临床医生所采用[42-43]。Pini-Prato等[44]通过CGF对人牙髓干细胞增殖的对比研究后得出，CGF比传统盖髓剂能更好地促进人牙髓干细胞的增殖、矿化及相关分化基因的表达，诱导成骨/成牙分化。宦俊等[42]发现，牙髓组织再生的前提就是新血管的生成，CGF可通过增强VEGF的表达来增强血管内皮细胞的增殖、迁移，促进血管新生，并得出CGF可用于牙髓组织再生治疗的结论。Hong等[45]的研究发现，CGF内部的TGF-β1、PDGF-BB、VEGF、IGF-1和bFGF可激活内源性细胞，趋化干细胞聚集，促进牙髓间充质干细胞的增殖和分化，参与根尖周炎中炎症性牙髓的再生。Lichten-fels等[46]的相关动物实验研究表明，CGF用做直接盖髓剂时能有效维持牙髓的正常生理状态和组织结构。已有临床试验[47]将CGF作为根管内支架应用于牙髓再生治疗，得出CGF可作为牙髓细胞生长支架和缓慢释放细胞生长因子的双重作用，不仅能替代传统牙髓血运再生治疗中的血凝块，还能提高治疗的成功率。以上的研究均证实了CGF在牙髓血运再生术中具有广阔的应用前景，不仅可用于新型盖髓剂，还可作为组织工程支架引导牙髓再生，但这需要临床医生选择合适的病例，对患者准确评估后方可使用。

2.5 口腔黏膜领域

临床中，超过4周仍未出现显著愈合倾向的口腔溃疡创面称为慢性溃疡创面，由于其愈合的特殊性，在一定程度上影响了患者的生活质量，增加感染的风险，易导致医疗纠纷的发生[48]。局部血液循环障碍、组织感染和坏死、局部生长因子不足等是其难以愈合的主要原因，CGF纤维蛋白交织的三维网状结构内含丰富的生长因子以及大量的白细胞和CD34+细胞，则为其促进创面愈合提供了无限可能，动物实验研究[48]发现，CGF可缩短犬双侧后肢软组织缺损的愈合，且愈合质量更高。已有临床研究[49]将CGF用于33例慢性溃疡创面愈合的患者，随访观察1个月后发现，使用CGF治疗组患者疼痛症状明显减轻，创面愈合率高达72.22%，肉芽组织覆盖率更高。以上的研究提示，CGF在溃疡及创面的愈合中具有一定的有效性，在促进软组织缺损的修复、加速创面的愈合、减轻患者疼痛等方面具有广阔的应用前景。

2.6 颌面部整形美容领域

鼻部整形是颌面部常进行的整形美容手术，异体移植材料虽然可用于垫高鼻背或修整鼻外形，但存在生物相容性欠佳、机体排斥、易感染等问题，使用自体软骨移植也存在着软骨覆盖物的类型单一和软骨再吸收等问题。为提供长期最佳覆盖，保证软骨移植物的活力，实现移植的成功，Topkara等[50]将CGF包裹的兔耳软骨移植于兔背部皮下袋，3个月后发现，CGF组的软骨细胞核丢失、钙化，炎症细胞和巨细胞形成数量显著低于筋膜组和空白对照组，且软骨细胞的增殖最高。Chen等[28]的研究证明了CGF可以释放IGF-1激活IGF-1R/PI3K/AKT信号通路，调节小耳畸形患者耳廓软骨细胞细胞外基质合成；并且他们认为，CGF是用于软骨细胞合成和软骨再生的、有前途的生物材料。Hu等[51]将CGF添加进脂肪移植物内，结果发现，CGF释放的生长因子可促进脂肪干细胞的增殖，改善移植脂肪组织的血管化进程，提高脂肪移植物的存活率。以上的研究提供了CGF在面部整形美容中增加脂肪和软骨移植成功率的探索，但亟需进一步深入研究并阐明CGF对移植物影响的根本原因。

3 CGF的缺点与不足

虽然CGF在口腔临床中应用广泛，但仍具有一定的应用局限性，具体如下：1）CGF无论是直接使用还是压制成膜后应用，均为质软的凝胶状物，塑性能力欠佳，在小范围组织缺损区（直径＜2.0 cm）尚可取得满意的充填效果，当组织缺损较大时则充填效果不佳[29]，而且不能完全替代骨移植材料；2）CGF在体内应用后，其纤维蛋白网状结构在12 d时基本完全降解，内部生长因子的作用时间也不超过28 d[12-13]，对牙龈和黏膜等软组织的再生具有显著的优越性，但对骨组织等硬组织的长期骨引导和骨诱导作用不足，因此临床上通常与骨移植材料联合使用，但CGF与骨移植材料具体配比尚无统一标准，亟需进一步的研究；3）CGF作为生物屏障膜的力学性能的研究缺乏，目前只在模拟体液和模拟唾液中进行过降解实验，无法真实反映体内的降解规律，对其长期的安全性及稳定性缺乏有利的证据。

为解决上述问题，一方面需增加CGF分子细胞生物学和体内降解试验的相关研究，在人体中充分评估其可行性和安全性，明确CGF促进组织再生中的具体路径及潜在的风险；另一方面需进行大量骨移植材料和CGF联合使用的长期临床研究，寻找出最佳配比，克服CGF长期骨引导和骨诱导作用不足的缺点。

4 总结与展望

综上所述，CGF作为最新一代的血小板浓缩制品，压制成膜后具有可吸收性生物膜的特性，能创造出细胞增殖的空间，并对移植的骨组织、软骨组织、脂肪组织等提供最佳覆盖，保证移植的成功率，并屏障纤维结缔组织以及细菌等感染源的入侵，降低感染的发生率。CGF的纤维蛋白基质能在软、硬组织创伤愈合早期作为生物支架，发挥骨引导作用，CGF纤维基质内的生长因子和CD34+细胞，能够促进成骨细胞、成纤维细胞、软骨细胞、脂肪干细胞、神经施旺细胞等的增殖，加快骨诱导进程，促进骨缺损内血管的生成及改建。基于此，CGF在口腔临床中具有广阔的应用前景，但CGF同样存在着缺点与不足，相信随着研究的不断深入，CGF的应用将会越来越广泛，口腔临床医生需要在充分掌握CGF的优缺点后，选择合适的适应证，将CGF更规范的应用于临床。