富血小板纖維蛋白新生誘導(dǎo)骨的研究進(jìn)展

肖 瓊,董 露(綜述),陳紅亮,孫 勇(審校)

富血小板纖維蛋白(platelet-rich fibrin,PRF)屬于新一代血小板濃聚物,富含大量血小板、白細(xì)胞和細(xì)胞因子,具有致密的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),可誘導(dǎo)多種細(xì)胞增殖和分化。目前實(shí)驗(yàn)研究和臨床試驗(yàn)揭示PRF有良好的應(yīng)用前景,本文就PRF的發(fā)展歷程、制備方法、主要成分及立體結(jié)構(gòu)、新生誘導(dǎo)骨形成的機(jī)制以及口腔種植中的應(yīng)用等研究進(jìn)展作一綜述。

1 PRF的發(fā)展歷程

20世紀(jì)80年代,許多學(xué)者開始對(duì)血液濃聚物進(jìn)行深入研究,先后提出了具有代表性的富血小板血漿(platelet-rich plasma,PRP)和PRF。1997年Whitman等[1]提出將PRP應(yīng)用于頜面外科切除術(shù)后和口腔種植手術(shù)。雖然PRP可促進(jìn)組織修復(fù),但由于鈣離子和凝血酶的加入,可能引起潛在的疾病傳播和免疫原性危險(xiǎn)。新一代血小板濃聚物PRF,制備過(guò)程簡(jiǎn)單,并且不對(duì)血液作任何生化處理,是Choukroun于2000年在法國(guó)成功制取[2]。Choukroun通過(guò)回顧性研究得出,PRF在制備時(shí)緩慢聚合形成的纖維網(wǎng)接近生理狀態(tài),更有效地促進(jìn)細(xì)胞遷移、增殖和愈合,逐漸被運(yùn)用于骨科、頜面外科和口腔種植等領(lǐng)域。

2 PRF的制備方法

PRF制備方法便捷:用10 ml無(wú)抗凝劑的試管,采集自體血液樣本,立即以3000 r/min(約400g的離心力)離心10 min,PRF獲得于試管中部。用專門的工具分離出PRF凝塊,無(wú)菌金屬勺子[3]壓制成膜。若同時(shí)需制備8～16塊PRF膜時(shí),最好選用Dr.Joseph Choukroun 設(shè)計(jì)的PRF工具盒(Process,Nice)操作較便捷,并且壓力溫和、緩慢、均一,使PRF被滲出液浸濕保持相應(yīng)的濕度,避免了抽拽導(dǎo)致的重要血小板生長(zhǎng)因子,如血小板衍生因子AB(platelet-derived growth factor AB,PDGF-AB)丟失,但對(duì)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β-1(transforming growth factor β-1,TGFβ-1)沒有影響[4]。制備可得到堅(jiān)固稠密的自體纖維蛋白膜[1]或者柱形凝塊。臨床上獲取有效PRF凝塊的關(guān)鍵在于血液采集和離心速度；時(shí)間過(guò)長(zhǎng)可能失敗:纖維蛋白將以發(fā)散的方式在試管里聚合,所得為低濃度的小部分血凝塊。PRF制備方法提出時(shí),是以人為采集對(duì)象,推論于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物就值得注意血管有無(wú)足夠的壓力和容量。Dohan等[5]對(duì)多個(gè)物種進(jìn)行嚴(yán)格的PRF采集制備,發(fā)現(xiàn)兔子除致死率高的心內(nèi)采血外,其余各個(gè)部位血管都不能實(shí)行均一和快速的采集,從而無(wú)法得到穩(wěn)定的纖維蛋白聚合,大量紅細(xì)胞附和其中,應(yīng)盡量避免選用。優(yōu)先選擇大型動(dòng)物,如比格犬、狒狒、豬或者更大的馬、山羊等。

3 PRF的主要成分和立體結(jié)構(gòu)

3.1主要成分 PRF在離心過(guò)程中血小板被激活,在損傷區(qū)域聚合和凝血機(jī)制交互作用,成為啟動(dòng)和幫助止血的基礎(chǔ)。脫顆粒作用下,重要的細(xì)胞因子被釋放:最有效力的纖維化劑TGFβ,影響PRF的空間結(jié)構(gòu),可作為炎癥調(diào)節(jié)劑[6]；遷移、增殖和間質(zhì)細(xì)胞生存的重要的調(diào)節(jié)劑PDGF[7],根據(jù)特異性受體的分布誘導(dǎo)興奮這些細(xì)胞,該調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)是各種組織改建機(jī)制的基礎(chǔ)[8]；細(xì)胞保護(hù)劑胰島素增長(zhǎng)因子(insulin-like growth factors,IGF),積極地調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化和凋亡程序,誘導(dǎo)生存信號(hào)保護(hù)細(xì)胞[9]。上述3種主要的血小板細(xì)胞因子在初期愈合機(jī)制里尤為重要。

PRF同時(shí)含有大量白細(xì)胞[10],添加PRF可以減少損傷區(qū)域的有害反應(yīng)如術(shù)后感染。PRF制備過(guò)程中,人為誘導(dǎo)增強(qiáng)了白細(xì)胞脫顆粒作用,分泌細(xì)胞因子參與應(yīng)答止血和炎癥反應(yīng)。主要包括促炎細(xì)胞因子:白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)、IL-6、腫瘤壞死因子-α(TNF-α),和抗炎細(xì)胞因子:IL-4和VEGF。有學(xué)者[11]研究發(fā)現(xiàn)它們嵌合在纖維蛋白網(wǎng)里并緩慢釋放,炎癥控制后,IL-4的存在作用值得進(jìn)一步研究。PRF具有抗炎、免疫調(diào)節(jié)的作用,與促進(jìn)血管新生的作用相輔相成。雖然PRF的特征已較清楚,但是對(duì)調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的機(jī)制尚未完全闡明。

3.2立體結(jié)構(gòu) 嚴(yán)格按照制備標(biāo)準(zhǔn)得到的PRF,在試管里由下往上分為三部分:血紅細(xì)胞底層(red corpuscules base)、黃色柱狀工作網(wǎng)PRF、無(wú)細(xì)胞上層(serum platelet poor plasma,serum PPP)。Dohan等[12]研究表明,少量PDGF-BB、TGFβ-1和IGF-I在上層液和PRF血清里,說(shuō)明PRF不同于其他血小板濃聚物,它能夠在纖維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的改建中逐漸釋放細(xì)胞因子；觀察到纖維蛋白的纖絲結(jié)構(gòu),聚糖鏈與纖維蛋白聚合,血小板陷入氨基聚糖(glycosaminoglycan,GAG)內(nèi),細(xì)胞因子大多存留在PRF網(wǎng)內(nèi)。這種三維聚合模型標(biāo)志細(xì)胞因子在纖維蛋白網(wǎng)里循環(huán)堅(jiān)固的結(jié)合,延長(zhǎng)了壽命。它們?cè)谠豢砂l(fā)揮修復(fù)作用；進(jìn)入纖維愈合階段時(shí),可促發(fā)損傷區(qū)域的重建,PRF精密的生物學(xué)組合在愈合階段有很好的協(xié)同效應(yīng)。

4 PRF新生誘導(dǎo)骨形成的機(jī)制

PRF誘導(dǎo)各類型細(xì)胞如人牙齦的成纖維細(xì)胞、前角蛋白細(xì)胞、前脂肪細(xì)胞、成骨細(xì)胞等持續(xù)增殖興奮[12],其中白細(xì)胞類似一種伴侶分子大量增殖與之相互作用。誘導(dǎo)新骨的關(guān)鍵因素之一是間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells,MSCs),可聚集并分化軟骨細(xì)胞形成軟骨組織,再被骨組織所替代。骨膜內(nèi)MSCs也可直接分化為成骨細(xì)胞形成骨組織。因此,種植體植入后,MSCs遷移至種植體的數(shù)量和在種植體表面增殖、黏附的速度將直接影響骨的重建和愈合。有研究證明PRP促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)增殖,但是抑制分化。Dohan等[13]在體外對(duì)人的BMSCs進(jìn)行培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)添加PRF膜可刺激其增殖,向成骨細(xì)胞分化,并且有明顯的劑量依賴性。國(guó)內(nèi)學(xué)者[14]實(shí)驗(yàn)也證實(shí),PRF能夠促進(jìn)兔的BMSCs在鈦板表面黏附和增殖?？谇籑SCs和PRF的結(jié)合,可能提供很多臨床和生物技術(shù)應(yīng)用,值得關(guān)注。但在以往研究中,白細(xì)胞并未得到重視,其相關(guān)作用及機(jī)制值得探索。

5 PRF新生誘導(dǎo)骨在口腔種植中的應(yīng)用

國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究證明,PRF有良好的骨誘導(dǎo)特性,在口腔種植領(lǐng)域具有優(yōu)良的應(yīng)用前景。Lee等[15]用自體骨聯(lián)合PRF作為移植材料,對(duì)犬上頜竇提升并同期種植,6個(gè)月平均骨種植體的結(jié)合率和新生骨平均高度均優(yōu)于單獨(dú)自體骨移植。有學(xué)者將PRF作為屏障膜與海奧生物膜對(duì)比,修復(fù)兔下頜骨缺損,結(jié)果表明PRF能夠提高成骨質(zhì)量,縮短成骨時(shí)間,但尚達(dá)不到屏障膜需要的充足降解時(shí)間,PRF膜與海奧生物膜聯(lián)合應(yīng)用的雙層膜技術(shù)可進(jìn)一步深入[16]。也有研究發(fā)現(xiàn),PRF覆蓋骨粉與混合骨粉誘導(dǎo)骨再生效果無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異[17]。徐普等[18]用PRF填塞犬拔牙即刻種植時(shí)周圍骨缺損,頰側(cè)骨量增加高度和成骨細(xì)胞數(shù)量明顯高于血凝塊、明膠海綿對(duì)照組,證明PRF利于種植體周圍骨缺損區(qū)新骨形成。

臨床試驗(yàn)表明,PRF能促進(jìn)骨組織再生。早期,PRF與骨移植材料通常聯(lián)合使用。在上頜竇提升手術(shù)中,Choukroun等[19]在竇底提升植骨時(shí)用同種異體凍干骨(freeze-dried bone allograft,FDBA)與PRF凝膠混合植入,二期種植時(shí)采集新生骨樣本做組織學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)剩余骨被新生誘導(dǎo)骨包圍,并連接軟組織,提高了成骨速度和質(zhì)量。Tatullo等[20]對(duì)60例上頜骨萎縮后高度<5 mm的患者,將PRF聯(lián)合BIO-OSS使用,愈合時(shí)間較以往文獻(xiàn)記載的150 d縮短為106 d。逐漸有PRF單獨(dú)使用的報(bào)道,Simonpieri等[21]用PRF單獨(dú)作為竇底植入材料,追蹤觀察2～6年,20例獲得8.5～12 mm的骨增量,新的竇底水平在種植體頂端,周圍骨量和骨高度堅(jiān)固而穩(wěn)定。國(guó)內(nèi)學(xué)者[22]報(bào)道2例用PRF充填即刻種植間隙的骨缺損,3個(gè)月后牙槽嵴頂位置無(wú)顯著變化。在位點(diǎn)保存研究中,Hauser等[23]采用翻瓣和不翻瓣的拔牙術(shù)式后,充填PRF于拔牙創(chuàng),分析骨微結(jié)構(gòu)和骨質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)侵害性的外科程序會(huì)中和PRF的優(yōu)點(diǎn),最低限度的外傷性手術(shù)方式和PRF位點(diǎn)保存的共同應(yīng)用,才可良好的保存硬組織。在牙周炎的治療中,Thorat等[24]對(duì)慢性牙周炎導(dǎo)致的牙槽骨缺損行翻瓣刮治后充填PRF對(duì)比觀察,發(fā)現(xiàn)PRF組的探診深度、附著水平及影像學(xué)參數(shù)明顯優(yōu)于陰性對(duì)照組。

綜上所述,PRF富含白細(xì)胞、血小板和各種細(xì)胞因子,無(wú)免疫和感染方面的危害,便捷經(jīng)濟(jì)的獲取方法,在口腔硬組織重建和骨再生領(lǐng)域中優(yōu)勢(shì)明顯。但由于自體供血量有限,單獨(dú)使用時(shí)暫只能考慮修復(fù)小面積組織缺損,或者聯(lián)合其他生物材料共同修復(fù)。較多文獻(xiàn)報(bào)道PRF用于上頜竇提升和即刻種植周圍骨缺損時(shí),取得良好療效,但對(duì)于單獨(dú)使用PRF作為誘導(dǎo)骨組織再生充填材料,并二期植入種植體的報(bào)道尚缺乏。關(guān)于PRF新生誘導(dǎo)骨組織近期組織學(xué)觀察較多,尚缺乏遠(yuǎn)期生物力學(xué)方面研究。因此,PRF的廣泛應(yīng)用,尤其在口腔種植這一學(xué)科,尚需深入的臨床觀察與實(shí)踐。

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