CGF在種植中促進成骨的研究探討及應用進展

李 佳 何東寧

隨著種植技術的不斷發展，種植已經成為修復牙列缺損的主要方式之一。在牙齒缺失后，牙周組織受損，骨板血運系統重建并發生吸收，軟硬組織會造成不同程度的缺損。種植手術時自體骨移植供區受限，創傷及并發癥是其最大缺點，而移植材料存在誘導不一、吸收延遲、成本高、宿主應答不良等缺陷［1］。再生醫學的發展使種植修復硬組織缺損更加多元化，以移植材料為支架，生長因子為誘導，可以實現更加穩定的美學效果。

1.CGF的發展及生物學特性

1.1 CGF 的發展史及制取 富血小板血漿（platelet-rich plasma,PRP）有促進血管生成、止血、成骨以及抗感染作用，但需兩次離心以及需要添加凝血酶，可能造成凝血系統紊亂及傳染病的傳播，安全性遭到質疑［2］。PRF 是第二代血小板濃縮物，無需添加抗凝劑，通過恒速離心得到的一種可降解的生物支架。隨著制備程序的優化,又開發了加強型血小板纖維蛋白（advanced PRF,APRF）和注射型血小板纖維蛋白（injection PRF,IPRF）。新型的PRF 基質中富含白細胞和血小板,結構更加疏松多孔。CGF 是通過差速離心得到的最新一代血小板濃縮物，幾乎含有離心血液內全部的生長因子，網格結構更加致密，與PRF相比，具有更大的抗張強度、凝集塊及粘稠度，其緩慢釋放生長因子的過程更接近組織愈合的自然過程。

CGF的制取的設備尚無統一標準，目前使用最多的是通過CGF 離心機中按照CGF 程序離心，離心后血液從上至下明顯分為3 層：1）最上部是貧血小板血清層；2）中間是纖維蛋白凝膠層（CGF 層）；3）底部為含大量紅細胞的紅細胞層［3］。

1.2 CGF 的組成及生物學特性CGF 是一種包含血小板及各種高濃度生長因子的纖維蛋白網狀支架，其中有血小板衍生生長因子（platelet-derived growthfactor，PDGF）、血管內皮生長因子（vascular endonthelial growth factor，VEGF）、成纖維細胞生長因子（fibroblast growth factor，FGF）、骨形成蛋白（bone morphogenetic proteins，BMPs）、轉移生長因子-β（tranfer growth factor-β，TGF-β）、表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）、類胰島素生長因子（insulin-like growth factor，IGF)［4］。有研究表示：基質、血小板定位于近端表面及其下方，TGF-β1 集中在血漿蛋白層的另一個表面，大多數白細胞被定位在血漿蛋白層，PDGF-BB 在CGF基質中呈彌散分布［5］。

PDGF 是一種含五種以上異/同型二聚體的蛋白家族East-2型聚合物的蛋白質［6］，促進停滯成骨細胞有絲分裂；還可促進成骨細胞胞內Ca2+濃度的增加，誘發鈣振蕩，進而調控細胞的分化與凋亡。體外細胞實驗中發現PDGF 可以趨化細胞聚集，激活PDGF-RB 受體，促進MC3T3-E1 細胞的成骨分化和礦化結節形成［7，8］。

TGF-β 是一類多功能蛋白多肽，［9］經典的TGF-β 通路通過細胞膜上特定的兩種受體的跨膜異二聚體復合物來傳遞信號，促進間充質干細胞的增殖與早期分化［10］，并刺激成纖維細胞形成膠原蛋白，促進骨頭和軟骨的形成［11］。IGF-1 是一種單鏈多聚蛋白，可以正向調控大多數細胞的增殖和分化。VEGF、FGF 以及EGF 都與軟組織的愈合及再生有著密切關系。VEGF 調節內皮細胞的遷移、增殖和分化，在促進血管生成中發揮著重要作用。

BMPs家族有40多種成員，其中BMP-2 是TGF-13 超家族中的多功能細胞因子，可促進細胞增殖，提高AKP 活性，是公認的與成骨密切相關的基因。［12］

CGF 中還檢測到白細胞和CD4+細胞［13］，炎癥反應主要是白細胞遷移至受損區域，單核巨噬細胞取代白細胞，淋巴細胞與漿細胞參與特異性免疫反應。但到目前為止，尚未見關于CGF 中CD34+細胞的臨床應用，尚需要進一步的研究。

2.CGF促進成骨的潛能及影響因素

2.1 CGF促進成骨的實驗研究 有學者在兔子顱骨中制造15mm×10mm 大小的缺陷，分別用濃縮生長因子（CGF）充填和空白組對照比較，術后從影像學和組織形態學分析缺損處新生骨質密度和骨量，結果發現實驗組的骨密度和骨量均高于對照組［1］。這說明CGF 有一定的成骨能力，但另一實驗［14］將CGF 填入種植體-骨間隙中，結果顯示對新骨再生有極小的促進作用。因此，并不推薦將CGF單獨應用于成骨。在動物實驗中，以CGF 混合骨替代品與單純使用骨替代品作比較，結果顯示，CGF 混合骨替代品新骨形成時間早、成骨率高、骨結合時間短。

2.2 促進成骨的影響因素

2.2.1 CGF的使用形式 濃縮生長因子可直接使用，也可將其制作成適當直徑的顆粒，單獨或與其它材料混合使用，還可將其壓制成濃縮生長因子膜來使用。不同壓膜方法并不顯著影響生長因子釋放及降解［15］。另外，CGF液可能也具有促進成骨效果。有學者比較了CGF 液聯合骨替代材料與單獨使用骨替代材料應用于前牙區引導骨組織再生的效果［16］，結果發現前者可形成更多的骨量。當然，這一實驗樣本量不夠大，觀察時間不足，結論仍需進行進一步實驗，但也給臨床手術中CGF 的使用提供一個可行方案。

2.2.2 CGF 的降解問題CGF 發揮作用主要是依靠釋放生長因子，其釋放基本在應用后的28d內完成，TGF-β1、b-FGF 和C5a 在14d 時明顯上升，其余生長因子則在28d 內緩慢上升［17］。在一體外降解實驗中，將CGF 制成膜狀及塊狀，分別浸泡于人工唾液中，結果表明，膜狀比塊狀降解速率快［18］。而另一實驗模擬相同性狀下CGF 的降解速率，結果顯示，在模擬唾液中的降解速率高于在模擬體液中［19］。因此，濃縮生長因子的降解速率主要和其纖維蛋白含量及環境有關，但具體機制仍不明確，且CGF 降解的研究均局限于模擬環境中，無法反映在人體內CGF真實降解過程。

2.2.3 CGF 的劑量問題 在一些研究中，考慮到CGF 中TGF-β、IGF、VEGF 和PDGF 的含量較高對細胞增殖和分化有重要影響，這些研究大多報告了細胞的增殖以劑量依賴的方式。然而，研究表明，高劑量的CGF 并沒有產生積極的效果。在Honda 等［20］人的研究中，濃度為1-10%的CGF 提取物對細胞增殖有積極作用且以劑量依賴的方式分化，而高濃度（20%）有抑制作用。Chen等［21］人通過研究5%、10%、20%和40%的CGF的作用，證明在10%CGF 中有更多的增殖和分化。但是目前，在臨床使用中，仍沒有對CGF 的劑量問題做出統一標準。

2.2.4 外源刺激因素 在CGF 的產生過程中，體外外源性刺激容易損傷血小板。有研究表明，采集試管的組成和形狀可能影響CGF。實驗分別采用無菌真空管、圓底玻璃管、錐底玻璃管制備CGF。結果表明：使用玻璃管可以獲得更大、更重、更厚的CGF，而圓底和錐底得到的差別不大，這可能是由于纖維蛋白募集量的增加，從而導致更廣泛的纖維蛋白網絡和更多的血漿捕獲在玻璃管中，血液在采集后幾乎立即開始凝結，因此樣本應迅速地離心，以避免纖維蛋白的擴散聚合［22］。另外，如采血時間過長、抖動程度、放置時間過長等，所有這些都會影響濃度的有效生長。因此在制備CGF 時應迅速，避免抖動，及時制備與使用。

3.種植硬組織增量中的應用

3.1 在種植窩預備中的應用 微粗糙表面的種植體可以提高種植體穩定系數（implant stability quotient，ISQ）ISQ 值，多年來，大量研究已經探討了結合生長因子的種植體表面設計，結果各異。一些研究表明，利用細胞黏附因子或BMP 能增加成骨細胞的分化和功能性骨結合，并提高BIC 種植體骨結合率（bone-implant contact，BIC）值。CGF可以在傷口及種植窩洞內提供血小板和白細胞，并在局部釋放生長因子，通過吸收未分化的內皮細胞和間充質細胞加速受損部位愈合。Pirpir［23］等將在種植體的植入時先襯CGF膜，可提高ISQ值。說明濃縮生長因子可有效促進骨結合，維護種植體穩定性。另外，有研究報告［24］表明，在種植體表面涂布PRF 液，可在愈合早期增加ISQ 值，但目前還未有將CGF 液涂布在種植體表面的研究，這也為以后CGF的進一步研究提高新思路。

3.2 引導骨再生術 引導性骨增量術是種植中獲得骨增量的一種重要手段，其關鍵因素為骨代材料和屏障膜。一個臨床試驗［25］中，40例頜骨缺損患者被分為實驗組和對照組：試驗組采用CGF 聯合Bio-Oss 骨粉，對照組單獨使用Bio-Oss 骨粉。結果顯示試驗組骨鈣素水平均顯著高于對照組、骨缺損區骨密度也明顯高于對照組。在另一GBR 實驗［26］中，比較實驗組（濃縮生長因子+骨粉+膠原膜）和對照組（骨粉+膠原膜），研究結果顯示CGF可獲得更高的一期愈合率和良好的新骨形成。但是CGF的成骨效果有限，Durmu?lar等［27］的動物實驗發現，CGF 與骨移植物聯合使用，可增強成骨相關基因的表達，最終促進種植體周圍直徑約2.37mm 的骨再生。因此，建議將CGF 和骨移植材料聯合應用于骨缺損直徑＜2.37mm 種植位點引導骨再生。比較脫細胞真皮基質及CGF 在引導骨再生中的效果，結果顯示CGF 對于骨密度的改善明顯更佳［17］。

3.3 上頜竇提升術 在解決上頜后牙區種植骨量嚴重不足時，上頜竇提升術是一種常用手段。Sohn 等［28］將CGF 單獨用于上頜竇提升術，結果發現上頜竇內新骨形成，骨密度較好。在上頜竇牙槽骨剩余骨高度（2mm-4mm）嚴重不足時，CGF應用于改良上頜竇竇底抬高并同時進行短種植體植入，結果顯示可以得到良好的臨床效果，也為上頜竇牙槽骨剩余骨量嚴重不足的病例提供一個更加優異的方案［29］。

3.4 治療種植體周圍炎CGF內含有大量生長因子，可刺激成骨細胞和成纖維細胞的活性，加速血管生成，可有效促進種植體周圍軟、硬組織的再生。采用CGF+牛多孔骨礦（BPBM）或單獨應用BPBM 處理牙周炎骨缺損。術后1年評估探查深度、臨床附著水平，CGF+BPBM 在降低探診深度和臨床附著水平增加方面比BPBM 更有效。CGFs的加入顯著提高了BPBM 治療牙周炎缺損的臨床療效，但需要更多的研究來更好地驗證這種效果［30］。

濃縮因子作為最新一代的血小板濃縮物，用于口腔種植的硬組織增量中，可以增強骨結合率，提高ISQ 值，建議與骨替代材料聯合使用。但是目前在臨床中，CGF 的制取并沒有一個恒定的標準，不同的制取方式以及在CGF 的使用中一些人為的差異均可影響其促進成骨的效果。關于CGF 的很多研究依然是在模擬環境中，與口腔真實環境還有較大差異。另外，關于CGF 促進成骨效果的樣本量不足，缺乏關于長期效果類的臨床實驗，這些依然需要我們進行進一步探究。