濃縮生長因子在美學區種植的應用及機制研究進展

孫吉宇，張曦丹，朱卓立，陳晨峰，楊 陽，甘雪琦

前牙美學區通常面臨著較高的缺牙風險，且由于上頜唇側骨板存在生理性凹陷、表面軟組織菲薄，種植后發生軟組織退縮的風險較高，如何在前牙區獲得穩定的美學效果成為當前口腔種植領域關注的焦點[1]。缺牙區軟硬組織量不足是種植修復美學效果欠佳的主要原因，聯合使用多種軟硬組織增量技術可顯著改善美學預后。其中，血小板濃縮物作為新型生物材料，已有大量研究證明其具有促進組織再生、減輕術后反應、抑制術區炎癥的作用。濃縮生長因子(concentrated growth factor，CGF)是第三代血小板濃縮物，表現出強大的促進軟硬組織修復和再生的能力，其在美學區種植中的應用價值越來越引起人們的關注。本文就濃縮生長因子在口腔軟硬組織再生中作用機制的研究進展，及其在前牙美學區種植修復中的應用現狀綜述如下。

1 CGF的制取與使用

血小板濃縮物因其富含多種生長因子，在組織再生領域一直廣受關注。1998年首次有學者提出將第一代自體富血小板血漿(platelet-rich plasma，PRP)用于口腔骨缺損的修復，并發現聯合使用PRP和骨移植材料可以顯著提升成骨質量[2]。但PRP制備過程復雜、需添加牛凝血酶和氯化鈣等生化制劑，其臨床應用受到限制，因此開發了第二代富血小板纖維蛋白(platelet-rich fibrin，PRF)，避免了抗凝劑的使用，并進一步提高了血小板含量。

2006年Sacco首次通過特殊離心機處理靜脈血獲得CGF，即最新一代的血小板濃縮物[3]。使用硅涂層的無菌離心管收集適量自體靜脈血(約10 mL)后，按照特定程序將離心管放置于Medifugetm離心機中進行分層處理，離心后血液從上至下依次為無細胞血漿層、纖維蛋白層和紅細胞層。其中CGF主要富集于纖維蛋白層及中下層的交界面上，因此臨床使用時一般需保留纖維蛋白層及其與下層的交界區域[4]。目前CGF在種植領域主要有四種使用形式：①CGF纖維蛋白膜，使用壓膜器將其壓制成纖維蛋白膜后作為生物屏障膜；②CGF纖維蛋白塊，整塊應用于較大的植骨區域；③CGF顆粒，切割成1～2 mm的凝膠微粒后與骨替代材料混合使用；④CGF滲出液,擠壓纖維蛋白塊的滲出液可用于處理種植體表面。

2 CGF的生物學特性

Rodella和Stanca等使用掃描電鏡觀察發現CGF由致密多孔的纖維蛋白三維網絡構成，表面蛋白纖維直徑為100～500 nm，與細胞外基質的納米結構類似。外表面纖維交錯融合并附著少量的血小板顆粒，而內表面附著大量活化的血小板顆粒和細胞[5-6]。相比PRP、PRF，CGF的纖維結構更清晰、孔隙結構明顯、交聯密度高，CGF膜拉伸強度更大且更穩定[7-8]。

由于致密網絡結構的存在，CGF可作為多種細胞因子“儲藏庫”，包括血小板衍生生長因子(platelet-derived growth factor, PDGF)、轉化生長因子β(transforming growth factor-β, TGF-β)、血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)、成纖維細胞生長因子(fibroblast growth factor, FGF)、表皮生長因子(epidermal growth factor, EGF)、胰島素樣生長因子(insulin-like growth factor, IGF)、骨形態發生蛋白(bone morphogenetic protein, BMP)、白介素(interleukin，IL)-1β 和IL-6等[4]。Wang等發現CGF可連續8～10 d向周圍組織緩慢釋放生長因子，使局部微環境內的生長因子始終維持在一定濃度，其中VEGF的含量高達PRP的1.5倍，持續促進周圍組織的修復和再生[9-10]。一項體外研究表示，CGF膜約在第14天發生完全降解，初始面積質量比越小，降解速度越慢，提示根據手術需要可通過調整CGF使用形式來控制降解時間[11]。部分研究表明由于CGF存在作用時間短、吸收快的缺點，因此不提倡其單獨使用[12-13]。但體外實驗無法完全模擬體內的復雜環境，仍需要進一步驗證及臨床觀察。同時三維網絡可作為天然的細胞支架供成骨細胞、內皮細胞、成纖維細胞向內遷移長入，引導組織再生和重建。

Rodella發現CGF中存在著一定量的CD34+細胞，已有大量研究提出CD34+細胞在血管的維護與再生、組織的新生與修復及免疫調節等方面都起到了不可或缺的作用[5]。此外，與PRP相比，CGF制備過程簡單且無需添加抗凝制劑，避免了交叉感染和免疫排斥的風險。

3 CGF促進組織修復和再生的基礎研究

3.1 促進骨再生

美學并發癥是種植體植入后發生硬組織和(或)軟組織缺陷的表現。缺牙后拔牙窩周圍牙槽骨常表現為漸進性吸收，當唇側骨壁厚度<1 mm時，缺牙8周后唇側骨壁垂直向的丟失量高達62%[14]。而一項研究發現90%的受試者上頜前牙區的唇側骨壁厚度<1 mm，50%厚度不足0.5 mm[15-16]。高度、寬度充足的牙槽嵴能夠支撐起表面覆蓋的軟組織，更有利于恢復植體周圍良好的牙齦外形[17]。因此種植治療中必須要考慮如何促進受損骨組織修復和再生。種植體周的骨組織修復是一個復雜的級聯反應，包括骨傳導、骨形成和骨重塑三個階段，而血小板通過啟動凝血和局部釋放生長因子在上述過程中發揮著舉足輕重的作用[18]。已有大量研究發現使用CGF浸提液培養基對牙周膜干細胞、牙齦間充質干細胞(gingival mesenchymal stem cells, GMSCs)、小鼠成骨細胞系(MC3T3-E1)、骨髓間充質干細胞進行體外培養，細胞均表現出更強的成骨分化傾向和更高的礦化程度，且成骨相關基因(如Runx2、Alp、Opn)表達水平明顯增加[19-22]。

CGF中所含的生長因子，如PDGF、TGF-β、BMP-2和IGF，可能是誘導成骨細胞增殖、分化的關鍵因素。TGF-β1可以刺激成骨細胞趨化和有絲分裂，并指導合成Ⅰ型膠原纖維和纖維蛋白；IGF-1是調節骨細胞功能和代謝的生長因子。目前關于CGF促進成骨分化的機制研究較少，但Dong等[23]發現抑制PI3K可顯著減弱CGF對MC3T3-E1細胞成骨分化的促進作用；CGF通過激活PI3K/AKT 信號通路的關鍵分子，刺激軟骨細胞合成細胞外基質[24]。已有研究證明Smad4/TAZ軸的下調會導致間充質干細胞成骨分化延遲和脂肪生成增加，有學者提出CGF纖維蛋白膜促進人臍帶間充質干細胞介導的牙周組織再生，可能與上調TAZ相關[25-26]。

3.2 促進軟組織愈合和再生

Garber等[27]早在1996年就提出牙齒、嘴唇和牙齦美學是構成迷人微笑的三要素，其中牙齦美學包括恢復牙齦的健康狀態和協調外形。當唇側牙齦厚度<2 mm、角化齦寬度不足2 mm時，發生種植體周圍炎、基臺暴露的風險大大增加[28]。且當唇側軟組織的塌陷量>1 mm時，就會出現明顯的美學缺陷，可能與骨上組織高度降低、缺乏角化黏膜、黏膜厚度不足有關[29-31]。因此，想要在前牙美學區實現最佳的修復效果，種植治療過程中就必須加強對軟組織處理的關注。多項研究結果顯示添加CGF浸提液(10%)的培養基可以顯著提高人成纖維細胞、GMSCs的增殖和遷移能力，細胞內促血管生成相關蛋白表達明顯增加，為血小板制品應用于軟組織修復和再生提供了證據支持[6,32-33]。體內研究結果也顯示接受牙齦注射CGF組的大鼠牙齦的基底層厚度明顯增加，上皮釘突延長，基底層增殖標志物Ki67、內皮細胞標志物CD31的表達水平顯著上調。但部分研究指出高濃度生長因子可能抑制細胞的增殖、分化[34-35]。

目前認為CGF主要通過持續釋放生長因子、細胞因子參與促進軟組織修復的過程。有學者提出猜想CGF中干細胞和單核細胞通過移動到傷口底部、增殖并進一步分化為巨噬細胞，參與了傷口愈合[36]。此外，Qi的研究顯示CGF處理后GMSCs中YAP通路相關蛋白表達明顯升高，提示細胞核內YAP表達增加可能是CGF促進牙齦再生的關鍵因素。Zhang等[37]提出CGF可以通過阻斷P38MAPK/AP-1信號通路降低人成纖維細胞內基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMP)-1表達水平，從而抑制細胞內活性氧的產生和減少氧化損傷以加速軟組織修復。

3.3 促進血管生成

美學區種植通常需要聯合軟硬組織移植手術以提供足量的軟硬組織，從而實現種植牙功能和美學效果的長期穩定。而充足的血供和組織血管化是軟硬組織移植成功的關鍵[38]。血管再生涉及的調控機制十分復雜，需要多種生長因子協同發揮募集內皮細胞、誘導血管出芽等功能。由于CGF多孔網絡結構的存在，孔隙中吸附了高濃度的多種生長因子(VEGF、PDGF、FGF-2、EGF等)和CD34+細胞，在血管生成中起關鍵作用?；驴〉萚39]發現含CGF浸提液的培養基可明顯增強內皮細胞遷移和增殖活動，細胞內成血管相關基因(CXCR4、PDGF、VEGF)的表達顯著升高，且在一定濃度范圍內有濃度依賴性，提示了CGF強大的促進血管生成的能力。此外，Calabriso等[40]發現CGF中除生長因子外還含有大量MMP-2和MMP-9，MMP-9可選擇性地降解細胞外基質、招募內皮細胞、輔助血管內皮細胞遷移至發芽部位，從而促進血管再生。一項研究結果顯示使用CGF浸提液培養基可以促使內皮細胞中CXCL-12/CXCR-4表達明顯增加，CXCL-12是一種趨化分子，對CD34+細胞有強大的趨化作用從而促進血管再生。

4 CGF在美學區種植治療中的臨床應用

前牙區解剖結構特殊并承擔著重要的美學功能，因此如何有效修復前牙缺失、縮短組織愈合時間、保證長期穩定的美學效果是口腔種植醫生長期思考與探討的問題。上述大量基礎研究已證實CGF具有強大的促進軟硬組織愈合和再生的能力，也有其應用于上頜竇提升、牙槽嵴保留、控制種植體周圍炎的相關報道，為CGF在美學區種植領域中的應用提供了理論和臨床應用基礎[41-44]。

4.1 即刻種植

即刻種植因理想的植入位置、節省治療時間和費用、患者舒適度好、缺牙期短等優勢，成為醫生和患者優先選擇的治療方案。然而前牙區即刻種植具有極大的美學風險，需嚴格把握適應證。不利條件下的即刻種植面臨著更高的軟組織退縮和植體暴露的風險，同期聯合軟硬組織增強技術可能有利于維持牙槽嵴高度、增加軟組織穩定性[45-47]。CGF因富含大量生長因子且抗張強度優于其他血小板制品，作為生物屏障膜應用于美學區即刻種植可封閉創口并引導軟硬組織再生。羅曉軍等[48]以92例美學區單牙即刻種植患者為研究對象，將使用CGF聯合骨替代材料與單純應用骨替代材料對牙齦美學的影響進行對比研究，發現CGF明顯促進了術區牙齦組織的修復，牙齦腫脹表現輕、愈合速度快，術后3、6個月時紅色美學指數評分(pink esthetic score，PES)顯著增加、牙齦退縮減少，且患者主觀滿意度明顯高于對照組，認為聯合使用CGF能提高即刻種植的美學效果。有學者對CGF應用于炎癥期美學區即刻種植的臨床效果進行了研究，發現種植術中聯合使用CGF有利于減輕術后早期疼痛，觀察組未發生種植體周圍炎等并發癥，術后3個月種植體唇側水平骨吸收量明顯低于未使用CGF組[49-52]。王獻利等[53]還報道了鈦網聯合CGF應用于前牙區即刻種植修復，提出CGF可促進軟組織生長，降低術后感染風險，減少鈦網暴露感染等并發癥。

4.2 位點保存

當患者不滿足即刻種植手術指征時，為了盡可能保存缺牙區牙槽骨，臨床醫生可通過位點保存技術為后續的種植修復創造條件。藺世晨等[54]對CGF聯合骨替代材料在上頜前牙區進行位點保存的臨床效果進行了研究，發現術后6個月時唇、腭側骨板高度與術前相比沒有明顯變化，牙槽嵴寬度稍有丟失((-0.23±0.29)mm)，但CGF組唇、腭側骨板高度和牙槽嵴寬度明顯優于單純使用骨替代材料組。且在后續種植術中可觀察到CGF組的新生骨組織骨質較硬并包繞部分骨粉顆粒，缺牙區牙槽嵴頂形成了充足的角化齦組織，為后續種植治療創造了良好的條件。朱梅等[55]的研究也證實美學區在拔牙同期采用CGF聯合骨代用品行位點保存，可減少軟硬組織增量二期手術的患者比例，并有效維持美學區牙槽嵴的寬度和高度，術后美學效果好，隨訪12個月發現種植修復體齦乳頭及齦緣高度維持良好。

4.3 硬組織增量與骨整合

外傷、牙周病、根尖周病等是前牙缺失的常見原因，缺牙后多伴唇側骨壁吸收以及軟組織塌陷，此類患者需先行骨增量手術為后續種植手術提供足夠的牙槽嵴寬度和高度。王亞敏等[56]選取了40例上頜前牙區牙槽嵴寬度小于3 mm的單牙缺失，對CGF+骨粉+膠原膜行引導骨再生術的骨增量療效進行評價，發現術后6個月觀察組半年骨寬度增加量為(3.70±0.28)mm，明顯優于對照組。另有多位學者通過CBCT在術后不同時間點對新生骨組織的厚度、密度值進行測量，發現CGF應用于上頜前牙區骨增量手術可以有效引導早期骨再生，明顯改善新生骨密度和質量[57-58]。林海燕等[59]報道了在軟組織瓣和鈦網之間放置CGF纖維蛋白膜還可以緩沖口唇對術區的壓力，減少因軟組織瓣與鈦網間的摩擦而導致的軟組織破裂或鈦網暴露等美學并發癥的發生。此外，種植體周的骨整合對于功能和美學的長期穩定很重要。Pirpir等[60]發現一期手術中通過使用CGF液體處理種植體表面并在種植體上部覆蓋CGF纖維蛋白膜，可以增強上頜前牙區種植體的早期穩定性，并加速骨整合。

4.4 軟組織愈合與再生

良好的愈合是牙周與種植美學手術成功的關鍵，軟組織愈合不良可能會引起創口開裂、組織缺損以及瘢痕增生，進而影響最終的美學效果。王亞敏等[56]的研究結果顯示將CGF應用于上頜前牙區種植手術時，一期愈合率較未使用CGF的對照組更高。有學者對CGF應用于上頜前牙區骨量不足的短期美學效果進行了研究，結果顯示術后6個月聯合使用CGF的觀察組PES各項得分均顯著高于對照組[61]。術后4周可觀察到角化齦寬度平均增長2 mm，術后12周角化齦厚度平均增加0.5 mm，證明CGF對于種植體周圍角化齦質量有積極作用，但目前尚缺乏遠期效果的證據[62]。此外，已有不少學者將CGF應用于牙齦退縮的治療，認為聯合使用CGF可以顯著增加牙齦厚度和角化齦寬度，可能有利于維持牙齦乳頭三維形態并減少術后牙齦退縮的復發[63-64]。

5 總 結

作為第三代血小板濃縮物，濃縮生長因子制備過程簡單且無需添加凝血酶，極大降低了交叉感染的風險。致密的纖維蛋白網絡結構賦予了CGF一定的拉伸強度，臨床上可將CGF壓制成生物膜后替代人工屏障膜，或加工成顆粒與骨替代材料作為骨組織再生支架。通過蛋白網絡內嵌合的高濃度生長因子、CD34+細胞和白細胞，CGF表現出強大的促進血管再生、軟硬組織修復和再生的潛力，為前牙美學區域的牙種植患者恢復牙齒功能和自然的牙齦外形提供了更有力的支持。但目前CGF對于骨再生、軟組織再生的確切作用機制尚不清楚，仍需進一步的深入探索。