自體富血小板血漿治療椎間盤源性腰痛的研究進展

趙 敏 張飛娥

（1 長治醫學院第一臨床學院，長治 046000；2 長治醫學院附屬和平醫院疼痛科，長治 046000）

椎間盤源性腰痛(discogenic low back pain, DLBP)是由于椎間盤內部破裂(internal disc disruption, IDD)、解剖結構改變、破壞或代謝紊亂、炎癥介質產生等各種病理改變，刺激椎間盤纖維上的疼痛感覺器所導致的腰痛，是不伴根性癥狀的牽涉痛[1]。由于DLBP 的長期、持續、反復等特點，嚴重者可能會在病程中出現致殘的情況，給病人造成巨大的經濟負擔和生活負擔[2,3]。既往臨床上DLBP 的治療方法有椎間盤射頻消融術、椎間孔鏡技術，或直接用化學（亞甲藍等）或物理方法毀損椎間盤內竇椎神經等阻斷痛覺傳導，從而緩解疼痛，但這些治療方式并不能促進椎間盤結構的再生。近年來富血小板血漿(platelet-rich plasma, PRP)在再生醫學領域的研究成為臨床熱點，越來越多的臨床醫師使用PRP 治療骨骼肌肉疼痛的病人，既往已經有多項研究證明了PRP 對于受損或退化的膠原組織（如韌帶、軟骨和肌腱）治療的有效性[4,5]。自體PRP 因含有豐富的生長因子可以促進椎間盤內細胞和組織的增殖已引起了大家的廣泛關注，然而PRP 用于治療DLBP 的理論基礎及臨床療效的有效性及安全性仍有待進一步探討。本文綜述了對DLBP 致病機制的最新認識，并結合PRP 治療DLBP 的理論依據，概述體內外及臨床研究進展，為DLBP 的治療提供了新的方式。

一、DLBP 的致病機制

腰椎間盤在脊柱的負荷與運動中承受強大的應力。它由中間的髓核及外周的纖維環組成，纖維環破裂之后髓核組織從破口突出，神經末梢對于髓核突出所導致的機械性壓力和化學性刺激的異常高敏感性構成DLBP 的痛覺傳導基礎。刺激信號經竇椎神經傳導，進入相應節段神經節，引起疼痛反應[6]。成人椎間盤是人體最大的無血管結構，干骺動脈外環周圍的小分支構成了其有限的脈管系統。因此，椎間盤依賴于鄰近終板血管的被動擴散來提供營養。由于血管供應有限，且主要是間接獲得營養，椎間盤具有較差的內在愈合潛力[7]。近年來研究表明，椎間盤感染可以導致椎間盤退變和腰痛的發生，其中最常見的細菌為痤瘡丙酸桿菌[8]。正確的傷口愈合需要細胞遷移到傷口。由于椎間盤無血管結構，其損傷后的內在愈合能力較差，當椎間盤沒有得到充足的血液供應時，其退化往往發展為不可逆轉的變化。

二、PRP 治療DLBP 的理論基礎

PRP 是指從全血離心產生的部分血漿中獲得的自體血液制品。PRP 中富含血小板和大量生長因子?；罨难“寰哂嗅尫派L因子的潛力，生長因子可以影響炎癥反應、血管生成、干細胞生成和細胞遷移[9]。其中，生長因子已被用來修復各種組織，其中包括肌腱、韌帶和軟骨[10]。椎間盤內注射PRP的原理是將高濃度的生長因子直接放置在膠原損傷或變性的部位，而這些部位通常是低濃度的生長因子。許多生長因子例如轉化生長因子β、胰島素樣生長因子-1、堿性成纖維細胞生長因子、血小板源性生長因子、表皮生長因子、骨形態發生蛋白質，都已經被證實能夠正向調節椎間盤細胞的細胞外基質[11]。Akeda 等[12]證明了從PRP 中分離出的活性可溶性釋放物在體外可以有效刺激椎間盤細胞的代謝。Chen 等[13]在人髓核細胞中使用PRP 來驗證其蛋白多糖聚集作用和抗凋亡作用，與對照組相比，PRP 作用的髓核細胞的增殖能力高出7～11 倍，軟骨特異性mRNA 表達和蛋白多糖合成增加，PRP 通過TGF-β1 通路誘導了人髓核細胞的再分化。以上研究證明PRP 能促進體外椎間盤細胞的細胞外基質合成。

三、PRP 治療DLBP 的動物模型研究

1.體外實驗

Akeda 等[12]利用豬椎間盤模型進行體外實驗，研究PRP 對于椎間盤細胞蛋白多糖和膠原合成的影響。結果發現，與貧血小板血漿(platelet-poor plasma,PPP)相比，PRP 可以有效地刺激纖維環細胞和髓核細胞的細胞增殖、蛋白多糖和膠原合成及蛋白多糖的積累，并且其對于纖維環細胞的作用比對髓核細胞更加明顯。

Chen 等[13]向椎間盤內注入木瓜凝乳蛋白酶建立髓核組織變性的體外豬椎間盤模型，PRP 處理后，促進軟骨細胞分化髓核組織形成，與正常對照組類似，II 型膠原和聚集蛋白聚糖的mRNA 水平在PRP誘導組和正常對照組中也是幾乎相同的。通過X 線片對椎間盤指數高度進行評估可以發現在注射PRP之后椎間盤高度恢復。

Pirvu 等[14]在牛纖維環細胞培養基中加入PRP后發現纖維環細胞有增長，糖胺聚糖合成增加，細胞外基質表達上調，有助于纖維環細胞的修復。

體外培養椎間盤細胞是指單純把髓核細胞或纖維環細胞放置于特定環境中并通過針刺法或化學物質誘發來建立退變椎間盤模型。體外培養系統可以保持完整的體內椎間盤環境，因為體內椎間盤的營養物質是從周圍組織滲透到終板，而不是直接從血管滲透。并且它還為椎間盤細胞在其特殊基質中增殖提供了封閉的原生組織結構[15,16]，并為組織工程提供了天然的三維結構[17]。Chen 等[13]在離體4 周的椎間盤培養物中發現，其主要軟骨表型與體內環境幾乎完全相同，表明離體系統可以提供足夠的椎間盤組織用于評價可重復的、多個獨立的試驗組，盡量減少活體動物模型。但體外試驗并不能完全代替由全身系統調控的體內試驗，仍需要進行進一步探索。

2.體內實驗

Nagae 等[18]利用部分髓核摘除的兔椎間盤變性模型進行體內實驗來研究PRP 對于椎間盤退變的修復作用。將36 只兔分為4 組，分別為PRP 結合明膠凝膠微球組(n= 9)、磷酸鹽緩沖鹽水 (phosphate-buffered saline, PBS) 結合明膠凝膠微球組(n= 9)、單獨PRP 組(n= 9)及假手術組(n= 9)。結果顯示，單獨PRP 可以抑制椎間盤的退行性變，而PRP 結合明膠凝膠微球可以顯著抑制椎間盤的退行性變。PRP 結合明膠凝膠微球組在8 周后，組織學檢查可以發現髓核以及纖維環內層蛋白多糖的強烈免疫染色。

Sawamura 等[19]同樣利用部分髓核摘除的兔椎間盤模型進行體內實驗，結果顯示，與PBS 結合明膠凝膠微球組、單獨PRP 組及僅穿刺組相比，PRP結合明膠凝膠微球組MRI 影像可見椎間盤高度明顯增加，組織學檢查可見蛋白多糖核心蛋白和II 型膠原蛋白表達明顯增加，TUNEL 染色觀察可見髓核細胞凋亡比例明顯減少。

Obata 等[20]在兔模型上，選擇了將PRP、PPP、PBS 三者中分離的釋放物分別注入被穿刺的椎間盤中，該研究將12 只兔通過環針穿刺人工建立一個椎間盤退變的穿刺模型，4周后，將12只兔分為兩組。一組(n= 4)在L2～3和L4～5椎間盤的髓核中心注射PBS (20 μl)。另一組(n= 8)，每只在L2～3和L4～5之間隨機注射1 次PRP (20 μl)和1 次PPP (20 μl)。結果發現，初次穿刺4 周后的X 線顯示，與未穿刺的L3～4椎間盤相比，椎間盤高度顯著降低。注射2 周后，注射PRP 或PPP 的椎間盤與注射PBS 的椎間盤相比，椎間盤的高度開始恢復。注射4 周后，注射PRP 的椎間盤高度恢復到正常椎間盤約90%的水平，注射PPP 的椎間盤高度恢復到正常椎間盤低于80%的水平。在同一時間段內，注射PBS 并不會促進椎間盤高度的恢復。

桂柯科等[21]利用纖維環穿刺法建立了兔L4～5、L5～6椎間盤退變模型。將16 只新西蘭大白兔隨機分為4 組，分別為PRP 干預組（A 組）、PBS 注射組（B 組）、造模對照組（C 組）和單純對照組（D 組）。2 周 后，A 組 于L4～5、L5～6椎 間 隙 分 別注入PRP (0.1 ml)；B 組于L4～5、L5～6椎間隙分別注入PBS (0.1 ml)；C 組暴露椎間隙后不作特殊處理。4 周后，X 線和MRI 檢查發現，B 組和C 組的椎間隙高度降低，椎間盤信號降低，而A 組和D 組的椎間隙高度、椎間盤信號無明顯變化。

動物模型是醫學研究中的關鍵一步，它對于闡明疾病發病機制及評估治療方法具有重要作用。在動物模型的體內研究中，得到了較好的結果，PRP可以顯著抑制椎間盤的退行性變。但人類椎間盤退變是一個機制復雜的過程，動物模型并不能真實反應人類椎間盤退變的過程，所提供的椎間盤信息也存在局限性，因此仍需要進行大量的臨床研究來觀察PRP 對于椎間盤退變的作用。

四、PRP 治療DLBP 的臨床研究

Tuakli-Wosornu 等[22]研究在有癥狀的退行性椎間盤中單次注射自體PRP 是否能改善病人的疼痛和脊柱功能。其中，治療組29 例病人在病變椎間盤內注射自體PRP，18 例對照組病人注射造影劑。兩組病人通過功能評定指數(functional rating index, FRI)評分來評估其疼痛和功能狀態，采用疼痛數字分級評分法(numerical rating scale, NRS)評分來量化疼痛程度，簡明健康調查問卷(short-form 36 item health survey, SF-36)評分和北美脊柱協會(North American Spine Society, NASS)評分來評價生活質量。結果發現，8 周后與對照組相比，PRP 治療組的NRS 評分、FRI 評分和NASS 評分顯著改善。接受PRP 治療的病人在至少1 年的隨訪中FRI 評分保持顯著改善。接受PRP 注射治療的病人均未出現并發癥的發生。

Akeda 等[23]研究自體PRP 釋放物治療椎間盤源性腰痛的安全性和初步療效，選擇慢性椎間盤源性腰痛病人14 例，向病變的椎間盤髓核中心注射2 ml 自體PRP 釋放物，在PRP 中加入一定量的CaCl2和自體血清進行血小板活化以保證臨床安全。根據疼痛視覺模擬評分法(visual analogue scale, VAS)評分，在注射自體PRP 釋放物4 周內，71% (10/14)的病人腰痛改善50%以上，在48 周隨訪期內，VAS 評分顯著降低。根據羅蘭莫里斯殘疾問卷(Roland-Morris disability questionnaire, RDQ)評分，在注射自體PRP 釋放物4 周后，79%的病人(11/14)RDQ 評分改善50%以上，在48 周隨訪期內，這種情況持續存在。但有2 例病人腰痛復發，VAS 評分反彈，RDQ 評分也恢復到較高水平。通過腰椎側位片以及MRI 評估，在注射自體PRP 釋放物后，對于椎間盤高度并不會產生負面影響，對于髓核以及纖維環的T2 值也沒有影響。這些結果初步證明了椎間盤內注射PRP 的安全性和有效性。為了進一步驗證PRP 釋放物對于椎間盤源性腰痛的遠期治療效果，該團隊再次選擇了16 例椎間盤源性腰痛病人[24]進行隨機對照試驗，接受PRP 釋放物或者糖皮質激素進行椎間盤內注射，隨訪期為60 周。結果顯示，兩組病人在注射后8 周時VAS 評分均出現了明顯下降，但兩者之間無顯著差異，這表明PRP 釋放物與糖皮質激素的短期療效是類似的。8 周后在選擇繼續接受PRP 釋放物治療的病人中可以觀察到，PRP釋放物的遠期療效優于糖皮質激素，接受2 次PRP釋放物注射的病人臨床效果良好，腰痛、殘疾、生活質量評分改善超過70%。

Cheng 等[25]選取了29 例中重度椎間盤源性腰痛病人，向其病變椎間盤內注射3～4 ml 富含白細胞的PRP 進行治療，評估在注射后5～9 年某一時間點的疼痛及脊柱功能。結果顯示，NRS 評分由4.7分下降至1.3 分，FRI 評分由基線的51.5 分改善至22.4 分，SF-36 評分由基線的56.4 分提高至82.9 分。在5～9 年的隨訪期間，有11 例(58%)病人對于椎間盤內注射PRP 治療表示滿意。

張建波等[26]通過椎間盤內注射PRP 對比射頻熱凝術(radiofrequency thermocoagulation, RFT) 治療盤源性腰痛的療效進行觀察，選擇了椎間盤源性腰痛病人67 例，隨機分為PRP 組（37 例）和RFT組（30 例），在每個病變椎間盤內注射1～2 ml PRP。在治療后1 周、3 個月、1 年對病人的腰痛程度及脊柱功能進行評估。結果顯示，與治療前基線相比，兩組VAS 評分、FRI 評分均顯著降低。1 周時，RFT 組疼痛緩解程度優于PRP 組，但隨著隨訪時間延長，1 年后PRP 組病人疼痛改善作用則優于RFT 組。在安全性方面，PRP 組有1 例病人在治療后2 周出現椎間盤炎接受手術后治愈。

然而，最近一項關于椎間盤內PRP 的雙盲隨機對照研究顯示，治療組和對照組之間無顯著差異。Zielinski 等[27]選取了26 例慢性椎間盤源性腰痛病人，隨機分為PRP 組（18 例）和生理鹽水對照組（8 例），在治療后8 周使用功能障礙指數(oswestry disability index, ODI)評分及數字分級評分法(numerical pain rating scale, NRS)評分對病人進行評估。結果顯示，PRP 組中17%病人癥狀明顯改善，5%病人癥狀惡化，生理鹽水對照組13%病人癥狀明顯改善且無癥狀惡化。說明這兩種方式在治療椎間盤源性腰痛的效果上無顯著差異，與既往相關研究得出的研究結果不同。如果對于這項研究進行嚴格的分析，可以發現該研究方法中存在著一定的缺陷。使用生理鹽水作為對照組，因生理鹽水具有抗菌作用可能改善了對照組中的一些病人，從而混淆了結果。

最新研究的數據表明，血小板計數較高的PRP能夠明顯改善椎間盤源性腰痛病人的疼痛和生活質量。Jain 等[28]研究了不同血小板濃度的PRP 治療椎間盤源性腰痛的臨床效果，選擇20 例椎間盤源性腰痛病人，向其每個病變椎間盤內注入1～2 ml富含白細胞的PRP。結果顯示，與治療前基線相比，病人的NRS 評分在3 個月時下降為4.5 分，6 個月時下降為3.1 分，ODI 評分在3 個月時下降為24.8分，6 個月時下降為18.6 分。NRS 評分及ODI 評分的改善與血小板濃度呈正相關，6 個月時PRP 血小板濃度與NRS 評分下降程度呈正相關(r = 0.73)；6 個月時PRP 血小板濃度與ODI 評分下降程度呈正相關(r = 0.7)。Lutz 等[29]研究了高濃度PRP 治療慢性椎間盤源性腰痛病人的臨床效果，向37 例椎間盤源性腰痛病人病變椎間盤內注入＞ 10×高濃度PRP，與接受盤內注射＜ 5×PRP 的29 例病人作比較，通過FRI 來評估其疼痛和功能狀態，采用NRS評分來量化疼痛程度，NASS 來評價生活質量。結果顯示，在椎間盤內注射＞ 10×PRP 后(18.3±13.3)個月時，NRS 評分和FRI 評分較基線水平明顯改善，有5 例病人表示其疼痛程度與術前相比沒有發生任何改善。與＜ 5×PRP 病人相比，＞ 10×PRP 病人開始時疼痛和功能評分更差，但疼痛和功能改善程度顯著更大，且滿意度為81%，高于＜ 5×PRP 組的56%。然而，在研究中發現仍有少數病人沒有完全改善。在未來的研究中，仍需要通過對于PRP 的進一步特征分析和影像學評估來更好地闡明這些病人在注射后沒有改善的原因，并且同樣需要在更大的樣本量和更長的隨訪中來進行更加系統的驗證。PRP 治療DLBP 的臨床研究總結見表1。

表1 PRP 治療DLBP 的臨床研究

五、臨床案例

Lutz 等[30]報道了1 例椎間盤內富含白細胞的PRP (LR-PRP) 注射椎間盤源性腰痛的案例。病人為32 歲女性，嚴重的慢性腰痛，疼痛評分8 分（滿分10 分），MRI 檢查顯示有2 個退行性椎間盤伴有顯著的Modic I 型改變，接受過藥物治療、針灸和硬膜外激素注射，都無法緩解疼痛。最終接受了病變椎間盤內注射LR-PRP。起初，由于注射到疼痛部位的壓力和細胞引起的炎癥反應，該病人疼痛加劇，但幾周后開始好轉。3 個月后再次進行MRI 檢查時發現Modic I 型改變消失。該研究認為椎間盤內注射LR-PRP 不僅可以在椎間盤中促進細胞的增殖，而且PRP 中高水平的白細胞也可能抑制與椎間盤退變有關的某些類型細菌的過度生長。

六、PRP 優缺點

與純化的生長因子相比，使用PRP 的主要優點是PRP 容易獲得且成本低廉，從自體源中分離可以消除對癌癥或自身抗體的潛在擔憂。然而，與目前臨床試驗中控制良好的重組生長因子（OP-1 和GDF-5）相比，PRP 中發現的生長因子濃度的個體間差異可能導致不一致的效果。椎間盤內注射PRP及其對椎間盤再生的影響一直存在爭議[18,19,31]，因為注射PRP 可能以不穩定的方式和不同的速率釋放生長因子和/或細胞因子[32]。

七、展望

DLBP 作為一種常見疾病，由于其發病機制的復雜性導致目前并沒有一種治療方法能夠完全恢復椎間盤的原始結構和功能。盡管目前臨床上對于接受椎間盤內PRP 注射治療的DLBP 病人在疼痛和功能方面有明顯的改善，但對于椎間盤內注射PRP仍需進行更精細的研究，對PRP 制備、最佳PRP濃度和成分、PRP 注射劑量等研究，將有利于提高PRP 治療DLBP 的治療效果。

利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。