富血小板血浆用于治疗椎间盘源性腰痛方面的研究进展

Research Progress of Platelet-Rich Plasma in the Treatment of Discogenic Low Back Pain

摘要: 本综述整理了富血小板血浆(Platelet-Rich Plasma, PRP)在椎间盘源性腰痛(Discogenic Low Back Pain, DLBP)治疗中的研究进展。通过查阅近年来相关文献，分析了PRP的作用机制、制备及活化方式，并探讨了其在动物实验和人体实验中的效果。PRP通过血小板分泌的生物活性因子对DLBP具有潜在治疗作用，可通过传统或商用方法制备并活化。动物实验显示，PRP对椎间盘退变(Intervertebral Disc Degeneration, IDD)具有显著疗效，改善MRI信号；人体实验则表明PRP可改善疼痛和功能评分，尽管部分研究结果存在差异。现有研究表明PRP安全性较高，但关于其分类、制备及活化方法存在异质性。影像学评估PRP疗效的研究较少，未来需开展更大规模的临床试验，纳入更多客观指标评估其疗效，并通过系统性综述和学术会议制定相关指南，指导PRP的临床应用。

Abstract: This review provides an overview of the research progress on Platelet-Rich Plasma (PRP) in the treatment of Discogenic Low Back Pain (DLBP). By examining recent literature, we explore the mechanisms of action, preparation, and activation of PRP, as well as its effects in both animal and human studies. PRP shows potential therapeutic benefits for DLBP through bioactive factors secreted by platelets, and it can be prepared and activated using either traditional or commercial methods. Animal studies have demonstrated significant improvements in Intervertebral Disc Degeneration (IDD), including enhanced MRI signals. In human studies, PRP has been shown to improve pain and functional scores, though some studies report varying results. While existing research confirms the safety of PRP, there is considerable variation in its classification, preparation, and activation methods. Additionally, there is a lack of studies utilizing imaging to assess PRP’s efficacy. Future clinical trials should be larger in scale, incorporating more objective measures, and systematic reviews and academic conferences are needed to establish guidelines for the clinical use of PRP.

1. 引言

腰痛是脊柱外科疾病中的一种常见症状，严重影响着人们的生活，造成了巨大的社会经济负担[1]。它是全球生产力损失的主要原因，也是全球126个国家中致残的首要原因[2]。导致腰痛的因素有很多，其中最主要的是椎间盘退变(IDD)，而由IDD引起的腰痛，我们将其称之为椎间盘源性腰痛(DLBP) [3]，有学者[4]认为正是由于椎间盘退变过程中持续的炎症和神经的长入引发了疼痛。对于DLBP的治疗，早期我们常采用物理，药物以及局部注射激素，亚甲蓝等治疗手段，后期发生椎间盘突出则采用手术治疗[5]。椎间盘由内层的髓核组织，外层纤维环和两侧的软骨终板构成，它是最大的无血管器官，其退变被怀疑与营养缺乏有关，一旦损伤很难得到修复[6]。近年来，向椎间盘内注射生长因子的研究不断增多，其目的是促进椎间盘的修复[7] [8]，而富血小板血浆(PRP)在该方面具有很大的潜在价值。本综述的主要目的是探讨PRP在DLBP治疗中的研究进展，着重描述PRP的作用机制，制备及活化，分类，以及其在动物和人体方面的研究进展，为PRP治疗DLBP提供一定的参考依据。

2. 富血小板血浆

PRP是自体静脉血中通过梯度离心所得到，其中含有多种生长因子，血小板浓度为全血的3至8倍，又被称“富含生长因子的血浆”[9]。其在肌肉骨骼系统以及慢性复杂顽固性伤口的修复方面有着潜在的价值[10] [11]，近年来对于PRP治疗DLBP的研究也不断增多。

2.1. PRP的作用机制

当PRP到达损伤部位后，可以释放许多生物活性因子，如细胞因子，溶酶体内的活性成分，以及负责启动止血级联作用的粘附蛋白来帮助启动组织的修复，通过促进细胞趋化、粘附、迁移、分化，调节各类免疫应答的活性[12]。这些细胞之间相互作用有助于血管生成和炎症反应的发生，最终刺激了组织修复过程[13]。浓缩后PRP也可以刺激超过生理剂量的生长因子释放，帮助慢性损伤的愈合并加速急性损伤的修复[14]。在PRP发挥作用的机制中，血小板颗粒的作用是功不可没的，其中不得不提到的便是α-颗粒以及致密颗粒。α-颗粒会释放生长因子，如血小板衍生生长因子(PDGF)、血管内皮生长因子(VEGF)、转化生长因子β (TGF-β)、胰岛素样生长因子(IGF)、上皮生长因子(EGF)、内皮细胞生长因子(ECGF)和成纤维细胞生长因子(FGF)，可起到促进基质合成(例如TGF-β)，上调细胞表型(例如PDGF，VEGF，IGF，EGF和ECGF)，促进血管生成(例如VEGF，FGF和ECGF) [15] [16]。致密颗粒包括了ADP、血清素、多磷酸盐、组胺和肾上腺素等成分，可作为血小板活化和血栓形成的调节剂，它的许多成分也对免疫细胞起到了调节作用[17]。不同浓度的PRP的作用效果有所不同，一项研究将PRP分为低，中，高浓度组来探寻其对坐骨神经的损伤修复作用，只有中高浓度(血小板浓度为全血的4.5~6.5倍和7.5~8.5倍)的PRP可促进坐骨神经损伤的修复[18]。

2.2. PRP的制备与活化

目前由于没有标准的PRP制备流程，临床研究中PRP的成分差异较大，不同研究所选用的制备方法有所不同，所以成分的差异可能会影响治疗效果[19]。PRP制备方法可分为传统PRP制备法和商用制备法。传统PRP制备为双次离心法，首先，将全血离心分离成三层(由顶层的贫血小板血浆层、中间的PRP层以及底部的红细胞层构成)，再次进行二次离心，之后收集得到中间层作为PRP [20]。一项研究比较了Marx、Landesberg、和Okuda等人[21]-[23]的制备方案，虽然都是两步离心，但是第一次及第二次的离心时的转速以及持续时间有所不同，最后发现Marx等人[21]的方法(第一次离心为1000转，4分钟，第二次800转，9分钟)所制得的PRP浓度最高。对比单次离心法，双离心法也有更大的优势，其制备PRP的血小板数量和产量更高，红细胞和白细胞污染更少[24]。商用制备的PRP为临床的使用提供了巨大的方便，但不同厂商的器具及制备方法也有所不同。与传统方法相似，商用制备PRP之间的最大差异还是在于离心的次数，离心时的转速及其持续时间，售价方面也差距巨大(从50美元到500美元不等) [25]。

PRP活化剂的选择和活化后持续时间会影响生长因子的释放速率和作用时长，导致整体疗效的差异[26]。目前PRP活化方式包括了：凝血酶激活；氯化钙激活；冷冻激活；加热激活[27]-[29]。除此之外，光活化就被认为是血小板活化的一种替代方法。最近一项研究将光活化的PRP与氯化钙活化的PRP进行了比较，研究表明，使用多色光源(波长范围为600~1200 nm)激活血小板10分钟，其生长因子可持续释放28天。与氯化钙激活PRP相比，光激活PRP更大程度延长了各种生长因子的释放时间和释放量[30]。在活化法方式的内部也存在着较大的异质性，拿氯化钙激活PRP举例，在一项体外试验[28]中，使用了不同浓度的氯化钙去激活PRP，并作用于培养的细胞，其中使用浓度为2.5%氯化钙所活化的PRP相较于5%及10%氯化钙所活化的PRP，培养物中的细胞有着更强粘附力和更高的增殖率。

总的来说，由于PRP制备方法的差异，活化方式的不同，甚至包括它们内部的异质性，都会影响PRP治疗DLBP试验结果，导致试验不能重复，试验结果的差异，在临床使用中影响患者的治疗效果。所以我们目前应该做的就是将PRP制备及活化流程标准化，为PRP发挥最大的效果创造条件。

2.3. 分类

不同的制备方法促成了PRP不同的分类。目前最主流的两种分类方法分别是由Dohan Ehrenfest等人[31]在2009年以及DeLong等人[32]在2012年提出。Dohan Ehrenfest等人[31]根据PRP中白细胞和纤维蛋白的含量不同，将PRP分为了四类：纯血小板血浆(P-PRP)；富含白细胞富血小板的血浆(L-PRP)；纯富含血小板的纤维蛋白(P-PRF)以及富含白细胞和血小板的纤维蛋白(L-PRF)，我们从它们名字中就可以看出四种PRP中各种成分的多寡。DeLong等人[32]建立了PAW分类系统对PRP进行分类，它主要由三个部分构成：血小板的绝对数量；血小板活化的方式；是否存在白细胞，在该分类中，他们还就激活方式，中性粒细胞的水平作出了划分。虽然有着上述的分类方式，但目前按照分类对PRP严格划分的试验却不多。除了以上两种分类方式外，Mishra等人[33]的分类根据PRP的浓度与是否激活对PRP作出了划分；PLRA分类[34]将血小板的注入总量，中性粒细胞所占比纳入到PRP的分类中；DEPA分类[35]首次引入了纯度(将血小板与红细胞和白细胞相比)及效度(从血液中分离的血小板占比)的概念；MARSPILL分类[36]将制备方法，离心次数与是否导航以及光活化等纳入到了分类标准中。

分类方法过多和制备及活化方法多样所带来的问题相似。目前存在6种分类方法，没有研究去探寻它们之间的优劣性及适用性，以致于我们在PRP分类的选择上会花费大量的时间与精力，在不同试验的比较上也会存在壁垒，通过meta分析来评估不同分类，制备与活化方法的差异对于DLBP患者的疗效是一个不错的选择。

3. PRP在动物椎间盘退变和人体DLBP方面的研究进展

除体外试验，PRP在动物和人体中的研究仍在持续进行。本文重点讨论其在治疗动物椎间盘退变和人体DLBP方面的最新进展，且PRP的安全性和有效性不断得到验证。

3.1. 动物实验

我们查阅了2016年至今PRP用于动物椎间盘退变的实验，见表1。Wang等人[37]的研究将针刺获得的40只椎间盘退变模型的兔，分为四组，进行不同干预(PRP、PRP+骨髓间充质干细胞(BMSC)、磷酸盐缓冲液(PBS)、无处理对照)，分别进行术后1。2，8周的随访，他们观察到PRP + BMSC更好地保留了MRI上的椎间盘信号，细胞外基质及细胞密度，II型胶原纤维，说明了相较于单独使用PRP，联合使用BMSC，对于退变的椎间盘可以获得更好的疗效。而Hou等人[38]的研究加入了骨形态发生蛋白2-骨髓间充质干细胞(BMP2-BMSC)联合PRP治疗退化的兔的椎间盘，对于维持椎间盘的等级的效果大于PRP联合BMSC，而单独使用PRP维持椎间盘等级的效果最差。与之前的动物实验不同，Ma等人[39]的研究首次在动物实验中使用了PRP联合脂肪间充质干细胞(ADSC)治疗兔的退化椎间盘，其证明了PRP，ADSC，PRP联合ADSC三者都能够提高核磁上T2信号强度，起到修复椎间盘的作用，且联合使用效果最佳。在2023年的三项动物实验中，Chai等人[40]将45只大鼠随机分为6组，分别注射水凝胶、PRP、阿魏酸(FA)及其组合，在8周的随访中，PRP + FA组在MRI和组织学观察中显示出显著的椎间盘修复效果。Hasegawa等人[41]通过在兔子椎间盘中注射溶解酶诱导退变，然后分别注射PRP和生理盐水，16周后，PRP组显示出显著的退变修复效果。Wang等人[42]的研究则展示了卡脱格宁负载的水凝胶如何通过保护间充质干细胞免受氧化应激微环境的影响，来促进椎间盘的修复。我们整理所得的动物实验中，PRP对于治疗兔的退化的椎间盘都起到了很好的疗效，且联合使用干细胞制剂，起到了更好的效果。

动物实验中的评价指标使用核磁信号的改变来作为效果改善的主要指标，这样结局指标更加的客观，不容易受到主观因素的干扰。但是动物实验仍然存在一定的局限性：① 随访时间较短，一般以周为单位；② 在实验室制备PRP或提取间充质干细胞时每次操作都可能使制得的产物的含量有较大的差别，影响实验的结果；③ 对于人的适用性还有待商榷，将间充质干细胞联合PRP用于治疗人的DLBP，伦理方面还要多加探讨。但无论如何，动物实验为人体实验奠定了基础。

Table 1. PRP related animal studies

表1. PRP相关动物实验

年限	作者	物种	样本量	分组	随访时间	观察(主要)指标
2016	Wang等人[37]	兔	40	PRP + BMSC组 PRP组 PBS组 无处理组	术后1，2，8周	MRI上的T2信号 细胞外基质和细胞密度 II型胶原染色的免疫组化
2016	Yang等人[52]	兔	24	PRP组 PRP + TGF-β抑制剂组 无处理组	术后0，4，8，12周	MRI上的T2信号 COL2染色 SMAD2/3细胞(+/−)
2016	Hou等人[38]	兔	60	PRP组 PRP + BMSC组 PRP + BMP2-BMSC组 BMP2-BMSC组	术后4，8周	MRI分级 COL2染色 PG染色
2019	Gelalis ID等人[53]	兔	18	PRP组 生理盐水组组	术后2，4，6周	组织学染色与Masuda等人[43]方法评估退化
2019	Ma等人[39]	兔	5 (每只建立了4个退化椎间盘)	PRP组 ADSC组 PRP + ADSC组 无处理组	术后4周	MRI上的T2信号 椎间盘高度
2023	Chai等人[40]	鼠	45	假手术组 模型组 模型 + 水凝胶组模型 + 水凝胶 + PRP组 模型 + 水凝胶 + FA组 模型 + 水凝胶 + PRP + FA组	术后0，4，8周	MRI上的T2信号， 组织学观察(HE染色，Masson染色，TUNEL染色，Western blot)
2023	Hasegawa等人[41]	兔	11	未注射组(L3-L4) 生理盐水组(L2-L3) PRP组(L4-L5)	术后16周	影像学分析(MRI) 组织学分析(HE染色，Masson染色) 椎间盘高度变化
2023	Wang等人[42]	鼠	100	KGN@PLGA-GelMA/PRP复合水凝胶组 ADSCs组	/	影像学分析 组织学分析 生化指标(Nrf2/TXNIP/NLRP3轴)

PRP：富血小板血浆；PBS：磷酸盐缓冲液；TGF-β：转化生长因子-β；BMP2：骨形态发生蛋白2；BMSC：骨髓间充质干细胞；ADSC：脂肪间充质干细胞；FA：阿魏酸；KGN：卡脱格宁；PLGA：聚乳酸–羟基乙酸共聚物；GelMA：甲基丙烯酰基明胶；Nrf2：核因子红细胞2相关因子2；TXNIP：硫氧还蛋白相互作用蛋白；NLRP3：NACHT、LRR和PYD结构域蛋白3。

3.2. 人体实验

我们查阅了2016年至今PRP治疗DLBP的人体实验，见表2。PRP用于治疗人DLBP的有效性安全性不断得到证实，一项最新的荟萃分析证明PRP治疗DLBP是有效且安全[43]。同样的，从我们整理所得到的系列研究中，几乎未见到一系列穿刺及注射所带来的并发症，如：感染，过敏，血肿，排异反应等等。其中感染的避免一部分可能是由于术中的无菌观念，另一部分在查阅文献后发现可能是由于PRP自身所具有的抗炎特性[44]。过敏及排异反应的避免是由于PRP来源大多为自体血自备。血肿的避免我们猜测是由于穿刺针及患者自身的原因，实验中所选用的穿刺针规格都较小，且纳入的患者自身状况尚可，不会选择血液系统的疾病的患者作为研究对象，就排除了出凝血功能的障碍的患者。

Table 2. PRP related human studies

表2. PRP相关人体实验

年限	作者	实验类型	样本量	分组	随访时间	观察（主要）指标
2016	Levi等人[54]	前瞻性研究	22	单臂	术后1，2，6月	VAS评分是否下降50%，ODI评分是否下降30%
2016	Tuakli-Wosornu等人[45]	双盲随机对照研究	29/18	PRP组/造影剂组	术后1，4，8周，6月和1年	FRI，NRS，SF-36量表，NASS调查问卷
2017	Akeda等人[50]	前瞻性研究	14	单臂	术后平均10月	VAS，RDQ，以及X光和磁共振成像(T2-定量)。
2019	Cheng等人[55]	回顾性研究	29	单臂	术后5~9年	NRS，SF-36量表，FRI
2020	Jain等人[56]	前瞻性研究	25	单臂	术后3，6月	NRS，ODI评分
2022	Lutz等人[46]	回顾性研究	37/29	PRP高浓度组(>10x)/低浓度组(<5x)	术后3~43月	NRS，FRI，平扫MRI
2022	Zhang等人[57]	前瞻性研究	31	单臂	术前，术后1，4，8，12，24，48周	NRS，SF-36量表，FRI
2022	Zielinski等人[49]	双盲随机对照研究	17/9	PRP组/生理盐水组	术后平均8周	NPRS，ODI
2022	Akeda等人[58]	随机对照研究	9/7	PRP组/类固醇组	术后平均60周	VAS，ODI，RDQ
2023	Singh等人[7]	双盲随机对照研究	21/21	PRP组/类固醇组	术后6个月	NRS评分，GPE评分
2023	Le等人[47]	前瞻性研究	25	单臂	术后1周，1个月，3个月，6个月，12个月	VAS评分，ODI评分
2024	Navani等人[8]	前瞻性交叉随机对照试验	14/15/14	PRP组/BMC组/安慰剂组	术后1个月，3个月，6个月，12个月	NRS评分，ODI评分，NASS评分
2024	Kawabata等人[48]	前瞻性研究	10	单臂	术后1、3、6、24周	VAS评分，ODI评分，RDQ评分，MRI，腰椎X线片

PRP：富血小板血浆；BMC：骨髓细胞；VAS：视觉模拟量表；ODI：Oswestry功能障碍指数；FRI：功能评定指数；NRS：数字评定量表；SF-36：健康查简表；NASS调查问卷：改良北美脊柱协会调查问卷；NPRS：数字疼痛评定量表；RDQ：罗兰–莫里斯残疾问卷；GPE：总体改善评定量表。

从2016年至今的人体实验中，大多数研究都取得了令人满意的效果。如Tuakli-Wosornu等人[45]的一项研究，他们将纳入的患者分为PRP组和造影剂对照组，在8周的随访中，与对照组相比，接受椎间盘内PRP治疗的患者在疼痛(NRS)、功能(FRI)和患者满意度(NASS结果问卷)方面均有显著改善。Lutz等人[46]还进一步通过比较了高低浓度的PRP对DLBP患者的治疗效果，他们发现高浓度的PRP比低浓度的PRP，能够更有效的改善患者的症状学评分。2023年，Singh等人[7]进行的一项双盲随机对照研究中，纳入了42名患者，PRP组在NRS评分和GPE评分方面均显著优于对照组。同年，Le等人[47]发表了一项单中心前瞻性研究，纳入了25名越南患者，随访结果显示患者的VAS评分和ODI评分均有显著改善。2024年的两项临床[8] [48]研究也证明了PRP在疼痛及功能学上对患者的改善作用，其中Kawabata等人[48]的研究还从MRI结果显示炎症明显减轻，髓核T2信号强度增加，X线片显示椎间盘高度维持良好。虽然目前大多数实验对于PRP治疗DLBP的效果持肯定的态度，但仍有一项研究有着不同的观点。Zielinski等人[49]的一项双盲随机对照研究中，将25名患者分为PRP组(17名)，生理盐水组(9名)，他们比较两组患者8周后的症状学评分后，未发现PRP组与生理盐水组的患者的症状学评分存在统计学差异。值得我们注意的是，这项研究的阴性结果也需要引起我们的关注，进一步讨论其与其他研究结果相反的原因。但不能排除是研究对象的纳入标准，PRP制备及活化方式的差异导致了这种实验结果的差异，也提醒我们需要更加的谨慎，不能报以盲目且乐观的态度。

PRP究竟是通过何种机制造成了患者症状学上的改变？通过比较动物实验及人体实验后我们发现，动物实验往往是采取影像学如核磁上信号的改变作为观察的主要指标，而人体实验总是采用症状学的评分(疼痛及功能评分)作为主要观察指标，但客观的影像学指标不容易受到干扰，而主观的症状学评分却容易产生误差。虽然Akeda等人[50]的研究中引入了定量核磁，但并非所有患者进行了拍摄，且未做连续性随访。Lutz等人[46]的研究在注射PRP后的随访中未发现MRI发生了任何改变。但在他们的另一项病历报道中[51]，通过观察1名患者注射PRP后1年的反应发现，患者的髓核T2信号强度增加，功能和疼痛得到改善。在后续的实验中应该提倡使用客观的观察指标如新型的定量核磁序列来评估PRP治疗DLBP患者的效果，并结合患者的症状学评分做连续性随访，这样能更加客观的判断疗效。

4. 总结与展望

总体而言，PRP为DLBP患者带来了希望，尤其对长期腰痛患者及椎间盘修复问题具有潜力。经过多年的体外、动物及人体实验，PRP的安全性得到了验证。在后续的临床试验中，应扩大试验规模，纳入更多客观指标，协助判断PRP对于DLBP的疗效。对于制备，活化方法的异质性，分类标准的不统一，未来也应通过系统性综述和学术会议制定相关指南，统一操作标准，以指导PRP的临床应用。

致 谢

本研究得到重庆医科大学附属第一医院研究生导师团队建设项目(CYYY-XKDFJH-DSTD-202404)的资助与支持，在此表示感谢。

NOTES

^*第一作者。

^#通讯作者。