Богатая тромбоцитами плазма (PRP) — это концентрат, богатый тромбоцитами, полученный путем градиентного центрифугирования аутологичной цельной крови. При активации тромбоциты выделяют различные факторы роста, которые играют важную роль в стимулировании пролиферации, роста, дифференцировки и формирования тканей остеоцитов и остеобластов. С тех пор как в 1998 году Маркс и др. впервые использовали PRP композитный трансплантат кости для восстановления дефектов нижней челюсти, PRP постепенно стали использовать для восстановления тканей в стоматологии, ортопедии, ортопедии, отоларингологии и нейрохирургии. В данной статье рассматривается выделение и приготовление PRP и его применение в области ортопедии, а также проблемы и перспективы его применения. 1. Выделение и подготовка PRP PRP представляет собой концентрат PLT, который выделяется из цельной крови градиентным центрифугированием по плотности в соответствии с различными коэффициентами седиментации составляющих компонентов крови. Количество PLT, концентрация различных факторов роста и количество лейкоцитов в PRP, приготовленном с помощью различного количества центрифуг, центробежных сил, времени центрифугирования и различных методов активации PLT, варьируются; биологические эффекты различных процедур и время применения PRP также варьируются, что создает расхождение в биологических эффектах PRP. Приготовление PRP с различными уровнями факторов роста в соответствии с различными физиопатологическими потребностями является будущим направлением исследований. Приготовление PRP можно разделить на ручные и полностью автоматизированные методы. Ручной процесс приготовления является утомительным, но требует простого оборудования и прост в исполнении. Полностью автоматизированные препараты требуют специального оборудования, в настоящее время используются система SmartPReP, система Trissee, система сбора концентрата тромбоцитов, система Curasau и т.д. Нет существенной разницы в количестве тромбоцитов после центрифугирования между ручным методом разделения и методом автоматического сепаратора тромбоцитов. Хотя автоматический сепаратор тромбоцитов прост в эксплуатации и высоко автоматизирован, а чистота и концентрация полученных тромбоцитов PRP высоки, этот метод обычно используется при большом объеме используемой крови (обычно более 150 мл) или при необходимости создания каналов венозной циркуляции. Высокая стоимость этого метода ограничивает его широкое применение в клинической практике. После одного центрифугирования кровь можно разделить на три слоя, нижний из которых — эритроциты с самым высоким коэффициентом оседания, а верхний — супернатант, с тонким слоем на стыке — слой, богатый тромбоцитами. Супернатант или слой эритроцитов отбрасывается после одного центрифугирования, а затем снова центрифугируется с изменением центробежной силы для отделения большего количества тромбоцитов. Метод двух центрифугирований до сих пор является общепринятым методом, используемым для приготовления PRP. Liu Caixia et al. сравнили влияние PRP, приготовленной с разной силой и временем центрифугирования, на дистракционный остеогенез в животной модели и показали, что количество тромбоцитов в PRP, приготовленной методом Ландесберга с двумя центрифугами (200 × g в течение 10 минут каждая), было значительно выше, чем в цельной крови, в 6,17 раза выше, чем в цельной крови. Коэффициент восстановления тромбоцитов составил более 86%, а эффект стимулирования образования новой кости был более очевидным. При подготовке PRP Маркс и др. обнаружили, что концентрация тромбоцитов была самой высокой в слое эритроцитов на 2 мм ниже границы раздела после 1 центрифугирования на высокой скорости, и что тромбоциты лучше извлекаются, если отбросить супернатант и снова центрифугировать на низкой скорости. Однако большинство ученых считают, что модифицированный метод Аппеля, при котором весь супернатант центрифугируется на низкой скорости, а небольшая часть эритроцитов ниже межфазного слоя помещается в другую пробирку и затем центрифугируется на высокой скорости, приводит к более высокому извлечению тромбоцитов. 2. Механизм действия богатой тромбоцитами плазмы Действие PRP осуществляется путем взаимодействия и взаимной регуляции факторов роста, которые секретируются и немедленно прилипают к поверхности мембраны клетки-мишени, активируя рецепторы клеточной мембраны. Эти мембранные рецепторы, в свою очередь, индуцируют внутренние сигнальные белки, которые стимулируют нормальную экспрессию генных последовательностей клетки. Таким образом, факторы роста, выделяемые PRP, не проникают в клетки-мишени и не вызывают изменения генетических свойств клеток-мишеней, а лишь ускоряют нормальный процесс заживления. Хотя механизмы действия всех цитокинов, участвующих в восстановлении и реконструкции тканей, все еще неясны, некоторые эффекты цитокинов на восстановление и реконструкцию тканей хорошо изучены, например, PDGF, один из первых факторов роста, появляющихся в месте перелома, может стимулировать митоз стромальных клеток костного мозга и увеличивать количество остеобластов; стимулировать рост эндотелиальных клеток и способствовать образованию капилляров в реципиентной области; стимулировать хемотаксис мононуклеарных макрофагов. Он также стимулирует хемотаксис мононуклеарных макрофагов. Как митогенный и хемотаксический фактор, он высоко экспрессируется в травмированной костной ткани и способствует хемотаксису остеобластов, пролиферации и синтезу коллагена. IGF способствует пролиферации и миграции остеобластов и повышает жизнеспособность остеокластов. VEGF индуцирует пролиферацию и миграцию эндотелиальных клеток, способствуя образованию новых кровеносных сосудов. Кроме того, активированный PLT высвобождает большое количество белков, которые важны для регенерации тканей. Тромбин может рекрутировать эндотелиальные клетки из периферических тканей и повышать их жизнеспособность. В условиях трехмерной культуры пупочной вены человека тромбин может стимулировать пролиферацию фибробластов и формирование неокапилляров, в то же время вызывая отрицательную обратную связь, тем самым ограничивая синтез неокапилляров. Фибронектин стимулирует миграцию кератинизированных клеток и обеспечивает взаимодействие клеток с клетками, что важно для морфологического восстановления клеток. 3. Применение PRP в ортопедии 3.1 Восстановление костных дефектов Восстановление костных дефектов всегда было одной из сложных проблем, с которыми сталкиваются ортопедические клиники. Хотя аутологичная костная пластика может дать удовлетворительные результаты, источник кости ограничен, а забор кости требует дополнительных хирургических операций и усиливает боль пациента, а также вызывает различные послеоперационные осложнения и дополнительные травмы. Создание и развитие тканевой инженерии предоставило новые идеи и методы для восстановления костных дефектов. Биоматериалы, содержащие остеобласты и/или факторы роста, обладают хорошими остеоиндуктивными свойствами и являются перспективными для восстановления костных дефектов. Однако большинство факторов роста получают in vitro, и большинство из них являются одиночными факторами, приготовление которых сложно и дорого. Результаты данного исследования показали, что восстановление кости композитом PRP происходило в 1,162-2,116 раза быстрее, чем восстановление кости только трансплантатом, а плотность кости трансплантата была значительно выше в группе PRP (74,0%±11%), чем в контрольной группе (55,1%±8%). Kovacs и др. обнаружили, что группа биоматериала с PRP превосходила группу только биоматериала как по оценке плотности кости, так и по гистологической оценке, и пришли к выводу, что PRP оказывает восстанавливающее действие на костные дефекты. 3.2 Применение при сращении позвоночника Изучение PRP открыло новый путь для сращения позвоночника, который устраняет недостатки ограниченных источников аутологичной кости, иммунного отторжения аллогенной кости, недостаточной остеоиндуктивной активности биоматериалов, сложного и дорогого производства отдельных факторов роста, значительно способствует остеогенезу, ускоряет заживление кости, улучшает показатели сращения позвоночника, способствует восстановлению и качеству жизни пациентов после операции. Однако использование PRP при сращении позвоночника все еще находится на стадии исследований, и количество сообщений ограничено. Кастро и др. обнаружили, что частота сращения в группе с композитным PRP была на 19% ниже, чем в контрольной группе в исследовании по сращению поясничных межтеловых тел с поясничным фораминальным подходом, что может быть связано с биомеханическими условиями поясничного отдела позвоночника, техникой приготовления PRP и количеством PLT. Причины этого могут быть связаны с биомеханической средой поясничного отдела позвоночника, техникой приготовления PRP, количеством и функцией PLT и концентрацией факторов роста. 3.3 Повреждение и восстановление менискового суставного хряща Обычно поврежденный суставной хрящ сам по себе обладает лишь очень слабой способностью к регенеративному восстановлению. Как восстановить поврежденный суставной хрящ, восстановить целостность суставной поверхности, восстановить функцию сустава и предотвратить его дегенерацию — актуальная тема исследований в регенеративной медицине. На кроличьей модели повреждения цельного хряща Cugat и др. показали, что биомеханическое поведение хряща значительно улучшилось, хондроциты пролиферировали, а повреждения хряща были значительно восстановлены. Пациентам проводили внутрисуставные инъекции PRP (5 мл PRP на инъекцию, 3 инъекции в течение 21 дня), асептически перевязывали место инъекции и инструктировали пациентов сгибать и разгибать колено несколько раз. Эвертс и др. применяли PRP после односторонней операции тотального эндопротезирования коленного сустава и обнаружили, что степень фиброза сустава значительно уменьшилась, а диапазон движения сустава был значительно лучше после применения PRP по сравнению с контрольной группой. Хондроциты обрабатывали различными концентрациями PRP и наблюдали за их пролиферацией. Через 10 дней результаты показали, что 30% PRP значительно способствовали пролиферации человеческих хондроцитов и что пролиферация клеток не только зависела от PRP, но и положительно коррелировала с увеличением концентрации PRP. Как упоминалось выше, PRP может быть терапевтическим средством при восстановлении хряща 3.4 Восстановление повреждений связок/сухожилий Ткань сухожилий состоит из клеток сухожилий, волокнистого коллагена и воды, не имеет собственного кровоснабжения, поэтому после повреждения она заживает медленнее, чем другие соединительные ткани. Anitua и др. совместно культивировали PRP с клетками сухожилий человека и обнаружили, что по мере пролиферации клеток сухожилий в среде увеличивалось содержание VEGF и фактора роста гепатоцитов (HGF), причем VEGF способствовал ангиогенезу, а HGF — антифибротическому действию. VEGF обладает антифибротическим эффектом, а HGF — антифибротическим эффектом и уменьшает образование рубцов. Sánchez и др. провели лечение 12 пациентов с разрывами ахиллова сухожилия, шесть из которых получали PRP в качестве дополнения к хирургическому вмешательству в опытной группе и шесть — в контрольной. Результаты показали, что пациенты в опытной группе вернулись к диапазону движения быстрее, чем в контрольной группе, и осложнений не возникло. 140 пациентов сначала прошли курс физиотерапии и других нехирургических методов лечения. У 20 пациентов не было улучшения боли, 15 из них получили подкожную PRP, а 5 из контрольной группы — бупивакаин. Из пациентов, которым вводили подкожную PRP, у 60% боль прошла через 8 недель, у 81% через 6 месяцев и у 93% через 25,6 месяцев, и они смогли вернуться к тренировочной деятельности в более короткие сроки. Однако длительное применение большого количества антибиотиков не только вызывает различные системные побочные эффекты, но и приводит к появлению лекарственно-устойчивых штаммов бактерий. PRP может высвобождать большое количество факторов роста благодаря высокой концентрации тромбоцитов, а когда PRP активируется тромбином, он образует тромбоцитарно-лейкоцитарный гель (PLG), который содержит высокую концентрацию тромбоцитов и лейкоцитов, клеточных компонентов, играющих важную роль во врожденной иммунной защитной реакции организма, таких как хемотаксис, фагоцитоз и окислительная бактерицидность. Такое многообразие свойств дает PRP преимущество, которого нет у традиционных антибиотиков. Bielecki и др. показали, что PLG подавляет рост Staphylococcus aureus и Escherichia coli in vitro методом бумажной диффузии, а Moojen и др. также сообщили, что PLG подавляет рост Staphylococcus aureus и Escherichia coli in vitro. Moojen и др. также сообщили, что PLG ингибирует рост золотистого стафилококка in vitro. PLG может не только подавлять рост S. aureus in vitro, но и подавлять рост бактерий при местном применении in vivo, а также работать с иммунной защитной системой организма для уничтожения бактерий, тем самым предотвращая инфекции костей и суставов. PRP полностью аутологична и не подвержена передаче заболеваний и иммунному отторжению, что в корне решает проблему передачи заболеваний и трудности приживления трансплантата, с которыми всегда сталкивалась инженерия костной ткани; PRP содержит высокую концентрацию факторов роста, соотношение каждого фактора роста аналогично нормальному соотношению в организме, и обладает наилучшим синергетическим эффектом. PRP содержит высокую концентрацию нескольких факторов роста, каждый из которых находится в соотношении, аналогичном нормальному соотношению в организме, с оптимальным синергетическим эффектом между биологическими эффектами одного фактора и взаимодействиями между различными факторами роста. PRP обладает прокоагулянтным действием, стимулирует регенерацию мягких тканей и способствует раннему заживлению ран; факторы роста, содержащиеся в PRP, не проникают во внутриклеточное или ядро, что ускоряет нормальный процесс заживления, не оказывает тератогенного действия и не обладает способностью вызывать образование опухолей. PRP проста в производстве и не причиняет особого вреда пациенту, так как ее можно получить, просто взяв кровь из вены пациента, а за рубежом уже существуют специализированные приборы для получения PRP, которые просты в использовании и занимают немного времени. Таким образом, PRP — это безопасная, простая и недорогая процедура, которая может использоваться во всех областях ортопедии и имеет широкий спектр применения. Однако в клиническом применении PRP, особенно в области ортопедии, остается много нерешенных проблем, таких как отсутствие единых стандартов для приготовления PRP, большой разброс в концентрации факторов роста PRP, приготовленных разными методами, количество факторов роста, содержащихся в PRP, и механизм их взаимодействия до сих пор неясны. Поэтому исследования PRP должны, во-первых, установить набор методов приготовления PRP, которые являются высокоэффективными и стабильными, с минимальным повреждением PLT и высокой чистотой и стабильностью; во-вторых, попытаться избежать факторов, влияющих на эффективность PRP при применении PRP; выбрать соответствующие носители для связывания PRP с носителями для улучшения способности PRP к регенерации костей, создать модели животных и разработать стандартизированные тесты, чтобы обеспечить основу для клинического применения PRP.