再生医学中的干细胞疗法和富血小板血浆制品技术的优点和缺点回顾

再生医学包括医学科学的新兴分支，涉及由严重伤害或慢性疾病引起的组织或器官的功能恢复。目前，有两种可以修复和恢复受损组织的竞争性技术，即富含血小板的血浆（PRP）和基于干细胞（SC）的疗法。血小板是一种血液成分，含有高于正常水平的血小板浓度，包括与血小板有关的生长因子和血浆中的纤维蛋白原。血小板是对损伤的前线愈合反应，因为它们释放生长因子用于组织修复。另一方面，SCs是未专门化的、未分化的、不成熟的细胞，在特定的刺激下可以分裂和分化成特定类型的细胞和组织。分化的自体细胞可以分裂并取代磨损或损坏的组织，成为具有专门功能的组织或器官特定细胞。尽管有这些差异，这两种方法都依赖于使受损组织恢复活力。这篇综述的重点是描述基于PRP和SC疗法的准备程序、相似性和差异性以及优势和劣势。

参考来源：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6306612/

介绍

再生医学是过去十年来迅速崛起的生物医学研究的主要部分，它主要涉及新的治疗策略的开发，从而在该领域取得更大的进展。这些最新的生物医学方法为医学界提供了坚韧不拔的精神，以寻找传统疗法的替代方法。在现有的几种治疗策略中，富含血小板的血浆(PRP)和干细胞(SC)的使用代表了修复和恢复因受伤或慢性疾病引起的受损组织的主流技术。血小板是指血小板浓度高于基线的自体血浆的体积。[2] 血小板是血液中的微小成分，富含生长因子，在受伤期间通过形成血凝块发挥关键作用。众所周知，受损组织的伤口愈合取决于血小板的浓度。PRP的作用是培养那些能够自行愈合的细胞，或者通过解决受损组织来增强愈合过程。PRP的一个广泛的应用是在牙周和颌面疾病以及与运动有关的损伤中的骨骼和结缔组织的再生和重建。  与PRP不同，SC是原始细胞，从胚胎或成人组织中获得。SC具有自我更新的能力，可以分化为成人身体的200种不同类型的细胞。除了这些特性，SC还产生某些生长因子和细胞因子，加速组织损伤部位的愈合过程。SC的治疗应用包括通过替代几乎任何组织或器官中的受损细胞来治疗许多退行性和炎症性疾病，而PRP的应用对这些疾病没有好处。

尽管基于PRP和SC的疗法注定要在恢复受损组织的正常功能方面发挥类似的功能，但它们的制备程序和功能存在着巨大的差异[表1]。SC是从成人组织中分离出来的，并在复杂的环境中培养，需要几周的时间才能用于治疗。与SC相反，PRP的制备很简单，包括从血液中快速分离，本身不包含用于治疗的SC。此外，与基于SC的疗法相比，PRP的治疗潜力要低得多，而且再生潜力仅限于此类组织中存在的细胞。由于PRP的功能和快速制备的相似性，一些临床医生劝说病人选择基于PRP的方法，称其与基于SC的疗法相似。考虑到在使用PRP和基于SC的技术之间存在这样一个范式，未来的研究应该集中在理解和明确定义组织再生的分子机制。此外，应划定并适当实施制备方法的有效性和持久性、不同研究小组在临床应用中对制备方法的共识以及此类技术作为传统疗法替代品的意义。

表1：富血小板血浆和干细胞治疗之间的差异

富血小板血浆

血小板一词是在20世纪70年代提出的，用来描述自体制备和从浓缩血浆中富集血小板。[6] 血小板也被称为血栓细胞，由哺乳动物骨髓的巨核细胞产生。它们在血管和组织完整性受损后形成第一道细胞防御反应，并在平衡、先天免疫、血管生成和伤口愈合中发挥关键作用。在正常情况下，典型的血液样本中约有94%的红细胞（RBCs），6%的血小板和1%的白细胞。富集PRP的全部目的是扭转RBC和血小板的比例，达到95%的血小板和5%的RBC。众所周知，PRP的富集部分含有高水平的生长因子和细胞因子，可以促进组织的再生和愈合，而且据说对组织修复的功效也很有效。

血小板的主要作用是形成聚集，并通过粘附、激活和聚集对平衡作出贡献。以前，人们认为血小板只具有止血活性。然而，最近的进展为血小板在调节炎症、血管生成、SC迁移和细胞增殖方面的功能提供了新的视角。尽管许多研究都支持使用PRP的有益效果，但食品和药物管理局对注射PRP的批准仍在考虑之中。报告的唯一不良反应是注射后的短暂疼痛和局部肿胀，但总体不良反应非常低。需要进一步的研究来评估使用PRP治疗的疗效及其可能的长期不良反应。

富血小板血浆的主要因素

血小板在损伤部位的愈合中发挥着重要作用。血小板的数量增加导致分泌的生长因子数量增加，从而增加了愈合过程。这一现象的原因是它促进了愈合能力细胞的有丝分裂和组织中的血管生成。随着生长因子的存在，它们还含有粘附分子，包括纤维蛋白、纤连蛋白和玻璃纤维蛋白，有助于促进骨形成。PRP制剂还通过促进细胞迁移、增殖、分化和稳定新血管中的内皮细胞，在受损组织的血管再造中发挥作用。PRP还通过促进成纤维细胞的迁移、增殖和激活来恢复受损结缔组织。血小板还蕴藏着800多种蛋白质，这些蛋白质在分泌时对SCs、成纤维细胞、成骨细胞以及内皮细胞和上皮细胞产生作用。使用PRP进行治疗的主要目的是为了将生长因子、细胞因子和α-颗粒输送到损伤部位，作为细胞周期调节剂，并促进各种组织的愈合过程。

众所周知，PRP制剂含有许多生长因子、趋化因子和细胞因子[图1]，诱导下游信号通路，最终导致胶原蛋白、骨质和细胞外基质形成所需的蛋白质的合成。PRP还有许多细胞粘附分子，包括纤维蛋白、纤连蛋白、玻璃纤维蛋白和血栓软骨素，引发成骨细胞、成纤维细胞和上皮细胞的同化。除了在结构和功能愈合方面的作用，PRP制剂还与减少麻醉剂的使用、改善睡眠和减少疼痛感有关。

富含血小板的血浆的制备

用于组织再生的PRP的制备包括三个连续的步骤--血液收集、PRP分离和PRP激活。简而言之，使用抗凝剂收集血液，最好使用酸性柠檬酸葡萄糖。然后使用高度可变的协议对血液进行离心，时间（4-20分钟）、速度（100-3000×g）、温度（12°C-26°C）和离心周期（1或2个周期）各不相同。由于这些不同的方案，血小板的浓度被富集到5到9倍之间。离心后，血液被分成三层--底层（红细胞）、中层（血小板和白细胞）和顶层（有血小板浓度梯度的血浆）[图2]。

图2 从静脉血中分离富含血小板的血浆的过程

考虑到不同的参数和临床应用，PRP被进一步分类为四类：活化、非活化、富含白细胞和贫乏白细胞。激活的PRP是用氯化钙和或不加凝血酶制备的，这导致了血小板颗粒中细胞因子的释放。非活化PRP的制备包括血小板与内在胶原蛋白和凝血酶的接触，从而激活结缔组织内的血小板。此外，白细胞的存在通过改善软组织愈合起到了抑制细菌生长的作用，而软组织愈合会因感染而受到阻碍。Magalon在2016年提出了基于剂量、效率、纯度和激活血小板的DEAP分类。进一步的研究已经开展，根据制备（离心和使用抗凝剂）、内容（血小板、白细胞和生长因子）和临床应用对PRP进行了特征和分类。Dohan Ehrenfest等人的研究提出了基于白细胞和纤维蛋白结构的存在与否的PRP分类。

纯PRP：制剂在激活后显示低密度的纤维蛋白网络

白细胞和PRP：制剂含有白细胞，并在激活后表现出低密度的纤维蛋白网络

纯富血小板的纤维蛋白。制剂缺乏白细胞，具有高密度的纤维蛋白网络，以激活的凝胶形式存在。

富白细胞和血小板的纤维蛋白。制剂有白细胞，有高密度的纤维蛋白网络。

富血小板血浆的临床应用

在过去几年中，PRP作为一种治疗工具在再生医学领域取得了重大进展，特别是在伤口愈合和皮肤再生、牙科、美容和整形外科、脂肪移植、骨再生、肌腱病、眼科、肝细胞恢复、美容外科、骨科、软组织溃疡和骨骼肌肉损伤等领域。

由于PRP含有高浓度的生长因子，它被广泛用于头发再生。这些生长因子通过与毛囊隆起区和相关组织的SCs表达的各自受体结合而促进头发再生。

PRP在皮肤病学中的应用在组织再生、伤口愈合、疤痕修复和皮肤嫩化效果方面有所增加。PRP具有丰富的生长因子来源，可促进有丝分裂、血管生成和趋化特性；它已被用于治疗顽固性伤口。在美容皮肤学中，已知PRP可以刺激人类真皮纤维细胞的增殖，增加I型胶原蛋白的合成。此外，将PRP注射到真皮深层可诱导软组织增生、激活成纤维细胞、新胶原蛋白沉积、新血管和脂肪组织形成。研究还表明，PRP与其他技术一起改善了皮肤的质量，导致胶原蛋白和弹性纤维的增加。

PRP也被主要用于运动损伤期间引起的肌肉骨骼再生。急性腿筋损伤约占所有运动相关损伤的29%，基于PRP的治疗已显示出有益效果。髌骨肌腱病也被称为跳水膝，是运动员膝关节前部疼痛的最常见原因。应用PRP已知可以促进修复和减少炎症。跟腱病是另一种运动损伤，与肌腱插入部位的严重疼痛和肿胀有关。如果没有适当的治疗，断裂的情况可能会恶化。目前，加强肌肉锻炼和抗炎药物是唯一的治疗选择。有人提出使用PRP作为一种治疗方案。

骨关节炎是最常见的膝关节疾病之一，由于软骨损伤和炎症变化，通常见于老年人。对这些患者使用富含白细胞和贫乏白细胞的PRP进行的几项荟萃分析表明，使用PRP治疗骨关节炎有好处。众所周知，PRP可以刺激软骨细胞和滑膜细胞产生软骨基质。在肩袖撕裂中，这是肩部残疾最常见的原因，纳入基于PRP的治疗对肌腱损伤有好处。然而，要将PRP作为有效的治疗技术用于临床，还需要进一步的临床试验和元数据分析。除了这些疾病，PRP还可以抑制特定种类的细菌如金黄色葡萄球菌的生长。它还被证明可以改善接受体外受精治疗的病人的子宫内膜厚度。

总之，有越来越多的证据表明基于血小板的应用在组织再生中的有益用途。然而，对基于血小板的应用的有效性存在相当大的争议，特别是在基于人类和动物的研究之间，这可能是由于不同的研究小组在方法上存在差异。在再生医学方面有巨大的探索可能性，可以使用PRP进行潜在的治疗应用。

富血小板血浆的优点/富血小板血浆的优势

使用PRP进行治疗的主要优势是PRP的即时制备，不需要任何防腐设施。PRP被认为是安全和自然的，因为其制备涉及使用自身细胞而不需要任何进一步修改。这也确保制剂不会引起免疫反应。由于制剂来自同一个人，获得血源性污染的机会最小化。由于大量人口屈服于肌肉骨骼损伤或疾病，基于PRP的疗法的应用已经显示出有希望的结果。

富血小板血浆的缺点/富血小板血浆的劣势

PRP的使用本身并没有很大的缺点。然而，在某些情况下，PRP的应用可能导致注射部位的发病率、感染或对神经或血管的伤害。注射部位的疤痕组织形成和钙化也有报道。一些患者在注射部位以及肌肉或更深的部位（如骨骼）也有急性疼痛或酸痛的感觉。免疫系统受损或患有易感疾病的病人更容易在受伤部位发生感染。研究报告称，少数服用PRP富集片段的人出现了过敏反应。由于PRP是静脉注射的，因此存在损伤动脉或静脉而导致血凝块的机会。研究还建议不要在有大量吸烟、吸毒和酗酒史的人以及被诊断为血小板功能障碍综合征、血小板减少症、高纤维蛋白原血症、血液动力学不稳定、败血症、急性和慢性感染、慢性肝病、抗凝治疗、慢性皮肤病或癌症以及代谢和系统性疾病的患者中使用基于PRP的疗法，因为这种疗法会引起并发症。

干细胞疗法

最近，干细胞研究的进展强调使用基于成人干细胞（ASC）的疗法，这些疗法无法通过传统药物治愈。驻扎在组织中的成人祖先干细胞具有临床重要性，因为它们是再生医学和癌症治疗中潜在的移植细胞来源。SCs具有无限期自我更新和多线分化为其他类型细胞的能力，这为替代无功能或丢失的细胞以再生受损或患病的组织提供了巨大的希望。使用来自同一人的组织或器官的成人干细胞或祖细胞的小亚群，提供了刺激那些体内分化或细胞替代和基因疗法的可能性，在人类中具有多种应用，而没有移植排斥的风险。对组织驻留的SCs的研究探索了再生医学和癌症治疗中基于细胞替代的疗法的临床兴趣。

干细胞的类型和来源

根据其来源，干细胞被分为两种类型 - 胚胎干细胞（ESCs）和ASCs。ESCs来自囊胚的外胚层，胚胎的许多组织都来自于此，而ASCs则分布在成人器官中[表2]，这些细胞在组织再生过程中替代受损细胞。根据其转分化潜力，单核细胞被进一步分为四种类型，包括全能、多能、多能和单能的单核细胞。众所周知，ESCs具有全能性和多能性，并有能力分化为三个胚层的细胞--内胚层、中胚层和外胚层。[28] ASC是多能的，可以产生任何胚层的分化细胞。单能SCs产生于多能细胞，专门分化为特定类型的组织，例如，存在于人类心脏的心肌细胞前体或骨骼肌的卫星细胞专门分化为特定组织。

表2 由正常成人干细胞产生的细胞来源和类型

干细胞的分离和培养

早在20世纪60年代，就有人提出将干细胞用于治疗，因为它们具有分化为多种细胞系的固有能力。这需要仔细分离和培养，必须在无菌条件下进行。SCs可以从骨髓或脂肪组织中提取，有时与血小板一起使用。一旦分离出来，SCs可以保持其转化为各种类型细胞的能力。到目前为止，还没有一个标准的程序来分离和表征间充质干细胞；然而，有特定的标记物可以识别它们。研究表明，间充质干细胞有能力分化成骨细胞、脂肪细胞、肌细胞和软骨系细胞。间充质干细胞表达的标记包括CD73、CD90和CD105(endoglin)，但不包括CD11b、CD14、CD19、CD34、CD45、CD79a和人类白细胞抗原II类。造血的SCs表达两个重要的造血标记，即CD45和CD34。OCT4是一种转录因子，参与早期胚胎发育，对维持SCs的多能性非常重要。NANOG是一种转录因子，参与未分化SCs的自我更新能力，有能力形成人体三个生殖层的任何细胞类型。[36,37] 第三个多能性基因是性别决定区SOX2，也是一种转录因子，维持未分化SCs的自我更新能力。

干细胞的临床应用

虽然使用干细胞有巨大的医疗效益，但它们在许多疾病中的应用仍处于研究和临床试验阶段，需要进一步研究以在临床上长期使用。干细胞在免疫系统中具有更强大的调节作用。与基于PRP的方法相比，SC疗法在治疗许多PRP不适合的退行性疾病方面是非常有前途的。间充质干细胞也被用于治疗许多与牙齿有关的疾病，如牙齿和口颌面组织的再生和重建。间充质干细胞已被证明支持血液和淋巴管的生成，也被证明作为内皮细胞和周细胞的前体，并促进血管生成。已知间充质干细胞通过细胞分化、免疫调节和生产生长因子来协调伤口修复，推动新生血管和再上皮化[图3]。

图3干细胞疗法在再生医学中的前景

干细胞的优势/干细胞的优点

基于干细胞的疗法正在成为治疗许多退行性和炎症性疾病的有力工具。除了分化成失去的新组织外，它们还能协调修复反应。自体细胞可以从病人身上分离出来，并且可以进行自体移植。单一分离的治疗可以为病人提供终身的细胞库。此外，SC可以通过基因改造来过度表达关键基因，从而促进伤口愈合并减少疤痕的形成。

干细胞的缺点/干细胞的劣势

虽然干细胞在再生受损组织方面比基于PRP的方法更具优势，但在使用干细胞进行治疗时，也有一些担忧。干细胞的自我更新和分化倾向受到当地环境的高度影响，因此很难解释培养扩大的干细胞群体在体内的表现。SC的分离和特征是至关重要的，即使是分离的SC也可能有低的存活率。培养无污染的SC需要经验丰富的人员和复杂的实验室环境。SC被微生物污染的机会可能会导致并发症，特别是在那些免疫系统受损的病人身上。仔细监测和观察这种基于细胞的疗法是最重要的，因为有证据表明，脂肪衍生的间充质干细胞随着时间的推移失去了遗传稳定性，容易形成肿瘤。[43]根据具体的应用，在临床使用前，SC应分化成适当的细胞类型，失败可能会产生有害的影响。此外，基于SC的疗法需要定期随访，以监测病人完全康复期间的再生组织。在体内壁龛中，间充质干细胞存在于缺氧条件下，氧气水平的变化会诱发氧化应激，从而影响间充质干细胞的表型、增殖、命运、多能性等，因此，用于研究间充质干细胞的体外培养条件应保持与体内壁龛相似。

同时使用富血小板血浆注射和干细胞治疗的联合疗法

PRP和SC疗法因其在伤口愈合、运动医学和慢性疼痛治疗中的再生益处而被不断研究。虽然它们的制备、机制和作用以及疗效已被证明是不同的，但研究表明，PRP和SC都可以相互补充，并且在结合使用时可能有更多的优势。例如，PRP为间充质干细胞提供合适的微环境，以促进增殖和分化，并加速伤口愈合能力。相反，PRP可以成为吸引细胞群的有力工具，如间充质干细胞，两者的结合为治疗提供了一个很好的方法。使用组合疗法治疗的一些常见损伤包括-肌腱炎、肩袖撕裂、骨关节炎、脊柱病、关节炎、过度使用损伤、椎间盘突出的炎症等。

结论

尽管PRP在治疗临床疾病方面有许多有益的作用，而且副作用很小，但PRP作为一种再生医学的使用仍处于起步阶段。主要的制约因素是充分的对照临床试验有限，并且缺乏与PRP制备技术相关的共识。然而，基于PRP的制剂的使用在一些临床环境中显示出有希望的结果，特别是在皮肤科、牙科、眼科、骨科和其他领域。未来的研究必须集中在了解基于PRP的疗法在组织再生中涉及的分子机制以及与使用PRP相关的长期副作用。必须确定在不引起免疫反应的情况下达到最大组织再生反应所需的最佳浓度。研究这些关键问题将增加基于PRP的再生药物在治疗急性和慢性疾病方面的应用，而不是使用传统疗法，包括手术和长期的支持性疗法。

尽管PRP和SC代表了许多疾病的有希望的治疗方法，但需要使用体外和体内研究的大规模临床试验来确定治疗的真正有效性。基于SC的疗法在临床上显示出良好的效果，应进一步开展工作，优化移植程序，确保移植的组织特异性ASCs的功能整合、增殖、分化和迁移，以修复和替代受损组织，并确保它们在组织龛中的长期生存。

总之，基于PRP的治疗方案可以作为一种替代性的治疗形式，单独使用或与其他常规治疗相结合。在这方面，重要的是了解可能适合特定治疗的配方和特定的富集馏分。此外，研究必须关注PRP配方的标准化，并从不同研究小组的临床试验中获得一致的数据，以获得更好的预后并作为传统疗法的替代。