Версия для печатиСпортивная медицина » Лечение, реабилитация и профилактика » Лечение и реабилитация » Обогащенная тромбоцитами плазма

Обогащенная тромбоцитами плазма


От фундаментальной науки к клиническому применению

Уже два десятилетия обогащенная тромбоцитами плазма (ОТП) используется в хирургии для лечения спортивных травм. ОТП содержит ростовые факторы и биологически активные белки, которые помогают в лечении поврежденных сухожилий, связок, мышц и костей. Эта статья освещает современные научные знания об ОТП и описывает ее применение в спортивной медицине.

Исследования в биологии регенерации костей, связок и сухожилий привели к разработке различных продуктов, призванных помочь стимулированию биологических факторов и способствующих заживлению. Использование аутологичных и рекомбинатных продуктов быстро расширило возможности ортопедии в манипулировании факторами роста и секреторными белками, с целью улучшения заживления костей и мягких тканей. Но они не используются в клинике, т.к. многие из этих продуктов не были исследованы с использованием строгих научных стандартов.

Обогащенная тромбоцитами плазма (ОТП) - это один из таких примеров. Данный аутологичный продукт впервые был использован и исследован в 70-х годах прошлого века. Заживляющие свойства ОТП были использованы в клинической практике для повышения концентрации аутологичных факторов роста и секреторных белков, что могло усилить процессы регенерации на клеточном уровне. Есть надежда, что ОТП усиливает рекруитмент, пролиферацию и дифференциацию клеток, вовлеченных в процесс регенерации тканей. В литературе, ОТП-продукты, известные также как ОТП, обогащенный тромбоцитами концентрат, тромбоцитарный гель или препарат, богатый факторами роста исследовались в экспериментах in vitro и in vivo в области челюстно-лицевой и общей хирургии. Более того, в ортопедических работах была исследована роль ОТП в процессе заживления мышц и сухожилий и она становиться все более известна широкой публике. В феврале 2009 года в Нью-Йорк Таймс была опубликована статья о лечении травмы с помощью ОТП известного футбольного игрока. Хотя существует многочисленные научные исследования.

Использование ОТП и связанных с ней исследовательских работ в спортивной медицине и ортопедической хирургии не имеют стандартизированных методик и в основном имею эпизодический характер, основанных на небольших сериях случаев (4 уровень доказательности). Перед введением ОТП-методики в практику спортивной медицины, необходимо оценить литературные свидетельства, которые поддерживает безопасность и эффективность данной методики.

Научные знания об обогащенной тромбоцитами плазме

Что такое ОТП?

Тромбоциты представляют собой мелкие, безъядерные элементы крови, которые играют основную роль в процессах гемостаза. Тромбоциты содержат различные белки, цитокины и другие биоактивные факторы, которые стимулируют и регулируют основные звенья заживления повреждений. В норме количество тромбоцитов в крови находится в пределах 150 000 - 300 000 на микролитр цельной крови. Плазма - это жидкая часть крови, содержащая факторы свертывания, другие белки и ионы. Обогащенная тромбоцитами плазма - это плазма, содержащая около 1 000 000 тромбоцитов на 1 микролитр плазмы. В ОТП содержится в 3-5 раз больше факторов роста, чем в цельной крови.

Биоактивные факторы ОТП

Обогащенная тромбоцитами плазма потенциально может улучшить заживление за счет различных факторов роста и цитокинов, секретируемых из α-гранул тромбоцитов. Основные цитокины, обнаруженные в тромбоцитах включают трансформирующий фактор роста β (TGF-β), тромбоцитарный фактор роста (PDGF), инсулиноподобный фактор роста (IGF-I, IGF-II), фактор роста фибробластов (FGF), эпидермальный фактор роста, фактор роста эндотелия сосудов (VEGF) и фактор роста эндотелиальных клеток. Эти цитокины играют важную роль в процессах клеточной пролиферации, хемотаксиса, дифференциации и ангиогенеза (таб.1).

Таблица 1 - Факторы роста, обнаруженные в обогащенной тромбоцитами плазме и их физиологические эффекты
Фактор Мишень Функции
PD-EGF Клетки кровеносных сосудов, внешние клетки кожи, фибробласты и многие другие типы клеток Клеточный рост, рекруитмент, дифференциация, закрытие кожной раны, секреция цитокинов
PDGF A + B Фибробласты, гладкомышечные клетки, хондроциты, остеобласты, стволовые мезенхимальные клетки Сильный клеточный рост, рекруитмент, рост кровеносных сосудов, грануляция, секреция факторов роста, формирование матрикса коллагена
коллаген
- (греч. kolla клей + gennao производить) - общее название фибриллярных белков из группы склеропротеинов, один из основных компонентов соединительной ткани (кожи, связок, сухожилий, хрящей и др.). Биологическая роль коллагена, помимо опорно-ме...
нажмите для подробностей..
и кости с участием костных морфогенетических белков (BMP)
TGF-β1 Ткань кровеносных сосудов, внешние клетки кожи, фибробласты, моноциты, класс TGF, включая BMP, остеобласты - высший уровень TGF-βr Кровеносные сосуды (±), синтез коллагена, ингибирование роста, апоптоз
апоптоз
- (греч. apoptosis — опадание листьев) — явление программируемой клеточной смерти, сопровождаемой набором характерных цитологических признаков (маркеров апоптоза) и молекулярных процессов, имеющих различия у одноклеточных и многоклеточных орга...
нажмите для подробностей..
, дифференциация, активация
IGF-I,II Кость, кровеносные сосуды, кожа и другие ткани; фибробласты Клеточный рост, дифференциация, рекруитмент, синтез коллагена с участием PDGF
VEGF, ECGF Клетки кровеносных сосудов Клеточный рост, миграция, рост новых кровеносных сосудов, антиапоптоз
bFGF Кровеносные сосуды, гладкие мышцы, кожа, фибробласты и другие типы клеток Клеточный рост, клеточная миграция, рост кровеносных сосудов
PD-EGF - эпидермальный фактор роста тромбоцитов, PDGF - тромбоцитарный фактор роста, BMP - костный морфогенетический белок, TGF - трансформирующий фактор роста, IGF - инсулиноподобный фактор роста, VEGF - фактор роста эндотелия сосудов, ECGF - фактор роста эндотелиальных клеток, bFGF - основной фактор роста фибробластов.

Биологически активные факторы тромбоцитов также содержаться в их плотных гранулах. Они содержат серотонин, гистамин, допамин, аденозин и ионы кальция. Данные факторы не относятся к ростовым, но они также играют фундаментальную роль в процессах заживления. Различают 3 стадии заживления: воспаление, пролиферация и реконструкция. Стадия воспаления начинается сразу после повреждения, в результате тромбоциты активируются, агрегируют и выделяют факторы роста, цитокины и гемостатические факторы, необходимые на ранних стадиях процессов свертывания. Гистамин и серотонин, выделенные тромбоцитам активируют макрофаги и повышают сосудистую проницаемость, которая открывает доступ к очагу воспалениях. Полиморфоядерные лейкоциты мигрируют в область воспаления и вскоре после этого клетки начинают разрастаться, в то время как фибробласты помогают формировать основное вещество. Через активацию аденозиновых рецепторов происходит регуляция процессов воспаления и заживления повреждения (Таблицы 2 и 3).

Таблица 2 - Биологически активные молекулы, содержащиеся в α-гранулах тромбоцитов
Категории факторов Специфические молекулы Биологическое действие
Факторы роста TGF-β Стимулирует синтез матрикса
PDGF Адгезия клеток к поверхности хемоатрактантов, пролиферация клеток
IGF-I,II Пролиферация клеток, созревание, синтез костной матрикса
FGF Ангиогенез, пролиферация фибробластов
VEGF Клеточная пролиферация
EGF Ангиогенез
ECGF Пролиферация эндотелиальных клеток, ангиогенез
Адгезивные белки Фибриноген
фибриноген
(син.: фактор I, фибринородное вещество) — образующийся в клетках печени и ретикулоэндотелиальной системы белок плазмы крови, под воздействием тромбина превращающийся в фибрин. ...
нажмите для подробностей..
Каскад свертывания крови (образование фибринового сгустка)
Фибронектин Связывание с интегринами на поверхности клеток, влияние на клеточную адгезию, клеточный рост, миграция и дифференциация
Витронектин Клеточная адгезия, хемотаксис
Тромбоспондин-1 Ингибирование ангиогенеза
Факторы свертывания Фактор V, фактор XI, белок S, антитромбин Все принимают участие в активации тромбина и, как следствие, в формировании фибринового сгустка
Фибринолитические факторы Плазминоген Предшественник плазмина, который расщепляет фибрин
фибрин
- нерастворимый в воде белок, образующийся из фибриногена при действии на него тромбина, сгустки которых составляют основу тромба при свёртывании крови....
нажмите для подробностей..
Ингибитор урокиназа Регуляция образования плазмина
α-2 антиплазмин Инактивация плазмина
Протеазы и антипротеазы TIMP-4 Регуляция расщепления матрикса
Металлопротеиназа-4 Расщепление матрикса
α-1 антитрипсин Ингибирование широкого спектра ферментов и протеиназ
Основные белки Тромбоцитарный фактор 4 Ингибирование ангиогенеза
β-тромбоглобулин Активация тромбоцитов, ингибирование ангиогенеза
Эндостатины Ингибиторы миграции эндотелиальных клеток и ангиогенеза
Мембранные гликопротеины CD40-лиганд Воспаление, синтез интерлейкинов и интегринов, адгезия тромбоцитов к эндотелию, клеточная передача сигналов, модуляция интерлейкин-активируемой молекулы-1 (PECAM-1) на лейкоцитах
P-селектин Молекула адгезии сосудистого эндотелия, помогает связыванию и рекруитменту лейкоцитов в области воспаления
TGF - трансформирующий фактор роста, PDGF - тромбоцитарный фактор роста, IGF - инсулиноподобный фактор роста, FGF - фактор роста фибробластов, EGF - эпидермальный фактор роста, VEGF - фактор роста эндотелия сосудов, ECGF - фактор роста эндотелиальных клеток, TIMP-4 - тканевой ингибитор металлопротеиназы-4.

Таблица 3 - Биологически активные молекулы, содержащиеся в плотных гранулах тромбоцитов
Молекулы Биологическое действие
Серотонин Вазоконстрикция, увеличивает проницаемость капилляров, привлечение макрофагов
Гистамин Повышает проницаемость капилляров, привлечение и активация макрофагов
Допамин Регуляция частоты сердечных сокращений и кровяного давления, нейромедиатор
АДФ Индуцирует агрегацию тромбоцитов
АТФ Принимает участие в реакции тромбоцитов при взаимодействии их с коллагеном
Ca2+ Кофактор для агрегации тромбоцитов и образования фибрина
Катехол­амины Симпатомиметические гормоны секретируются надпочечниками в ответ на стресс
АДФ - аденозин дифосфат, АТФ - аденозин трифосфат.
Тромбоциты в ОТП принимают участие в формировании тромба, который содержит целый ряд молекул клеточной адгезии, включая фибронектин, фибрин и витронектин. Эти молекулы играют важную роль в процессах клеточной миграции и представляют интерес при исследовании биоактивных свойств ОТП. Тромб сам по себе также может играть роль в заживлении повреждения.

Получение ОТП

Обогащенная тромбоцитами плазма может быть приготовлена только из несвернувшейся крови. Ее нельзя приготовить из свернувшейся цельной крови, из которой обычно получают сыворотку, потому что большая часть тромбоцитов остается в образовавшемся сгустке. Также ОТП нельзя приготовить из сыворотки, которая представляет собой прозрачную жидкость, полученную из цельной свернувшейся крови и освобожденной от клеток и белков, участвующих в процессе свертывания. Сыворотка содержит очень небольшое количество тромбоцитов. Кровь, для приготовления ОТП отбирают в емкость с цитратом натрия, который связывает ионы кальция, тем самым блокируя весь каскад свертывания. Далее следует стадия центрифугирования, которая проводится в один или два этапа. При первом центрифугировании плазма и тромбоциты отделяются от эритроцитов и лейкоцитов. Эритроциты (диаметр 7 мкм) и лейкоциты (диаметр 7-15 мкм) намного крупнее и тяжелее тромбоцитов (диаметр 2 мкм) и легко разделяются. Второе центрифугирование проводится более мягко и в результате ОТП концентрируется; в супернатанте остается бедная тромбоцитами плазма.

Следущим важным шагом является активация и агрегация тромбоцитов, приводящее к выбросу всех биологически активных факторов, содержащихся в тромбоцитах. Некоторые системы для применения ОТП, имеющиеся в продаже, используют бычий тромбин в качестве сворачивающего агента. За 10 минут из тромбоцитов выделяется примерно 70% содержащихся в них биоактивных факторов, а за 1 час почти 100%. Однако использование бычьего тромбина может привести к осложнению, связанному с образованием против него антител. Данное осложнение очень мало вероятно, но потенциально возможно и может привести к такому серьезному заболеванию, как иммуно-обусловленная коагулопатия. Также сгустки, сформированные с помощью тромбина демонстрируют значительную ретракцию.

Альтернативным способом активации тромбоцитов служит использование "фибриновой матрицы". Фибриновая матрица формируются из аутологичного фибрина, который образуется из фибриногена под действием собственного тромбина, образующегося в результате добавления к ОТП хлорида кальция (CaCl2). Хлорид кальция добавляется перед вторым центрифугированием, что в результате приводит к образованию плотной фибриновой матрицы. Интактные тромбоциты взаимодействуют с образовавшейся фибриновой сетью и активируются. Данная методика активирования ОТП характеризуется низким уровнем образующегося тромбина и, таким образом, минимизированием активации тромбоцитов. В результате тромбоциты достаточно медленно выделяют факторы роста и этот процесс может занять до 7 дней.

Третьим способом активации ОТП является использование коллагена II типа. Было показано, что коллаген также эффективно, как и тромбин стимулирует выделение тромбоцитами факторов роста PDGF и VEGF. С другой стороны, сгустки, сформированные с помощью коллагена подвержены не такой сильной ретракции, как сформированные под действием тромбина.

Влияние ОТП на ткани

Соединительные ткани, такие как сухожилия, связки и мышцы, заживают в три фазы: воспаление, пролиферация и реконструкция. Различные цитокины принимают активное участие во всех этих фазах. Цитокины играют основную роль в заживлении повреждений путем взаимодействия с трансмембранными рецепторами на местных и циркулирующих клеток, инициируют передачу внутриклеточных сигналов, что в итоге влияет на экспрессию генов в ядре. В результате этой экспрессии появляются белки, которые регулируют клеточную пролиферацию, хемотаксис клеток, ангиогенез, клеточную дифференциацию и образование внеклеточного матрикса. Известно, что цитокины и другие биологически активные факторы, выделенные из ОТП воздействуют на основные процессы метаболизма в мягких тканях опорно-двигательного аппарата, включая сухожилия, связки и мышцы.

Эффект ОТП на сухожилиях. Когда оценивается роль ОТП в восстановлении сухожилий важно различать лечение острых повреждений от хронического тендинита
тендинит
(лат. tendo, tendinis - сухожилие) — дистрофия ткани сухожилия, сопровождаемая явлениями вторичного (реактивного) воспаления; обычно сочетается с тендовагинитом.

Подробнее см. Тендинит...

нажмите для подробностей..
. Несколько недавних исследований отчетливо показали, что ОТП положительно влияет на экспрессию генов и синтез матрикса в сухожилиях и их клетках. Инкубация культуральных человеческих теноцитах
теноцит
- соединительно-тканая клетка, являющаяся структурной единицей сухожилия....
нажмите для подробностей..
с ОТП повышает их пролиферация и общий синтез коллагена повышается, незначительно повышает экспрессию таких ферментов деградации межклеточного матрикса, как металлопротеиназа-1 и 3. In vivo тромбоцитарный концентрат, введенный крысам подкожно в гематому, образовавшуюся 6 часов назад из-за травмы ахиллова сухожилия, увеличивает прочность и жесткость сухожильной мозоли (каллюса).

Эффект ОТП на мышцах. Некоторые цитокины, содержащиеся в ОТП оказывают позитивный эффект на заживление поврежденных мышц. Например в модели разрыва икроножной мышцы у мышей основной фактор роста фибробластов (bFGF) и IGF-I улучшают заживление мышц. Аутологичная сыворотка, введенная после 2, 24 или 48 часов после повреждения икроножной мышцы у мышей ускоряла сопутствующую клеточную активацию и увеличивала диаметр зоны регенерации миофибрилл.

Клиническое применение обогащенной тромбоцитами плазмы

В литературе накопилось большое количество данных о клиническом применении ОТП в таких областях как челюстно-лицевая хирургия, отоларингология, пластическая хирургия и общая хирургия.

Данная статья является частичным переводом статьи Timothy E. Foster, Brian L. Puskas, Bert R. Mandelbaum, Michael B. Gerhardt, and Scott A. Rodeo - Platelet-Rich Plasma: From Basic Science to Clinical Applications из журнала The American Journal of Sports Medicine - November 2009 37:2249-2251. Из оригинальной статьи вы сможете узнать о клиническом применении ОТП при таких травмах, как латеральный
латеральный
[край] - lateralis - сторона, лежащая дальше от срединной (центральной) плоскости, т.е. внешняя сторона.
Антоним - медиальный край. ...
нажмите для подробностей..
эпикондилит
эпикондилит
(epieondylitis, анат. epicondylus надмыщелок + -itis) — дистрофический процесс в местах прикрепления мышц к надмыщелкам плечевой кости, сопровождающийся реактивным воспалением соседних тканей....
нажмите для подробностей..
и другие тендинопатия локтя, тендинопатии ахиллова сухожилия, надколенника, лечение переломов, остеоартрит, острые повреждения связок и мышц; использование ОТП во время операций по реконструкции передней крестообразной связки, восстановления ахиллова сухожилия, вращательной манжета плеча, суставных хрящей. А также прочтете подробные практические рекомендации о методике приготовления и процедуре введения ОТП.

Получить оригинальную статью можно здесь.

Использованная литература


  • Foster TE, Puskas BL, Mandelbaum BR, Gerhardt MB, Rodeo SA. Platelet-rich plasma: from basic science to clinical applications. Am J Sports Med. 2009, vol.37, №11, pp.2259-2272. [FullText PDF]

Также рекомендуется


  • Sanchez M, Anitua E, Orive G, Mujika I, Andia I. Platelet-rich therapies in the treatment of orthopaedic sport injuries. Sports Med. 2009, vol.39, №5, pp.345-354. [FullText PDF]
  • Zhang J, Wang JH-C. Platelet-rich plasma releasate promotes differentiation of tendon stem cells into active tenocytes. Am J Sports Med. 2010, vol.38, №12, pp.2477-2486. [FullText PDF]







Реклама на сайте









Rambler's Top100

Кодекс этики врачей Рунета