基于Notch信号通路的富血小板血浆注射疗法在膝骨关节炎治疗中的研究现状

KOA是一种常见的慢性退行性骨病，在我国的发病率约为18%，高于全球15%的平均水平[1]，其发病率在30～54岁年龄段最为突出[2]，50～54岁年龄段达到高峰[3]，对家庭及社会造成严重的经济负担。PRP是一种血小板浓缩物，富含多种生长因子，包括血小板衍生生长因子（PDGF）、转化生长因子-β（TGF-β）、胰岛素样生长因子（IGF）以及血管内皮生长因子（VEGF）等，具有很高的生物安全性。PRP可促进细胞生长及组织修复，诱导脂肪间充质干细胞向软骨细胞分化[4]，并在关节软骨修复、骨再生调控及关节内炎症抑制等方面发挥重要作用[5]。Notch信号通路是软骨发育过程中关键的调控因子，涉及软骨发育、软骨细胞增殖及分化调控，在关节软骨中具有双重作用[6]。Notch信号的异常激活或失调被认为是KOA发生与进展的重要影响因素，而靶向调控该信号通路可能成为KOA治疗的潜在策略[7]。研究表明，Notch信号通路通过细胞间信号传递调控软骨细胞的分化和发育，其相关基因在KOA患者关节软骨中的表达与疾病严重程度相关，在软骨损伤最严重区域的表达水平显著升高[8]。

本文综述Notch信号通路与KOA之间的病理联系，探讨PRP在KOA治疗中的应用及其基于Notch信号通路的作用机制，以期为临床应用PRP治疗KOA提供更充分的理论依据。

1. Notch信号通路与KOA的病理联系

Notch信号通路是一条高度保守的细胞信号转导通路，存在于多种组织中，并在细胞增殖、分化和凋亡等生物学过程中发挥关键调控作用。其主要由Notch受体（Notch1-4）、配体（Dll1、Dll3-4、Jag1-2）及下游靶基因（Hes1、Hes5、Hey1-2）组成。当机体受到外界刺激时，Notch受体与相应配体结合，诱导受体胞内结构域释放并转位入核，从而激活下游靶基因的转录；这一过程调控细胞分化、增殖、迁移、凋亡以及上皮间充质转化等生理和病理过程[9]。

KOA是一种以关节软骨退变、关节周围骨赘形成、关节滑膜增生及软骨下骨硬化为主要病理特征的慢性退行性疾病，其主要临床表现包括关节疼痛、畸形及活动受限等。尽管KOA的确切发病机制尚未完全阐明，但信号通路在KOA的发生与进展过程中有着重要影响，这一观点已被广泛认可。目前，涉及KOA发生发展的信号通路包括Notch信号通路、Wnt/β-catenin信号通路、TGF-β信号通路、ERK信号通路、TAK2/STAT3信号通路及p38-MAPK信号通路等[10]。

Notch信号通路已被证实在软骨细胞的分化过程中发挥重要作用[11]，具有调控软骨细胞的增殖与分化、维持软骨细胞表型及调节软骨基质代谢平衡的功能[12]。然而，在KOA的进展过程中，Notch信号通路的作用较为复杂[13]。研究发现，该通路对软骨细胞增殖和凋亡具有双重调节效应：持续激活Notch信号通路可加速KOA的早期进展，而短暂的Notch激活则有助于维持软骨基质的合成，并抑制软骨退变[14]。此外，有研究表明，Notch信号通路的持续激活可促进软骨细胞凋亡，加重KOA的病理损伤，而抑制Notch信号通路可减少软骨细胞凋亡，从而延缓疾病进展[15]，其异常表达可能导致不同的KOA表型[16]。综合来看，Notch信号通路在KOA的发生和发展过程中具有重要作用。与健康软骨相比，OA软骨组织中Notch信号通路被显著激活，Notch1和Hes5等基因的表达水平明显升高[17]。已有研究证实，Notch1在软骨细胞的正常增殖及肥大软骨细胞向骨组织的分化过程中起关键作用，尤其在软骨谱系分化的早期阶段具有重要调控作用[18]。在软骨发育过程中，Notch1可通过调控Hes1和Hey1等基因的表达，抑制软骨细胞的终末分化，同时促进软骨细胞的增殖[19]。在OA软骨组织中，Notch信号通路的过度激活表现为多种信号分子表达水平显著高于健康软骨[20]。此外，在创伤后关节炎中，Notch1、Jagged1及Hes5的表达亦呈现高度激活状态[21]。OA进展过程中，软骨细胞分解、合成代谢的失衡，使关节软骨的弹性下降，进而破坏软骨下骨的微结构，并加速骨重塑。这一过程不仅加剧了软骨损伤，还进一步刺激关节内炎症的发生，从而推动KOA的病理进展[22]。

近年来，研究表明KOA的发生和进展与致炎因子的异常调控密切相关[23]。其中，白细胞介素（interleukin，IL）家族在KOA发展过程中发挥关键作用，IL类致炎因子可促进软骨降解、滑膜炎症及软骨下骨的吸收，从而加速关节病变[24]。在正常生理状态下，软骨基损伤的软骨细胞能够呈现出高表达的基质金属蛋白酶家族（Matrix metalloproteinases，MMPs），打破正常平衡状态后软骨基质中的Ⅱ型胶原和蛋白聚糖便会被大量降解，导致软骨组织的破坏 [25]。研究表明，MMPs中特别是MMP-13，在OA的病程进展中具有重要作用[26]；其表达水平与OA的严重程度呈正相关，而抑制Notch信号通路可下调MMP-13表达，从而减少Ⅱ型胶原蛋白的降解，减缓OA的进程[27]。

此外，研究发现肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-alpha，TNF-α）和核因子-kB（nuclear factor-kappa B，NF-kB）等炎症介质在KOA病理过程中亦起着重要影响[28]。当机体收到多种因素刺激时，TNF-α 和 NF-kB的表达水平显著升高，进一步加剧局部炎症反应，抑制软骨内蛋白多糖的合成，并加重骨组织损伤。阻断Notch信号通路可有效抑制细胞凋亡的激活，减少炎症因子的释放，从而缓解关节内炎症并延缓KOA的病理进展[29]。

2. PRP在KOA治疗中的应用

PRP是一种高浓度血小板的生物制剂，富含多种生长因子，这些生长因子在组织修复、血管生成和炎症调节过程中发挥重要作用[5]。PRP由自体血液经两次离心制备而成，制备方法简单，成本较低，且来源于自体安全性高，可有效减少免疫排斥和过敏反应的风险，同时并发症较少，因此在骨关节炎（KOA）治疗领域受到广泛地关注。研究表明，PRP可促进关节软骨再生与修复、调控骨生长和炎症反应，并延缓OA的病理进展[5]。

与传统的关节腔注射玻璃酸钠相比，PRP注射在改善KOA症状方面表现出更优越的临床疗效，并在长时间随诊中表现出比玻璃酸钠更低的复治率[30]。此外，PRP能够有效促进软骨细胞增殖、合成软骨基质，同时减少软骨降解相关酶MMPs的表达，从而维持软骨的稳态[30]。

近年来的研究进一步揭示了PRP在骨折愈合及软骨修复中的价值。PRP能够通过提供富含生长因子及衍生蛋白的微环境，加速成骨细胞和破骨细胞的增殖与迁移，进而促进骨折修复与重建[31]。在软骨增殖和分化过程中，PRP通过激活血小板释放高浓度的生长因子，诱导间充质干细胞（MSCs）向软骨细胞分化，从而增强软骨基质的合成，稳定软骨形态，并促进受损软骨组织的修复[32]。

PRP还通过调控炎症介质的表达，有助于缓解KOA相关的炎症反应。研究表明，PRP可抑制促炎因子白细胞介素-1（IL-1）和白细胞介素-6（IL-6）的产生，减少TNF-α和NF-kB介导的炎症级联反应，从而有效减轻关节炎症并缓解疼痛[33]。此外，PRP还可促进抗炎因子的表达，如白细胞介素-10（IL-10），进一步改善关节微环境，减轻软骨损伤。

综合现有研究结果，PRP在KOA治疗中的效果得到了较广泛的认可，其在促进软骨修复、调节炎症、缓解疼痛等方面具有显著优势。

3. PRP基于Notch信号通路治疗KOA的作用机制

Notch信号通路是调控KOA进展的重要信号通路之一，主要参与软骨细胞的分化、增殖、凋亡及软骨基质的代谢调节。尽管目前关于PRP是否能够调控Notch信号通路以发挥治疗或延缓KOA进程的作用研究较少，但已有部分研究表明，PRP可能通过调节Notch信号通路的活化状态，促进软骨下骨和关节软骨的修复，从而改善KOA的病理过程。在骨修复领域，沈灵杰等人[34]的研究发现，PRP可通过调节Notch1蛋白的表达水平，促进Notch信号通路的激活，进而提高大鼠骨密度并加速骨折愈合。实验研究表明，骨形成前先有血管的生成，血管的形成对骨的形成起重要作用，新生血管能够在促进骨的形成和成熟过程中满足营养和代谢需求，提供前间充质细胞，促进细胞分化增殖[35]。血管生成与新骨形成之间紧密联系、相互应答，新生血管中含CD34单核细胞，是成骨细胞和造血细胞的前体细胞，在机体坏死修复过程中，即可促进坏死区域血管生成，又可促进骨的形成[36]。国外研究[37]表明，PRP可通过调节Notch信号通路降低Notch信号因子的表达水平，促进血管生成，加速组织损伤的愈合。此外，Zhang等人[38]的研究进一步发现，PRP可上调Notch信号通路相关基因和蛋白的表达，增强血管新生能力。由于软骨组织本身属于低血管化组织，其修复过程依赖周围微血管系统提供营养和氧气，因此，PRP可能通过促进血管生成来改善软骨及软骨下骨的微循环环境，从而增强软骨修复能力。

4. 总结与展望

Notch信号通路作为调控软骨细胞、软骨下骨和关节炎症的重要途径，在KOA的病理发展中具有重要意义。PRP是来源于自体的血浆制品，在KOA的治疗中副作用小、效果显著。尽管当前研究证实，PRP可通过调控Notch信号通路促进血管生成、保护受损关节软骨、促进骨修复，但PRP内部物质复杂多样，且Notch信号通路传导涉及受体、配体、靶基因等多种关键蛋白，PRP对Notch信号通路的具体调控机制仍需进一步探索。因此，更加深入研究Notch信号通路在 KOA病理中的作用，探索PRP与Notch信号通路间的具体调控机制，对KOA治疗探索新方向具有重要意义。

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基金名称：基于Notch信号通路研究PRP治疗兔KOA的作用机制（编号：KJQN202215116）