Типы заживления ран
Первичное закрытие раны заключается в сближении разъединенных тканей с помощью швов, скрепок или липкой ленты. Со временем синтез, отложение в матриксе и взаимное переплетение коллагеновых волокон обеспечивают ткани прочность и интегрированность, что является главным при этом типе заживления. Отсроченное первичное закрытие производится через несколько дней после того как рана уже сформирована. Отсрочка с закрытием бывает показана для предотвращения инфекции в ранах, которые подверглись интенсивному микробному загрязнению, попаданию в них инородных тел или сопровождались обширным разрушением тканей. Вторичное закрытие раны происходит в случаях, когда рану оставляют открытой, после чего ее края сближаются за счет биологического процесса, сопровождающегося стягиванием краев раны. Недостаточность биологических возможностей организма в реализации этого механизма приводит к образованию хронических открытых ран.
Механизмы заживления ран
В процессе заживления ран участвуют три биологических механизма. Эпителизация — это процесс, при котором клетки многослойного плоского эпителия перемещаются и пролеферируют, закрывая дефекты (с поражением не на всю глубину) кожи или слизистой оболочки. Примерами такой эпителизации могут служить заживление ран на месте взятия неполных по глубине донорских лоскутов для пересадки кожи, заживление ссадин, волдырей, ожогов I и II степеней. Стягивание (конвергенция) раны — процесс, при котором происходит спонтанное закрытие ран кожи (с поражением на всю глубину) или сокращение после повреждения просвета трубчатых органов, таких как общий желчный проток или пищевод. Отложение коллагена — это процесс, при котором фибробласты перемещаются к месту повреждения и продуцируют новый соединительнотканный матрикс. Переплетающиеся в различных направлениях коллагеновые волокна обеспечивают прочность и интегрированность рубца во всех хорошо заживших ранах.
Фазы заживления раны
КОАГУЛЯЦИЯ
Возникновение раны за счет травматического или хирургического воздействия сопровождается кровотечением из поврежденных сосудов. Спазм этих сосудов происходит почти тотчас, что является результатом выделения в рану катехоламинов. Другими вазоактивными веществами являются брадикинины, серотонин и гистамин, которые выделяются из тучных клеток в окружающие ткани. Эти вещества инициируют процесс диапе-деза, выхода в рану клеток крови, из которых формируется сверток.
Факторы свертывания, выделяющиеся из тромбоцитов, способствуют образованию фибрина, который обеспечивает гемостаз и служит своеобразной сетью, в которую затем мигрируют клетки, участвующие в воспалении, и фибробласты. Фибрин является результатом запуска каскада процессов свертывания крови. Без фибринового сетчатого каркаса рубец на месте зажившей раны будет недостаточно прочным. Тромбоциты также продуцируют основные цитокины, влияющие на процесс заживления раны.
ВОСПАЛЕНИЕ
Фаза воспаления начинается с миграции в рану лейкоцитов. В первые 24 ч в ране доминируют полиморфно-ядерные лейкоциты, позже — макрофаги и лимфоциты. Эти клетки регулируют создание соединительнотканного мат-рикса формирующегося рубца путем выделения различных цитокинов, которые ранее обозначались как «факторы роста».
8-1.jpg
Рис. 8.1. Процесс нормального заживления раны
Фиброплазия — это фаза заживления раны, которая характеризуется синтезом коллагена. Он начинается в первые 24 ч после травмы, но достигает своего пика не ранее 5-го дня. После 7-го дня синтез коллагена постепенно уменьшается. Реконструкция раны зависит от равновесия между образованием коллагена и его деградацией. В то время как старые коллагено-вые волокна разрушаются тканевыми коллагеназами, новые волокна синтезируются и более плотно переплетаются. Этот процесс увеличивает прочность формирующегося рубца.
Цитокины
Цитокины обеспечивают взаимную связь и кооперацию клеток. Они могут играть важную роль в качестве фармакологических агентов, использующихся для активизации заживления раны. Например, известно, что цитокины контролируют и регулируют образование соединительной ткани, заживление длительно незаживающих ран, приживление кожных трансплантатов, васкуляризацию, усиление прочности костей и сухожилий после восстановления их целостности и, возможно, влияют даже на процесс малигнизации.
ТФР (тромбоцитарный фактор роста) является одним из серии тромбо-цитарных цитокинов, запускающих ряд процессов, участвующих в заживлении раны. Более того, он стимулирует продукцию других различных раневых цитокинов. ТФР обеспечивает хемотаксис фибробластов, макрофагов и гладкомышечных клеток.
ТКФР-В (Т-клеточный фактор роста-0 ) продуцируется тромбоцитами и некоторыми другими клетками, в том числе фибробластами и макрофагами. Этот важный цитокин увеличивает синтез коллагена путем усиления экспрессии специального матриксного гена и путем угнетения продукции и активности коллагеназ. Результатом этого является значительная стимуляция отложения коллагена.
Основной ФРФ (основной фактор роста фибробластов) является другим цитокином, который связывается с гепарином и гепариноподобными глюкоз-аминогликанами. Это — потенциальный фактор неоангиогенеза, который вызывает также миграцию эпителиальных клеток и ускоряет стягивание раны.
ЭФР (эпидермальный фактор роста) — цитокин, который стимулирует деление и миграцию эпителиальных клеток. Показано, что этот цитокин ускоряет эпит,елизацию раны кожи на месте взятия донорского лоскута для пересадки. Полученные недавно данные свидетельствуют о том, что активность ЭФР могут угнетать раневые протеазы, а подавление активности этих протеаз в свою очередь позволяет ЭФР нормально функционировать.
Метаболизм внеклеточного матрикса
Внеклеточный матрикс представляет собой сложную структуру, в которой взаимодействует целый ряд клеток различных типов и других компонентов. Коллаген является основным компонентом внеклеточного матрикса всех мягких тканей, сухожилий, связок и костного матрикса. Кроме коллагена, в матриксе также присутствуют глюкозаминогликаны, протеогликаны, фибронектин, ламинин и эластин.
Синтез коллагена
Синтез коллагена начинается с образования на основе ДНК соответствующей мРНК. Второй этап реализации генетической информации в клетке — трансляция — происходит на рибосомах шероховатого эндоплазматическо-го ретикулума. В окончательном виде молекула коллагена состоит из трех полипептидных цепей. В последовательности аминокислот очень часто встречается комбинация «глицин-пролин-х». После сборки полипептидных цепей специфические молекулы пролина гидроксилируются. Этот момент-крайне важен, поскольку недостаточное гидроксилирование пролина ведет к формированию нестабильных коллагеновых волокон. Для гидроксилиро-вания необходимы различные кофакторы и присутствие ряда веществ. Недостаток аскорбиновой кислоты или кислорода нарушает продукцию коллагена и приводит к недостаточной прочности образующегося рубца. Коллаген отличается от всех других белков тем, что подвергается различным модификациям после своего поступления во внеклеточное пространство. Там происходит формирование фибрилл и волокон, структурным компонентом которых является гликопротеин коллаген. Необходимым для обеспечения этого процесса ферментом служит лизилоксидаза.
Деградация коллагена
Для нормального заживления раны коллаген должен не только синтезироваться, но и разрушаться. Деградация коллагена запускается высокоспециализированными ферментами, называемыми тканевыми коллагеназами, синтезируемыми различными клетками, включая воспалительные клетки, фибробласты и эпителиальные клетки. Коллагеназа существует в неактивной форме, которая должна быть переведена в активную другими про-теазами, такими как плазмин. После того как коллагеназа активировалась, она может быть инактивирована путем образования комплекса с белком плазмы крови и тканей а2-макроглобулином.
Основное вещество соединительной ткани
Основное вещество соединительной ткани состоит из протеогликанов и глюкозаминогликанов. Результаты; недавних исследований показали, что роль основного вещества в процессе заживления раны оказывается более важной, чем это было принято считать. Протеогликаны в комбинации с хрящевой тканью функционируют как молекулярные «шоковые» поглотители. Они обеспечивают сохранение влаги в ткани и участвуют также в выработке цитокинов. Гиалуроновая кислота относится к специфическим глюкозаминогликанам. Она весьма необычна, поскольку не подвергается сульфатированию и не связана с белком. Глюкуроновая кислота имеет большую молекулярную массу и обеспечивает сохранение в тканях жидкости, что в свою очередь способствует быстрому перемещению клеток в матриксе и клеточному дифференцированию. У взрослых она появляется рано и транзиторно снижается после повреждения тканей, тогда как в коже и в ранах плода сохраняется намного дольше.
Стягивание раны
Стягивание раны представляет собой одну из наиболее мощных механических сил в организме. По поводу точного биологического механизма, лежащего в основе этого процесса, существуют различные, зачастую противоположные, точки зрения. Кроме того, хирурги рассматривают процесс стягивания раны одновременно и как благоприятный, и как неблагоприятный фактор. Даже врачи древности знали, что открытые кожные раны заживают, если сохраняются чистыми и защищены повязками. В процессе заживления края раны сближаются до полного контакта друг с другом, обеспечивая рубцевание раны.
Во многих случаях стягивание раны, являющееся нормальным, активным биологическим процессом, ведет к образованию контрактур — стойких деформаций, сопровождающихся как косметическим дефектом, так и нарушением функций у больного. Наиболее драматичными являются контрактуры кожи и полых органов. Потеря участка кожи в результате ожога или механической травмы может сопровождаться контрактурой, поскольку в процессе заживления раны края кожи сближаются друг с другом для ее закрытия. Если сюда не пересаживают лоскут кожи, образуется контрактура. Особенно часто это наблюдается в облаcти сгибательной поверхности суставов, например на шее или на ладонной поверхности пальцев. Но процесс не ограничивается кожей. Любой тип повреждения полых органов, таких как пищевод или общий желчный проток, может запустить процесс их рубцового стягивания, приводя к развитию стриктур, которые механически нарушают функцию полого органа. Исследователи отмечают присутствие в стягивающейся открытой кожной ране фибробластоподобных клеток, в цитоплазме которых имеются компоненты, характерные как для фибробластов, так и для гладкомышечных клеток. Такие клетки называются «миофибробласты». Если полоски грануляционной ткани из открытой раны поместить в ванночку с водой, они сокращаются в присутствии агонистов функции гладкомышечных клеток и расслабляются в присутствии их антагонистов. Более того, миофибробласты в значительном количестве обнаружены в тканях человека при некоторых состояниях, таких как контрактура Дюпюитрена (Dupuytren), послеожоговые контрактуры и контрактуры вокруг капсул силиконовых протезов молочной железы. Пиковое количество этих клеток отмечается в процессе стягивания рубца и после его завершения.
Все попытки использовать фармакологические препараты для коррекции конвергенции раны потерпели неудачу. Например, некоторые исследователи пытались притормозить стягивание открытой раны с помощью ингибиторов функции гладких мышц, таких как троцинат, который давал эффект лишь до тех пор, пока находился на раневой поверхности. Наложение шины в области формирующейся контрактуры не предотвращает ее образования. Как только шину удаляют, мощные биологические силы перемещают края раны в такое положение, в котором они бы находились, если бы шину совсем не накладывали. При хирургическом лечении контрактур существует ряд оправдавших себя принципов. Во-первых, необходимо установить, является ли рубец зрелым или незрелым. Зрелый рубец — мягкий и податливый, тогда как незрелый рубец может быть несмещаемым, уплотненным, гипертрофическим и даже напряженным. Остаточные миофибробласты и воспалительные клетки пытаются создать контрактуру под кожным трансплантатом, равно как и при других попытках закрыть незрелый рубец. При борьбе с контрактурами предпочтительнее замещать дефекты лоскутами, состоящими из кожи и подкожной клетчатки, а в отдельных случаях — и мышечной ткани. Поскольку лоскут состоит из нескольких компонентов и замещает дефект всех мягких тканей в ране, контрактуры после такой пересадки наблюдаются редко.
По непонятной причине контрактуры встречаются реже после закрытия открытых ран цельным кожным трансплантатом, чем расщепленным. Дело не в измеренной толщине трансплантата, а в том, цельный он или расщепленный. В любом случае перед пересадкой следует наложить шину для полного раскрытия раны. Это может потребовать нескольких месяцев. Шинирование необходимо до тех пор, пока в ране не исчезнут все миофибробласты и воспалительные клетки. Время, в течение которого должна оставаться наложенной шина, определяется с помощью «клинической оценки», каких-либо научных рекомендаций по этому поводу не существует.
Эпителизация
Все поверхности, контактирующие с внешней средой, покрыты эпителием. Примером служит кожа, хотя механизмы эпителизации одинаковы во всем организме. Кожа покрыта эпидермисом, представляющим собой многослойный плоский стратифицированный эпителий, который защищает организм от потери влаги, инвазии микроорганизмов и травмирования. Раны с частичным по глубине повреждением кожи заживают путем эпителизации. При этом наблюдаются два основных феномена: миграция и пролиферация клеток эпителия. После разрушения эпителия формируется сверток крови. Когда он подсохнет, образуется струп, который защищает глубокие слои раны. Процесс заживления начинается с миграции эпителиальных клеток, которая не зависит от их пролиферации. Миграция является доминирующим процессом. Перемещающиеся клетки растут из эпителия края раны и эпителия волосяных фолликулов и сальных желез, оставшихся в дне раны. Поверхностные раны без повреждения базальной мембраны регенерируют очень быстро. Более глубокие раны с повреждением дермы, такие как, например, ожоговые, при которых базальная мембрана оказывается разрушенной, могут также заживать путем эпителизации и, хотя это занимает больше времени, результат часто оказывается удовлетворительным.
Независимо от типа повреждения, миграция начинается именно в базальном слое эпидермиса и в глубоко расположенных волосяных фолликулах и потовых железах. Клетки уплощаются и посылают свои цитоплазмати-ческие отростки, которые проникают в окружающие ткани. Эти клетки также теряют контакт с соседними клетками базального слоя и начинают мигрировать. Через несколько дней после миграции переместившиеся клетки начинают делиться.
Присутствие фибронектина и витронектина поддерживает миграцию эпителиальных клеток. Более того, ряд факторов роста стимулируют миграцию и деление клеток эпителия. Это основной фактор роста фибробластов, тромбоцитарный фактор роста, Т-клеточный фактор роста и эпителиальный фактор роста. Очевидно, эпителиальные клетки имеют цитоскелет и способны мигрировать с участием актинмиозиновой сократительной системы. Как только поверхность покрывается эпителиальными клетками, они возвращаются к типичному для своего фенотипа поведению. Это возвращение к нормальному состоянию может служить ключом к пониманию утраты ингибирования клеточных контактов при раке. Эпителизация скорее оказывается успешной при поддержании поверхности раны во влажном состоянии, нежели в сухом. Обычно эти условия обеспечивает струп, но соответствующие неприлипающие повязки, сохраняющие в ране влажную среду, могут за счет своего специфического действия усиливать процесс эпителизации