Біологія загоєння ран

Рани на шкірі, підшкірній клітковині і підлеглих м'язах - одні з найчастіших випадків, з якими доводиться стикатися хірургу в повсякденній практичній діяльності. Виділяють рани випадкові (укуси; рани, отримані в результаті ДТП, порізів від гострих предметів, проникнення куль, пошкодження металевими предметами; термічні і електричні пошкодження) і навмисні, або операційні, рани. І ті й інші групи ран вимагають знання процесів загоєння для коректного підходу до їх лікування.

Загоєння ран являє собою складний динамічний процес, який об'єднує в собі формування елементів крові, позаклітинного матриксу (extracellular matrix; ЄСМ), паренхіматозних клітин і розчинних медіаторів (цитокінів).Можна сказати, що клітини організму (за винятком найперших в ембріогенезі - бластомерів) оточені субстанцією, що підтримує їх на певному місці щодо інших клітин організму в єдину систему, яка називається організмом, і є позаклітинний матрикс.

Позаклітинним матриксом (далі ВКМ) називають все позаклітинні структури тканини з білками і полісахаридами, що входять до його складу. ВКМ виконує інтегруючу функцію по відношенню до всіх клітин організма.Процесс загоєння ран розділяється на 3 паралельно протікають фази: (1) фаза запалення; (2) фаза проліферації, або відновна фаза; (3) фаза дозрівання і ремоделювання тканини.Залежно від типу рани і її класифікації одна або кілька фаз загоєння можуть бути прискорені, уповільнені або ускладнені рядом факторів. Крім того, у всіх типах ран можна одночасно виявити кілька фаз загоєння.

Фаза запалення

Першою відповіддю на пошкодження тканин в організмі є гемостаз, який включає 3 етапи: (1) вазоконстрикция (звуження просвіту судини); (2) утворення тромбу; (3) активація системи згортання крові з утворенням фибриновой пробки (згустку крові).

Кров і лімфа випливають з пошкоджених кровоносних і лімфатичних судин, заповнюючи рану і очищаючи поверхню рани. Практично відразу кровоносні судини піддаються рефлекторному звуження і пошкодження ендотелію, активуючи тромбоцити з подальшим формуванням тромбу всередині раневого дефекту. Згусток крові захищає рану, висихає з утворенням струпа і забезпечує можливість протікання під ним процесу загоєння рани.Вазоконстрикция триває всього 5-10 хвилин і супроводжується виділенням гормонів, таких як катехоламіни, серотонін, брадикінін, простагландини і гістамін, для мінімізації крововтрати. Потім слідує процес вазодилатації (розширення судин), завдяки якому внутрішньосудинні компоненти через пошкоджені ділянки судин виходять в міжклітинні простори. В результаті ендотеліальних ушкоджень активуються тканинної тромбопластин, внутрішній каскад коагуляції, і фібриноген перетворюється в нерозчинну мережу волокон фібрину і становить фібринову пробку.У перші 24-48 годин в межах згустку формується попередній позаклітинний матрикс. На 4-7-е добу попереднє позаклітинний матрикс перетворюється в постійну структуру і рана стає недосяжною для бактерій.Таким чином, фібринових мережу діє не тільки як кровоспинний засіб, а й як бар'єр для проникнення інфекції, запобігає втраті рідини, є субстратом для загоєння ран і стабілізує краю рани.

Запальна фаза характеризується міграцією лейкоцитів в рану протягом 6 годин після травми. Лейкоцити приклеюються до ендотелію судин по краю ділянки запалення на місці рани.

Запалення починається з активації системи комплементу під час травми. Додаткові продукти розкладання залучають в рану нейтрофіли, які протягом перших 3 днів є переважаючим типом клітин, що досягають максимуму в перші 24-48 годин при просуванні до фібриновими потоку. Протеїнази, вивільнені з нейтрофілів, знищують некротичні тканини і залучають ще більшу кількість нейтрофілів, що фагоцитують бактерії, пошкоджені клітини, позаклітинний «сміття» і видаляють їх з рани.Комбінація рановий рідини, нейтрофілів і пошкодженої тканини включена в рановий ексудат, присутність якого надає рані нездоровий зовнішній вигляд, але насправді це має першорядне значення для лікування ран. Ексудат не має на увазі інфекцію. Слід звернути увагу, що нейтрофіли присутні також в стерильних ранах.Через 3 дні нейтрофіли замінюються макрофагами.

Основні функції макрофагів:

Продукція прозапальних цитокінів;
Стімуляція і моделювання відновлення тканин;
Ізмененіе тимчасового позаклітинного матриксу для формування грануляційної тканини;
Фагоцітоз (багатоядерні гігантські клітини);
Превращеніе в епідермальні клітини і гістіоцити.

Таким чином, активовані макрофаги працюють в навколишньому середовищі рани і відіграють основну роль в переході між фазами запалення і відновлення. Фактори зростання макрофагів сприяють розмноженню клітин нової тканини, включаючи фіброплазія і ангіогенез. Макрофаги також вивільняють в навколишнє середовище рани лактат, який стимулює розростання сполучної тканини і продукцію колагену. Макрофаги, фібробласти і молоді клітини крові мігрують в рану одинично або єдиним раневим модулем. Поліморфноядерні нейтрофіли і макрофаги виконують важливу функцію відторгнення нежиттєздатних тканин і очищення рани, регульовану цитокінами і факторами росту.

Фаза запалення в експериментальних ранах триває приблизно 5 днів. Класичні ознаки даної фази - почервоніння, припухлість, болючість, підвищення місцевої температури, порушення функцій. Навколишнє середовище таких ран ідеальна для бактеріальної інфекції, і грубе поводження з цими тканинами може підтримувати некроз тканини з подальшим інфекційним ураженням.

Фаза проліферації, або відновна фаза

Приблизно через 3-5 днів після поранення ознаки запалення починають слабшати. Пролиферативная фаза в більшості випадків виникає через 5-20 днів після поранення.

Дана фаза включає в себе 4 основні процеси:

Неоваскулярізація / ангіогенез;
Фіброплазія і відкладення колагену;
Епітелізація;
Стягіваніе країв рани.

Ця фаза характеризується проліферацією фібробластів, ендотеліальних і епітеліальних клітин. Фібробласти заповнюють рану і починають відкладати новий матрикс у вигляді колагену і глікозаміногліканів. Одночасно починається неоваскуляризация і формується грануляційна тканина.

Неоваскуляризация, або ангіогенез

Ключовим моментом в процесі загоєння ран є формування кровоносних судин - ангіогенез. Без адекватного харчування фібробласти не можуть виживати в навколишньому середовищі рани, іншими словами, немає фібробластів - немає колагену. Ендотеліальні клітини від батьківського ложа проліферують на 2-й і 3-й дні після пошкодження і служать клітинним початком ангіогенезу. Капілярні пучки проростають в позаклітинний матрикс (ВКМ), де вони переходять в дистальні гілки і з'єднуються, формуючи капілярні петлі, в результаті об'єднуючись в капілярну мережу Зростання капілярів з навколишніх тканин в рану становить 0,4-1 мм / день.

Фіброплазія і відкладення колагену

Фіброплазія - це процес утворення в рані сполучної тканини. Фібробласти виникають з життєздатних тканин рани, які схильні до диференціації і синтезуються в позаклітинному матриксі рани, що включає в себе будівельні блоки колагену, протеогліканів і глікопротеїни. Популяція фібробластів починає зростати на 3-5-й день після поранення і досягає піку активності на 7-й день (т. Е. Більшість ран, мають зяяння, затягуються на 3-5-й день після операції). Приблизно з 4-го дня простого пошкодження починає формуватися молода грануляційна тканина, яка грає головну роль в рубцювання.

Ця тканина називається грануляційної тому, що розташовується на поверхні рани і має зернистий (гранулярний) вид. Для неї характерна проліферація новостворених дрібних кровоносних судин і фібробластів. Множинні вигини дрібних судин макроскопически створюють враження сіруватих зерен (гранул) (рис. 1). Новостворені судини мають проникні межендотеліальних контакти, допускають вихід білків і еритроцитів з судинного русла, тому грануляційна тканина нерідко буває набряклою. Це дуже тендітна тканина, але вона важлива через її функції бар'єру для інфекції.

Для прискорення цієї фази загоєння ран розроблений інноваційний продукт Мірраген, що представляє собою біологічно активну боратного скловолокно. Він служить матрицею, що складається з волокон і кульок на основі бору та інших неорганічних мікроелементів. Освіта здорового ложа грануляційної тканини служить не тільки бар'єром для зовнішнього забруднення, але і каркасом для мігруючих епітеліальних клітин. За міцність з'єднання країв рани відповідальний безпосередньо колаген. Відсутність колагену або неправильне його формування може призвести до зяянні рани. Колаген є відкладення фібробластів і пов'язаних фібринових ниток.Основою для оптимальної продукції колагену є вітамін С (обов'язковий для процесу ензимного гидроксилирования). Якщо процес гідроксилювання неповний, то колагенові молекули не можуть виділятися з фібробластів.Таким чином, здійснюється перехід до дозрівання і ремоделированию, що в кінцевому рахунку буде підвищувати міцність рани.

Епітелізація

Через 1-2 дні після поранення епітеліальні клітини починають проліферацію вбазальної зоні і вищележачому шипуватий шарі клітин (уздовж життєздатною кордону шкірного дефекту) за допомогою псевдоподий. Епітеліальні клітини ушкоджують утворився згусток в рані і строму,секретується протеолітичні ензими (колагенази, активатори плазміногену), і намагаються замінити покриття життєздатною тканиною. В процесі міграції клітини епітелію можуть збільшуватися в розмірах і «розплющуватися» над судинним раневим ложем (рис. 2).Активність епітеліальних клітин призводить до пригнічення грануляційної тканини для запобігання утворення надлишкової кількості цієї ткані.Общая тривалість епітелізації може варіюватися від декількох днів до декількох тижнів (в залежності від розміру рани і стану грануляційної тканини).

У ранах з мінімальним дермальний розривом, закритих за допомогою швів, епітеліальні клітини можуть утворювати перемички за 48 годин. У ранах з пошкодженням на всю товщину тканини епітеліальні клітини формуються лише після появи грануляційної тканини (на 4-5-й день після поранення). У невеликих по ширині ранах міграція епітелію може тривати тижнями або зовсім не закінчитися повним закриттям рани. Таким чином, процес епітелізації може займати часовий відрізок від фази проліферації до фази дозрівання.

Псевдозаживлення

Рани, з'єднані за допомогою швів, можуть здаватися зажівшімі, однак при передчасному зняття швів відзначається зяяння рани (без відповідної коллагеновой підтримки нижче епідермальній поверхні рани недостатньо еластичні).Стягування країв рани (раневое стиснення).

Раневе стиснення

Раневе стиснення - це процес, в якому периферична шкіра з дефектом на всю товщину завдяки доцентровому механізму поступово закриває рану, поширюючись до центру. Стиснення рани охоплює обидві фази - проліферацію і фазу дозрівання. Починаючи з 5-9 днів після поранення фібробласти перетворюються в гладкі м'язові скоротливі білки, за їх рахунок і здійснюється стягування країв рани від периферії до центру. Якщо стягування рани є надмірним, може виникнути контрактура рани, яка є патологічним процесом, що призводить до обмеження рухливості нижчих структур. Цікаво, що квадратні і прямокутні рани стягуються більш ефективно, ніж циркулярні шкірні дефекти. Лінійні краю сприяють силі лінійного стиснення миофибробластов.

Фаза дозрівання і ремоделювання тканини включає:

Редукцію пористої структури грануляційної тканини, відмирання фібробластів і ендотеліальних клітин;
Утовщення пучків колагенових волокон, що показують збільшення міцності з'єднання країв рани вздовж лінії натягу, зменшення вмісту колагену в позаклітинному матриксі (рис. 3).

Перехід від позаклітинного матриксу до рубцевої тканини вимагає ремоделювання сполучної тканини. У процесі переходу від грануляційної тканини до рубцовому дозріванню відбувається ремоделювання колагену з балансуванням між його освітою і руйнуванням. Освіта колагену пов'язано безпосередньо з міцністю розтягування країв ран.

Так, через 3 тижні після поранення рубцева тканина становить 20% від остаточної міцності. Після цього збільшення еластичності відбувається з більш повільною швидкістю. У наступні кілька тижнів рубець досягає лише 70-80% від міцності нормальної тканини. В кінці процесу загоєння відзначається менша кількість коллагеновой тканини (у порівнянні з її початковим вмістом в рані), але з кращою структурної конфігурацією.Фаза дозрівання і ремоделювання після поранення в цілому триває приблизно від 20 днів до 1 року. Застосовуючи продукт Мірраген для загоєння ранових поверхонь можна прискорити цей процес на 25-40%.

Література:

Williams J., Moores A. Wound Management and Reconstruction second Edition. – 2016. – C. 1–13.
Pavletic M. Atlas of Small Animal Wound Management and Reconstructive Surgery, Third Edition. – 2017. – C. 17–28.