5 курс / Инфекционные болезни / Доп. материалы / Справочник_хирурга_Раны_и_раневая_инфекция_Абаев_Ю_К

Кроме этого макрофаги играют важную метаболическую роль, переваривая заглоченный материал и в последующем выделяя продукты его деградации в ок­ ружающую среду. Это «рециркулирование» полезных материалов является эффек­ тивным путем построения аминокислот и простых Сахаров, необходимых для ре­ парации раны. Макрофаги также высвобождают хемотаксические факторы, кото­ рые способствуют увеличению количества фибробластов и развитию сосудов. Если макрофаги элиминировать из раны посредством антисыворотки, раневая ре­ парация ингибируется.

Длительность и интенсивность воспалительной реакции определяет количество формирующейся рубцовой ткани. В период воспалительной реакции в ране откла­ дывается небольшое количество коллагена. А так как коллаген, в конечном счете, обеспечивает прочность раны, прироста прочности раны не наблюдается до момен­ та прекращения воспалительной реакции и начала последующего отложения колла­ гена. Только если имеет место адекватное закрытие раны после ранения, может на­ чинаться следующая стадия раневого заживления. Установлена важная роль фибронектина и фактора эпидермального роста в процессе раневого заживления.

PMN обычно являются первой клеточной популяцией в ране, а последующей — мононуклеарные лейкоциты. В некоторых исследованиях предполагается, что нор­ мальный процесс раневого заживления происходит и в отсутствие PMN, однако мо­ ноциты должны быть обязательно представлены для нормального течения этого процесса.

Моноциты считаются наиболее важным клеточным компонентом ранних фаз процесса раневого заживления. Тем не менее, PMN необходимы для защиты раны от инфекции, уничтожая бактерий и помогая в удалении девитализированных ткане­ вых фрагментов. Активированные нейтрофилы выделяют свободные кислородные радикалы и лизосомные энзимы, включая нейтральные протеазы, коллагеназы и эластазы, принимающие участие в борьбе с инфекцией и в очищении раны. Для обеспечения бактериального киллинга PMN посредством окислительных внутрикле­ точных механизмов необходимо адекватное напряжение кислорода. Предполагает­ ся, что роль PMN в течение 3 ч после ранения является определяющей в течение раннего периода колонизации раны бактериями и последующего развития инфек­ ции. Далее в ране все в большем количестве начинают появляться лимфоциты. Хотя их роль в репаративном процессе до конца не изучена, считается, что лимфоциты способствуют процессу раневого заживления (секретируют цитокины, являющиеся митогенами и хемоаттрактантами для фибробластов) и одновременно — очищению раны от старых нейтрофилов.

Период жизни PMN в острой ране относительно короткий. Они замещаются ра­ невыми макрофагами, которые образуются в результате дифференциации циркули­ рующих моноцитов. Макрофаги являются доминирующим типом клеток в популя­ ции раневых лейкоцитов и играют центральную регуляторную роль в хемотаксисе фибробластов, их пролиферации и в последующем коллагеновом синтезе. Произ­ водные от макрофагов факторы роста, такие как PDGF, TGF-(3, интерлейкины (IL),

фактор некроза опухолей (TNF), играют ключевую роль в миграции и активации раневых фибробластов.

Отложение фибронектина создает плацдарм в ране, на который мигрируют фибробласты. Фибронектин начинает продуцироваться в течение первых 24-48 ч после травмы. Популяция фибробластов становится доминирующей среди всех клеток в заживающей ране, после того как фаза воспаления идет на убыль. Фибронектин яв­ ляется высокомолекулярным гликопротеином, продуцируемым многими типами дифференцированных клеток — фибробластами, эндотелиальными клетками и гепатоцитами. Фибронектин играет важную роль в клеточной адгезии к различным поверхностям, как биологическим, так и искусственным. Фибронектиновый слой присутствует на фибриновом налете в свежей ране, функционируя как «направляю­ щая дорожка», по которой происходит миграция фибробластов и эпителиальных клеток в заживающей ране. Фибронектин считается хемотаксическим агентом по отношению к фибробластам in vitro и эпидермальным клеткам. Впоследствии в этом фибронектиновом матриксе откладывается коллаген, и после формирования связей зрелого коллагена фибронектин исчезает.

Хемотаксический эффект фибронектина не ограничивается фибробластами и эпидермальными клетками. Особый его фрагмент вызывает хемотаксис моноцитов. Кроме этого, фибронектин играет важную роль в фагоцитозе различных частиц тка­ ней и инородных тел. Денатурированные коллагеновые фрагменты, покрытые фибронектином, легче фагоцитируются фибробластами и, возможно, макрофагами, спо­ собствуя очищению, ремоделированию и заживлению ран.

Впоследние годы из тканей организма выделены различные факторы роста. Че­ ловеческий EGF — это теплостабильный полипептид. EGF оказывает различные биологические эффекты. В коже EGF увеличивает митоз клеток и стимулирует ак­ тивность ряда эпидермальных энзимов, включая орнитиндекарбоксилазу. Митотическая активность фибробластов также стимулируется EGF.

Втечение первых 3-5 сут после травмы наблюдается весьма небольшой прирост прочности заживающей раны. Этот период получил название lag-фазы. В течение этого времени остатки органических веществ утилизируются и в рану мигрируют фибробласты и эндотелиальные клетки. Вероятно, более подходящее определение для этой фазы — «субстратная», так как эта фаза включает период активной воспа­ лительной реакции.

Фаза регенерации

Фаза регенерации продолжается приблизительно от 5 сут до 3 недель после травмы. В течение этого периода происходит пролиферация соединительной тка­ ни. Фибробласты образуются в самой ране и имеют выраженный эндоплазматический ретикулюм, аппарат Гольджи и митохондрии. Фибробласты мобильны и по­ добно эпителиальным клеткам подвержены «контактному» ингибированию. В ра­ нах они фиксируются к коллагену и фибрину, подвергаясь такому же «контактно-

му» руководству, как и эпителиальные клетки при миграции. Передвижение их также довольно сходно и характеризуется вытягиванием клетки с последующей ее фиксацией.

Фибробласты выполняют различные метаболические функции. Они синтезиру­ ют не только коллаген, но и протеогликаны, эластин, содержат энзимы, необходи­ мые для синтеза холестерола, завершения цикла Кребса и гликолиза. Для нормаль­ ного функционирования фибробластам требуются витамины группы В и С, кисло­ род, аминокислоты и микроэлементы. Фибробласты начинают появляться в ране в конце воспалительной фазы. Раневые фибробласты также продуцируют гликозаминогликаны (мукополисахариды), входящие в состав межклеточного вещества.

Фибробласты появляются в ране уже в течение первых 2-3 сут после возникно­ вения раны и начинают доминировать среди клеточных популяций в течение пер­ вой недели. Ранний экстрацеллюлярный матрикс в значительной степени состоит из фибронектина и гиалуронатов. Они служат плацдармом, на который фиброблас­ ты могут мигрировать и фиксироваться на нем. Источником этих фибробластов яв­ ляются производные покоящихся фиброцитов региональной соединительной ткани и периваскулярного адвентиция. Фибробласты продуцируют разнообразные суб­ станции, необходимые для раневого заживления, включая гликозаминогликаны (GAG) и коллаген. Протеогликаны являются протеинами, к которым прикрепляются полисахариды. Четыре главных GAG включают гиалуроновую кислоту, хондроитин- 4-сульфат, дерматинсульфат и сульфат гепарина. Они формируют аморфный гель, называемый основной субстанцией, играющий важную роль в отложении и агрега­ ции коллагеновых фибрилл.

Впериод фибробластической пролиферации продуцируется коллаген. Его ко­ личество постоянно возрастает в течение приблизительно 3 недель и достигает ста­ бильного уровня тогда, когда активность коллагенового синтеза становится равной таковой коллагенового лизиса. Возрастание содержания коллагена в ране во время фазы фиброплазии коррелирует с увеличением прочности раны.

Фаза фиброплазии сопровождается ангиогенезом — очень важным для форми­ рования рубца процессом; сопровождающим продвижение фибробластов в рану и обеспечивающим их метаболические нужды. Если ангиогенез не удовлетворителен, фибробласты перестают мигрировать и раневое заживление прекращается. Ишемические язвы у пациентов с облитерирующим атеросклерозом являются классичес­ ким примером этого феномена. Источником биохимического стимула ангиогенеза являются макрофаги и тромбоциты. В эндотелии формирующихся капилляров про­ дуцируются деградирующие агенты активаторов плазминогена и коллагеназы, и в результате рана заполняется энзимами деградации фибринного сгустка и новообразующейся рубцовой ткани.

Втечение первых 2-3 сут после ранения фибробласты способствуют клеточной репликации и миграции и в некоторой степени — коллагеновому синтезу. В тече­ ние этого периода прочность раны возрастает незначительно, вследствие чего дан­ ная фаза нередко обозначается как «скрытая» (lag) фаза. Этот термин в настоящее

время оставлен, так как установлено, что в данный период происходит значитель­ ное возрастание активности клеточного метаболизма и роста фибробластов.

На 3-4 сут после ранения увеличивающиеся в массе фибробласты начинают синтезировать и продуцировать значительное количество экстрацеллюлярного кол­ лагена. Коллагеновый синтез является характерной чертой фиброплазии. Фиброб­ ласты служат главным источником коллагена и раневой соединительной ткани. Синтез коллагена начинается как внутриклеточный процесс, в результате которого вначале формируется мономер. Он активно секретируется в экстрацеллюлярную ра­ невую среду и там, подвергаясь полимеризации, превращается в коллагеновые фиб­ риллы. В этих фибриллах затем ковалентно возникают поперечные связи, вслед­ ствие чего значительно возрастает прочность раны.

Продуцирование коллагена инициирует комплекс факторов роста, активность которых стимулируется гипоксией и продуктами анаэробного метаболизма, такими как молочная кислота. На первой неделе после ранения активность синтеза колла­ гена достигает максимума, и незрелые коллагеновые фибриллы становятся гисто­ логически видимыми в ране. Коллаген является важным строительным материалом соединительной ткани. Из него формируется три полипептидные цепи, закручен­ ные против часовой стрелки в виде спирали, представляющей собой основную коллагеновую единицу, называемую тропоколлагеном. Коллагеновые волокна, образо­ ванные из тропоколлагена, располагаются в строго определенной последовательно­ сти и в свою очередь формируют коллагеновые фибриллы, а последние объединя­ ются в коллагеновые пучки.

Вколлагене содержится гидроксипролин и гидроксилизин. Гидроксилированные аминокислоты — единственные в своем роде кислоты коллагена. Их количе­ ство в организме относительно невелико. В коллагене практически нет серосодер­ жащих аминокислот — цистеина и триптофана. В организме человека выявлено, по крайней мере, 13 типов коллагена. Наиболее распространенные типы коллагена представлены в табл. 2.

Коллаген типа I через тип III формирует фибриллы, которые в основном ответ­ ственны за прочность тканей в организме. Тип I коллагена образуется, главным об­ разом, в коже, сухожилиях и костях и составляет около 90% коллагена в организме. Тип I коллагена имеет низкое содержание гидроксилизина. Тип II коллагена содер­ жится прежде всего в гиалиновом хряще и тканях глаза и имеет довольно высокую концентрацию гидроксилизина. Тип III коллагена содержится в коже, артериях и стенке толстой кишки и имеет высокое содержание гидроксипролина и низкое гид­ роксилизина. Тип IV коллагена преимущественно образует базальные мембраны и имеет высокое содержание гидроксилизина. Тип V коллагена сходен с коллагеном типа IV и содержится в базальной мембране и других тканях.

Внормальной коже коллаген типа I и III существует в пропорции приблизительно 4:1. В гипертрофических и незрелых рубцах содержится около S3% коллагена типа III, изменяя соотношение коллагена типа I и III до 2:1. Нормальный коллагеновый синтез происходит внутриклеточное продолжается во внеклеточном пространстве.

Ингибирование коллагенового синтеза может происходить на различных участ­ ках метаболической цепочки. Содержание коллагена в ране регулируется балансом между продукцией и деградацией коллагена посредством коллагеназы. Активность коллагеназы контролируется многими факторами, включая паратиреоидные гормо­ ны, адренокортикостероиды и колхицин. Ингибирование синтеза коллагеназы спо­ собствует увеличению а2-глобулина, цистеина и прогестерона. Контролирование этих процессов может дать терапевтические возможности для вмешательства в про­ цесс раневого заживления и патологическое формирование рубца.

Уменьшение раневой поверхности происходит также вследствие раневой кон­ тракции — процесса, посредством которого поверхность полнослойных открытых ран уменьшается путем центрипетального движения всего слоя кожи, окружающего рану. Этот феномен не следует путать с контрактурой, которая в ряде случаев мо­ жет быть конечным результатом контракции. Силы, ответственные за процесс кон­ тракции, локализуются в грануляционной ткани, заполняющей рану. В этой ткани найдены фибробласты, содержащие протеины, которые обладают контрактильной способностью (миофибробласты).

У низших млекопитающих контракция — главный процесс, посредством кото­ рого заживает рана. Эти животные обладают хорошо развитым слоем поперечно­ полосатых подкожных мышц, который позволяет коже легко двигаться над подле­ жащей фасцией. Человек имеет только следы подкожных мышц и у него подвиж­ ность кожи значительно меньше. Кроме того, кожный покров у человека более прочно фиксирован к подлежащей клетчатке и поверхностной фасции, которая в свою очередь прикрепляется к мускулатуре, костям и другим глубже расположен­ ным структурам. Если кожа не способна двигаться над раной, контракция не может обеспечить ее закрытие.

На скорость контракции влияет форма полнослойного дефекта ткани. Так, круглые раны контрактируют не так быстро, как прямоугольные или звездчатые. Путем раневой контракции может происходить заживление больших ран с обра­ зованием минимального рубцевания. Процесс контракции характерен для всех ран и происходит от одного конца раны к другому, а не от одной стороны раны к другой. Раневая контракция в значительной степени зависит от количества миофибробластов в ране.

Таким образом, грануляционная ткань, содержащая миофибробласты, является своеобразным контрактильным органом, способствующим сокращению раны. В пос­ ледующем отложения коллагена и формирующиеся поперечные связи в нем увели­ чивают степень раневой контракции. Необходимо отметить, что миофибробласты отсутствуют в ушитых ранах. Миофибробласты образуют связи между клетками, а также между клетками и стромой. Они сокращаются при стимуляции различными агентами, возбуждающими гладкие мышцы. При воздействии миорелаксантов, кон­ тракция миофибробластов ингибируется.

Фаза эпителизации и реорганизации рубца

Через 3 недели после травмы между активностью процессов синтеза и лизиса коллагена устанавливается равновесие, после чего в формирующемся рубце начи­ нается ремоделирование тканей. Данный процесс длится около 2 лет. И хотя при этом количество коллагена не возрастает, коллагеновые фибриллы под влиянием локальных механических факторов превращаются в более организованные.струк­ туры. В течение этой фазы прочность рубцовой ткани возрастает. Большинство коллагена III типа откладывается довольно рано в процессе раневого заживления, замещая коллаген типа I. Гликозаминогликаны постоянно деградируют до дости­ жения концентрации, определяемой в нормальной дерме. Рубец продолжает со­ зревать посредством формирования поперечных связей и постепенно в нем дос­ тигается соотношение коллагена типа'1 и III как в нормальной коже, т.е. прибли­ зительно 4:1.

Длительность течения фазы созревания зависит от различных факторов, в том числе от генетических особенностей пациента, его возраста, локализации раны, типа травмы, срока существования воспалительного процесса. В «свежих» ранах lag-фаза прироста прочности длится 10-14 сут. Затем в течение следующих 4 не­ дель быстро возрастает прочность раны и у формирующегося рубца она достигает примерно 70% прочности неповрежденной ткани. Далее наступает плато, в течение которого прочность рубца постепенно возрастает до 80%. Однако до исходного уровня прочность зажившей раны никогда не восстанавливается.

Хотя рана никогда не достигает прочности интактной кожи, образующийся в процессе заживлении рубец с течением времени перестраивается, и коллагеновые фибриллы, которые в процессе фиброплазии располагаются беспорядочно, начина­ ют изменять расположение в зависимости от сил внешнего воздействия. Фибриллы

коллагена скручиваются наподобие стальной проволоки в кабеле, причем распола­ гаются в направлении силовых линий и более вытянуты вдоль раны, способствуя прочности рубца. В начальном периоде данной фазы молодые коллагеновые фиб­ риллы, состоящие из полимеризованных тропоколлагеновых молекул, тонкие, бес­ порядочно ориентированы и имеют консистенцию геля. Такой коллаген легко ра­ створим в нейтральных солевых растворах, которые нейтрализуют электростати­ ческие силы, первоначально ответственные за удерживание вместе молекул тропоколлагена.

Случайная ориентация и непрочное устройство многих из этих фибрилл обус­ ловливают слабые прочностные свойства раны в данный период. В процессе «ремоделирования» многие из этих фибрилл лизируются коллагеназами, тогда как парал­ лельно идет процесс образования новых фибрилл. Направление сил, действующих поперек раны, является важным фактором, в результате которого происходит раз­ рушение фибрилл. Фибриллы, остающиеся в рубце, ориентированы параллельно ли­ ниям натяжения.

По мере уменьшения содержания воды и мукополисахаридов в заживающей ране коллагеновые фибриллы подвергаются компрессии, поперечные связи стано­ вятся прочнее. Это способствует формированию ковалентных связей, ответствен­ ных за созревание коллагена. По мере формирования межмолекулярных попереч­ ных связей, способствующих большей стабильности фибрилл, коллаген теряет спо­ собность растворяться в солевых растворах, но все еще может растворяться в ра­ створах слабых кислот. Позже число этих ковалентных связей возрастает, и колла­ геновые фибриллы становятся полностью нерастворимыми. Гистологически зрелая рубцовая ткань представлена параллельными, плотными пучками коллагена, содер­ жащими небольшое количество кровеносных сосудов и клеток в сравнении с непов­ режденными тканями.

В течение 3 месяцев рубец становится плоским, мягким и светлым. Коллагено­ вые фибриллы располагаются гуще, становятся плотнее, кровеносные сосуды сужа­ ются и исчезают. Степень выраженности сил, действующих на рану, очень важна при раневом заживлении. Это обусловливает количество образующейся рубцовой ткани. В то время как фибробласты активно синтезируют коллаген и мукополисахариды, начинается рост капилляров — как почек из соседних сосудов, проникающих в рану и растущих петлями. Увеличивается количество анастомозов, что способ­ ствует увеличению кровоснабжения раны. Многие из этих кровеносных сосудов не­ долговечны, так как с момента снижения синтеза коллагена и отсутствия необходи­ мости в высоком напряжении кислорода они не требуются и регрессируют. Так, рана трансформируется из богатой капиллярами и клетками ткани в относительно аваскулярный, бедный клеточными элементами рубец, состоящий из прочных коллагеновых тканей.

Показателем успеха в лечении раны служит эпителизация раневой поверхнос­ ти. Данный процесс представляет собой ряд последовательных событий, включаю­ щих мобилизацию, миграцию, митоз и клеточную дифференциацию эпителиальных

рость митозов в ране. В ранах, заживающих первичным натяжением, процесс эпителизации может завершиться в течение 24-48 ч.

Заживление раны вторичным натяжением является более сложным процессом. В донорском месте после взятия расщепленного кожного лоскута вначале наблюда­ ется минимальная митотическая активность. Через 36-48 ч митотическая актив­ ность возрастает с утолщением эпителиального слоя. Пролиферация увеличивается от краев раны и из эпидермальных придатков кожи. В полнослойной ране имеет место минимальная миграционная клеточная активность до 3-5 сут, до того как по­ явится адекватное грануляционное ложе. Миграция эпителиальных клеток проис­ ходит в тесной взаимосвязи с грануляционным ложем раны, от краев дермы через грануляционную ткань до встречи с эпителиальными клетками другой стороны раны. Пролиферирующий эпителий нарастает со средней скоростью 1 мм/сут.

Конечным результатом неосложненного процесса раневого заживления являют­ ся образование нежного рубца с небольшим фиброзом, минимальным при наличии раневой контракции и возвращение практически к нормальной структуре ткани и функции органа.

ЗАЖИВЛЕНИЕ ХРОНИЧЕСКОЙ РАНЫ

Лечение хронических ран является значительным бременем, которое ложится на систему здравоохранения, — как по интенсивности проводимого лечения, так и по своей стоимости. Необходимо отметить, что стоимость лечения больных с хро­ ническими ранами для общества и снижение качества жизни пациентов трудно из­ меримы. Лечение хронических ран является областью интенсивного изучения. Каж­ дая хроническая рана уникальна своими физиологическими особенностями, замед­ ляющими раневое заживление. Хотя оказание помощи пациентам с хроническими ранами остается глубоко индивидуализированным, продолжающиеся исследования, особенно в области использования факторов роста, могут позволить лечить эти раны более эффективно, чем ранее.

Если рана при проведении лечения не заживает в течение 8 недель, она счита­ ется хронической. Кожные язвы являются наиболее типичным видом хронических ран. Этому могут способствовать многие факторы, включая сосудистую недостаточ­ ность (венозную или артериальную), длительный воспалительный процесс, некроз вследствие давления, физические агенты, инфекцию и рак (табл. 3).

70% кожных ран возникают как следствие изъязвления в результате повышен­ ного давления (пролежни), диабетические язвы стопы и язвы на почве венозной недостаточности. Заживление хронических ран происходит в результате тех же процессов, как и в случае острых ран, а именно — воспаления, фиброплазии и эпителизации. Хронические раны, однако, отличаются от острых ран, и заживление при этом происходит с формированием избыточной грануляционной ткани, часто с раз­ витием чрезмерного фиброза, ведущего к рубцовой контрактуре и потере функции.

Таблица 3

Этиология хронических ран

Воспалительный ответ на травму может нарушать нормальный клеточный и гу­ моральный ответы. Тяжелое повреждение или наличие некротических тканей, мик­ робов или ишемии первично ответственны за активацию каскада воспалительных реакций, происходящих в ране, и могут способствовать хронизации процесса ране­ вого заживления у пациента. Клеточное повреждение, вызываемое радикалами кис­ лорода, проявляется следующими путями: деградацией гиалуроновои кислоты и коллагена, деструкцией клеточных мембран в результате перекисного окисления жирных кислот в фосфолипидной мембране, повреждение мембран органелл — лизосом и митохондрий — и взаимодействие с важными протеиновыми, энзимными системами. Главным результатом перекисного окисления клеточных мембран явля­ ется продукция эйкосаноидов, как циклооксигеназным, так и липооксигеназным пу­ тями. PGE2 и токсичный лейкотриен В4 (LTB4) были выделены из хронических ран. Возможно, потеря липидов клеточными мембранами изменяет рецепторную функ­ цию и секреторную способность циркуляции и фиксации тканевых клеток в резуль­ тате этих изменений в мембранах. Так, при радиационных повреждениях ран не наблюдается клеточного ответа на стимуляцию цитокинами.

Большое количество протеолитических энзимов изолировано в значительных количествах из подострых и хронических ран. Эластаза, продуцируемая PMN при дегрануляции, разрушает антитромбин III, ускоряя прокоагулянтную активность с выраженным отложением фибрина. Коллагеназы, освобождающиеся в ране, помога-