3 курс / Общая хирургия и оперативная хирургия / Справочник_хирурга_Раны_и_раневая_инфекция_Абаев_Ю_К

в ряде случаев этот процесс носит характер беспорядочного и может привести к дезорганизации структурной интеграции, потере функции и косметическому де­ фекту. Раневая контракция начинается примерно с конца 1 недели после ранения. В это время часть раневых фибробластов трансформируется в специализирован­ ные клетки, которые содержат а-гладкомышечный актин (нормальный фибробласт содержит |3- и у-актин). Эти специализированные клетки называются миофибробластами.

Миофибробласты способны образовывать прочное внутриклеточное прикреп­ ление посредством десмосом и прилипания. Так как миофибробласты прилипают один к другому, а также к краям раны, подлежащая грануляционная ткань сокраща­ ется, стягивая края раны навстречу друг другу. Одновременно синтезируется, от­ кладывается коллаген и формируются поперечные связи между волокнами, форми­ руя ригидное раневое ложе. Существуют, однако, различные мнения о точной роли миофибробластов в раневой контракции. В некоторых исследованиях показано, что миофибробласты присутствуют в контрактирующих ранах в высокой концентрации и с высокой экспрессией а-гладкомышечного актина после завершения контракции раны. Это обычно имеет место между 12 и 15 сут после ранения.

Экспрессия гладкомышечного а-актина также имеет связь с инициированием клеточного апоптоза (программированной клеточной смерти) и может отражать терминальные процессы дифференцировки. Экстрацеллюлярный матрикс сам спо­ собен к контракции в отсутствие миофибробластов, особенно если содержание кол­ лагена типа III высокое в присутствии таких факторов роста, как TGF-р, и PDGF. Действуют ли эти механизмы целиком in vivo пока не ясно.

Трансформация фибробластов в миофибробласты инициируется TGF-Р и меха­ ническими стимулами, генерируемыми силами, препятствующими раневой контрак­ ции. Когда эти силы ослабляются, клеточная поверхность фибронектина освобож­ дается, и рецепторы на клеточной' поверхности миофибробластов становятся мало­ чувствительными к факторам роста, таким как PDGF и EGF, и возвращаются в нестимулированное состояние. Точный механизм этого процесса не известен, но сниже­ ние регуляции миофибробластов, вероятно, связано с циклическим аденозин-моно- фосфат/протеин-киназа А путем. Апоптоз раневых фибробластов наблюдается, после того как раневая контракция останавливается. Апоптоз миофибробластов на­ блюдается, даже если в рану добавляются факторы роста.

Раневая контракция является мощной силой, которая продолжается и после за­ живления раны. Эпителизация раны сама по себе не может остановить процесс ра­ невой контракции. Кожный трансплантат, помещенный на гранулирующую рану, ингибирует контракцию в пропорции количества дермы, помещенной в рану, а не абсолютной толщины лоскута. Если начинает формироваться контрактура с огра­ ничением функции, остановке данного процесса способствует помещение полнослойного кожного лоскута на рану. Даже при самом внимательном отношении к деталям, при заживлении некоторых ран формируется гипертрофический рубец, либо келлоид, о чем будет сказано ниже.

2 2 Инфекция и рана

Продукция грануляционной ткани

Кроме раневой контракции, хронические раны отличаются от острых ран коли­ чеством образующейся грануляционной ткани. Грануляционная ткань состоит из многочисленных капилляров и поддерживающего матрикса, богатого фибробластами, воспалительными клетками, эндотелиальными клетками, перицитами и миофибробластами. Первичным стимулом для неоваскуляризации грануляционной ткани является сосудистый эндотелиальный фактор роста (VEGF) и фактор роста фибробластов 2 (FGF2), также известный как основной фактор роста фибробластов (bFGF). Когда VEGF удаляется из ран, в эксперименте наблюдается почти полное отсутствие грануляционной ткани. Кроме того, когда эндотелиальные клеточные поверхност­ ные интегрины (ау и (33) блокируются специфическими ингибиторами-пептидами, либо антителами антиинтегринами, раневой ангиогенез останавливается и нор­ мальное раневое заживление невозможно. j^

С прогрессированием раневого заживления, грануляционная ткань превращает­ ся из ткани, богатой клеточными элементами и высоковаскуляризированной, в от­ носительно аваскулярный и бесклеточный матрикс коллагена. Апоптоз, как пред­ полагается, является механизмом, посредством которого клетки, присутствующие в грануляционной ткани, удаляются из раны. После заживления раны, все больше и больше клеток обнаруживается в различных стадиях апоптоза.

Нарушение этого процесса приводит к образованию хронической раны с высо­ кой степенью содержания клеточных элементов и образованием выраженной рубцовой ткани. Это часто наблюдается в ожоговых ранах, которые остаются открыты­ ми более 3 недель, когда формируется рубцовая контрактура или гипертрофичес­ кий рубец. Миофибробласты также исчезают после заживления раны и претерпева­ ют прогрессивную фрагментацию ДНК. Дифференциация фибробласта в миофибробласт может хорошо представлять конечные этапы дифференцировки, из кото­ рых эти клетки не могут дедифференцироваться. Точные стимулы для инициации апоптоза неизвестны.

В гранулирующих ранах, покрытых кожным трансплантатом, наблюдается быст­ рая резорбция клеточных элементов. Возможные механизмы, ответственные за это, наблюдаются во взаимодействии факторов роста, таких как TNF, TGF-(3, TGF-oc и PDGF, которые освобождаются из тромбоцитов, лейкоцитов и моноцитов.

Факторы роста

В настоящее время исследования по раневому заживлению сфокусированы на использовании факторов роста для лечения хронических ран. Факторы роста впер­ вые были открыты из-за их способности стимулировать митозы клеток в бессыво­ роточной культуре (табл. 5).

Как теперь установлено, они играют роль в клеточном делении, миграции, диф­ ференциации, протеиновой экспрессии и продукции энзимов. Факторы роста могут

оказывать эффект на клетки-мишени в виде паракриновой, аутокриновой, интеркриновой (действуя внутри клетки, которая продуцирует их) или эндокриновой ма­ нере. Почти все они являются пептидами, которые связываются с клетками-мише­ нями посредством высокоаффинной клеточной поверхности, на которой располо­ жены рецепторы протеинов. Рецепторные. связи вызывают внутриклеточные реак­ ции, которые до конца не ясны. •

Многие факторы роста инициируют внутриклеточно фосфорилирование фраг­ ментов тирозина в белки. Активация клеточного рецептора внутриклеточными ки- • назами может также активировать G протеины (гуанин нуклеотидный регулятор протеинов) и, в свою очередь, активировать протеинкиназу С путем inositol фосфорилированного пути. Активация протеин киназы С может также способствовать внутриклеточному притоку кальция.

Конечным результатом протеиновой энзиматической активации является нару­ шение генной экспрессии, ответственной за белковый синтез и клеточную проли­ ферацию. Факторы роста потенцируют заживление ран, стимулируя ангиогенез и клеточную пролиферацию, влияя на продукцию и деградацию экстрацеллюлярного матрикса и одновременно являются хемоаттрактантами для воспалительных клеток и фибробластов.

Острые раны содержат многие факторы роста, которые играют решающую роль в исходных фазах раневого заживления. PDGF, например, освобождаются из тром­ боцитов вскоре после тромбоза сосудов и достижения гемостаза. Процессы в нача­ ле раневого заживления отражают точный баланс между протеолитической актив­ ностью и синтезом матрикса, что приводит к неосложненному и быстрому раневому заживлению. В хронических ранах этот баланс нарушается. Понимание нарушения этого равновесия факторов роста в хронических ранах может позволить лучше их использовать в лечении этих проблемных ран.

Раневое заживление происходит с контролируемой репликацией специализиро­ ванных клеток. Жидкость, собранная из острых ран, стимулирует синтез ДНК, уве­ личивая его в три раза, по сравнению с фибробластами, растущими в бессывороточ­ ной культуре. И, наоборот, жидкость, собранная из хронических ран, уменьшает синтез ДНК в культуре фибробластов. D.M. Cooper et al. (1996) количественно про­ демонстрировали, что в хронических ранах снижен уровень PDGF, bFGF, EGF и в сравнении с острыми ранами. Другие исследователи заметили, что снижение кон­ центрации факторов роста, вероятно, не существенно для полного объяснения уменьшения скорости раневого заживления.

Язвы на почве венозной недостаточности и диабета, например, не имеют полно­ го отсутствия факторов роста. Факторы роста присутствуют, однако они могут быть изолированы в фибриновой муфте, которая окружает капилляры и делает их неак­ тивными. Даже если факторы роста присутствуют в хронической ране, наличие ра­ невых протеиназ может играть важную роль в нейтрализации их эффекта. Для того • чтобы факторы роста оказывали положительное влияние на раневое заживление,

необходимо присутствие минимальной критической концентрации физиологичес­ ки активного гормона в ране.

Если факторы роста продуцируются недостаточно, или быстро метаболизируются, раневое заживление будет нарушаться. Все эти факторы должны рассматривать­ ся, когда планируются исследования по изучению влияния факторов роста на за­ живление хронических ран. Кроме того, надо учитывать присутствие различных компонентов в разных хронических ранах. Найти сравнимые популяции пациентов с хроническими ранами довольно трудно. Проведение рандомизированных, про­ спективных, плацебо-контролируемых испытаний с применением факторов роста трудно осуществимо.

В ряде исследований оценивался эффект влияния экзогенно внесенных фак­ торов роста на заживление хронических ран. Одно из первых таких исследова­ ний было выполнено D.K. Knighton et al. (1986). Данные исследователи приме­ няли аутологичную смесь, полученную из тромбоцитов, и содержащую PDGF, , PDAF, PF4, производный из тромбоцитов эпидермальный фактор роста (PDEGF) и другие неизвестные факторы. Результаты исследования демонстриро­ вали ускорение раневого заживления по сравнению с контролем. При лечении пролежней PDGF-BB и bFGF были получены обнадеживающие результаты, а при использовании — положительного эффекта получено не было. Интерлейкины, как считается, активируют макрофаги, гранулоциты и моноциты, а также стимулируют секрецию других факторов роста. Однако клиническое изучение IL-1 не показало какого-либо ускорения раневого заживления по сравнению с пациентами, леченными плацебо. Для лечения варикозных язв применяли EGF и . PDGF с успехом использован для лечения диабетических язв стопы и в настоящее время на рынке имеется в наличии коммерческий препарат US Food and Drug Administration (FDA).

В исследованиях по эпителизации донорских мест после взятия расщепленного лоскута кожи показаны обнадеживающие результаты. Эти раны более однородны, что позволяет стандартизировать эти исследования. Первое из этих исследований предпринято G.L. Brown et al. (1990). Было продемонстрировано ускорение зажив­ ления донорских мест на 1 сут при использовании местно EGF. Однако это различие клинически не имело большого значения. D.N. Herndon et al. (1992) использовали гормон роста у детей с ожогами, у которых забирали кожные трансплантаты. В этой ситуации наблюдалось ускорение заживления ран и уменьшение длительности гос­ питализации.

Несмотря на возрастающее число клинических исследований, показывающих положительный эффект от местного применения факторов роста, сами по себе фак­ торы роста не способствуют заживлению хронических ран, если не учитывается патология, на фоне которой развивается раневой процесс. Параллельно необходи­ мы усилия по лечению системных и локальных факторов, способствовавших разви­ тию хронической раны, таких как артериальная недостаточность, венозная гипер-

26 Инфекция и рана

тензия, васкулит, отек, диабет и инфекция, перед тем как надеяться на эффект от терапии факторами роста.

Не все хронические раны, однако, можно лечить факторами роста, даже если основная патология корригируется. Гетерогенность хронических ран делает котролируемые проспективные рандомизированные исследования очень трудными, если вообще возможными, а полученные данные трудны для сравнения. Факторы роста могут служить как локальные стимуляторы раневого заживления, которые способ­ ствуют процессам заживления преодолеть ингибирующее действие неблагоприят­ ных раневых условий.

Изучение раневого заживления фетальных тканей помогает объяснить неко­ торые наблюдения, сделанные по отношению к хроническим ранам. Фетальные раны имеют малую тенденцию к рубцеобразованию и в них не образуется замет­ ных количеств грануляционной ткани. Интересно, что поврежденные фетальные ткани не содержат заметных количеств , тогда как раны взрослых в изоби­ лии содержат данную изоформу. Считается, что факторы роста семейства TGF в первую очередь ответственны за образование чрезмерного рубца, особенно изоформы и . Изоформа недавно описана и может оказывать ингибирую­ щее действие на образование рубца, являясь природным антагонистом TGF-(3a и

антителами против этих двух изоформ. Наблюдалось уменьшение рубцеооразова-

уменьшению рубцеобразования. Эти цитокины уменьшают пролиферацию фибробластов и уменьшают синтез коллагена и фибронектина, уменьшая продукцию тРНК для коллагена типа I и III. Содержание коллагенового гидроксипролина так­ же уменьшается.

Применение антител к воспалительным цитокинам и IL-I также доказы­ вает эффективность в уменьшении послеожогового образования рубцовых кон­ трактур на модели грызунов. Эти исследования, цель которых — способствовать нормальному раневому заживлению точным использованием раневых факторов роста, одновременно ингибируя чрезмерное формирование рубцовой ткани, вы­ зывают интерес.

Чрезмерное образование рубцовой ткани является другой формой хроничес­ кой раны. Несмотря на первичное закрытие раны, возможны отклонения от нор­ мального процесса заживления в сторону его хронизации, обусловленного фибропролиферативными расстройствами. Эти отклонения характеризуются чрезмер­ ным отложением коллагена, либо вследствие чрезмерной продукции коллагена, протеогликанов и фибронектина, а также нарушением процесса деградации структурного коллагенового матрикса. Имеются две формы фибропролиферативных расстройств, вызывающих особый интерес — гипертрофическое рубцевание и келлоидообразование.

Матриксные металлопротеиназы

Жидкость, присутствующая в ранах, интенсивно изучается. В заживающих ра­ нах образуется фибриновый сгусток, играющий важную роль в гемостазе, закрытии раны и контроле над бактериальной контаминацией. Сгусток, однако, сам по себе физически повреждает эпителизацию раны и отложение коллагена. Поэтому фиб­ риновый сгусток должен быть удален до образования грануляционной ткани. Дег­ радация сгустка происходит посредством воздействия раневых переваривающих энзимов, таких как коллагеназы, плазмин и протеогликаны, освобождаемые мак­ рофагами, тучными клетками, эндотелиальными клетками, кератиноцитами и фибробластами.

Мигрирующие кератиноцйты способствуют экспрессии активаторов укрокиназы (иРА) и активаторов тканевого плазминогена (tPA), которые конвертируют плазминоген в активную форму плазмин. Кератиноцйты также способствуют по­ вышению продукции раневых матриксных металлопротеиназ (ММР), таких как ММР-9 (желатиназа В), ММР-1 (кишечная коллагеназа), ММР-10 (stomelysin-2) и многих других. Присутствие ММР существенно для раневого заживления и может быть ответственно за невозможность заживления хронических ран. Большое зна­ чение в этих процессах играют и тканевые ингибиторы матриксных металлопро­ теиназ (ПМР).

Последние данные показали, что хронические раны содержат много нейтрофилов, которые секретируют ММР-8 и эластазы, ведущие к чрезмерной белковой дег­ радации и инактивации раневых факторов роста. В настоящее время известно четы­ ре ММР, которые в состоянии деградировать фибриллярный коллаген. ММР-1. Секретируется главным образом кератиноцитами в краях раны. ММР-2 (желатиназа-2). Мало изучена. Обычно находится в соотношении 1:1 к TIMP-2. ММР-8. Экспрессируется главным образом раневыми нейтрофилами и найдена в высокой концентрации в раневых тканях при наличии изъязвлений, таких как пародонтоз, ревматоидный артрит и остеоартрит. ММР-13. Локализуется только в опухолевых клетках при раке молочной железы. Роль в процессе раневого заживления не ясна.

Хронические раны содержат высокие концентрации ММР в сравнении с острыми ранами. Например, нейтрофильная эластаза присутствует в концентрации в 10-40 раз выше в хронических ранах, чем в острых. Высокий уровень протеолитической активности может привести к продолжительной деградации эндогенных соедине­ ний, также как и дополнительных гормонов роста в хронической ране. Необходимо заметить, что когда имеет место раневая эпителизация, продукция ММР-кератино- цитами прекращается. Одновременно с этим формируется десмосомальное прикреп­ ление между кератиноцитами и базальной мембраной. ММР обычно регулируется TIMP-1 и TIMP-2. Изменение концентрации TIMP в ране может осуществляться путем снижения энзиматической деструкции эндогенных и экзогенных факторов роста, присутствующих в хронической ране.

ЗАЖИВЛЕНИЕ ХИРУРГИЧЕСКОЙ РАНЫ

Понимание процессов заживления операционной раны способствует улучше­ нию хирургического мышления, уменьшению числа осложнений и улучшению ре­ зультатов лечения.

Миграция эпидермиса через раневой дефект, края которого соединены встык, обычно происходит между 2 и 3 сутками. При отделении струпа видно, что место заживления ниже окружающей здоровой ткани. Это возникает вследствие того, что плоскость миграции клеток располагается ниже поверхности струпа, а также пото­ му, что у края раны при формировании струпа создается давление на раневую по­ верхность. В результате происходит некоторое «вворачивание» даже при наличии хорошего гемостаза в коже и подкожной клетчатке раны и идеальном сближении краев раны посредством сшивания.

Травма от прошивания. Важно знать, что по следу от иглы при прошивании кожи происходит миграция эпителия. Эти стежковые пути могут рассматриваться как маленькие резаные раны. Тщательное исследование показало, что рост эпителия в этих ранах происходит между 3 и 8 сут после прошивания и заканчивается, когда мигрирующие клетки из области вкола иглы встречаются с мигрирующими клетками из области ее выкола, т.е., когда имеет место «контактное» торможение.

«Стежковые следы» и абсцессы. Иглы, как и скальпель, рассекают не только эпидермис и дерму, но и большое количество разнообразных кожных придатков. В поврежденных тканях развиваются процессы, направленные на восстановление их целостности. Однако восстановление тканей, создаваемое околошовными кератинизирующими клетками эпидермиса и эпителия, связанного с соединительно­ тканными компонентами, несовершенно.

В результате локального действия инородного тела (лигатуры) возникает реак­ ция тканей, которая часто принимается за инфекцию на месте шва. Эти реакции обычно называют «стежковыми» (лигатурными) абсцессами. Более того, в таких' случаях смещенный эпителий из травмированных придатков кожи может формиро­ вать маленькие кератинизированные кисты. Клинически они выглядят как неболь­ шие, плотные, белые или желто-белые папулы, нередко принимаемые за милиарные или эпидермоидные кисты. Между 10 и 25 сут обычно происходит обратное разви­ тие этих образований с последующим замещением рубцовой тканью. «Стежковые» абсцессы, как правило, разрешаются, а милиарные кисты могут остаться.

Ранения, сопровождающиеся гибелью большого количества дермы и ее придат­ ков, должны восстанавливаться путем замещения дефекта соединительной тканью и образования рубца. Обязательным компонентом соединительной ткани являются три белка: коллаген, ретикулин и эластин. В состав соединительной ткани входит также скрепляющее вещество, состоящее из мукополисахаридов, мукопротеинов и гликопротеинов (гликозаминогликанов). Своей прочностью, физическим и механи­ ческим свойствам рубцовая ткань обязана коллагену, составляющему около 50%

массы рубца. Понимание процесса синтеза коллагена имеет несколько практичес­ ких аспектов в связи с разнообразием ран и атипичным формированием рубца.

Механическая прочность раны. С точки зрения хирурга важно знание фиброгенеза и созревания коллагена начиная с 1 недели. В начальном периоде хрупкие фибриллы коллагена начинают превращаться в прочные, нерастворимые перепле­ тающиеся волокна. Они в свою очередь организуются в ориентированные структу­ ры, обеспечивающие механическую прочность восстанавливаемой ткани. В проти­ воположность распространенному представлению о том, что раны заживают в тече­ ние нескольких недель, экспериментальные исследования показывают, что созрева­ ние соединительной ткани, изменение веса, формы и предела прочности до сравни­ тельно постоянной величины происходит в период от 2 мес до 1 года.

Практически хирург чаще всего имеет дело с ранами в первые 3 мес после ране­ ния, когда раны приобретают большую часть своей окончательной прочности. Фибропластические процессы минимальны в течение первых 4-6 сут после ранения, сопровождающегося в этот период сосудистой и воспалительной реакцией, регене­ рацией эпидермиса и формированием струпа. В этот латентный период (lag-фаза), предшествующий продукции коллагена, запас прочности раны при растяжении в большей степени зависит от адгезии эпидермальных клеток. При сближении краев тканевого дефекта запас прочности при растяжении зависит первоначально от на­ ложенных швов.

Фаза продукции коллагена продолжается от 5-6 сут до тех пор, пока процессы заживления не завершатся. Некоторые структурные характеристики быстро меня­ ются между 5 и 10 сутками после начала фиброплазии и совпадают с увеличением запаса прочности раны. Рост запаса прочности связан с увеличением нераствори­ мости коллагеновых волокон, с более плотным «упаковыванием» коллагеновых фибрилл и организацией их в крупные узлы.

Несмотря на относительную стабилизацию биохимических реакций в течение первых 2 недель, когда в большинстве случаев удаляются кожные швы, рана имеет только 3-5% исходной прочности ткани на месте ранения или около 7% оконечного запаса прочности после завершения формирования послеоперационного рубца. В течение 3 недели раны приобретают около 20% их конечной прочности, а спустя месяц — 50%. Эти 50% составляют только 35% первоначальной прочности ткани. Необходимо отметить, что прочность ран никогда не достигает более 80% прочнос­ ти здоровой, неповрежденной кожи, даже по прошествии 60-150 суток, когда завер­ шается окончательное формирование коллагеновых волокон в рубцовой ткани.

Хирургический аспект регенерации. Дефект ткани во всю толщину кожи за­ живает следующим образом: происходит восстановление соединительной ткани, формирование рубца и контракция раны. Раны, при которых не наблюдается полнослойного дефекта кожи (поверхностные повреждения, ожоги и ссадины), имеют сохраненными многие придатки кожи. Поэтому после первых двух дней новый эпи­ дермис буквально «разливается» от каждой из поврежденных потовых и сальных желез и фолликулярных структур на дне и стенках раны.