Общая характеристика раневого процесса

Рана — повреждение кожи на всю ее толщу.
Формирование рубца представляет собой физиологический ответ организма на нарушение целостности тканей и относится к процессам регенерации.
Заживление кожной раны, как и репаративная регенерация других органов и кровеносных сосудов, состоит из серии координированных реакций различных типов клеток поврежденной ткани. Эти реакции регулируются локальными медиаторами:

• факторами роста — цитокинами.

Цитокины представляют собой синтезируемые клетками полипептиды. Первоначально были выделены вещества, вызывающие активную пролиферацию клеток, поэтому их назвали факторами роста. Позднее выяснилось, что они регулируют значительно больше клеточных функций:

• рост;
• дифференцировку;
• миграцию;
• синтез внеклеточного матрикса.

Поэтому факторы роста получили второе название — цитокины.
⚖️ Формирование рубца может быть:

• недостаточным — с образованием хронических язв;
• избыточным — с развитием гипертрофических или келоидных рубцов.

Углубленное знание механизмов репарации тканей позволяет хирургу влиять на процесс рубцевания и его конечный результат.

Основные этапы заживления раны

Процесс заживления представляет собой каскад межклеточных взаимодействий.

Все стадии раневого процесса тесно взаимосвязаны и взаимозависимы.

Фазы раневого процесса

Роль цитокинов в заживлении раны

Тромбоциты и тромбоцитарный фактор роста

Репарация кожной раны начинается немедленно после повреждения. Нарушение целостности сосудов сопровождается выходом элементов крови, прежде всего тромбоцитов, за пределы сосудистого русла.
В течение первых минут агрегированные тромбоциты начинают выделять тромбоцитарный фактор роста — ТцФР.
ТцФР:

• участвует в развитии воспалительной реакции;
• является мощным хемотаксическим агентом для лейкоцитов;
• привлекает белые клетки крови к месту повреждения;
• поддерживает их функциональную активность.

Гранулоциты

Первыми лейкоцитами, покидающими кровеносное русло и поступающими в область повреждения, являются гранулоциты.
Их главная функция — очищение раневой поверхности от:

• бактерий;
• клеточных остатков;
• инородных тел.

Моноциты и макрофаги

Следующими в область повреждения поступают моноциты.
Под действием ТцФР они трансформируются в макрофаги, которые начинают секретировать основные цитокины, определяющие:

• формирование грануляционной ткани;
• дальнейшее течение раневого процесса;
• последующую модуляцию заживления.

Макрофаги синтезируют и выделяют три ключевых цитокина:

Эти цитокины стимулируют пролиферацию:

• фибробластов;
• эндотелиальных клеток.

Формирование грануляционной ткани

Пролиферация фибробластов

Под действием оФРФ происходит интенсивное размножение фибробластов, заполняющих раневое пространство.
Одновременно под влиянием ТФР-β фибробласты синтезируют внеклеточный матрикс.
В его составе преобладают:

• коллаген III типа — эмбриональный;
• коллаген I типа — нормальный, определяющий механические свойства рубца.

Как правило, к концу второй недели заживления коллаген I типа вновь становится основным продуктом деятельности фибробластов. Он составляет около 90% всего коллагена нормальной дермы.

Образование сосудов

оФРФ и ФРСЭ совместно вызывают:

• миграцию эндотелиальных клеток;
• пролиферацию эндотелиальных клеток;
• рост новых сосудов.

Формирование сосудистой сети необходимо для нормального функционирования клеток грануляционной ткани.
📌 Наличие грануляционной ткани является клиническим признаком того, что рана готова к закрытию кожным трансплантатом.

Значение воспаления

Воспаление, и особенно присутствие макрофагов, является неотъемлемым звеном заживления.
Экспериментальное удаление макрофагов из раны приводит к следующим последствиям:

• замедляется очищение раны;
• тормозится пролиферация фибробластов;
• нарушается развитие грануляционной ткани;
• формируются длительно незаживающие раны.

Таким образом, синтезируемые макрофагами факторы роста жизненно необходимы для нормального заживления.
⚠️ Практическое следствие: применение гормональных препаратов в виде инъекций или мазей приводит к замедлению заживления раны.

Эпителизация раны

Необходимым этапом заживления является эпителизация грануляционной ткани. Особенно большое значение она имеет при открытых ранах, края которых не соприкасаются.
Эпителизацию регулируют:

• эпидермальный фактор роста — ЭФР;
• фактор роста кератиноцитов — ФРК.

Эти цитокины выделяются клетками грануляционной ткани и стимулируют пролиферацию эпителиоцитов.
По результатам иммуногистохимических исследований, наиболее интенсивная пролиферация происходит под свободным краем мигрирующего эпидермиса.
⚠️ Кератиноциты способны мигрировать вдоль шовных нитей. Это может приводить к формированию вокруг швов:

• фибротических реакций;
• кист;
• стерильных абсцессов.

Контракция раны

После образования грануляционной ткани начинается ее усадка, или контракция.
Главную роль в этом процессе играют миофибробласты — клетки, напоминающие гладкомышечные.
Миофибробласты:

• контактируют между собой;
• опираются на коллагеновый каркас;
• способны сокращаться;
• вызывают ретракцию раневого пространства;
• уменьшают площадь раны;
• сближают ее края.

Трансформация фибробластов в миофибробласты сопровождается появлением в их цитоплазме актиновых микрофиламентов и происходит под влиянием ТФР-β, секретируемого макрофагами.
В эксперименте in vitro коллагеновый гель, заселенный фибробластами, уменьшался под действием ТФР-β. Этот фактор индуцировал превращение фибробластов в миофибробласты.
📌 Следовательно, присутствие макрофагов необходимо не только для образования грануляционной ткани, но и для ее последующей ретракции.

Формирование и ремоделирование рубца

Превращение грануляционной ткани в рубцовую

Переход грануляционной ткани в соединительную осуществляется за счет:

• уменьшения количества клеток;
• деградации внеклеточного матрикса;
• уменьшения числа капилляров;
• уменьшения числа фибробластов;
• исчезновения миофибробластов.

Апоптоз

Исчезновение клеток происходит посредством апоптоза.
Апоптоз — запрограммированная клеточная смерть, позволяющая регулировать количество клеток в организме.
Продолжительность жизни клеток различается:

• у лейкоцитов и эпителиальных клеток она относительно короткая;
• у нервных клеток завершается вместе с прекращением жизни организма.

Уменьшение числа клеток и исчезновение миофибробластов при превращении грануляционной ткани в рубцовую происходит именно посредством апоптоза.

Деградация коллагена

В процессе трансформации грануляционной ткани уменьшается масса внеклеточного матрикса.
Деградация коллагена происходит под действием коллагеназы. Активность этого фермента регулируется интерлейкином-1 — ИЛ-1, который синтезируется преимущественно лимфоцитами.
Предполагается, что лимфоциты играют ключевую роль:

• в регуляции синтеза коллагеназы;
• в перестройке рубца.

Одновременно снижается синтез коллагена фибробластами. Это связано с уменьшением количества макрофагов, секретирующих ТФР-β.

Повышение прочности рубца

Во время ремоделирования количество коллагена не увеличивается. Рост прочности обеспечивается его структурной перестройкой:

• первоначально волокна ориентированы беспорядочно;
• затем они организуются;
• прочность соединения дермальных слоев и рубца резко возрастает.

Наиболее выраженное повышение прочности отмечается на 42–63-и сутки после операции.

Эпителизация и сроки снятия швов

Эпидермис обычно закрывает рану к 3–7-му дню. Снятие кожных швов начинают приблизительно в эти сроки, однако конкретный срок зависит от локализации.

При этом ранняя эпителизация не означает восстановления механической прочности раны.
Прочность раны на разрыв:

• достигает только 50% нормы к концу 6-й недели;
• даже после нормального заживления составляет лишь 70–80% прочности неповрежденной кожи.

📌 Для удержания краев раны на протяжении 42–63 дней целесообразно использование внутрикожных швов из рассасывающегося синтетического материала.

Свойства кожного рубца

Любая кожная рана у взрослого человека заживает с образованием рубца.
Размер рубца может существенно различаться:

• после резаной раны он может быть практически незаметным;
• после заживления раны с большим дефицитом кожи рубец может быть значительно выражен.

Рубец является итогом организации соединительной ткани и отличается от окружающей кожи:

• большей хрупкостью;
• меньшей эластичностью;
• отсутствием волосяных фолликулов;
• отсутствием потовых желез.

Только у плодов человека на ранних этапах внутриутробного развития возможно заживление по регенераторному типу. В этом случае восстанавливаются близкие к нормальным:

• архитектоника эпидермиса;
• архитектоника дермы;
• сетчатый коллагеновый матрикс;
• придатки кожи.

Виды заживления ран

Различают три основных пути заживления.

Первичное натяжение

Первичное заживление возможно, если рана закрыта:

• прямым сопоставлением и ушиванием краев;
• лоскутом;
• кожным трансплантатом.

Вторичное натяжение

Вторичное натяжение, или спонтанное заживление, характерно для ран, оставленных открытыми.
Оно зависит от:

• контракции раны;
• эпителизации раневой поверхности.

Средняя скорость эпителизации составляет около 1 мм в сутки.

Третичное натяжение

Американские хирурги выделяют третичное натяжение — отсроченное закрытие раны вторичными швами через несколько дней после повреждения.

Факторы, влияющие на заживление

На заживление раны воздействуют местные и общие факторы.

Местные факторы

Местными факторами хирург может в той или иной степени управлять, поэтому их необходимо учитывать при выборе хирургической техники.

Общие факторы

Общими факторами хирург непосредственно управлять не может, но обязан учитывать их при планировании и проведении лечения.
К ним относятся:

• систематическое применение стероидных гормонов;
• проведение химиотерапии в ранние сроки;
• избыточная масса тела и ожирение;
• хронические заболевания;
• онкологические заболевания;
• сахарный диабет и другие нарушения.

Гипертрофические и келоидные рубцы

Гипертрофический рубец

Гипертрофические рубцы характеризуются недостаточным созреванием рубцовой ткани и сохранением остатков грануляций.
Для них характерны:

• присутствие миофибробластов;
• большое количество клеток;
• повышенная плотность микрососудов;
• повышенный фиброз;
• активная ретракция.

📌 Гипертрофический рубец не выходит за первоначальные границы раны.

🖼️Гипертрофические послеоперационные рубцы передней брюшной стенки

Келоидный рубец

Келоидные рубцы характеризуются:

• чрезмерным накоплением внеклеточного матрикса;
• разрастанием за пределы первоначального повреждения;
• вовлечением окружающей кожи;
• ростом, напоминающим рост доброкачественной опухоли.

Отличия гипертрофического рубца от келоида

🖼️ Келоидные рубцы

Значение ТФР-β в развитии гипертрофических рубцов

Присутствие макрофагов и фибробластов в гипертрофическом рубце определяет высокий уровень ТФР-β — приблизительно в три раза выше, чем в нормальном рубце.
ТФР-β является:

• наиболее мощным стимулятором синтеза коллагена;
• единственным известным индуктором трансформации фибробластов в миофибробласты.

Поэтому гипертрофические рубцы:

• отличаются повышенным фиброзом;
• активно сокращаются;
• со временем уменьшаются.

Контрактура кожного рубца имеет ту же природу, что и контрактуры в других органах, включая формирование капсул вокруг эндопротезов молочной железы.
Персистирующее хроническое воспаление поддерживает высокую концентрацию цитокинов, ответственных за сохранение элементов грануляционной ткани. Это сопровождается одновременными:

• ростом гипертрофического рубца;
• его контракцией.

Лечение патологических рубцов

Противовоспалительная терапия

Одним из методов лечения гипертрофических рубцов является противовоспалительная терапия препаратами:

• Кеналог;
• Дипроспан.

Расчет дозы Кеналога-40

Препарат вводят 1 раз в месяц в течение 4–6 месяцев. Расчет дозы с учетом площади рубца:

Другие методы

К другим способам лечения гипертрофических рубцов относятся:

• блокирование перекисного окисления путем наложения силиконовых пластин или повязок;
• рентгенотерапия Букки-лучами;
• другие методы воздействия.

Хирургическое лечение келоидов

⚠️ Изолированное хирургическое иссечение келоидного рубца в пределах здоровой кожи сопровождается рецидивом в 100% случаев.
Поэтому хирургический метод не применяется самостоятельно.
При необходимости хирургической коррекции:

1. рубец предварительно «размягчают» введением Кеналога или Дипроспана;
2. основную массу рубца иссекают в пределах измененных тканей;
3. оставляют миллиметровую полоску патологической рубцовой ткани.

Экспериментальных моделей гипертрофических и келоидных рубцов не существует, что существенно затрудняет разработку новых методов лечения.
Перспективные направления могли бы включать:

• стимуляцию апоптоза;
• блокирование продукции ТФР-β.

Однако проведенные исследования пока не дали действительно обнадеживающих результатов.

Использование цитокинов при хронических ранах

Дефицит цитокинов

В грануляционной ткани и экссудате длительно незаживающих ран обнаруживаются более низкие концентрации цитокинов, чем в нормально заживающих ранах.
Особенно выражен дефицит ТцФР: в хронических ранах он практически полностью отсутствует.
Это послужило основанием для попыток влиять на заживление путем непосредственного нанесения цитокинов на раневую поверхность.

Экспериментальное применение ТцФР

В эксперименте на крысах введение ТцФР в рану ускоряло образование грануляционной ткани, содержащей большое количество:

• макрофагов;
• фибробластов.

Местное действие ТцФР усиливало моноцитарно-макрофагальную инфильтрацию и опосредованно повышало уровень ТФР-β. В свою очередь, ТФР-β стимулировал синтез коллагена.

Экспериментальное применение ТФР-β

Аппликации или инъекции ТФР-β приводили к:

• накоплению большого количества фибробластов;
• усиленному синтезу коллагена;
• увеличению прочности соединения краев резаной раны.

Повышение прочности было обусловлено увеличенным отложением коллагена между соприкасающимися краями.
Однако одновременно:

• расширялась зона фиброза;
• увеличивалась зона рубцевания;
• рубец становился более грубым.

Экспериментальное применение оФРФ

Резаные раны, подвергнутые воздействию оФРФ, характеризовались:

• повышенным содержанием клеточных элементов;
• сниженной устойчивостью к разрыву.

Этот эффект объяснялся ингибирующим воздействием оФРФ на синтез коллагена фибробластами. В результате рана становилась менее прочной, а ее края расходились даже при слабом растяжении.

Экспериментальное применение ФРК

В эксперименте на кожных ранах свиней ФРК вводили только в одну половину раны, а противоположная «зеркальная» половина служила контролем.
В зоне воздействия ФРК эпидермис был значительно толще, чем в контрольной части раны.

Клиническое применение цитокинов

Цитокины применялись преимущественно для:

• стимуляции воспалительного эффекта;
• нормализации образования грануляционной ткани;
• лечения длительно незаживающих язв при диабете;
• лечения язв при венозной недостаточности;
• лечения пролежней у пациентов с параличами;
• воздействия на трофические язвы.

Регулярные аппликации ТФР-β на язвы нижних конечностей при венозной недостаточности увеличивали объем грануляционной ткани.
Также изучалось влияние:

• ТцФР;
• оФРФ.

Во всех наблюдениях отмечался субъективный положительный эффект в отношении скорости заживления. Однако получить статистически значимые результаты не удалось.
Возможные причины:

• период полураспада цитокинов составляет всего несколько часов;
• концентрация медиатора в области повреждения оказывается недостаточной;
• для положительного эффекта может требоваться совместное действие нескольких цитокинов.

Герметичные абсорбционные повязки

Идея сохранить содержащиеся в экссудате гранулирующей раны цитокины была реализована при создании специальных герметичных повязок.
Наиболее распространены абсорбционные герметичные повязки типа AQUACEL.
Их волокнистый материал:

• при смачивании превращается в гель;
• обеспечивает аспирационный эффект;
• удерживает экссудат в контакте с гранулирующей поверхностью;
• препятствует потере экссудата;
• поддерживает среду, богатую факторами роста.

⚠️ Такие повязки ускоряют заживление преимущественно уже гранулирующей раны, но малоэффективны для «оживления» хронических язв.
Их часто применяют для ускорения заживления:

• неглубоких ожогов;
• донорских зон после взятия кожных трансплантатов.

Генная терапия ран

Новым подходом к созданию высокой концентрации цитокинов в раневом пространстве является применение генетических методов, или методов молекулярной биологии.
Цель — заставить клетки раны синтезировать необходимый цитокин либо прекращать его синтез.

Трансфекция клеток вне организма

Один из способов заключается в следующем:

1. из раны выделяют кератиноциты или фибробласты;
2. клетки культивируют in vitro;
3. в них вводят молекулы ДНК или РНК;
4. изменяют синтез определенного фактора;
5. трансфектные клетки повторно пересаживают в рану.

Прямой перенос ДНК в клетки раны

Другой подход предусматривает непосредственное введение ДНК в клетки заживающей раны.
Для этого использовали микрогранулы золота:

1. гранулы покрывали молекулами ДНК;
2. при помощи генной пушки их вводили в края раны;
3. клетки включали ДНК;
4. начинался либо прекращался синтез определенного цитокина.

Этот метод применялся для переноса генов, кодирующих синтез:

• ТФР-β;
• факторов роста эндотелия.

В экспериментах удалось добиться:

• высокой концентрации цитокинов;
• значительного ускорения заживления.

Однако внедрение генетических методов в клиническую практику затруднено из-за:

• недостатка сведений о возможных побочных эффектах;
• неизвестных отдаленных последствий;
• несовершенства механизмов прекращения действия трансфектных клеток.

При этом последнее поколение перевязочных средств уже основано на включении цитокинов в состав повязок.

Практическое значение

Изучение цитокинов и факторов роста привело к существенному изменению представлений о регуляции межклеточных взаимодействий.
Цитокины участвуют:

• в росте тканей;
• в регенерации;
• в заживлении ран;
• в формировании грануляционной ткани;
• в синтезе коллагена;
• в ангиогенезе;
• в эпителизации;
• в контракции;
• в ремоделировании рубца.

Многие из этих регуляторов уже выделены, а их действие достаточно хорошо изучено. Однако клиническое применение полученных знаний находится только на начальном этапе.
Перспективы дальнейшего развития связаны:

• с генетическими технологиями;
• с совершенствованием переноса генов в клетки;
• с созданием перевязочных материалов, содержащих цитокины.

✅ Знание механизмов раневого процесса особенно важно для хирурга, стремящегося обеспечить первичное заживление раны с формированием оптимального рубца.