Механизмы клеточно-гуморальной кооперации и морфологические основы раневого процесса

(фазы раневого процесса)

Фаза воспаления

Местной начальной реакцией организма на травму является спазм сосудов в области раны, сменяющийся их расширением, повышением проницаемости сосудистой стенки и быстро нарастающим отеком, получившим название «травматический отек». Спазм артериол, обусловленный выбросом адреналина из нервных окончаний, длится 10-15 сек. Далее формируется стадия артериальной гиперемии, связаная с действием на микрососуды гистамина, брадикинина, серотонина, кининокиназ и др. веществ, (медиаторов 1 порядка) вышедших из клеток в момент повреждения (первичная альтерация). Позже под влиянием тех веществ, которые образовались в момент первичной альтерации в результате активизации протеолитических и окислительных ферментов, из неповрежденных клеток высвобождаются и синтезируются медиаторы 2 порядка: гистамин, серотонин, брадикинин, гепарин, каллекриины, кинины, простагландины, лейкотриены, тромбоксан, Н2О2, пероксинитрит, оксид азота, TNF-a, IFN-g, которые вызывают вторичную альтерацию и оказывают влияние на сосудистую проницаемость и миграцию лейкоцитов и тромбоцитов. Происходит местное расширение сосудов и в связи с этим улучшение доставки к очагу повреждения новых порций крови – количества лейкоцитов, стимуляторов роста и других факторов, способствующих регенерации клеток и тканей. Освободившиеся при распаде лейкоцитов вещества (нуклеопротеиды и др.) стимулируют рост и усиливают митотическое деление восстанавливающих клеток.

В результате повреждений микрососудов и межклеточного матрикса, цитолиза эндотелиоцитов происходит прямой контакт высокомолекулярного кининогена, XII фактора свертывания крови и прекалликреина с субэндотелиальным и межклеточным коллагеном. Кроме того, происходит адгезия к субэндотелиальному коллагену тромбоцитов. Медиатором адгезии тромбоцитов является фактор фон Виллебранда. В результате контакта с коллагеном активируется XII фактор свертывания крови, что запускает действие плазменных механизмов гемостаза. При этом поврежденные эндотелиоциты высвобождают тканевой тромбопластин. Тромбопластин вызывает действие внешних по отношению к плазме крови механизмов свертывания. Высвобождение тканевого тромбопластина вызывает повышенное образование тромбина (второго фактора свертывания крови), что обусловливает повышенную агрегацию активированных тромбоцитов. Активированные тромбоциты высвобождают тромбоксан A2. В ответ активированные травмой и гипоксией эндотелиальные клетки высвобождают антагонист тромбоксана простациклин, который тормозит агрегацию тромбоцитов. Если повреждения тканей достигают определенной степени выраженности, то рост секреции простациклина не ограничивает спазма и тромбоза микрососудов, вызванных тромбоксаном. Стаз и тромбоз микрососудов становятся отправной точкой развития воспаления в очаге первичной травматической альтерации. Одновременно с активацией механизмов гемостаза происходит активация калликреин-кининовой системы. Это происходит через активацию прекалликреина активированным двенадцатым фактором свертывания крови.

В результате активации прекалликреина растет образование калликреина. Последний является хемоаттрактантом по отношению к нейтрофильным гранулоцитам. Активация калликреином нейтрофилов в просвете микрососудов обусловливает высвобождение полиморфонуклеарами эластаз. Действие эластаз служит одной из причин вторичной альтерации.

Действие калликреина на кининоген (высокомолекулярный) обусловливает образование брадикинина. Эффект брадикинина как медиатора воспаления складывается из дилятации артерий небольшого диаметра и артериол, а также из роста проницаемости стенок микрососудов и особенно венул. Рост проницаемости стенок микрососудов происходит посредством расширения пространств между клетками сосудистой стенки. Калликреин, повышая активность урокиназы, усиливает трансформацию плазминогена в плазмин. Кроме того, образование плазмина происходит в результате действия тканевого активатора плазминогена, который высвобождают активированные и поврежденные эндотелиоциты. Рост образования в очаге повреждения плазмина ограничивает в нем действие механизмов свертывания крови, вызывая фибринолиз.

Активация системы комплемента плазмином представляет собой ключевой момент в развитии локального раневого воспалительного процесса. Плазмин обладает свойством прямой и опосредованной активации системы комплемента.

Локальный раневой типовой патологический процесс создает предпосылки системной воспалительной реакции и раневой болезни.

Стадия артериальной гиперемии длится от 10-15 минут до часа и уступает место венозной гиперемии. Венозная гиперемия начинается с расширения прекапиллярных сфинктеров, происходит затруднение венозного оттока замедляется поступление крови в артериальное русло, что в дальнейшем способствует сгущению крови и стазу в посткапиллярных венулах, повышенной проницаемости сосудистой стенки. Следовательно, сосудистые изменения в области травмы имеют определенную динамику развития: кратковременный спазм, артериальная гиперемия, венозная гиперемия и стаз.

В очаге воспаления происходит активация эндогенных окислительно-восстановительных ферментов: сукцинатдегидрогеназы, гидролаз (фосфатазы, пептидазы, липазы), оксидаз, лизоцима, прежде всего, в рыхлой соединительной ткани, а затем в лейкоцитах, фибробластах. В последующем активируются такие ферменты как 5-нуклеотидаза, аденозинтрифосфатаза и др. Свое действие реализуют и ферменты бактериального происхождения (дезоксорибонуклеаза, катепсины, коллагеназа, стрептокиназа, гиалуронидаза и др.). В результате увеличивается распад белка, происходит активация процессов перекисного окисления липидов, освобождаются жиролипоидные вещества (жирные кислоты, лецитин), понижающие поверхностное натяжение в регенерирующих клетках. Наблюдается активирование аэробного и анаэробного гликолиза в регенерирующей ткани. Образование в условиях анаэробного гликолиза молочной и пировиноградной углекислоты, а также их накопление, вследствие нарушения микроциркуляции приводит к изменениям кислотно-основного состояния в очаге воспаления. В самом начале воспаления эти изменения за счет щелочных резервов тканей компенсируются, и рН тканей не изменяется (компенсированный ацидоз). Дальнейшее истощение щелочных резервов приводит к изменению рН и развитию декомпенсированного ацидоза. Оптимальное кислотно-щелочное равновесие в соединительной ткани равно 7, 1, в гнойной ране 6, 0-6, 5 и даже 5, 4. Ацидоз усиливает экссудативные изменения в ране, повышает проницаемость капилляров; миграцию лейкоцитов и макрофагов. При воспалении, особенно гнойном, изменяется состав электролитов в ране. В клетках накапливаются натрий и кальций, уменьшается содержание калия. При распаде клеток освобождение калия может увеличиваться в 50-100 раз, вследствие этого усугубляется нарушение соотношения калия и кальция, нарушается работа ионных насосов, что увеличивает степень ацидоза.

Изменения кислотно-основного состояния, состава электролитов, накопление в ране токсичных продуктов приводят к нарушению состава коллоидов, скоплению жидкости в межклеточных пространствах, набуханию коллоидов в клетках. Переход коллоидов из состояния геля в золь вызывает разрыв клеточной мембраны, разрушение клеток и развитие вторичного некроза (первичный некроз обусловлен действием травмирующего фактора). Таким образом, локальная альтерация тканей, обусловленная действием медиаторов 1-го и 2-го порядка и местное нарушение обмена веществ (ацидоз, гипериония, гиперосмия, гиперонкия, изменение состояния коллоидов и т.д.) значительно способствуют формированию отека.

В результате этого раневой канал суживается, а мертвые ткани, пропитанные кровью, могут выдавливаться наружу. Это так называемое первичное очищение раны.

В раннем периоде воспаления (первые 2-3 суток) в результате действия хемоаттрактантов (бактериальный липополисахарид, ИЛ-8, компоненты комплемента С-3а, С-5а, лейкотриен В-4, продукты протеолиза тканей, адениловые кислоты, аденозин и ряд других), в экссудате преобладают полиморфоядерные лейкоциты (нейтрофилы), позже в нем появляются мононуклеарные клетки (моноциты, макрофаги и лимфоциты). Нейтрофилы фагоцитируют микроорганизмы и в меньшей степени некротизированные ткани, лизируют нежизнеспособные ткани, выделяют биологически активные вещества (катионные белки, лактоферрин, лизоцим, миелопероксидазу) и флогогенные факторы модулирующего действия (супероксидный радикал, гидроксильный радикал, синглентный кислород), осуществляют внутриклеточный протеолиз. В зоне некроза значительно снижается содержание нуклеиновых кислот, выявляются деструктивные изменения коллагеновых волокон. Нейтрофилы после выполнения своих функций (фагоцитоз, экзоцитоз, синтез медиаторов 2 порядка, генерация эндогенных окислителей, индукция иммунного ответа, контактный лизис) распадаются или фагоцитируются макрофагами. Помимо фагоцитоза макрофаги выделяют ряд способствующих заживлению раны медиаторов, таких как: интерлейкины IL-1, IL-12 (активаторы клеточного и гуморального иммунного ответа, фактор роста эндотелия капилляров, трансформирующий фактор роста (GTF), фактор роста фибробластов (FGF) и др).

Лимфоциты в очаге воспаления – это источник плазматических клеток, синтезирующих антитела. Кроме того, лимфоциты переносят генетическую информацию, благодаря которой усиливается или поддерживается рост ряда клеток, в том числе, фибробластов, а также являются продуцентами цитокинов: IFN-g, IL-2, TNF-a (стимуляторов клеточного иммунного ответа), IL – 4, IL –5, IL – 6, IL – 10, IL – 13 (стимуляторов гуморального иммунного ответа).

Уже в 1-е сутки на границе жизнеспособных и омертвевших тканей формируется лейкоцитарный вал.

Фаза пролиферации

Фаза пролиферации или регенерации – начинается на 3-4 сутки после ранения, характеризуется развитием грануляционной ткани, постепенно заполняющей раневой дефект. Четких границ перехода между I и II фазами нет: продолжается активный воспалительный процесс, некролиз, очищение раны от нежизнеспособных тканей (подготовительная фаза), и в это же время начинается развитие и грануляционной ткани. Процесс пролиферации стимулируется действием цитокинов (фактора роста фибробластов (FGF)) и трансформирующего фактора роста (TGF), вырабатываемых активированными макрофагами и нейтрофилами. В эту фазу в ране резко уменьшается количество лейкоцитов, макрофаги сохраняются, но главную роль во время пролиферации играют фибробласты и эндотелий капилляров, продуцирующий большое количество ферментов. Наблюдается преобладание анаболических процессов, происходит превалирование синтеза белка над его распадом, формируется накопление в ране различных аминокислот (тирозина, лейцина, аргинина, гистидина, лизина, триптофана, лейцина, пролина и др.) Важная роль в регенерации принадлежит пролину, который превращается в оксипролин коллагеновых белков.

В начавшейся пролиферации основное значение имеет образование новых кровеносных сосудов. Оно может происходить путем почкования старых сосудов (1 тип новообразования сосудов), а также непосредственно в ткани без связи с предшествующими сосудами (2 тип новообразования). Второй тип новообразования сосудов заключается в том, что среди пролиферирующих клеток появляются щели, в которые открываются капилляры и изливается кровь, а прилегающие клетки получают признаки эндотелия. Присоединение гемодинамического фактора (давление крови, пульсация) упорядочивает общее направление растущих сосудов из глубины на поверхность, где, образуя крутой изгиб, капилляр вновь погружается вглубь грануляций. Места таких изгибов имеют вид небольших зернышек, усеивающих поверхность юной, незрелой соединительной ткани, которая выглядит как сочная ярко-красная масса с неровной зернистой поверхностью. Её называют грануляционной тканью (от granulum - зерно). Островки грануляционной ткани появляются в полностью еще не очистившейся ране на фоне участков некроза уже на 2-3-и сутки. На 5-е сутки рост грануляционной ткани становится весьма ощутимым. Рана, богатая грануляционной тканью, легко кровоточит. Кроме эндотелиальных клеток грануляционная ткань содержит большое количество фибробластов, число которых прогрессирующе увеличивается, и они быстро становятся основными клетками грануляционной ткани. Цитоплазма макрофагов и фибробластов содержит большое количество нуклеопротеидов, являющихся пластическим и энергетическим материалом, необходимым для регенерации. Фибробласты – важный компонент грануляционной ткани. Они, продуцируя коллаген, обеспечивают рубцевание раны. Ключевыми моментами в репаративной регенерации являются синтез ДНК в фибробластах, а также нейтральных мукополисахаридов и кислых гликозаминогликанов (гиалуроновая кислота, хондроитинсульфат) и связывание их с коллагеном. Гликозаминогликаны – основа межуточного вещества соединительной ткани. В синтезе мукополисахаридов принимают участие и тучные клетки, число которых учеличивается к 3-5 дню и достигает максимума к 5-7 дню. Активное участие в обменных процессах в ране в период формирования грануляционной ткани принимают плазматические клетки и гигантские многоядерные клетки, функция последних пока недостаточно ясна.

Строение и функции грануляционной ткани.В грануляционной ткани различают б слоев, каждый из которых имеет определенную функцию.

1. Поверхностный лейкоцитарно-некротический слой. Состоит из лейкоцитов, детрита и слущивающихся клеток. Он существует в течение всего периода заживления раны.

2. Слой сосудистых петель. Содержит помимо сосудов полибласты. При длительном течении раневого процесса в этом слое могут образоваться коллагеновые волокна, располагающиеся параллельно поверхности раны.

3. Слой вертикальных сосудов. Построен из периваскулярных элементов и аморфного межуточного вещества. Из клеток этого слоя образуются фибробласты. Этот слой наиболее выражен в раннем периоде заживления раны.

4. Созревающий слой — по существу, более глубокая часть предыдущего слоя. Здесь околососудистые фибробласты принимают горизонтальное положение и отходят от сосудов, между ними развиваются коллагеновые и аргирофильные волокна. Этот слой, характеризующийся полиморфизмом клеточных образований, остается одинаковым по толщине в течение всего процесса заживления раны.

5. Слой горизонтальных фибробластов. Непосредственное продолжение

предыдущего слоя. Он состоит из более мономорфных клеточных элементов, богат коллагеновыми волокнами и постепенно утолщается.

6. Фиброзный слой. Отражает процесс созревания грануляций.

Основными функциями грануляционной ткани являются:

· замещение раневого дефекта (является основным пластическим материалом, быстро заполняющим раневой дефект);

· защита раны от проникновения микроорганизмов и попадания инородных тел достигается содержанием в грануляционной ткани большого количества лейкоцитов, макрофагов и плотной структурой наружного слоя;

· секвестрация и отторжение некротических тканей (происходит благодаря деятельности лейкоцитов и макрофагов, выделению клеточными элементами протеолитических ферментов).

При нормальном течении процесса заживления одновременно с развитием грануляций начинается эпителизация. Путем размножения и миграции эпителиальные клетки «наползают» с краев раны по направлению к центру, постепенно покрывая грануляционную ткань. Вырабатывающаяся в нижних слоях фиброзная ткань выстилает дно и стенки раны, как бы стягивая ее (раневая контракция).

В результате полость раны сокращается, а поверхность — эпителизируется.

Грануляционная ткань, заполнившая раневую полость, постепенно трансформируется в зрелую грубоволокнистую соединительную ткань - формируется рубец.

Патологические грануляции тканей. При воздействии каких-либо неблагоприятных факторов, влияющих на процесс заживления (ухудшение кровоснабжения или оксигенации; декомпенсация функции различных органов и систем; повторное развитие гнойного процесса и т. д.), рост и развитие грануляций и эпителизация могут прекратиться. Грануляции приобретают патологический характер. Клинически это представляется в виде отсутствия сокращения раны и изменения внешнего вида грануляционной ткани. Рана становится тусклой, бледной, иногда синюшной, теряет тургор, покрывается налетом фибрина и гноя, что требует активных лечебных мероприятий.

Также патологическими считаются бугристые грануляции, выступающие за пределы раны, гипертрофические грануляции (гипергрануляции). Они, нависая над краями раны, препятствуют эпителизации. Обычно их срезают или прижигают концентрированным раствором нитрата серебра или перманганата калия и продолжают лечить рану, стимулируя эпителизацию.

Таблица 1

Ростовые факторы и цитокины участвующие в регенерации и заживлении ран

Цитокин	Обозначение	Источник	Функции
Epidermal growth factor	EGF	Тромбоциты, макрофаги, слюна, моча, молоко, плазма	Митогенный фактор для кератиноцитов и фибробластов; стимулирует миграцию кератиноцитов и формирование грануляционной ткани
Transforming growth factor alpha	TGF-alpha	Макрофаги, Т-лимфоциты, кератиноциты и т.п.	Аналогично EGF: стимулирует деление гепатоцитов и некоторых эпителиальных клеток
Hepatocite growth factoror	HGF	Мезенхимальные клетки	Усиливает пролиферацию эпителиальных и эндотелиальных клеток, гепатоцитов; увеличивает подвижность клеток
Vascular endothelial cell growth factor	VEGF	Мезенхимальные клетки	Увеличивает сосудистую проницаемость; митогенный фактор для эндотелиальных клеток
Platelet-derived growth factor	PDGF	Тромбоциты, макрофаги, эндотелиоциты, кератиноциты, ГМК	Хемотаксис нейтрофилов, макрофагов, фибробластов и ГМК; Активация нейтрофилов, макрофагов^и Фибробластов; митогенный эффект на фибробласты, эндотелиоциты и ГМК; стимулирует продукцию матриксных металлопротеиназ, фибронектина, гиалуроновой кислоты; стимулирует ангиогенез; ремоделирование; ингибирует аггрегацию тромбоците в; регулируетэ кспрессию интегринов
Fibroblast growth factor	FGF	Макрофаги, тучные клетки, Т-лимфоциты, эндотелиоциты, фибробласты и т.п.	Хемотаксис фибробластов; митогенный эффект на фибробласты и кератиноциты; стимулирует миграцию кератиноцитов, ангиогенез, начальное заживление раны
Transforming growth factor beta	TGF-beta	Тромбоциты, Т-лимфоциты, макрофаги, эндотелиоциты, кератиноциты, ГМК, фибробласты	Хемотаксис нейтрофилов, макрофагов, лимфоцитов, фибробластов и ГМК; стимулирует синтез тканевого ингибитора матриксных металлопротеиназ, миграцию кератиноцитов, ангиогенез; ингибирует продукцию матриксных металлопротеиназ и пролиферацию кератиноцитов; регулирует экспрессию интегрина и других цитокинов
Keratinocite growth factor	KGF	Фибробласты	Стимулирует миграцию кератиноцитов, пролиферацию и дифференцировку
Insulin-like growth factor 1	IGF-1	Макрофаги, фибробласты и другие клетки	Стимулирует синтез сульфатированных протеогликанов, коллагена, миграцию кератиноцитов, пролиферацию фибробластов; эндокринные эффекты подобные гормону роста
Tumor necrosis factor	TNF	Макрофаги, тучные клетки, Т-л имфоциты	Активация макрофагов; регуляция продукции цитокинов и т. д.
Interleukins	IL-1 и т.п.	Макрофаги, тучные клетки, кератиноциты, лимфоциты и т.п.	Множество функций, например: хемотаксис нейтрофилов (ИЛ-1) и фибробластов (ИЛ-4), стимуляция синтеза матриксной металлопротеиназы-1 (ИЛ-1), ангиогенеза (И Л-8), синтез тканевого ингибитора матриксных металлопротеиназ (ИЛ-6); регуляция цитоконов
Interferons	IFN-a и т.п.	Лимфоциты и фибробласты	Активация макрофагов; ингибирование пролиферации фибробластов и синтеза матриксных металлопротеиназ; регуляция других цитокинов

Таблица 2.

Эндотелиальные факторы роста (VEGF, VEGF-B, VEGF-C)

Продукция	В небольших количествах продуцируются многими клетками, сравнительно много VEGF образуется в подоцитах почечных клубочков и кардиомиоцитах
Стимулирующие факторы	Гипоксия TGF-β PDGF TGF-α
Рецепторы	VEGF-R1 VEGF-R2
Функции	Вызывает новообразование капилляров Увеличивает проницаемость микрососудов Стимулирует миграцию эндотелиальных клеток Стимулирует пролиферацию эндотелиальных клеток VEGF-С избирательно стимулирует гиперплазию лимфатических сосудов

Фаза рубцевания

Формируется на 12-30 сутки. Происходит увеличение коллагеновых волокон, грануляционная ткань становится всё более плотной, снижается число микрососудов и клеточных элементов (макрофагов, тучных клеток, фибробластов). В клетках уменьшается содержание пластических (РНК, ДНК) материалов, снижается активность кислых фосфатаз. Идет процесс активного формирования эластических и коллагеновых волокон. Формирование эластических волокон начинается через 4-6 недель и заканчивается к 6-му месяцу, когда завершается окончательное формирование рубцовой ткани. Этим определяются сроки рациональной физической нагрузки больных в послеоперационном периоде. Синхронно с созреванием грануляционной ткани происходит процесс эпителизации раневой поверхности. Степень и скорость эпителизации определяются процессом образования грануляций. В случае нарушения синхронности возможно избыточное образование рубцовой ткани (когда процессы образования грануляций и образования рубца опережают процесс эпителизации); это приводит к образованию выступающих над кожей келлоидных рубцов. И, наоборот, если эпителизация начинается раньше выполнения раны грануляциями, формируются деформированные втянутые рубцы. Равновесие между данными процессами лежит в основе раневой контракции – равномерного концентрического сокращения концов и стенок раны. Раневая контракция сочетается с интенсивной эпителизацией, которая начинается с образования аргирофильных волокон. Эпителий надвигается на края раны, подвергаясь частичному разрушению. Новообразованный эпителиальный покров не содержит, в отличие от здоровой кожи, сальных и потовых желез, в нем отсутствуют волосяные луковицы. В дальнейшем эпителий подвергается дифференцировке. Восстановление иннервации происходит медленно. В краях раны регенерация нервных волокон начинается через 2-3 недели, а к 6-7 месяцу волокна определяются в рубце. Продолжительность заживления, как и количественные изменения при раневом процессе, определяются образованием рубцовой ткани, площадью эпителизации и зависят от ряда моментов, таких как размеры раны (чем больше рана, тем длительнее заживление), степень повреждения окружающих тканей (раны ушибленные, разможженные, рванные заживают медленнее), количество некротизированных тканей, количество, вид и вирулентность попавших в рану микроорганизмов; состояние организма человека (кровопотеря, шок, истощающие заболевания: туберкулез, сифилис, злокачественные новообразования, лучевая болезнь, авитаминозы и др. – замедляют заживление ран); возраст пострадавших (у молодых процессы заживления идут быстрее, чем у престарелых). На процесс заживления влияют также сопоставление и сближение краев раны, так ушивание раны приводит к более быстрому её заживлению с образованием небольших рубцов.

Приведенная схема заживления универсальна для всех видов ран, различия носят лишь количественный характер и касаются количества образованной грануляционной и рубцовой ткани, площади эпителизации, длительности заживления.

С учетом этого принято выделять заживление ран первичным и вторичным натяжением, а также заживление под струпом.

⇐ Предыдущая 1 234 5 Следующая ⇒