Что надо знать подологу об этапах ранозаживления (фазах заживления ран)?
Вне зависимости от типа раны и объема тканевых потерь заживление любой раны проходит определенные фазы, которые протекают отчасти параллельно и неотделимы друг от друга. Разделение на фазы основывается на базовых морфологических изменениях, происходящих в рамках процессов репарации, не отражая, собственно, сложности протекающих процессов. Обычно выделяют три или четыре фазы ранозаживления; в данной книге для представления этих процессов используется классификация, выделяющая три основных фазы:
- Воспалительная, или экссудативная, фаза, когда происходят остановка кровотечения и очищение раны;
- Пролиферативная фаза, когда происходит рост грануляционной ткани;
- Фаза дифференциации, когда происходят вызревание, образование рубца и эпителиализация.
На практике используются упрощенные названия для всех трех фаз ранозаживления: фаза очищения, фаза грануляции и фаза эпителиализации.
Схема процесса заживления раны во времени (рис. ниже):
1) воспалительная фаза;
2) пролиферативная фаза;
3) фаза дифференциации.
В качестве четвертой фазы зачастую указывается репаративная фаза, когда происходит перестройка грануляционной ткани в соединительную. Эта фаза на схеме не отображена.
а) Воспалительная/экссудативная фаза. Воспалительная/экссудативная фаза начинается с момента возникновения повреждения (ранения) и при наличии физиологических (нормальных) условий длится примерно три дня. Первые сосудистые и клеточные реакции заключаются в остановлении кровотечения и коагуляции и завершаются примерно через 10 минут, решающее значение, однако, для них имеет размер поврежденных сосудов. При повреждении более крупных сосудов - собственных кровоостанавливающих возможностей тела зачастую оказывается недостаточно.
Затем, вследствие расширения сосудов и повышения капиллярной проницаемости (пропускная способность стенки мельчайших кровеносных сосудов), начинается усиленная экссудация плазмы крови в интерстиций (соединительную ткань). Это способствует попаданию в область раны лейкоцитов (белые кровяные тельца / клетки иммунной системы), прежде всего - нейтрофильных гранулоцитов и макрофагов (клеток-«пожирателей»), преимущественная задача которых — защита от инфекции и очищение раны в рамках фагоцитоза (поглощения клетками).
Одновременно они выделяют вещества-медиаторы, действующие на биохимическом уровне, которые активируют и стимулируют клетки, задействованные в следующей фазе. Ключевая роль при этом отводится макрофагам. Их присутствие в достаточном количестве имеет решающее значение для продолжения ранозаживления.
1. Схема протекания физиологического (нормального) ранозаживления. В идеальном случае в ране, за счет разнообразных и взаимозависимых процессов, таких как коагуляция, воспаление и расщепление девитализированных (отмерших) тканей, повторное образование сосудов, рост грануляционной ткани, эпителиализация и вызревание, - отсутствующая ткань замещается тканью функционального рубца.
Для нормального протекания каскада реакций в рамках ранозаживления необходимо появление участвующих в них клеток в нужный момент времени. Если на одном из этапов возникнет какое-либо нарушение, это может сказаться на всем заживлении раны.
2. Свертывание крови и остановка кровотечения. Первоочередная цель процессов репарации - остановка кровотечения. При травмировании поврежденные клетки выделяют вазоактивные вещества, которые вызывают сужение сосудов (вазоконстрикцию) во избежание обильных кровопотерь — до того момента, как произойдет первичное закрытие сосуда в рамках агрегации тромбоцитов (соединение тромбоцитов в сгусток). Тромбоциты, циркулирующие в плазме крови, прилепляются к стенкам поврежденных сосудов в месте ранения и образуют сгусток, который на время первично перекрывает сосуды.
Сложный процесс агрегации тромбоцитов активирует систему свертывания крови для проведения долгосрочного перекрытия сосудов на месте ранения. Свертывание крови, протекающее поэтапно (каскад свертывания) с участием более 30 различных факторов, вызывает образование нерастворимой фибриновой сети из фибриногена. Образуется тромб, который останавливает кровотечение, перекрывает рану и защищает ее от дальнейшего бактериального обсеменения и потери жидкости.
Для того чтобы в ходе распространения тромботических процессов (процессов свертывания крови) не нанести вреда всему организму, агрегация тромбоцитов и процессы свертывания крови должны быть локально ограничены местом ранения. Поэтому в кровяном потоке процесс свертывания постоянно контролируется за счет веществ фибринолитической (тромборастворяющей) системы.
3. Воспалительные реакции. Воспаление (inflammatio) представляет собой сложную защитную реакцию организма на различные патогенные факторы (вредные вещества) механического, физического, химического или бактериального происхождения. Целью его являются уничтожение или деактивация этих патогенных факторов, очищение ткани и создание условий, необходимых для протекания последующих пролиферативных процессов. Таким образом, реакции воспаления протекают в любой ране, даже закрытой, с интактными кожными покровами.
Однако они усиливаются тогда, когда в открытых ранах, которые всегда бактериально обсеменены, проникшие в них микроорганизмы уничтожаются и возникает необходимость в удалении детрита (клеточного мусора) и иных чужеродных тел.
Для воспаления характерно наличие следующих пяти симптомов:
- покраснение (rubor);
- повышение температуры ткани (color);
- припухлость (tumor);
- боль (dolor);
- нарушение функции (functio laesa).
Артериолы, сузившиеся в начальной фазе ранения, расширяются под действием вазоактивных веществ, таких как гистамин, серотонин и кинин. Это приводит к усилению кровоснабжения области раны, локального метаболизма и локального кровоснабжения, необходимых для удаления патогенных факторов. Данный процесс клинически проявляется как покраснение и повышение температуры тканей в области воспаления. Благодаря расширению сосудов (вазодилатации) одновременно повышается проницаемость сосудов (пропускная способность стенки сосуда), с усилением экссудации (выделения) плазмы крови в интерстиций (соединительную ткань).
Первый этап усиленной экссудации происходит примерно через 10 минут после ранения, второй — через один-два часа после этого. Возникает отек, визуально различимый как припухлость, в образовании которого участвуют как замедление циркуляции крови, так и местный ацидоз (смещение кислотно-основного равновесия в сторону кислотных значений) в области раны. На сегодня мы исходим из того, что благодаря местному ацидозу усиливаются катаболические процессы (процессы распада) и за счет увеличения количества жидкости в ткани происходит уменьшение концентрации токсичных (ядовитых) продуктов распада тканей и бактерий.
Боль при наличии раны развивается вследствие обнажения нервных окончаний и отека, но также и благодаря действию определенных продуктов воспалительных реакций, таких как, например, брадикинин. Сильная боль может привести к функциональному ограничению (functio laesa - один из пяти признаков воспаления).
4. Фагоцитоз и защита от инфекций. Примерно через два-четыре часа после ранения, в рамках воспалительных реакций начинается поступление лейкоцитов, которые в форме фагоцитов (поглощающих клеток) имеют способность к фагоцитозу детрита (клеточных отходов), чужеродного материала в теле и микроорганизмов.
На начальной стадии воспалительного процесса преобладают нейтрофильные гранулоциты, которые выделяют в рану различные сигнальные вещества, способствующие развитию воспаления, — так называемые цитокины (ФНО-α, TNF-α (фактор некроза опухоли) и интерлейкины), осуществляют фагоцитоз (поглощение) бактерий, а также высвобождают энзимы, расщепляющие белок (протеиназы), которые удаляют поврежденные и нежизнеспособные (отмершие) компоненты внеклеточной матрицы (основного вещества). В этом заключается первичное очищение раны. За гранулоцитами примерно через 24 часа в область раны последуют моноциты: они затем в самой области раны пройдут дифференцировку до макрофагов, которые продолжат фагоцитоз, а также возьмут на себя решающую роль в процессе ранозаживления, выделяя цитокины и факторы роста.
Поступление лейкоцитов прекращается в течение периода, составляющего примерно три дня, если рана была чистой и фаза воспаления подходит к концу. Если же развилась инфекция, то поступление лейкоцитов продолжается, а фагоцитоз усиливается. Это приводит к увеличению продолжительности воспалительной (инфламаторной) фазы и, соответственно, к замедлению ранозаживления.
Фагоциты, нагруженные детритом (клеточными отходами), и отделенная ткань образуют гной. Уничтожение бактериального материала внутри клетки фагоцита может произойти только при помощи кислорода, в связи с чем поступление кислорода к ране в достаточном количестве имеет центральное значение для защиты от инфекций.
5. Доминантная роль макрофагов. На сегодня считается подтвержденным тот факт, что заживление раны невозможно без функционирующих макрофагов. Большая часть макрофагов происходит из гематогенных моноцитов, дифференцировка (формирование) которых и активация в качестве макрофагов совершаются в области раны. Клетки, привлеченные хемотактическими стимулами бактериальных токсинов и дополнительной активацией нейтрофильными гранулоцитами, плотными рядами мигрируют из циркулирующей крови в рану.
В рамках предфагоцитарной деятельности, которая представляет собой наиболее высокую активность клеток, макрофаги не ограничиваются прямым нападением на микроорганизмы, но и участвуют в передаче антигена лимфоцитам. Выявленные макрофагами и частично восстановленные антигены (вещества, стимулирующие выработку антител) передаются лимфоцитам в узнаваемой форме.
Кроме этого, макрофаги выделяют цитокины, способствующие развитию воспаления (интерлейкин-1/ IL-1 и фактор некроза опухоли α (ФНО-α)), и различные факторы роста (bFGF - основной фактор роста фибробластов; EGF, или ЭФР, - эпидермальный фактор роста; PDGF, или ТФР, - тромбоцитарный фактор роста; TGF-α и TGF-β = трансформирующий ростовой фактор (α и β)). Эти факторы роста представляют собой полипептиды (белковые тела), которые оказывают разнообразное влияние на клетки, участвующие в заживлении раны: они привлекают клетки и способствуют их притоку к раневой области (хемотаксис), стимулируют пролиферацию (рост) клеток, но могут также обусловить и трансформацию (смену формы) клеток.
б) Пролиферативная фаза заживления раны. В течение второй фазы ранозаживления преобладает клеточная пролиферация (клеточный рост) с целью образования новых кровеносных сосудов и восполнения дефектов за счет грануляционной ткани. Эта фаза начинается примерно на четвертый день после возникновения раны, необходимые для нее условия создаются еще в течение воспалительной/экссудативной фазы: неповрежденные фибробласты из окружающей ткани могут проникать в тромб и фибриновую сетку, образовавшиеся при свертывании крови, и использовать его как временную матрицу (направляющую структуру), уже выделенные ранее цитокины и факторы роста стимулируют и регулируют миграцию (перемещение) и пролиферацию (рост) клеток, отвечающих за образование новой ткани и сосудов.
1. Образование новых кровеносных сосудов. Без новых кровеносных сосудов, которые обеспечат достаточное снабжение области раны кровью, кислородом и питательными веществами, невозможно прогрессирование процесса ранозаживления. Образование новых кровеносных сосудов (васкуляризация) начинается от интактных кровеносных сосудов, расположенных по краю раны. Благодаря стимуляции, осуществляемой факторами роста, клетки эпителиального слоя, выстилающего стенки сосудов (обозначаемого в данном случае как эндотелий), могут избавиться от базальной мембраны, мобилизироваться и мигрировать (перемещаться) в окружающую область раны и в тромб.
В процессе последующего клеточного деления они создают трубкообразную структуру, на конце которой, напоминающем почку, продолжается деление. Отдельные сосудистые почки срастаются и образуют капиллярные сосудистые петли; те, в свою очередь, продолжают делиться дальше до тех пор, пока на их пути не встретится более крупный сосуд, с которым они могут срастись, образовав устье. Впрочем, недавно были обнаружены клетки эндотелия, циркулирующие в крови, что, возможно, ставит под вопрос существовавшую ранее теорию.
Рана с удовлетворительным кровообращением крайне богата кровеносными сосудами. Проницаемость стенки вновь образованных капилляров также выше, чем у иных капилляров, благодаря чему удовлетворяются потребности усиленного обмена веществ в ране. Однако новые капилляры обладают малой устойчивостью к механическим нагрузкам, поэтому области раны требуется защита от травматизации (повреждений). С последующим вызреванием грануляционной ткани до рубцовой происходит также и дегенерация сосудов.
2. Грануляционная ткань. Во временной зависимости от процесса образования сосудов, примерно на четвертый день после возникновения раны начинается восполнение дефекта новой тканью. Развивается так называемая грануляционная ткань, рост которой в значительной степени стимулируется фибробластами. Они производят, с одной стороны, коллаген, который в клетках вызревает до волокон и придает ткани прочность, с другой стороны -протеогликаны, составляющие студенистое основное вещество внеклеточного пространства.
3. Фибробласты. Веретенообразные фибробласты не транспортируются к ране с кровеносным потоком, а преимущественно порождаются местной тканью, которая была травмирована. Их привлекает хемотаксис. В качестве питательного субстрата для них служат аминокислоты, возникающие при переработке кровяного сгустка (тромба) макрофагами. Одновременно фибробласты используют возникшую в процессе свертывания крови фибриновую сеть в качестве матрицы (направляющей структуры) для встраивания коллагена. Наличие между фибробластами и фибриновой сетью тесной связи ранее обуславливало предположение о том, что фибрин преобразуется в коллаген. На самом деле по мере встраивания коллагена фибриновая сеть разрушается, окклюдированные сосуды реканализуются. Этот процесс, управляемый ферментом под названием "плазмин", именуется фибринолизом.
Итак, фибробласты перемещаются в область раны, когда в ней имеются аминокислоты из растворенных тромбов и убрана некротизированная ткань. Если же присутствуют гематомы, некротизированная ткань, инородные тела или бактерии, то это приводит к замедлению и процесса образования новых сосудов, и миграции фибробластов. Таким образом, объем образующейся грануляционной ткани напрямую связан с объемом свертывающейся крови и масштабом воспалительного процесса, включая эндогенный дебридмент при помощи фагоцитоза.
Даже с учетом того, что фибробласты обычно рассматриваются как единый тип клеток, для процесса заживления раны особенно важно наличие различий между ними с точки зрения функции и реакции. В одной ране находятся фибробласты различного возраста, которые отличаются друг от друга как по секреторной деятельности, так и по реакции на факторы роста. Во время заживления раны часть фибробластов трансформируется в миофибробласты, которые обуславливают стяжение раны.
4. Особенности грануляционной ткани. Грануляционную ткань можно обозначить как предварительную, примитивную тканевую общность или даже как орган, который обеспечивает окончательное закрытие раны и служит ложем для последующей эпителиализации. По исполнении своих задач она постепенно трансформируется в рубцовую ткань.
Термин «грануляция» был введен в 1865 году Бильротом и основан на том, что в процессе развития ткани на поверхности проявляются розовые, стекловидно-прозрачные зернышки (лат. granula - «гранула»). Каждому такому зернышку соответствует небольшое сосудистое древо с множеством тонких капиллярных петель, возникающих в процессе образования новых сосудов. На петли накладывается новая ткань. При удовлетворительном протекании грануляции зернышки со временем увеличиваются, не только в размерах, но и в количестве, и наконец возникает лососево-розовая поверхность с влажным блеском. Такая грануляция указывает на удовлетворительное заживление. Нарушение, стагнация процессов заживления имеются в том случае, если грануляционная ткань покрыта мажущим налетом, выглядит бледной, рыхлой или имеет голубоватую окраску.
Характер грануляционной ткани представляет собой важный индикатор для оценки тенденций и качества заживления раны. На рисунке (а) показана рыхлая грануляционная ткань, образовавшаяся на фоне неадекватного (не соответствующего норме) заживления раны на латеральном крою подошвы стопы; свеже-красная грануляционная ткань на рисунке (б), напротив, является признаком удовлетворительного заживления.
в) Фаза дифференцировки и трансформации. В период примерно между шестым и десятым днем начинается вызревание коллагеновых волокон. Рана стягивается, из грануляционной ткани постепенно уходит жидкость, в ней становится все меньше сосудов, она уплотняется и перерождается в рубцовую ткань. Затем, в завершение процесса заживления, происходит эпителиализация. Этот этап включает в себя образование новых эпидермальных клеток посредством митоза и клеточной миграции, преимущественно от края раны.
1. Стяжение (контрактура) раны. Стяжение раны за счет сближения неповрежденных веществ ткани приводит к тому, что область неполной репарации остается настолько маленькой, насколько это возможно, и происходит спонтанное закрытие раны. Его последствия тем сильнее выражены, чем подвижнее сама кожа по отношению к подлежащим тканям.
В противовес бытовавшему ранее представлению о том, что стяжение раны происходит вследствие сокращения коллагеновых волокон, сегодня нам известно, что это сокращение имеет всего лишь второстепенный характер. В большей степени за стяжение отвечают фибробласты грануляционной ткани, часть которых, по окончании их секреторной деятельности, трансформируется в фиброциты (форма, когда фибробласты находятся в состоянии покоя), а часть - в миофибробласты. Миофибробласт похож на клетки гладкой мышечной ткани и, так же как и последние, содержит сложный белок мышечных клеток — актомиозин, обуславливающий их сократительную способность. При контракции (сокращении) миофибробластов происходит одновременное натяжение коллагеновых волокон. Это обуславливает стяжение рубцовой ткани, за счет которого стягиваются и ткани кожи по краю раны.
2. Эпителиализация (покрытие эпителием). Эпителиализация раны представляет собой последний этап ее заживления, при этом процессы эпителиализации самым тесным образом связаны с формированием грануляционной ткани в ране. Из грануляционной ткани, с одной стороны, исходят хемотаксические сигналы, обуславливающие миграцию клеток эпителия от краев раны; с другой стороны, для миграции эпителиальных клеток необходима гладкая, влажная поверхность скольжения. Повторная эпителиализация также представляет собой сложный процесс, в основе которого лежат ускорение темпов митоза (клеточного деления) в базальном слое эпидермиса и миграция новых эпителиальных клеток от края раны.
3. Митоз (деление клеток) и миграция (перемещение). Клетки базального слоя с активным обменом веществ, имеющие способность к реакции ранозаживления, очевидно обладают неограниченным митотическим потенциалом, который обычно ограничивается так называемыми кейлонами — специфическими тканевыми ингибирующими веществами, а в случае наличия повреждения (травмы) разворачивается в полную силу. Итак, когда после повреждения эпидермиса внеклеточный уровень кейлонов в области раны сильно понижается в связи с потерей множества кейлонпроизводящих клеток, это приводит к соответствующе высокой митотической активности клеток базального слоя и запускает необходимое для закрытия дефекта размножение клеток.
Клеточная миграция также имеет свои особенности. В то время как при физиологическом (нормальном) созревании эпидермиса клетки мигрируют от базального слоя поверхности кожи, замена клеток в ходе репарации происходит за счет линейно направленного продвижения клеток к противоположному краю раны. Эпителиализация, идущая от краев раны, начинается уже в момент нарушения целостности эпидермиса. Отделенные друг от друга клетки эпидермиса, пытаясь закрыть пустоту, начинают сближаться благодаря активным амебоидным движениям, напоминающим движения одноклеточных. Это, однако, удается только тогда, когда рана - щелевидной формы и поверхностная.
В случае всех остальных повреждений миграция эпителиальных клеток с краев раны привязана к восполнению тканевого дефекта грануляционной тканью, поскольку эпителиальные клетки не выказывают никаких тенденций к опущению вглубь раны.
4. Особенности повторной эпителиализации (реэпителиализации). По образцу физиологической регенерации заживают только поверхностные ссадины на коже, и в этом случае результат регенерации оказывается полным и единообразным. Во всех остальных ранах замещение утраченных тканей, как было описано выше, происходит в порядке клеточной миграции от края раны и за счет сохранных придатков кожи. Результат такой повторной эпителиализации не представляет собой полноценной замены коже - это тонкая, бедно васкуляризованная заместительная ткань (рубцовая ткань), в которой отсутствуют такие существенные компоненты эпидермиса, как железы и пигментные клетки, она также не имеет характерных для кожи особенностей, таких, например, как достаточная невротизация (восстановление нервов).
Схематичное представление повторной эпителиализации в ходе клеточного деления и миграции клеток. На поверхности скольжения грануляционной ткани происходит сближение клеток эпителия. Если дефект уже закрыт, то клетки начинают наслаиваться, чтобы обеспечить достаточную для противостояния воздействию толщину эпителия.
