Sindrom_diabeticheskoy_stopy

40		Синдром диабетической стопы

Рис. 3. Стадия грануляции.

Рис. 4. Стадия эпителизации.

Для выработки оптимальной тактики лечения хронических ран необходимо помнить об этапах заживления ран в норме.

Фаза воспаления (экссудации). Повреждение ткани инициирует клеточный и васкулярный ответ, результатом которого является очищение раны от некроза, определяющее условия заживления и регенерации. Этот воспалительный ответ состоит из двух компонентов:

1)сосудистый ответ, проявляющийся местной вазодилятацией и повышением капиллярной проницаемости;

2)лейкоцитарная инфильтрация, вызванная специфическими химическими факторами, имеющимися в ране.

Запуск сосудистого ответа на травму включает кратковременный (5-10 мин.) период интенсивной вазоконстрикции, которая помогает гемостазу. За этим следует активная вазодилятация, достигающая максимума на 20 минуте после повреждения и сопровождающаяся повышением капиллярной проницаемости. Ключевым химическим медиатором этих процессов считается гистамин.

Вскоре после травмы в зоне повреждения начинается адгезия тромбоцитов. Их функция заключается в инициации тромбообразования, что помогает гемостазу. Они также являются источником множества факторов роста и вазоактивных субстанций. Тромбоцитарная дегрануляция также инициирует каскад комплемента с образованием сильно действующих анафилотоксинов и выделением гистамина из базофилов и стволовых клеток. Контролируемый и жестко регулируемый метаболизм этих веществ создает условия для

Пособие для врачей

41

хорошо отлаженной и правильной последовательности репаративных процессов, что, в конечном итоге, ведет к нормальному заживлению раны.

Повышение сосудистой проницаемости в травмированной зоне ведет к поступлению множества клеток, включая полиморфно-ядерные лейкоциты и мононуклеары, которые преобразуются в раневые макрофаги, а затем в лимфоциты. Повышенная капиллярная проницаемость позволяет богатой белками серозной жидкости войти в интерстициальное пространство. Скопление фибронектина дает возможность фибробластам мигрировать в рану. Фибронектин синтезируется в первые 24-48 часов от момента травмы. Именно популяция фибробластов будет доминировать в заживающей ране после окончания воспалительной фазы.

Полиморфно-ядерные лейкоциты (ПЯЛ) – обычно первая клеточная популяция в ране, за которой следуют мононуклеарные лейкоциты. Некоторые исследования позволяют предположить, что нормальное заживление раны может происходить и в отсутствие ПАЛ, но присутствие моноцитов является обязательным. Моноциты, предположительно, являются наиболее важным из клеточных компонентов на ранних стадиях заживления ран. ПЯЛ, тем не менее, играют важную роль в защите раны от инфекции, оказывая бактерицидное действие и помогая удалению некротизированной ткани. Активированные лейкоциты выделяют свободные радикалы кислорода и лизосомальные ферменты, включая нейтральные протеазы, коллагеназы и эластазы, которые ускоряют очищение раны и помогают борьбе с инфекцией. Адекватная оксигенация тканей важна для эффективной борьбы ПЯЛ с патогенными микроорганизмами посредством внутриклеточных оксидативных механизмов. Предполагают, что основная роль ПЯЛ заключается в предотвращении бактериальной колонизации раны в первые 3 часа после ее возникновения.

Вслед за проникновением ПЯЛ, в зоне раны появляется большое количество лимфоцитов. Их роль в процессе репарации определена не точно. Известно, что лимфоциты помогают заживлению, выделяя цитокины, являющиеся митогенами и хемоаттактантами для фибробластов и очищающие рану от старых нейтрофилов.

ПЯЛ живут в ране недолго и заменяются раневыми макрофагами, которые образуются в результате дифференцировки циркулирующих в крови моноцитов. Макрофаги преобладают в раневой популяции лимфоцитов и осуществляют главную регуляторную функцию в хемотаксисе фибробластов, пролиферации, синтезе и деградации коллагена. Макрофагальные ростовые факторы играют ключевую роль в миграции и активации раневых фибробластов.

42	Синдром диабетической стопы

Фаза пролиферации фибробластов. Фибробласты появляются в ране в течение 2-3 дней и за первую неделю становятся основной клеточной популяцией. Базис раннего экстрацеллюлярного матрикса составляют фибронектин и гиалуронат, служащие необходимым мостиком, по которому могут мигрировать фибробласты. Основным источником последних, по-видимому, являются фиброциты прилегающей соединительной ткани и адвентиции сосудов. Фибробласты синтезируют множество веществ, необходимых для заживления раны, в том числе гликозаминогликаны (ГАГ) и коллаген. Протеогликаны представляют собой белки, к которым присоединены полисахариды. Четыре основных ГАГ включают гиалуроновую кислоту, хондроитин-4-сульфат, дер- матан-сульфат и гепарин-сульфат. Они образуют аморфный гель, называемый «основным поверхностным веществом», который играет важную роль в накоплении и агрегации нитей фибрина.

Входе фазы пролиферации фибробластов синтезируется коллаген, уровень которого постоянно растет в течение 3 недель, пока скорость его синтеза не сравняется со скоростью деградации. Повышение концентрации коллагена в ране в течение фазы пролиферации коррелирует с повышением силы натяжения в ране.

Ангиогенез сопровождает фибробластическую фазу и является очень важным для образования рубца, т. к. рост новых капилляров сопровождает продвижение фибробластов и обеспечивает их метаболизм. Если ангиогенез тормозится, миграция фибробластов прекращается, и заживления раны не происходит. Классическим примером такого феномена является ишемическая язва на фоне облитерирующего атеросклероза. Известны некоторые стимуляторы ангиогенеза, предположительно синтезируемые макрофагами

итромбоцитами. Растущая эндотелиальная основа капилляров выделяет расщепляющие энзимы (активатор плазминогена и коллагеназу), проникая в рану посредством разрушения фибринового тромба и новой рубцовой ткани.

Втечение первых 2-3 дней после травмы активность фибробластов направлена преимущественно на воспроизведение и миграцию, а не на синтез коллагена. В этот период видимые изменения в ране весьма незначительны (так называемая «ленивая стадия»). В настоящее время появились данные о том, что на этом этапе происходят значительные изменения в клеточном метаболизме

иростовой активности фибробластов.

На 4-5 день после ранения растущая масса фибробластов начинает синтезировать и выделять значительное количество внеклеточного коллагена. Синтез коллагена – одна из отличительных черт пролиферативной фазы раневого процесса.

Пособие для врачей

43

Фибробласты являются основным источником коллагена и соединительной ткани раны. Образование коллагена начинается как внутриклеточный синтез мономеров, которые активно выделяются во внеклеточную среду, где начинается их полимеризация. Коллагеновые нити затем ковалентно перекрещиваются (переплетаются), что ведет к увеличению их прочности. Сигналом к синтезу коллагена, вероятно, является совместное действие факторов роста, раневой гипоксии и такого продукта анаэробного синтеза как молочная кислота. К концу первой недели после травмы синтез коллагена достигает своего максимума, и незрелые нити этого белка становятся гистологически различимыми.

Коллаген является основным строительным элементом соединительной ткани и состоит из трех полипептидных нитей, каждая из которых закручена в левую сторону по отношению к своей оси. Три цепи соединены в правозакрученную спираль, представляющую собой тропоколлаген – основную единицу этого соединения. Коллагеновые филаменты состоят из единиц тропоколлагена, очень плотно соединенных между собой. Филаменты, скручиваясь, образуют фибриллы, которые, в свою очередь, объединяются в нити. Коллаген содержит гидроксипролин и гидроксилизин, что считается характерным для этого белка, наряду с отсутствием серосодержащих аминокислот цистеина и триптофана.

У человека выделяют минимум 13 видов коллагена, наиболее распространенными являются I-V. Типы с I по III образуют фибриллы и ответственны за эластичность тканей. Белок I типа содержится в основном в коже, сухожилиях, костях и составляет более 90% всего коллагена организма. Он содержит мало гидроксилизина. Коллаген II типа находится преимущественно в гиалиновых хрящах и тканях глаза и достаточно богат гидроксилизином. Коллаген III типа находится в коже, стенках артерий и кишечника, содержит много гидроксипролина и мало гидроксилизина. IV тип белка обнаруживается в базальных мембранах; он богат гидроксилизином. Ту же локализацию имеет и V тип коллагена. В здоровой коже соотношение между I и III типами коллагена определяется как 4:1. В гипертрофированной и незрелой рубцовой ткани содержание III типа может достигать 33% , что изменяет соотношение до 2:1.

Нормальный синтез коллагена происходит как внутриклеточно, так и во внеклеточном пространстве. Ингибирование этого процесса имеет множество точек приложения. Раневая коллагеновая сеть постоянно контролируется действием коллагеназы, поддерживающим баланс между его синтезом и распадом. Активность фермента, в свою очередь, регулируется множеством факторов, среди которых паратгормон, кортикостероиды и колхицин. Ингибиро-

44	Синдром диабетической стопы

вание синтеза коллагеназы является вторичной реакцией на повышение содержания 2-макроглобулина, цистеина и прогестерона. Возможно, в будущем контроль этих процессов даст возможность в процессе лечения влиять на образование патологических рубцов.

Фаза созревания. К третьей неделе после травмы достигается баланс между синтезом и распадом коллагена и начинается перестройка раны. Этот процесс продолжается около двух лет. За этот период увеличения количества коллагена не происходит, но идет реорганизация коллагеновых нитей в более плотную решетчатую структуру, чья плотность определяется местными механическими условиями. В течение этой фазы продолжает быстро увеличиваться эластичность раны. В начале процесса заживления преобладает коллаген III типа, который затем сменяется белком I типа. Гликозаминогликаны неуклонно разрушаются, пока их концентрация не достигнет значений, характерных для нормальной дермы. Рубец продолжает созревать, увеличивая плотность и возвращаясь к нормальному для кожи соотношению коллагенов I и III типов 4:1. Длительность фазы созревания зависит от множества факторов, в том числе от генетической предрасположенности, локализации раны, типа повреждения, длительности и выраженности воспаления.

«Ленивая стадия» изменения эластичности раны длится около 2 недель. По прошествии этого времени эластичность раны быстро нарастает и к 4-й неделе достигает 70% от нормы. Затем постепенно это значение достигает 80%, но зажившая рана никогда не сравняется по эластичности со здоровой кожей.

Эпителизация. Реэпителизация раны является показателем правильного ухода за ней и представляет собой последовательность таких процессов, как мобилизация, миграция, митоз и клеточная дифференцировка эпителиальных клеток. Эпителиальные клетки получают сигнал к миграции как только теряется связь между ними. Таким образом, их рост направлен от соседней клетки. Продвижение границы эпителия осуществляется посредством митоза и происходит до тех пор, пока не будет достигнут противоположный край раны. В этой точке миграция клеток прекращается благодаря феномену контактного ингибирования.

Стягивание раны. Характерной чертой процесса заживления хронической раны является феномен стягивания последней. Хотя стягивание играет полезную роль в уменьшении размера раны и, в конечном итоге, закрытии дефекта, этот процесс беспорядочен и может привести к нарушению структурной интеграции, потере функции и косметическому дефекту. Сужение раны начинается уже на первой неделе после повреждения. В это время часть раневых фибробластов претерпевает трансформацию в специализированные клетки, со-

Пособие для врачей

45

держащие α-гладкомышечный актин (нормальные фибробласты содержат β- и γ-актин). Эти клетки были названы миофибробластами. Они способны образовывать плотные межклеточные соединения (подобие дермосом). Как только миофибробласты соединяются между собой и с краями раны, цельная грануляционная основа сокращается, сближая края раны. Одновременно идет синтез коллагена, его нити переплетаются и образуют упругий пласт, не дающий ране увеличиваться в размерах.

Ведется дискуссия по поводу роли миофибробластов в стягивании раны. Результаты некоторых исследований показывают, что наибольшее количество миофибробластов с максимальной экспрессией α-гладкомышечного актина регистрируется уже на этапе динамического сокращения раны (12-15 день после травмы). Экспрессия α-актина сочетается и с запуском процесса апоптоза и может отражать конечный этап клеточной дифференцировки. Обнаружено, что внеклеточный матрикс сужается сам, в отсутствие миофибробластов, особенно при условии высокого содержания коллагена III типа и определенной комбинации факторов роста. Необходимо отметить, что приведенные результаты получены лишь in vitro.

Трансформация фибробластов в миофибробласты инициируется тромбоцитарными факторами роста, а также механическими стимулами сил, противодействующих стягиванию раны. Когда последние перестают действовать, выделяется мембранный фибронектин, рецепторы на поверхности миофибробластов теряют чувствительность к ростовым факторам. Механизм этого процесса неизвестен. Предполагается, что передача сигнала к миофибробласту может осуществляться посредством цАМФ\протеинкиназа А-системы. Во многих раневых фибробластах за процессом стягивания раны следует апоптоз.

Сокращение раны – интенсивный процесс, который не прекращается и после ее заживления. Реэпителизация сама по себе не достаточна, чтобы его остановить.

Образование грануляционной ткани. Кроме феномена сокращения, хроническая рана отличается от острой объемом грануляционной ткани. Последняя состоит из множества капилляров и поддерживающего матрикса, включающего фибробласты, клетки воспаления, эндотелиальные клетки, перициты и миофибробласты. Первыми стимулами для неоваскуляризации грануляционной ткани являются факторы роста.

В процессе заживления грануляционная ткань из богатой клетками и сосудами медии превращается в безклеточный коллагеновый матрикс. Предположительно причиной исчезновения грануляционных клеток из раны является апоптоз. Нарушение этого процесса ведет в дальнейшем к формиро-

46	Синдром диабетической стопы

ванию гипертрофического рубца. Это часто отмечается при ожогах. Конкретный сигнал к апоптозу неизвестен.

Факторы роста в заживлении хронических ран. Большой интерес в последние годы вызывает изучение возможностей использования факторов роста в лечении хронических ран.

Факторы роста впервые были обнаружены благодаря своей способности вызывать митоз клеток в культуре ткани. В настоящее время известна их роль в процессах деления, миграции, дифференцировки клеток, экспрессии белка и синтезе ферментов. Факторы роста могут влиять на клетку-мишень посредством паракринной, аутокринной и интеркринной регуляции. Почти все они являются пептидами, которые связываются с клеткой-мишенью благодаря высокому аффинитету к мембранным рецепторным протеинам. Связанный рецептор запускает внутриклеточные реакции, которые еще полностью не изучены. Многие факторы роста, вероятно, активируют внутриклеточное фосфорилирование тирозиновых остатков белков. Активация клеточным рецептором внутриклеточных киназ может также стимулировать G-белки, что, в свою очередь, потенциирует протеинкиназу С в процессе фосфорилирования инозитола. Протеинкиназа С может вызывать и внутриклеточный выброс кальция. Конечным результатом белково-ферментной активации является клеточная пролиферация. Факторы роста имеют потенциальную возможность заживлять раны, стимулируя ангиогенез и клеточную пролиферацию, действуя на продукцию и распад внеклеточного матрикса и являясь хемоаттрактантами для клеток воспаления и фибробластов.

Существует семь основных групп факторов роста: эпидермальный фактор роста (EGF), преобразующий фактор роста – бета (TGF-β), инсулиноподобный фактор роста (IGF), тромбоцитарный фактор роста (PDGF), фактор роста фибробластов (FGF), интерлейкины (ILs) и колониистимулирующий фактор (CSF).

Острая рана содержит много факторов роста, которые играют решающую роль на начальных этапах заживления. PDGF, например, выделяется тромбоцитами вскоре после образования тромба и достижения гемостаза. Процессы раннего заживления хорошо сбалансированы: протеолиз и синтез матрикса происходят под жестким контролем, что ведет к неосложненному и быстрому заживлению раны. В хронических ранах этот процесс нарушен. Понимание причин этого нарушения может привести к правильному использованию факторов роста в терапевтических целях.

Закрытие раны происходит с контролируемым размножением клеток. Как было показано в ряде исследований, экссудат острой раны ускоряет синтез ДНК в 3 раза, в то время как экссудат хронической раны не может сти-

Пособие для врачей

47

мулировать синтез белка, что было продемонстрировано на культуре фибробластов. В отдельных работах было показано снижение уровней PDGF, bFGF, EGF и TGF-β в хронической ране по сравнению с острой. Другими исследователями было отмечено, что одного лишь снижения концентрации факторов роста недостаточно для объяснения замедления заживления ран. Доказано, что при венозных язвах и синдроме диабетической стопы нет абсолютного дефицита факторов роста, но их активность может быть снижена за счет фибриновых муфт, окружающих капилляры. Также факторы роста могут инактивироваться протеинкиназами. Все эти моменты должны быть учтены при изучении возможности терапевтического применения факторов роста. Таким образом, проведение проспективных рандомизированных плацебо-контролируемых исследований с факторами роста чрезвычайно сложно.

Ряд исследований подтвердил стимулирующее влияние экзогенных факторов роста на заживление хронических ран. Одно из первых было проведено Knighton et al. в 1986 г. Это исследование заключалось в нанесении взвеси тромбоцитов, включавшей PDGF, TGF-β, PF4 и тромбоцитарный фактор эпидермиса (PDEGF). Наблюдения показали ускорение заживления ран по сравнению с контрольной группой. Получены положительные результаты при лечении пролежней с помощью PDGF-BB и bFGF, в то время как использование IL-1β было неэффективным. Предполагают, что интерлейкин, являясь гематопоэтическим фактором роста, активирует макрофаги, гранулоциты и моноциты, а также стимулирует выработку других факторов. PDGF успешно использовался для лечения нейропатической формы синдрома диабетической стопы, и на сегодняшний день этот фактор роста является единственным, получившим одобрение FDA.

Несмотря на положительные результаты работ по изучению влияния факторов роста на репаративные процессы в ране, нельзя забывать, что дефект не может быть устранен, пока существует причина, приведшая к его появлению. Силы должны быть направлены на устранение таких системных или местных факторов, как артериальная недостаточность, венозная гипертензия, васкулиты, отек, гипергликемия и инфекция. Без этого применение факторов роста не даст желаемого эффекта. В то же время, не все хронические раны можно лечить факторами роста, даже при условии устранения или компенсации сопутствующей патологии. Это вызвано чрезвычайной гетерогенностью хронических ран и трудностями в проведении контролируемых рандомизированных исследований. Полностью доказанным является лишь локальное стимулирующее действие факторов роста на рану.

48	Синдром диабетической стопы

На сегодняшний день бесспорным является сложность и многофакторность патогенеза хронических ран. Гетерогенность популяции пациентов создает дополнительные трудности для проведения адекватных клинических исследований. Несмотря на все эти препятствия, работы по изучению репарации тканей при хронических ранах конечностей ведутся достаточно активно специалистами различных областей медицины. Внедрение новых современных методик лечения (местное применение факторов роста, ингибиторов и активаторов ферментов) дает надежду на ускорение процесса заживления и снижение числа рецидивов.

Литература

1.Burgess L. P. A., Morin G. V., Rand M. et al. Wound healing: relationship of wound closing tension to scar width in rats.\ Head Neck Surg. 1990;116:798-802.

2.Broun G. L., Nanney L. B.,Griffin J. Et al. Enhancement of wound healing by topical treatment with epidermal growth factor.\ N. Engl.J.Med. 1989;321:76-79.

3.Chavira R. J., Burnett T. S., Hageman S. H. Assaying proteinases with Azocoll.\ Ann.Biochem. 1984; 136:446-450.

4.Cooper D. M., Yu E. Z., Hennessey P. Et al. Determination of endogenous cytokines in chronic wounds.\ Ann. Surg. 1994; 219:688-692.

5.Deitch E. A.,Wheelahan T. M., Rose M. P. et al. Hypertrophic burn scars: analysis of variables.\J. Trauma. 1983; 23:895-899.

6.Ehrlich H. P. Wound closure: evidence of cooperation between Fibroblasts and collagen matrix.\ Eye. 1988; 2:149-157.

7.Herdon D. L., Barrow R. E., Kunkel K. R. et al. Effects of human growth hormone on donor-site healing in severely burned children.\ Ann.Surg. 1990; 212:424-429.

8.Knighton D. R., Fiegel V. D., Austin L. L. et al. Classifications and treatment of chronic nonhealing wounds.\ Ann.Surg. 1986; 204:12-17.

9.Martin P. Wound Healing-aiming for perfect skin regeneration.\ Scince. 1997; 276:75-81.

10.Reiber G. E. Epidemiology of foot ulcers and amputations in diabetic foot.\ The Diabetic Foot. 6-th edition. Mosby, 2000.

11.Robson M. C. Wound infection: a failure of wound healing caused by an imbalance of bacteria.\ Sur. Clin. North Am. 1997; 77:637-650.

12.Robson M. C., Abdullah A., Burns B. F. et al. Safety and effect of topical recombinant human interleukin -1 in the management of pressure scores.\ Wound Repair Regen. 1994; 2:177-181.

Пособие для врачей

49

13.Rudolph R., Ehrlich H. P., Berg V. Wound contraction and scar contracture. In: Cohen I. K., Diegelmann R. F., Lindblad W. J. Wound Healing: Biochemical and Clinical Aspects. Philadelphia: W. B.Saunders, 1989; 96-114.

14.Stadelmann W. K., Digonis A. G., Tobin G. R. Phisiology and dinamics of chronic cutaneous wounds.\The Amer. Jornal of Surgery.1998; 2:26-38.

15.Steed D. L. The role of growth factors in wound healing.\ Surg.Clin.North Am. 1997; 77:3; 575-586.

16.Tredget E. E., Nedelec B., Scott P. G., Ghahary A. Hypertrophic scars, keloids and contractures.\ Surg. Clin. Nort Am. 1997; 77:701-730.

17.Wieman T. J., Smiell J. M., Su Y. Efficacy and safety of a topical gel formulation of recombinant human platelet-derived growth factor-BB (becaplerin) in patient with nonhealing diabetic ulcers: a phase III randomized, placebo-controlled, double-blind study.\ Diabetes Care/ 1998; 21:822-827.