Основні функціональні одиниці шкіри, що беруть участь у загоєнні шкірного дефекту та рубцювання

Існують безліч адгезивних молекул - всі вони створюють опорну сітку, по якій переміщаються клітини, зв'язуючись з певними рецепторами на поверхні клітинних мембран, передаючи інформацію один одному за допомогою медіаторів: цитокінів, факторів росту, окису азоту та ін.

Базальний кератиноцит

Базальний кератиноцит не тільки є материнською клітиною епідермісу, що дає початок всім вищерозміщеним клітинам, але є мобільною і потужну біоенергетичних систему. Він виробляє масу біологічно активних молекул, таких як епідермальний фактор росту (EGF), інсуліноподібний фактор росту (IGF, фактори росту фібробластів (FGF), фактор росту тромбоцитів (PDGF), фактор росту макрофагів (MDGF), васкулярний ендотеліальний фактор росту (VEGF) , трансформуючий фактор росту альфа (TGF-a) і ін. Дізнавшись про пошкодження епідермісу через інформаційні молекули, базальні кератиноцити і камбіальні клітини потових залоз і волосяних фолікулів починають активно пролиферировать і переміщатися по дну рани для її епітелізації. Сти улірованние раневим детритом, медіаторами запалення і фрагментами зруйнованих клітин, вони активно синтезують фактори росту, які сприяють прискоренню ранозажівленія.

[1], [2], [3], [4], [5], [6]

Колаген

Основним конструктивним компонентом сполучної і рубцевої тканини є колаген. Колаген - найпоширеніший білок ссавців. Синтезується в шкірі фибробластами з вільних амінокислот в присутності кофактора - аскорбінової кислоти і становить практично третину від всієї маси білків людини. У ньому містяться в незначній кількості пролин, лізин, метіонін, тирозин. На частку гліцину припадає 35%, і по 22% припадає на частку гидроксипролина і гідроксилізин. Близько 40% його знаходиться в шкірі, де він представлений колагеном I, III, IV, V і VII типів. Кожен тип колагену має свої особливості будови, переважну локалізацію і відповідно виконує різні функції. Колаген III типу складаються з тонких фібрил, в шкірі його називають ретикулярним білком. У більшій кількості він присутній у верхній частині дерми. Колаген I типу - найпоширеніший колаген людини, він формує більш товсті фібрили глибоких шарів дерми. Колаген IV типу є компонентом базальної мембрани. Колаген V типу входить до складу кровоносних судин і всіх шарів дерми, колаген VII типу формує «заякорюють» фібрили, що зв'язують базальні мембрани з сосочковим шаром дерми.

Основна структура колагену - триплетна поліпептидний ланцюг, що утворює структуру потрійної спіралі, яка складається з альфа-ланцюгів різних видів. Існує 4 види альфа-ланцюгів, їх поєднання і визначає тип колагену. Кожна ланцюг має молекулярну масу близько 120 000 кБ. Кінці ланцюгів вільні і не беруть участь в утворенні спіралі, тому саме ці точки чутливі до протеолітичних ферментам, зокрема до колагенази, яка специфічно розриває зв'язки між гліцином і гідроксипроліну. У фібробластах колаген знаходиться у вигляді триплетних спіралей проколлагепа. Після експресії в міжклітинний матрикс проколаген перетворюється в тропоколагену. Молекули тропоколагену з'єднуються між собою із зсувом на 1/4 довжини, фіксуються дисульфідними містками і таким чином пріробретают полосовіднимі смугастість, видиму в електронному мікроскопі. Після виходу молекул колагену (тропоколагену) в позаклітинне середовище вони збираються в колагенові волокна і пучки, які утворюють щільні мережі, формуючи в дермі і гіподерми міцний каркас.

Найменшою структурною одиницею зрілого колагену дерми шкіри людини слід вважати субфібрілли. Вони мають діаметр 3-5 їм і спірально розташовуються по ходу фібрили, які розглядають, як структурний елемент колагену 2-го порядку. Фібрили мають діаметр від 60 до 110 ім. Колагенові фібрили, групуючи в пучки, утворюють колагенові волокна. Діаметр генового волокна - від 5-7 мкм до 30 мкм. Близько розташовані колагенові волокна формуються в колагенові пучки. Через складність будови колагену, наявності спіралеподібних триплетних структур, з'єднаних сшивками різного порядку, синтез і катаболізм колагену займає тривалий період, до 60 днів

В умовах травми шкіри, яка завжди супроводжується гіпоксією, накопиченням в рані продуктів розпаду і вільних радикалів, проліферативна і синтетична активність фібробластів зростає, і вони реагують посиленим синтезом колагену. Відомо, що утворення колагенових волокон вимагає певних умов. Так. Слабокисла середу, деякі електроліти, хондроитинсульфат і інші полісахариди прискорюють фібріллогенезу. Вітамін С, катехоламіни, ненасичені жирні кислоти, особливо лінолева, гальмують полімеризацію колагену. Саморегуляція синтезу і розпаду колагену регулюється також амінокислотами, які перебувають в міжклітинному середовищі. Так полікатіон поли - L лізин пригнічує біосинтез колагену, а поліаніон поли - L глутамат його стимулює. У зв'язку з тим, що час синтезу колагену переважає над часом його деградації, в рані відбувається значне накопичення колагену, який і стає основою майбутнього рубця. Розпад колагену здійснюється за допомогою фібринолітичноїактивності спеціальних клітин і специфічних ферментів.

[7], [8], [9],

Коллагеназа

Специфічним ферментом для розщеплення найбільш поширеного в шкірі колагену I і III типів є коллагеназа. Допоміжну роль при цьому відіграють такі ферменти, як еластаза, плазміноген і інші ензими. Коллагеназа регулює кількість колагену в шкірі і рубцевої тканини. Є думка, що розмір рубця, який залишається на шкірі після загоєння рани, залежить головним чином від активності колагенази. Вона продукується епідермальними клітинами, фібробластами, макрофагами, еозинофілами і відноситься до МЕТАЛОПРОТЕАЗ. Фібробласти, які беруть участь в руйнуванні коллагенсодержащих структур, називаються фиброкласт. Частина фиброкласт не тільки секретує коллагеназу, але поглинає і утилізує колаген. Залежно від конкретної ситуації в рані, стану макроорганізму, раціональності лікувальних заходів, наявності супутньої флори, в зоні травми переважають або процеси фібріногенеза, або фіброклазіі, тобто синтезу або руйнування коллагенсодержащнх структур. Якщо в осередок запалення перестають надходити свіжі клітини, що продукують коллагеназу, а старі втрачають цю здатність - виникає передумова для накопичення колагену. Крім того, висока активність колагенази в вогнищі запалення ще не означає, що це запорука оптимізації репаративних процесів і рана застрахована від фіброзних перетворень. Активізація фібролітіческіх процесів нерідко розцінюється як загострення запалення і його хронізації, в той час, як переважання фиброгенеза - як його затихання. Фіброгенез, або утворення рубцевої тканини па місці травми шкіри здійснюється в основному за участю огрядних клітин, лімфоцитів, макрофагів і фібробластів. Пусковий вазоактивний момент здійснюється за допомогою гладких клітин, біологічно активні речовини, яких сприяють залученню лімфоцитів у вогнище ураження. Продукти розпаду тканин активують Т-лімфоцити. Які через лімфокіни підключають макрофаги до фібробластичних процесу або безпосередньо стимулюють макрофаги протеазами (некрогормони). Мононуклеари не тільки стимулюють функцію фібробластів, а й гальмують їх, виступаючи в якості справжніх регуляторів фиброгенеза, виділяючи медіатори запалення та інші протеази.

[10], [11], [12], [13]

Гладкі клітини

Гладкі клітини - клітини, які характеризуються плеоморфизмом з великими круглими або овальними ядрами і гіперхромних пофарбованими базофільними гранулами в цитоплазмі. Вони містяться у великій кількості в верхніх відділах дерми і навколо кровоносних судин. Будучи джерелом біологічно активних речовин (гістамін, простагландин Е2, хемотаксические фактори, гепарин, серотонін, фактор росту тромбоцитів та ін.). Гладкі клітини при пошкодженні шкіри виділяють їх в позаклітинне середовище, запускаючи первісну короткочасну вазодилататорного реакцію у відповідь на травму. Гістамін є сильнодіючим вазоактивним препаратом, що призводить до розширення судин і збільшення проникності судинної стінки, особливо посткапілярних венул. Цю реакцію И.И.Мечников в 1891 р розцінив як захисну з метою полегшення доступу лейкоцитів і інших імунокомпетентних клітин у вогнище ураження. Крім того він стимулює синтетичну активність меланоцитів, з чим і пов'язана часто виникає посттравматична пігментація. Він викликає також стимуляцію мітозу клітин епідермісу, що є одним з ключових моментів в ранозажівленія. Гепарин, в свою чергу зменшує проникність міжклітинної речовини. Таким чином, огрядні клітини є не тільки регуляторами судинних реакцій в зоні травми, але і міжклітинних взаємодій, а отже імунологічних, захисних і репаративних процесів в рані.

Макрофаги

В процесі фиброгенеза, при репарації рани, лімфоцитів, макрофагів і фібробластів відводять вирішальну роль. Інші клітини виконують допоміжну роль, так як через гістамін і біогенні аміни вони можуть впливати на функцію тріади (лімфоцити, макрофаги, фібробласти). Клітини взаємодіють між собою і з позаклітинним матриксом через мембранні рецептори, адгезивні міжклітинні і клітинно-матриксних молекули, медіатори. Стимулюють активність лімфоцитів, макрофагів і фібробластів також продукти розпаду тканин, Т-лімфоцити через лімфокіни підключають макрофаги до фібробластичних процесу або безпосередньо стимулюють макрофаги протеазами (некрогормони). Макрофаги в свою чергу не тільки стимулюють функції фібробластів, а й гальмують їх. Виділяючи медіатори запалення та інші протеази. Таким чином, на етапі ранозажівленія основними дійовими клітинами є макрофаги, які беруть активну участь в очищенні рани від клітинного детриту, бактеріальної інфекції і сприяють загоєнню рани.

Функцію макрофагів в епідермісі виконують також клітини Лангерганса, які зустрічаються також в дермі. При пошкодженні шкіри пошкоджуються і клітини Лангерганса, виділяючи при цьому медіатори запалення, такі як ферменти лізосом. Тканинні макрофаги або гістіоцити складають близько 25% клітинних елементів сполучної тканини. Вони синтезують ряд медіаторів, ферментів, інтерферони, фактори росту, білки комплементу, фактор некрозу пухлин, мають високу фагоцитарної і бактерицидною активністю і ін. При травмі шкіри в гістіоцитах різко зростає метаболізм, вони збільшуються в розмірах, зростає їх бактерицидна, фагоцитарна і синтетична активність , завдяки чому в рану надходить велика кількість біологічно активних молекул.

Усиновлено, що фактор росту фібробластів. Епідермальний фактор росту і інсуліноподібний фактор, що виділяються макрофагами, прискорюють загоєння ран, трансформуючий фактор росту - бета (TGF-B) стимулює утворення рубцевої тканини, Активуючи діяльність макрофагів або блокуючи певні рецептори клітинних мембран можна регулювати процес репарації шкіри. Наприклад, використовуючи імуностимулятори, можна активувати макрофаги, підвищуючи неспецифічний імунітет. Відомо, що макрофаг має рецептори, що розпізнають маннозосодержащіе і глюкозосодержащіх полісахариди (маннани і глюкани). Які містяться в Aloe Vera, звідси зрозумілий механізм дії препаратів з алое, використовуваних при загоюються, виразках і акне.

Фібробласти

Основою і найбільш поширеною клітинної формою сполучної тканини є фібробласт. У функцію фібробластів входить продукція вуглеводно-білкових комплексів (протеогліканів і глікопротеїнів), утворення колагенових, ретикулінові, еластичних волокон. Фібробласти здійснюють регуляцію метаболізму та структурну стабільність цих елементів, в тому числі їх катаболізм, моделювання свого «мікрооточення» і епітеліально-мезенхімального взаємодії. Фібробласти виробляють глікозаміпоглікани, з яких найбільш важливе значення має гіалуронова кислота. У комплексі з волокнистими компонентами фібробластів, визначають також просторову структуру (архітектоніку) сполучної тканини. Популяція фібробластів неоднорідна. Фібробласти різного ступеня зрілості діляться на малодиференційовані, юні, зрілі і неактивні. До зрілим формам ставляться фиброкласт, в яких процес лізису колагену переважає над функцією нею продукції.

В останні роки конкретизована неоднорідність «фібробластний системи». Знайдено три мітогіческі активних попередника фібробластів - клітинні типи MFI, MFII, MFIII і три постмітотіческіх фиброцитах - PMFIV, PMFV, PMFVI. Шляхом клітинних поділів MFI послідовно диференціюється в MFII, MFIII і PMMV, PMFV, PMFVI, PMFVI характеризується здатністю синтезувати колаген I. III і V типів, прогеоглікани і інші компоненти міжклітинного матриксу. Після періоду високої метаболічної активності PMFVI дегенерує і піддається апоптозу. Оптимальне співвідношення між фібробластами і фиброцитами 2: 1. У міру накопичення фібробластів зростання їх гальмується в результаті зупинки поділу зрілих клітин, які перейшли до біосинтезу колагену. Продукти розпаду колагену стимулюють його синтез за принципом зворотного зв'язку. Нові клітини перестають утворюватися з попередників через виснаження росткових факторів, а також завдяки виробленню самими фібробластами інгібіторів росту - кейлонов.

Сполучна тканина багата клітинними елементами, але особливо широкий діапазон клітинних форм при хронічному запаленні і фіброзірующіх процесах. Так. В келоїдних рубцях з'являються атипові, гігантські, патологічні фібробласти. Розміром (від 10x45 до 12x65 мкм), що є патогномонічним ознакою келоїду. Фібробласти, отримані з гіпертрофічних рубців, деякі автори називають міофібробластами за рахунок сильно розвинених пучків актініческіх филаментов, утворення яких асоціюється з подовженням форми фібробластів. Однак цього твердження можна заперечити, так як все фібробласти in vivo, особливо в рубцях. Мають подовжену форму, а їх відростки часом мають довжину, що перевищує більш ніж в 10 разів величин) тіла клітини. Пояснюється це щільністю рубцевої тканини і мобільністю фібробластів. Переміщаючись уздовж пучків колагенових волокон в щільній масі рубця в незначній кількості проміжної речовини. Вони витягуються уздовж своєї осі і часом перетворюються в тонкі веретеноподібних клітини, які мають дуже довгі відростки.

Підвищена митотическая і синтетична активність фібробластів після травми шкіри стимулюється спочатку продуктами розпаду тканин, вільними радикалами, потім факторами зростання: (PDGF) -ростковим фактором тромбоцитів, фактором росту фібробластів (FGF), потім iMDGF- фактором зростання макрофагів. Самі фібробласти синтезують протеази (коллагеназу, гіалуронідазу, еластазу), тромбоцитарний фактор росту, трансформуючий фактор росту - бета. Епідермальний фактор росту, колаген, еластин і ін. Реорганізація грануляційної тканини в рубцеву є складним процесом, в основі якою лежить постійно мінливий баланс між синтезом колагену і нею руйнуванням колагеназою. Залежно від конкретної ситуації фібробласти то виробляють колаген, то секретують коллагеназу під впливом протеаз і перш за все активатора плазміногену. Наявність молодих, недиференційованих форм фібробластів; гігантських, патологічних, функціонально активних фібробластів в сукупності з надмірною біосинтезу колагену, забезпечує постійне зростання келоїдних рубців.

[14], [15],

Гіалуронова кислота

Являє собою натуральний полісахарид, великого молекулярного ваги (1 000 000 дальтон), який міститься в проміжній речовині. Гіалуронова кислота невідоспеціфічна, гідрофільна. Важливим фізичним властивістю гіалуронової кислоти є її висока в'язкість, завдяки чому вона грає роль цементуючого речовини, що зв'язує колагенові пучки і фібрили між собою і з клітинами. Простір між колагеновими фибриллами, дрібними судинами, клітинами зайняті розчином гіалуронової кислоти. Гіалуронова кислота, огортаючи дрібні судини, зміцнює їх стінку, запобігає випотівання рідкої частини крові в навколишні тканини. Вона виконує багато в чому опорну функцію, підтримуючи опірність тканин і шкіри до механічних факторів. Гіалуронова є сильним катіоном, активно зв'язує аніони в інтерстиціальному просторі, таким чином, обмінні процеси між до тіткою і позаклітинним простором, проліферативні процеси в шкірі залежать від стану гликозаминогликанов і гіалуронової кислоти. Одна молекула гіалуронової кислоти має здатність утримувати біля себе близько 500 молекул води, що і є основою гидрофильности і вологоємності інтерстиціального простору.

Гіалуронова кислота знаходиться в більшій кількості в сосочковом шарі дерми, зернистому шарі епідермісу, а також по ходу судин і придатків шкіри. Завдяки численним карбоксильних груп молекула гіалуронової кислоти заряджена негативно і може переміщатися в електричному полі. Деполимеризация кислоти здійснюється ферментом гіалуронідазами (лидазой), яка діє в два етапи. Спочатку ензим деполімеризує молекулу, а потім розщеплює її на малі фрагменти. В результаті в'язкість гелів, утворених кислотою, різко знижується, а проникність структур шкіри підвищується. Завдяки цим властивостям, бактерії, що синтезують гиалуронидазу, можуть легко долати шкірний бар'єр. Гіалуронова кислота надає стимулюючу дію на фібробласти, підсилюючи їх міграцію і активуючи синтез колагену, має дезінфікуючу, протизапальну і ранозагоювальну дію. Крім того, вона має антиоксидантні, імуностимулюючі властивості, не утворює комплексів з білками. Перебуваючи в міжклітинному просторі сполучної тканини у вигляді стабільного гелю з водою, забезпечує виведення продуктів метаболізму через шкіру.

Fibronektin

В процесі купірування запальної реакції відновлюється матрикс сполучної тканини. Одним з головних структурних компонентів позаклітинного матриксу є гликопротеид фибронектин. Фібробласти і макрофаги рани активно секретують фібронектнн для прискорення контракції рани і відновлення базальної мембрани. При електронно-мікроскопічному дослідженні фібробластів рани, в них. Виявляються у великій кількості паралельно розташовані пучки філаментів клітинного фібронектину, що дозволило ряду дослідників назвати фібробласти рани міофібробластами. Будучи адгезивной молекулою і існуючої в двох видах - клітинному і плазматичних, фибронектин в міжклітинному матриксі виконує роль «крокв» і забезпечують міцне зчеплення фібробластів з матриксом сполучної тканини. Молекули клітинного фібронектину зв'язуються один з одним за допомогою дисульфідних зв'язків і разом з колагеном, еластином, гликозамингликанов заповнюють міжклітинний матрикс. При загоєнні ран фибронектин грає роль первинного каркаса, що створює певну орієнтацію фібробластів і колагенових волокон в зоні репарації. Він пов'язує колагенові волокна з фібробластами через актинические пучки філаментів відростків фібробластів. Таким чином, фибронектин може виступати в якості регулятора збалансованості фібробластичних процесів, викликаючи атракцію фібробластів, зв'язуючись з фибриллами колагену і пригнічуючи їх ріс р Можна сказати, що завдяки фібронектину фаза власне запальної інфільтрації в рані переходить до гранулематозно-фіброзної стадії.

[16]