Рубцевание - естественный процесс, необходимый для заживления тканей после травмы. Рубец — это плотное соединительнотканное образование, возникшее вследствие регенерации тканей после их повреждения или воспаления (например, на коже после заживления глубокой раны). Формирование рубца обычно заканчивается через год после нанесения раны. Рубцовая ткань состоит преимущественно из коллагена и отличается от тканей, которые она замещает, пониженными функциональными свойствами. Прочность и эластичность рубцовой ткани составляют 80% таковых неповрежденной кожи.
Любая рана, проникающая в дерму, заживает с образованием рубца. Свежие рубцы формируются за 7-10 сут. Соотношение содержания коллагена III типа к содержанию коллагена I типа в них высокое, а прочность и эластичность составляют всего 5-10% таковых здоровой кожи.
В течение последующих 6-12 мес. рубец подвергается значительной перестройке, в нем откладывается коллаген I типа, образуются поперечные сшивки, что делает зрелый рубец более прочным: к этому времени его прочность и эластичность достигают 80% таковых здоровой кожи.
Нормальные рубцы обычно не крупные, находятся на одном уровне с окружающей кожей, не вызывают её деформации, чуть светлее окружающей их кожи, и, вследствие этого малозаметны и лечения не требуют.
Иногда раны на коже подвергаются избыточному рубцеванию, что приводит к появлению гипертрофических и келоидных рубцов. Причины и механизм образования келоидных рубцов до конца не выяснены, однако известно, что отклонения от нормального заживления раны, ведущие к келоидным рубцам, начинаются довольно рано и что келоидные рубцы редко рассасываются самостоятельно.
После завершения стадии воспаления синтез коллагена при келоидных рубцах продолжается гораздо дольше, чем при нормальном заживлении, и происходит он намного (примерно в 20 раз) интенсивнее, чем в здоровой коже. Обновление его также ускорено, поэтому в области рубца откладываются излишки коллагена. Фибробласты келоидных рубцов ("келоидные фибробласты" - КФ) вырабатывают больше коллагена, чем обычно, как in vitro, так и in vivo, даже в отсутствие факторов роста. В келоидных рубцах обнаруживается повышенное содержание и коллагеназы, и ее ингибиторов.
В образовании келоидных рубцов может быть задействована избыточная выработка цитокинов, необходимых для пролиферации, дифференцировки и активации лимфоцитов и моноцитов: у пациентов с келоидными рубцами был выявлен повышенный уровень ИЛ-6, ФНО-α и интерферона-β по сравнению со здоровыми лицами. В то же время у лиц с келоидными рубцами заметно снижена выработка интерферонов-α и -γ, а также ФНО-β.
Предполагается, что образование келоидных рубцов обусловлено не только дефектом самих фибробластов, но и нарушением контроля кератиноцитов над фибробластами. Кератиноциты, полученные из ткани келоидных рубцов ("келоидные кератиноциты" - КК), усиливали пролиферацию нормальных фибробластов (НФ) в большей степени, чем нормальные кератиноциты (НК) человека.
НФ под действием КК начинали вырабатывать коллаген с той же интенсивностью, что и в келоидных рубцах. Более того, ФК при культивировании вместе с КК пролиферировали еще интенсивней, что указывает на нарушение, присущее и КК, и КФ. Важную роль в регуляции пролиферации КФ, культивируемых вместе с КК, могут играть факторы роста, в частности ИФР.
Трансформирующий фактор роста β. Согласно одному из предположений, за образование келоидных рубцов может быть ответствен трансформирующий фактор роста бета (ТФР-β). Этот фактор стимулирует синтез фибробластами коллагена, фибронектина и протеогликанов. Также этот фактор уменьшает выработку коллагеназы и увеличивает выработку ее ингибиторов, тем самым замедляя разрушение временного матрикса. У млекопитающих обнаружены три изоформы ТФР-β: 1, 2 и 3. КФ особенно чувствительны к изоформам ТФР-β1 и ТФР-β2, способствующим развитию фиброза и формированию келоидных рубцов.
В исследовании на грызунах обработка ран антителами, нейтрализующими ТФР-β1 и ТФР-β2, уменьшала образование коллагена и рубцевание по сравнению с контрольной группой. Добавление ТФР-β3 снижало количество моноцитов и макрофагов, фибронектина, ослабляло воспаление и уменьшало отложение коллагена на ранних стадиях заживления, улучшало структуру вновь образующегося эпидермиса и уменьшало рубцевание.
Сообщалось, что у старых мышей действие изоформы ТФР-β3 усиливалось начиная с 7-х суток после ранения, в то время как у молодых мышей уровень изоформ ТФР-β1 и ТФР-β2 в ранах был повышен все время эксперимента. Это наблюдение отчасти объясняет тот факт, что в более старшем возрасте ткани восстанавливались лучше и рубцы образовывались реже. Соотношение изоформ ТФР-β (в частности, отношение уровня ТФР-β3 к уровню ТФР-β1) может иметь прогностическое значение в отношении исхода заживления раны.
Матриксные металлопротеиназы - это тканевые ферменты, играющие главную роль в перестройке внеклеточного матрикса при заживлении ран. Состав внеклеточного матрикса в коже и ранах плода отличается от такового у взрослых. Предполагают, что выработка матриксных металлопротеиназ и их тканевых ингибиторов меняется при переходе от безрубцового заживления ран у плодов к заживлению по взрослому типу, т.е. с образованием рубцов.
Синтез металлопротеиназ и их ингибиторов при нормальном заживлении ран, по-видимому, тщательно регулируется. Нарушение равновесия между этими веществами ухудшает заживление и способствует образованию келоидных рубцов. Металлопротеиназа типа 1 высокоактивна как в ранах, заживающих без рубцов, так и в ранах с рубцами. Однако синтез металлопротеиназы типов 1 и 9 быстрее всех достигал максимума и был более выражен в безрубцовых ранах плода.
Уровень металлопротеиназы типа 2 не изменен в безрубцовых ранах, однако в ранах, заживающих с рубцами, ее уровень ниже в 3 раза и более. Уровень металлопротеиназы типов 1 и 3 в ранах с рубцами повышен. В целом в ранах, заживающих без рубцов, отношение уровня металлопротеиназ к уровню их ингибиторов выше, чем в ранах с рубцами.
Апоптоз - генетически запрограммированная гибель клеток. Апоптоз необходим для поддержания гомеостаза и регулируется рядом вне- и внутриклеточных сигналов. При заживлении раны апоптоз, очевидно, участвует в замене грануляционной ткани окончательной рубцовой тканью. При этом апоптозу подвергаются клетки нескольких типов, в т.ч. фибробласты, клетки воспаления, эндотелий и, что, по-видимому, очень важно, миофибробласты. КФ подвержены апоптозу в меньшей степени, чем фибробласты здоровой кожи. Этому есть несколько возможных объяснений, которые будут рассмотрены позднее.
Ген Р53 влияет на рост опухолей, контролируя пролиферацию и апоптоз клеток, и мутации этого гена могут вызывать появление спорадических опухолей у человека. Путем полимеразной цепной реакции, анализа конформационного полиморфизма одноцепочечной ДНК и определения нуклеотидной последовательности ДНК исследователи Saed и соавт. обнаружили точечные мутации гена Р53 фибробластов келоидных рубцов. В НФ, полученных из кожи тех же испытуемых, таких мутаций не выявлено.
В другом исследовании отмечены нарушение регуляции гена Р53 и повышенная активность гена BCL2 наряду с замедленным апоптозом (по сравнению с контрольными образцами) в более молодых периферических участках келоидного рубца, с высокой клеточностью. С другой стороны, экспрессия Fas-лиганда была более выраженной в центральном участке рубца с низкой клеточностью. Поскольку апоптоз, опосредованный белком Fas, не уменьшался в КФ по сравнению с фибробластами из гипертрофических рубцов и из нормальной кожи при добавлении к ним ТФР-β1, было выдвинуто предположение, что ТФР-β1 отвечает за устойчивость КФ к апоптозу. Показано также, что КФ устойчивы к апоптозу, вызванному церамидом, который, по-видимому, опосредован повышенным уровнем ИФР.
Выявлены две большие группы генов, причастных к апоптозу в келоидных рубцах. К ним относится семейство каспаз и семейство ФНО. Семейство каспаз кодирует группу протеаз, участвующих в апоптозе путем каскадной активации одного фермента другим, которая в итоге приводит к гибели клетки. Активность каспаз-8, -13 и - 14 в келоидных рубцах выше, чем в прилежащей нормальной коже. Каспаза-8 - первый фермент в каскаде - активируется при связывании Fas-лиганда и рецептора ФИО. Следующий фермент в каскаде - каспаза-13 - активируется каспазой-8. Любопытно, что каспаза-14 не участвует в запуске апоптоза и репрессируется только в кератиноцитах. Активность каспазы-6, еще одного фермента апоптоза, в келоидных рубцах снижена. Семейство ФНО кодирует и ФНО-лиганд, и семейство рецепторов ФНО. В отличие от нормальной кожи в келоидных рубцах повышена активность TNFSF12- и TNFSF14-лигандов и понижена активность рецепторов TNFRSF10B и TNFRSF1B. В КФ экспрессия генов апоптоза (главным образом, семейства каспаз и ФНО) в присутствии ФНО-α ниже, чем в фибробластах нормальной кожи. Такая устойчивость к апоптозу, возможно, объясняется меньшим количеством рецепторов ФНО в КФ.
Sayah и соавт. исследовали экспрессию 64 генов, причастных к апоптозу, в келоидных рубцах и нормальной коже. В келоидной ткани экспрессия 8 из 64 генов оказалась значительно (более чем в 2 раза) ниже. Среди них: гены TRADD, протоонкоген c-myc, NIP-3 и HDLC-1, экспрессия которых способствует апоптозу, а также гены DAD-1, G-S-T, G-S-T-M и ген глутатионпероксидазы, которые подавляют апоптоз.
В регуляции фибробластов дермы задействованы кератиноциты эпидермиса. КФ при выращивании вместе с КК пролиферировали быстрее, чем в культуре с НК. Более того, культура КФ, выращенная вместе с КК, более устойчива к апоптозу, чем культура НФ, выращенных вместе с НК. В КФ, выращенных вместе с КК, был обнаружен более низкий уровень каспазы-3 (фактор апоптоза), а также повышенная экспрессия гена BCL2 и более активное фосфорилирование киназ ERK и JNK (факторов, подавляющих апоптоз). Эти данные, наряду с тем, что активность каспазы-14, экспрессируемой только в кератиноцитах, повышена в келоидных рубцах, говорят о возможном взаимодействии между эпидермисом и дермой в келоидной ткани.
Нарушение регуляции экспрессии генов, кодирующих белки апоптоза, по-видимому, замедляет апоптоз фибробластов, которые в результате вырабатывают внеклеточный матрикс дольше, чем при нормальном заживлении ран. Этим, возможно, объясняется разрастание келоидной ткани на месте раны.
В процессе заживления ран апоптоз оказывается задействован дважды. Во-первых, он снижает воспалительную инфильтрацию раны между стадиями воспаления и пролиферации, тогда как факторы, подавляющие апоптоз, позволяют воспалительной инфильтрации сохраняться дольше обычного, что способствует развитию фиброза. Во-вторых, апоптоз препятствует выработке коллагена фибробластами, а факторы, подавляющие апоптоз, способствуют отложению коллагена и формированию келоидных рубцов.
В медицинском центре Коннектикутского университета в настоящий момент проводится исследование, цель которого - определить основной ген, чья экспрессия вызывает фиброз в келоидных рубцах. Для этого специалисты ведут широкомасштабное картирование генома и анализ сцепления в семьях, в которых отмечались случаи келоидных рубцов, и семьях, в которых раны заживали без келоидных изменений.
Таким образом, в развитии келоидных рубцов, по-видимому, участвует целый ряд генов. Предполагается, что образование келоидных рубцов обусловлено не только высокой скоростью пролиферации фибробластов, но и замедлением их апоптоза. По-прежнему неясно, как взаимодействуют между собой описанные гены и какова роль каждого из них в патогенезе келоидных рубцов, однако очевидно, что в келоидных рубцах регуляция апоптоза отличается от таковой в нормальных тканях. Для понимания роли апоптоза в образовании келоидных рубцов необходимы дополнительные исследования. Их результаты, возможно, помогут разработать лечение и профилактику келоидных рубцов.
Образование нормотрофических рубцов является нормальной реакцией организма на повреждение кожи. Нормотрофические рубцы формируются в течение 7-10 суток, они плоские, часто линейной формы, не выходят за пределы раны, безболезненны, не содержат сосудов, белесоватого цвета, не деформируют поверхность кожи, а эластичность почти такая же, как у здоровых тканей. Такие рубцы обычно образуются после неглубоких резаных ран. Как правило, не нуждаются в лечении, так как они малозаметны.
Гипертрофические рубцы ограничены раной. При этом края раны могут выступать, однако дальше ее границ гипертрофические рубцы не распространяются. Обычно они безболезненны, образуются в течение нескольких недель, а затем постепенно уменьшаются. Чаще встречаются у лиц молодого возраста.
Поверхность таких рубцов, как правило, гладкая, а после их исчезновения на коже остается гипо- или гиперпигментация. Внешне гипертрофические рубцы могут напоминать келоидные. И у тех и у других тонкий эпидермис, отсутствуют кожный рисунок и придатки кожи. Гипертрофические рубцы часто локализуются на мочке уха, в верхней части спины и груди, в области дельтовидной мышцы. На слизистых оболочках, ладонях, подошвах, половом члене, мошонке и веках они редки.
Коллагеновые волокна расположены параллельно поверхности кожи, количество фибробластов увеличено, и расположены они таким же образом, как и коллагеновые волокна. В отличие от келоидных гипертрофические рубцы содержат миофибробласты. И в тех, и в других редко обнаруживается эластин, который в больших количествах присутствует в здоровой коже и обычных рубцах. На поверхности гипертрофических рубцов заметны кровеносные сосуды, расположенные перпендикулярно к поверхности кожи. При электронной микроскопии видно, что сосуды гипертрофических и келоидных рубцов частично или полностью облитерированы.
Определение «келоидный» происходит от греческого слова «chele», означающего клешня краба. Так называют рубцы неправильной формы, выходящие за границы раны. В отличие от гипертрофических келоидные рубцы со временем не исчезают. Келоидные рубцы обычно широкие с бугристой шероховатой на ощупь поверхностью. Они распространяются на окружающие ткани, зудят или болезненны.
Келоидные рубцы могут образоваться на коже любого типа, однако у лиц с темной кожей риск их появления выше: среди темнокожих распространенность келоидных рубцов достигает 16%. Чаще всего келоидные рубцы образуются в возрасте от 10 до 30 лет, одинаково часто у мужчин и женщин. У грудных детей и пожилых лиц они встречаются редко. Отмечались случаи появления келоидных рубцов у членов одной семьи, однако наследственный характер этого состояния не доказан.
Пучки коллагеновых волокон в составе келоидных рубцов утолщены в виде узлов и богаты эозинофилами. Фибробласты имеют более крупные ядра, чем фибробласты других рубцов. Келоидные рубцы содержат много сосудов с большим количеством эндотелия, что иногда приводит к закупорке и последующему обызвествлению сосуда. Появление келоидных рубцов может быть спровоцировано выраженным воспалением, которое возникает при попадании в рану инфекции или инородных тел и чрезмерном натяжении ее краев. При пересадке ткани келоидного рубца в зону меньшего натяжения она рассасывалась.
У альбиносов келоидных рубцов не бывает, а у лиц с темной кожей они отмечаются чаще, что позволяет предположить роль меланоцитов в формировании келоидной ткани. Известно, что синтез коллагена усиливается под действием медиаторов тучных клеток, которые в большом количестве содержатся в гипертрофических и келоидных рубцах в отличие от обычных рубцов и здоровой кожи.
Атрофические рубцы тонкие и сморщенные. Они бывают вдавленными и могут напоминать поражение кожи при первичной атрофии кожи. Встречаются чаще гипертрофических и келоидных. Атрофические рубцы ограничены пределами раны, располагаются ниже поверхности кожи, безболезненны, встречаются в любом возрасте и могут возникать на любом участке кожи. Расположение коллагеновых волокон напоминает таковое при гипертрофических рубцах. Однако атрофические рубцы содержат гораздо меньше сосудов и клеток.
Основные признаки рубцов | ||
Нормотрофические | Гипертрофические | Келоидные |
Формируются в течение 7-10 суток | Формируются в течение нескольких недель | Формируются в течение нескольких месяцев |
Встречаются в любом возрасте | У молодых лиц | В любом возрасте, чаще в 10-30 лет |
Безболезненны | Безболезненны | Болезненны, зудят |
Не содержат сосудов | Богаты сосудами | Богаты сосудами |
Находятся в пределах раны | Находятся в пределах раны | Распространяются за пределы раны |
Плоские | Приподняты над поверхностью кожи | Приподняты над поверхностью кожи |
Стягивание кожи | Стягивание кожи | Стягивания кожи нет |
Проходят без лечения, возможна гипо- или гиперпигментация | После рассасывания могут оставлять участки покраснения, гипо- или гиперпигментации | Самостоятельно рассасываются редко |
– | Встречаются у членов семьи | Встречаются у членов семьи |
Гистологические признаки рубцов | ||
Нормотрофические | Гипертрофические | Келоидные |
Отложения коллагена в виде тонких извитых пучков, расположенных параллельно поверхности кожи; присутствует эластин | Пучки коллагеновых волокон, расположенных параллельно поверхности кожи; эластин обычно отсутствует | Утолщенные эозинофильные пучки коллагена, концентрически расположенные узлы; эластин обычно отсутствует |
Клетки отсутствуют | Миофибробласты, тучные и плазматические клетки. Фибробласты с нормальными ядрами расположены параллельно поверхности кожи | Миофибробласты отсутствуют. Большое количество беспорядочно расположенных фибробластов с крупными ядрами. Тучные и плазматические клетки |
Сосудов нет | Сосуды хорошо видны, расположены перпендикулярно к поверхности кожи. В сосудах много эндотелия, некоторые из них облитерированы | Сосудов много, расположены перпендикулярно к поверхности кожи. Эндотелия много, большинство сосудов облитерировано |
Обызвествления нет | Обызвествления нет | Возможно обызвествление |
Эпидермис истончен | Эпидермис истончен | Эпидермис не истончен |
Фиброз сосочкового слоя дермы | Фиброз сосочкового слоя дермы | Фиброз сосочкового слоя дермы отсутствует |
Края ровные | Края ровные | Края выступают в виде отростков, похожих на клешни краба или языки, расположены под нормальными эпидермисом и дермой |