Заживление раны — динамический процесс, состоящий из трех перекрывающихся стадий: воспаление, формирование грануляционной ткани, созревание или перестройка кожи. Вклад каждой из этих стадий в процесс заживления зависит от глубины повреждения.
Неглубокие раны. Неглубокие раны захватывают эпидермис и верхние слои дермы. Придатки кожи (волосяные фолликулы, потовые и сальные железы) при этом сохраняются. Тромбообразование, воспаление и формирование грануляционной ткани выражены незначительно. В основе заживления неглубоких ран лежит эпителизация за счет сохранившихся придатков кожи и краевого эпидермиса, что в итоге приводит к полному и быстрому восстановлению кожи с незаметными рубцами или вовсе без них. На месте раны может оставаться гипер- или гипопигментация.
Глубокие раны. Необходимый этап в заживлении глубоких ран — образование тромба для остановки кровотечения из относительно крупных сосудов глубоких слоев дермы. Воспаление и формирование грануляционной ткани — важные этапы заживления наряду с натяжением кожи, которое обеспечивает сближение краев раны, способствующее эпителизации. Поскольку придатки кожи повреждены, эпителизация глубоких ран происходит только за счет краевого эпидермиса и утраченные ткани замещаются рубцовыми.
Для понимания патогенеза рубцевания необходимо знать, как происходит заживление ран в норме.
Первое, что происходит при заживлении раны, - это образование гематомы. Это обеспечивает прекращение кровотечения из поврежденных сосудов и создание барьера, препятствующего попаданию в рану микроорганизмов. Тромб представляет собой временный матрикс, в который мигрируют воспалительные клетки. При разрушении тромбоцитов выделяется множество факторов роста, в т.ч. трансформирующий фактор роста (ТФР-β1), эпидермальный фактор роста, инсулиноподобный фактор роста типа 1 (ИФР-1) и тромбоцитарный фактор роста, которые привлекают клетки воспаления, способствуют синтезу внеклеточного матрикса и прорастанию сосудов.
Ряд других сигнальных молекул, например продукты фибринолиза, привлекает в рану нейтрофилы и моноциты. Эти клетки приходят из кровотока путем диапедеза сквозь эндотелий прилежащих к ране капилляров. Основная функция нейтрофилов - фагоцитоз и уничтожение микроорганизмов внутри клеток. Кроме того, нейтрофилы вырабатывают медиаторы воспаления, под действием которых уже на этой стадии заживления могут активироваться кератиноциты и макрофаги.
По окончании острой воспалительной реакции (через 1-2 сут) мигрировавшие из кровотока моноциты становятся макрофагами и уничтожают оставшиеся микроорганизмы и погибшие клетки. Эти макрофаги также служат источником факторов роста и медиаторов воспаления, в частности тромбоцитарного фактора роста, которые привлекают к месту повреждения фибробласты.
Свежая грануляционная ткань очень богата сосудами и клетками. Поскольку для заживления глубоких ран недостаточно одной эпителизации, уже на первых его стадиях начинается пролиферация фибробластов прилежащих к ране участков дермы. Фибробласты мигрируют в рану, выстилая внеклеточный матрикс, состоящий из фибрина, фибронектина, витронектина и гликозаминогликанов. В свежей грануляционной ткани высоко соотношение коллагена III типа к коллагену I типа.
В ответ на действие ростовых факторов в ране начинается пролиферация кератиноцитов и фибробластов. По мере образования грануляций и появления излишков коллагенового матрикса количество клеток уменьшается путем апоптоза. За счет чего включается апоптоз - неизвестно. Под действием веществ, стимулирующих ангиогенез, которые служат индукторами фактора роста эндотелия, ТФР-β1, ангиотропина и тромбоспондина, во внеклеточный матрикс начинают врастать сосуды.
Миофибробласты способствуют сближению краев обширных ран, что уменьшает количество грануляционной ткани, необходимой для заполнения раневой полости, и сокращает площадь эпителизации. За счет сократительных белков актина и десмина сближению краев раны способствуют и фибробласты. Механическое напряжение, возникающее после того, как края раны сомкнуты, подает сигнал о прекращении натяжения.
Эпителизация начинается уже через несколько часов после появления раны. Мигрирующие кератиноциты активируют тканевый активатор плазминогена и урокиназу и повышают количество рецепторов к урокиназе, что, в свою очередь, способствует фибринолизу - важному этапу, необходимому для миграции кератиноцитов. Чтобы пройти через временный матрикс, образованный тромбом, кератиноциты образуют дополнительные рецепторы фибронектина и коллагена. Миграции кератиноцитов и эпителизации способствует натяжение краев раны.
На стадии перестройки излишек коллагена и временный матрикс удаляются тканевыми ферментами, клетки воспаления покидают рану. При созревании рубца возникает равновесие между процессами разрушения временного матрикса и синтеза коллагена.
С одной стороны, фибробласты синтезируют коллаген, сократительные белки и внеклеточный матрикс, с другой - фибробласты, тучные клетки, клетки эндотелия и макрофаги выделяют ряд ферментов (матриксные металлопротеиназы), необходимых для разрушения и перестройки. Равновесие между этими протеиназами и их тканевыми ингибиторами играет важную роль в восстановлении поврежденных тканей.
Интерфероны, вырабатываемые Т-лимфоцитами (интерферон-γ), лейкоцитами (интерферон-α) и фибробластами (интерферон-β), препятствуют развитию фиброза и подавляют синтез фибробластами коллагена и фибронектина.
Процесс перестройки продолжается от 6 до 12 мес, но может растягиваться на годы. Прочность и эластичность рубца обычно составляет лишь 70 - 80% таковых неповрежденной кожи, поэтому рубцы в большей степени подвержены повторным травмам.
Возраст. В отличие от взрослых людей раны на коже плода заживают быстро и без образования рубцов. Механизм безрубцового заживления неясен, однако известно, что воспаление при этом выражено слабо, в раневом содержимом присутствует большое количество гиалуроновой кислоты, волокна коллагена укладываются в определенном порядке.
Организм плода значительно отличается от взрослого организма. Основное отличие - в особенностях оксигенации тканей: содержание кислорода остается в них относительно низким весь период внутриутробного развития. Воспаление в ранах у плода выражено слабо за счет нейтропении. По мере развития иммунной системы плода воспалительная реакция становится более выраженной, и на месте ран могут формироваться рубцы.
Кожа плода постоянно омывается теплой стерильной амниотической жидкостью, в которой содержится много факторов роста. Но одним этим безрубцовое заживление не объясняется. В опытах на плодах ягнят изоляция раны от амниотической жидкости с помощью силиконовой повязки не препятствовала безрубцовому заживлению; с другой стороны, пересаженная плоду кожа взрослого приживалась с образованием рубца, несмотря на контакт с амниотической жидкостью.
Высокое содержание гиалуроновой кислоты во внеклеточном матриксе повышает подвижность клеток, усиливает их пролиферацию, а значит, и восстановление поврежденного участка. Это позволяет считать гиалуроновую кислоту основным фактором безрубцового заживления. В ранах плодов обнаружен гликопротеид, отсутствующий в ранах взрослых. Этот гликопротеид стимулирует синтез гиалуроновой кислоты. Кроме того, предполагается, что длительное его присутствие в ранах плодов способствует упорядоченному отложению коллагена при их заживлении. При обработке гиалуроновой кислотой перфорированная барабанная перепонка крыс не только восстанавливалась быстрее, чем у контрольных животных, но и рубцовой ткани в месте повреждения было меньше, а волокна коллагена располагались упорядочено.
Быстрая эпителизация ран у плода может быть обусловлена ранним накоплением фибронектина и тенасцина в раневом содержимом. Фибробласты плода и взрослого человека различны. Фибробласты плода в начале внутриутробного развития вырабатывают больше коллагена III и IV типов, тогда как фибробласты взрослого - в основном коллаген I типа. Кроме того, фибробласты плода способны одновременно пролиферировать и синтезировать коллаген, а у взрослого пролиферация фибробластов предшествует синтезу коллагена. Таким образом, у взрослых при заживлении ран появление отложений коллагена несколько запаздывает, что и приводит к образованию рубцов. Натяжение кожи в безрубцовом заживлении роли не играет, т.к. раны плода практически лишены миофибробластов.
Ключевая роль в восстановлении поврежденных тканей и формировании рубцов принадлежит воспалению. У плода в отсутствие воспаления раны заживают без рубцов. Считается, что с возрастом заживление ран ухудшается. По мере старения организма воспалительная реакция его уменьшается за счет ослабления функции макрофагов и Т-лимфоцитов, потери реактивности и подвижности фибробластов, уменьшения количества и другого распределения факторов роста и их рецепторов, в т.ч. рецептора ТФР-β. Все это может служить объяснением разницы в скорости и качестве заживления ран в разном возрасте.
Хотя раны у пожилых лиц заживают медленнее, у них повышается качество рубцов, что может быть обусловлено снижением уровня трансформирующего ростового фактора (ТФР-β) в поврежденной коже. Возможно также, что в ранах у пожилых лиц появляются фибробласты фетального подтипа, что приводит к заживлению ран, как у плода. Снижение уровня гормонов, в частности эстрогенов, в менопаузе тоже может способствовать более медленному заживлению ран и снижению рубцевания.
Эстрогены. Исследования in vitro показали, что половые гормоны оказывают воздействие на такие важные стадии заживления ран, как воспаление и пролиферация. Эстрогены регулируют выработку изоформ ТФР-β и образование их рецепторов, что играет заметную роль в развитии фиброза и формировании рубцов. У здоровых женщин в постменопаузе заживление ран замедляется, но повышается качество рубцов, что связано со снижением уровня ТФР-β1 в ранах.
На фоне заместительной гормональной терапии раны начинают заживать быстрее, что позволяет предположить прямую или непрямую регуляцию заживления половыми гормонами. Исследования показали, что у женщин в менопаузе заместительная гормональная терапия в течение 3 мес. ускоряет эпителизацию и отложение коллагена в ранах.
Наличие рецепторов эстрогенов на поверхности фибробластов указывает на возможность прямой регуляции функции этих клеток эстрогенами. Кроме того, эстрогены повышают уровень TФP-β1 in vitro.
Эти данные позволяют предположить участие эстрогенов в регуляции выработки фибробластов кожи и ТФР-β1. Наконец, отмечено, что системное введение антагонистов эстрогенов тормозит заживление ран у человека. Предварительное исследование рубцов у женщин, получивших раны на фоне введения антагониста эстрогенов тамоксифена, показало, что эти рубцы были лучшего качества, чем рубцы, оставшиеся после заживления таких же ран у женщин, которым тамоксифен не вводили.
Наследственность. Имеются данные о существовании наследственного фактора, который влияет на процесс заживления раны, активизируя аномальное (патологическое) рубцевание, что приводит к появлению гипертрофических и келоидных рубцов. Сообщалось как об аутосомно-доминантном, так и об аутосомно-рецессивном типе наследования келоидных рубцов. Часто келоидные рубцы отмечаются и у родственников пациента с подобными рубцами. Кроме того, распространенность келоидных рубцов значительно выше среди населения с темной кожей, достигая у африканцев и латиноамериканцев 4,5 - 16%. Высока частота келоидных рубцов у носителей HLA-β14 и HLA-BW16, у лиц с группой крови А(II) и страдающих синдромом Рубинштейна-Тейби.