Основни функционални единици на кожата, участващи в заздравяването на кожни дефекти и белези

Има много адхезивни молекули - всички те създават поддържаща мрежа, по която клетките се движат, свързвайки се с определени рецептори на повърхността на клетъчните мембрани, предавайки информация една на друга с помощта на медиатори: цитокини, растежни фактори, азотен оксид и др.

Базален кератиноцит

Базалният кератиноцит е не само майчина клетка на епидермиса, която дава началото на всички покриващи клетки, но и мобилна и мощна биоенергийна система. Той произвежда множество биологично активни молекули, като епидермален растежен фактор (EGF), инсулиноподобни растежни фактори (IGF), фибробластни растежни фактори (FGF), тромбоцитен растежен фактор (PDGF), макрофагенен растежен фактор (MDGF), съдов ендотелен растежен фактор (VEGF), трансформиращ растежен фактор алфа (TGF-a) и др. След като научат за увреждането на епидермиса чрез информационни молекули, базалните кератиноцити и камбиалните клетки на потните жлези и космените фоликули започват активно да пролиферират и да се движат по дъното на раната за нейната епителизация. Стимулирани от ранев детрит, медиатори на възпалението и фрагменти от разрушени клетки, те активно синтезират растежни фактори, които насърчават ускореното заздравяване на раните.

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

Колаген

Основният структурен компонент на съединителната и белеговата тъкан е колагенът. Колагенът е най-разпространеният протеин при бозайниците. Той се синтезира в кожата от фибробласти от свободни аминокиселини в присъствието на кофактор - аскорбинова киселина и съставлява почти една трета от общата маса на човешките протеини. Съдържа пролин, лизин, метионин, тирозин в малки количества. Глицинът представлява 35%, а хидроксипролинът и хидроксилизинът - по 22%. Около 40% от него се намира в кожата, където е представен от колаген тип I, III, IV, V и VII. Всеки тип колаген има свои структурни особености, преференциална локализация и съответно изпълнява различни функции. Колаген тип III се състои от тънки фибрили, в кожата се нарича ретикуларен протеин. Присъства в по-големи количества в горната част на дермата. Колаген тип I е най-разпространеният човешки колаген, той образува по-дебели фибрили на дълбоките слоеве на дермата. Колаген тип IV е компонент на базалната мембрана. Колагенът тип V е част от кръвоносните съдове и всички слоеве на дермата, докато колагенът тип VII образува „закотвящи“ фибрили, които свързват базалните мембрани с папиларния слой на дермата.

Основната структура на колагена е триплетна полипептидна верига, образуваща тройна спирална структура, която се състои от алфа вериги от различни видове. Съществуват 4 вида алфа вериги, чиято комбинация определя вида на колагена. Всяка верига има молекулно тегло около 120 000 kDa. Краищата на веригите са свободни и не участват в образуването на спиралата, така че тези точки са чувствителни към протеолитични ензими, по-специално към колагеназа, която специфично разкъсва връзките между глицин и хидроксипролин. Във фибробластите колагенът е под формата на триплетни спирали на проколаген. След експресия в междуклетъчната матрица, проколагенът се превръща в тропоколаген. Молекулите на тропоколагена са свързани помежду си с изместване от 1/4 от дължината, фиксирани чрез дисулфидни мостове и по този начин придобиват лентовидна набраздяемост, видима в електронен микроскоп. След освобождаването на колагеновите молекули (тропоколаген) в извънклетъчната среда, те се събират в колагенови влакна и снопчета, които образуват гъсти мрежи, създавайки здрава рамка в дермата и хиподермата.

Субфибрилите трябва да се считат за най-малката структурна единица на зрелия колаген в дермата на човешката кожа. Те имат диаметър 3-5 μm и са разположени спирално по протежение на фибрилата, която се счита за структурен елемент на колаген от 2-ри ред. Фибрилите имат диаметър от 60 до 110 μm. Колагеновите фибрили, групирани в снопове, образуват колагенови влакна. Диаметърът на едно колагеново влакно е от 5-7 μm до 30 μm. Близо разположените колагенови влакна се образуват в колагенови снопове. Поради сложността на колагеновата структура, наличието на спирални триплетни структури, свързани чрез кръстосани връзки от различен ред, синтезът и катаболизмът на колагена отнемат дълъг период, до 60 дни.

В условия на кожна травма, която винаги е съпроводена с хипоксия, натрупване на продукти от разпад и свободни радикали в раната, пролиферативната и синтетичната активност на фибробластите се увеличава и те реагират с повишен синтез на колаген. Известно е, че образуването на колагенови влакна изисква определени условия. Така, леко киселинна среда, някои електролити, хондроитин сулфат и други полизахариди ускоряват фибрилогенезата. Витамин С, катехоламини, ненаситени мастни киселини, особено линолова, инхибират полимеризацията на колагена. Саморегулацията на синтеза и разграждането на колаген се регулира и от аминокиселини, намиращи се в междуклетъчната среда. Така, поликатионът поли-L лизин инхибира биосинтеза на колаген, а полианионът поли-L глутамат го стимулира. Поради факта, че времето за синтез на колаген преобладава над времето на неговото разграждане, в раната се получава значително натрупване на колаген, който се превръща в основа за бъдещия белег. Разграждането на колагена се осъществява с помощта на фибринолитична активност на специални клетки и специфични ензими.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ]

Колагеназа

Специфичният ензим за разграждане на най-често срещаните колаген тип I и III в кожата е колагеназата. Ензими като еластаза, плазминоген и други ензими играят спомагателна роля. Колагеназата регулира количеството колаген в кожата и белеговата тъкан. Смята се, че размерът на белега, който остава върху кожата след заздравяване на раната, зависи главно от активността на колагеназата. Тя се произвежда от епидермални клетки, фибробласти, макрофаги, еозинофили и е металопротеиназа. Фибробластите, които участват в разрушаването на колаген-съдържащи структури, се наричат фиброкласти. Някои фиброкласти не само секретират колагеназа, но и абсорбират и използват колаген. В зависимост от конкретната ситуация в раната, състоянието на макроорганизма, рационалността на лечебните мерки, наличието на съпътстваща флора, в зоната на нараняване преобладават или фибриногенезата, или фиброклазните процеси, т.е. синтез или разрушаване на колаген-съдържащи структури. Ако пресни клетки, произвеждащи колагеназа, спрат да навлизат в мястото на възпалението, а старите загубят тази способност, възниква предпоставка за натрупване на колаген. Освен това, високата колагеназна активност във възпалителното място не означава, че това е гаранция за оптимизиране на репаративните процеси и раната е застрахована от фиброзни трансформации. Активирането на фибролитичните процеси често се разглежда като обостряне на възпалението и неговото хронизиране, докато преобладаването на фиброгенезата се разглежда като неговото затихване. Фиброгенезата, или образуването на белегова тъкан на мястото на кожното увреждане, се осъществява главно с участието на мастоцити, лимфоцити, макрофаги и фибробласти. Задействащият вазоактивен момент се осъществява с помощта на мастоцити, биологично активни вещества, които спомагат за привличането на лимфоцити към лезията. Продуктите от тъканния разпад активират Т-лимфоцитите, които чрез лимфокини свързват макрофагите с фибробластния процес или директно стимулират макрофагите с протеази (некрохормони). Мононуклеарните клетки не само стимулират функцията на фибробластите, но и ги инхибират, действайки като истински регулатори на фиброгенезата, освобождавайки възпалителни медиатори и други протеази.

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

Мастоцити

Мастоцитите са клетки, характеризиращи се с плеоморфизъм с големи кръгли или овални ядра и хиперхромно оцветени базофилни гранули в цитоплазмата. Те се намират в големи количества в горния дермален слой и около кръвоносните съдове. Те са източник на биологично активни вещества (хистамин, простагландин Е2, хемотактични фактори, хепарин, серотонин, тромбоцитен растежен фактор и др.). Когато кожата е увредена, мастоцитите ги освобождават в извънклетъчната среда, предизвиквайки първоначална краткотрайна вазодилататорна реакция в отговор на нараняване. Хистаминът е мощно вазоактивно лекарство, което води до вазодилатация и повишена пропускливост на съдовата стена, особено на посткапиларните венули. През 1891 г. И. И. Мечников оценява тази реакция като защитна, за да улесни достъпа на левкоцити и други имунокомпетентни клетки до лезията. Освен това, той стимулира синтетичната активност на меланоцитите, което е свързано с често срещаната посттравматична пигментация. Той също така предизвиква стимулиране на митозата на епидермалните клетки, което е един от ключовите моменти в заздравяването на рани. Хепаринът, от своя страна, намалява пропускливостта на междуклетъчното вещество. По този начин мастоцитите са не само регулатори на съдовите реакции в зоната на нараняване, но и на междуклетъчните взаимодействия, а следователно и на имунологични, защитни и репаративни процеси в раната.

Макрофаги

В процеса на фиброгенеза, при възстановяване на рани, лимфоцитите, макрофагите и фибробластите играят решаваща роля. Други клетки играят спомагателна роля, тъй като могат да повлияят на функцията на триадата (лимфоцити, макрофаги, фибробласти) чрез хистамин и биогенни амини. Клетките взаимодействат помежду си и с извънклетъчната матрица чрез мембранни рецептори, адхезивни междуклетъчни и клетъчно-матриксни молекули, медиатори. Активността на лимфоцитите, макрофагите и фибробластите се стимулира и от продукти от тъканния разпад, Т-лимфоцитите чрез лимфокини свързват макрофагите с фибробластния процес или директно стимулират макрофагите с протеази (некрохормони). Макрофагите, от своя страна, не само стимулират функциите на фибробластите, но и ги инхибират, като освобождават възпалителни медиатори и други протеази. По този начин, на етапа на заздравяване на рани, основните активни клетки са макрофагите, които участват активно в почистването на раната от клетъчен детрит, бактериална инфекция и насърчават заздравяването на раните.

Функцията на макрофагите в епидермиса се изпълнява и от Лангерхансови клетки, които се намират и в дермата. При увреждане на кожата се увреждат и Лангерхансовите клетки, които освобождават медиатори на възпалението, като лизозомни ензими. Тъканните макрофаги или хистиоцити съставляват около 25% от клетъчните елементи на съединителната тъкан. Те синтезират редица медиатори, ензими, интерферони, растежни фактори, комплементни протеини, тумор некрозис фактор, имат висока фагоцитна и бактерицидна активност и др. При увреждане на кожата метаболизмът в хистиоцитите рязко се увеличава, те се увеличават по размер, увеличава се тяхната бактерицидна, фагоцитна и синтетична активност, поради което в раната попадат голям брой биологично активни молекули.

Установено е, че фибробластният растежен фактор, епидермалният растежен фактор и инсулиноподобният фактор, секретирани от макрофагите, ускоряват заздравяването на рани, трансформиращият растежен фактор - бета (TGF-B) стимулира образуването на белегова тъкан. Активирането на активността на макрофагите или блокирането на определени рецептори на клетъчните мембрани може да регулира процеса на възстановяване на кожата. Например, с помощта на имуностимуланти е възможно да се активират макрофагите, повишавайки неспецифичния имунитет. Известно е, че макрофагите имат рецептори, които разпознават съдържащи маноза и глюкоза полизахариди (манани и глюкани), които се съдържат в алое вера, следователно механизмът на действие на препаратите от алое, използвани при дългосрочно незарастващи рани, язви и акне, е ясен.

Фибробласти

Основата и най-разпространената клетъчна форма на съединителната тъкан са фибробластите. Функцията на фибробластите включва производство на въглехидратно-протеинови комплекси (протеогликани и гликопротеини), образуване на колаген, ретикулин, еластични влакна. Фибробластите регулират метаболизма и структурната стабилност на тези елементи, включително техния катаболизъм, моделиране на тяхната „микросреда“ и епително-мезенхимно взаимодействие. Фибробластите произвеждат гликозаминогликани, от които хиалуроновата киселина е най-важна. В комбинация с влакнестите компоненти на фибробластите, те определят и пространствената структура (архитектоника) на съединителната тъкан. Популацията на фибробластите е хетерогенна. Фибробластите с различна степен на зрялост се разделят на слабо диференцирани, млади, зрели и неактивни. Зрелите форми включват фиброкласти, при които процесът на лизис на колаген преобладава над функцията на неговото производство.

През последните години е уточнена хетерогенността на „фибробластната система“. Открити са три митотично активни предшественика на фибробластите - клетъчни типове MFI, MFII, MFIII и три постмитотични фиброцита - PMFIV, PMFV, PMFVI. Чрез клетъчни деления MFI последователно се диференцира в MFII, MFIII и PMMV, PMFV, PMFVI, като PMFVI се характеризира със способността да синтезира колаген I, III и V типове, прогеогликани и други компоненти на междуклетъчната матрица. След период на висока метаболитна активност, PMFVI дегенерира и претърпява апоптоза. Оптималното съотношение между фибробласти и фиброцити е 2:1. С натрупването на фибробласти, растежът им се забавя в резултат на прекратяване на деленето на зрелите клетки, преминали към биосинтез на колаген. Продуктите от разграждането на колагена стимулират синтеза му по принципа на обратната връзка. Новите клетки престават да се образуват от прекурсори поради изчерпване на растежните фактори, както и поради производството на инхибитори на растежа от самите фибробласти - халони.

Съединителната тъкан е богата на клетъчни елементи, но диапазонът от клетъчни форми е особено широк при хронично възпаление и фиброзиращи процеси. Така, в келоидните белези се появяват атипични, гигантски, патологични фибробласти с размери (от 10x45 до 12x65 μm), които са патогномоничен признак на келоида. Фибробластите, получени от хипертрофични белези, се наричат от някои автори миофибробласти поради силно развитите снопове от актинични филаменти, чието образуване е свързано с удължаването на формата на фибробластите. Това твърдение обаче може да бъде оспорено, тъй като всички фибробласти in vivo, особено в белези, имат удължена форма, а техните израстъци понякога имат дължина, надвишаваща повече от 10 пъти размера на клетъчното тяло. Това се обяснява с плътността на белеговата тъкан и подвижността на фибробластите. По сноповете колагенови влакна в плътната маса на белега се движи незначително количество интерстициално вещество. Те се разтягат по оста си и понякога се превръщат в тънки вретеновидни клетки с много дълги израстъци.

Повишената митотична и синтетична активност на фибробластите след кожна травма се стимулира първо от продукти от тъканния разпад, свободни радикали, след това от растежни фактори: (PDGF)-тромбоцитен растежен фактор, фибробластен растежен фактор (FGF), след това iMDGF-макрофагенен растежен фактор. Самите фибробласти синтезират протеази (колагеназа, хиалуронидаза, еластаза), тромбоцитен растежен фактор, трансформиращ растежен фактор-бета, епидермален растежен фактор, колаген, еластин и др. Реорганизацията на гранулационната тъкан в белегова тъкан е сложен процес, основан на постоянно променящ се баланс между синтеза на колаген и неговото разрушаване от колагеназата. В зависимост от конкретната ситуация, фибробластите или произвеждат колаген, или секретират колагеназа под влиянието на протеази и преди всичко на плазминогенен активатор. Наличието на млади, недиференцирани форми на фибробласти; гигантски, патологични, функционално активни фибробласти, заедно с прекомерната биосинтеза на колаген, осигуряват постоянния растеж на келоидните белези.

[ 14 ], [ 15 ]

Хиалуронова киселина

Това е естествен полизахарид с високо молекулно тегло (1 000 000 далтона), който се съдържа в интерстициалното вещество. Хиалуроновата киселина е неспецифична за вида, хидрофилна. Важно физично свойство на хиалуроновата киселина е високият ѝ вискозитет, поради което тя играе ролята на циментиращо вещество, свързващо колагеновите снопчета и фибрили помежду си и с клетките. Пространството между колагеновите фибрили, малките съдове, клетките е заето от разтвор на хиалуронова киселина. Хиалуроновата киселина, обгръщайки малките съдове, укрепва стената им, предотвратява ексудацията на течната част на кръвта в околните тъкани. Тя до голяма степен изпълнява поддържаща функция, поддържайки устойчивостта на тъканите и кожата на механични фактори. Хиалуроновата киселина е силен катион, който активно свързва анионите в интерстициалното пространство, като по този начин обменните процеси между клетъчното и извънклетъчното пространство, пролиферативните процеси в кожата зависят от състоянието на гликозаминогликаните и хиалуроновата киселина. Една молекула хиалуронова киселина има способността да задържа около 500 водни молекули близо до себе си, което е в основата на хидрофилността и влагоемкостта на интерстициалното пространство.

Хиалуроновата киселина се намира в по-големи количества в папиларния слой на дермата, гранулирания слой на епидермиса, както и по протежение на съдовете и придатъците на кожата. Поради многобройните карбоксилни групи, молекулата на хиалуроновата киселина е отрицателно заредена и може да се движи в електрическо поле. Деполимеризацията на киселината се осъществява от ензима хиалуронидаза (лидаза), който действа на два етапа. Първо, ензимът деполимеризира молекулата, а след това я разделя на малки фрагменти. В резултат на това вискозитетът на геловете, образувани от киселината, рязко намалява, а пропускливостта на кожните структури се увеличава. Благодарение на тези свойства, бактериите, синтезиращи хиалуронидаза, могат лесно да преодолеят кожната бариера. Хиалуроновата киселина има стимулиращ ефект върху фибробластите, като засилва тяхната миграция и активира синтеза на колаген, има дезинфекциращ, противовъзпалителен и заздравяващ ефект. Освен това, тя има антиоксидантни, имуностимулиращи свойства, не образува комплекси с протеини. Намирайки се в междуклетъчното пространство на съединителната тъкан под формата на стабилен гел с вода, тя осигурява отстраняването на метаболитните продукти през кожата.

Фибронектин

В процеса на спиране на възпалителната реакция, съединителнотъканната матрица се възстановява. Един от основните структурни компоненти на извънклетъчната матрица е гликопротеинът фибронектин. Фибробластите и макрофагите на раната активно секретират фибронектин, за да ускорят свиването на раната и да възстановят базалната мембрана. Електронно-микроскопското изследване на раневите фибробласти разкрива голям брой паралелни снопове от клетъчни фибронектинови филаменти, което позволи на редица изследователи да нарекат раневите фибробласти миофибробласти. Като адхезивна молекула и съществуваща в две форми - клетъчна и плазмена, фибронектинът в междуклетъчната матрица действа като "греди" и осигурява силна адхезия на фибробластите към съединителнотъканната матрица. Клетъчните молекули на фибронектина се свързват помежду си чрез дисулфидни връзки и заедно с колаген, еластин и гликозаминогликани запълват междуклетъчната матрица. По време на заздравяването на рани, фибронектинът действа като първична рамка, която създава определена ориентация на фибробластите и колагеновите влакна в зоната на възстановяване. Той свързва колагеновите влакна с фибробластите чрез актинични снопове от фибробластни филаменти. По този начин, фибронектинът може да действа като регулатор на баланса на фибробластните процеси, предизвиквайки привличане на фибробластите, свързвайки се с колагеновите фибрили и инхибирайки техния растеж. Може да се каже, че благодарение на фибронектина, фазата на възпалителна инфилтрация в самата рана преминава в грануломатозно-фиброзен стадий.

[ 16 ]