Glavne funkcionalne enote kože, ki sodelujejo pri celjenju kožnih defektov in brazgotinjenju

Obstaja veliko adhezivnih molekul - vse ustvarjajo podporno mrežo, po kateri se celice premikajo, vežejo se na določene receptorje na površini celičnih membran in si prenašajo informacije z uporabo mediatorjev: citokinov, rastnih faktorjev, dušikovega oksida itd.

Bazalni keratinocit

Bazalni keratinocit ni le matična celica povrhnjice, iz katere nastanejo vse celice, ki ležijo nad njo, temveč tudi mobilen in močan bioenergetski sistem. Proizvaja številne biološko aktivne molekule, kot so epidermalni rastni faktor (EGF), inzulinu podobni rastni faktorji (IGF), rastni faktorji fibroblastov (FGF), rastni faktor trombocitov (PDGF), rastni faktor makrofagov (MDGF), rastni faktor žilnega endotelija (VEGF), transformirajoči rastni faktor alfa (TGF-a) itd. Ko bazalni keratinociti in kambialne celice znojnic in lasnih mešičkov preko informacijskih molekul izvedo o poškodbi povrhnjice, se začnejo aktivno razmnoževati in premikati po dnu rane za njeno epitelizacijo. Spodbujeni z detritusom rane, vnetnimi mediatorji in fragmenti uničenih celic aktivno sintetizirajo rastne faktorje, ki spodbujajo pospešeno celjenje ran.

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

Kolagen

Glavna strukturna komponenta vezivnega in brazgotinskega tkiva je kolagen. Kolagen je najpogostejša beljakovina pri sesalcih. Sintetizirajo ga fibroblasti v koži iz prostih aminokislin v prisotnosti kofaktorja - askorbinske kisline in predstavlja skoraj tretjino celotne mase človeških beljakovin. Vsebuje prolin, lizin, metionin in tirozin v majhnih količinah. Glicin predstavlja 35 %, hidroksiprolin in hidroksilizin pa po 22 %. Približno 40 % ga najdemo v koži, kjer ga predstavljajo kolageni tipov I, III, IV, V in VII. Vsaka vrsta kolagena ima svoje strukturne značilnosti, prednostno lokalizacijo in zato opravlja različne funkcije. Kolagen tipa III je sestavljen iz tankih fibril, v koži se imenuje retikularni protein. V večjih količinah je prisoten v zgornjem delu dermisa. Kolagen tipa I je najpogostejši človeški kolagen, tvori debelejše fibrile globokih plasti dermisa. Kolagen tipa IV je sestavni del bazalne membrane. Kolagen tipa V je del krvnih žil in vseh plasti dermisa, kolagen tipa VII pa tvori "sidrne" fibrile, ki povezujejo bazalne membrane s papilarno plastjo dermisa.

Osnovna struktura kolagena je tripletna polipeptidna veriga, ki tvori trojno vijačnico, sestavljeno iz alfa verig različnih tipov. Obstajajo 4 tipi alfa verig, njihova kombinacija pa določa tip kolagena. Vsaka veriga ima molekulsko maso približno 120.000 kDa. Konci verig so prosti in ne sodelujejo pri tvorbi vijačnice, zato so te točke občutljive na proteolitične encime, zlasti na kolagenazo, ki specifično prekine vezi med glicinom in hidroksiprolinom. V fibroblastih je kolagen v obliki tripletnih vijačnic prokolagena. Po izražanju v medceličnem matriksu se prokolagen pretvori v tropokolagen. Molekule tropokolagena so med seboj povezane s premikom 1/4 dolžine, fiksirane z disulfidnimi mostovi in tako pridobijo trakasto progasto strukturo, vidno v elektronskem mikroskopu. Po sprostitvi molekul kolagena (tropokolagena) v zunajcelično okolje se te zberejo v kolagena vlakna in snope, ki tvorijo gosto mrežo in ustvarjajo močno ogrodje v dermisu in hipodermisu.

Subfibrile je treba obravnavati kot najmanjšo strukturno enoto zrelega kolagena v dermisu človeške kože. Imajo premer 3-5 μm in so spiralno razporejene vzdolž fibrile, ki velja za strukturni element kolagena 2. reda. Fibrile imajo premer od 60 do 110 μm. Kolagene fibrile, združene v snope, tvorijo kolagena vlakna. Premer kolagena vlakna je od 5-7 μm do 30 μm. Tesno razporejena kolagena vlakna se oblikujejo v kolagene snope. Zaradi kompleksnosti strukture kolagena, prisotnosti spiralnih tripletnih struktur, povezanih s prečnimi povezavami različnih redov, sinteza in katabolizem kolagena traja dolgo časa, do 60 dni.

V pogojih poškodbe kože, ki jo vedno spremlja hipoksija, kopičenje razpadnih produktov in prostih radikalov v rani, se poveča proliferativna in sintetična aktivnost fibroblastov, ki se odzovejo s povečano sintezo kolagena. Znano je, da tvorba kolagenskih vlaken zahteva določene pogoje. Tako rahlo kislo okolje, nekateri elektroliti, hondroitin sulfat in drugi polisaharidi pospešujejo fibrilogenezo. Vitamin C, kateholamini, nenasičene maščobne kisline, zlasti linolna, zavirajo polimerizacijo kolagena. Samoregulacijo sinteze in razgradnje kolagena uravnavajo tudi aminokisline, ki se nahajajo v medceličnem okolju. Tako polikation poli-L lizin zavira biosintezo kolagena, polianion poli-L glutamat pa jo spodbuja. Ker čas sinteze kolagena prevladuje nad časom njegove razgradnje, pride v rani do znatnega kopičenja kolagena, ki postane osnova za prihodnjo brazgotino. Razgradnja kolagena poteka s pomočjo fibrinolitične aktivnosti posebnih celic in specifičnih encimov.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ]

Kolagenaza

Specifični encim za razgradnjo najpogostejših tipov kolagena I in III v koži je kolagenaza. Encimi, kot so elastaza, plazminogen in drugi encimi, imajo pomožno vlogo. Kolagenaza uravnava količino kolagena v koži in brazgotinskem tkivu. Domneva se, da je velikost brazgotine, ki ostane na koži po celjenju rane, odvisna predvsem od aktivnosti kolagenaze. Proizvajajo jo epidermalne celice, fibroblasti, makrofagi, eozinofili in je metaloproteinaza. Fibroblasti, ki sodelujejo pri uničenju struktur, ki vsebujejo kolagen, se imenujejo fibroklasti. Nekateri fibroklasti ne le izločajo kolagenazo, ampak tudi absorbirajo in uporabljajo kolagen. Glede na specifično situacijo v rani, stanje makroorganizma, racionalnost ukrepov zdravljenja in prisotnost sočasne flore v območju poškodbe prevladujejo bodisi procesi fibrinogeneze bodisi procesi fibroklazije, tj. sinteza ali uničenje struktur, ki vsebujejo kolagen. Če sveže celice, ki proizvajajo kolagenazo, prenehajo vstopati v mesto vnetja, stare pa izgubijo to sposobnost, nastane predpogoj za kopičenje kolagena. Poleg tega visoka aktivnost kolagenaze na mestu vnetja ne pomeni, da je to zagotovilo za optimizacijo reparativnih procesov in da je rana zavarovana pred vlaknastimi transformacijami. Aktivacija fibrolitičnih procesov se pogosto obravnava kot poslabšanje vnetja in njegova kronizacija, medtem ko prevlada fibrogeneze velja za njeno slabljenje. Fibrogeneza oziroma nastanek brazgotinskega tkiva na mestu poškodbe kože poteka predvsem s sodelovanjem mastocitov, limfocitov, makrofagov in fibroblastov. Sprožilni vazoaktivni moment se izvaja s pomočjo mastocitov, biološko aktivnih snovi, ki pomagajo privabiti limfocite k leziji. Produkti razpadanja tkiva aktivirajo T-limfocite, ki preko limfokinov povezujejo makrofage s fibroblastnim procesom ali neposredno stimulirajo makrofage s proteazami (nekrohormoni). Mononuklearne celice ne le spodbujajo delovanje fibroblastov, ampak jih tudi zavirajo, saj delujejo kot pravi regulatorji fibrogeneze, sproščajo vnetne mediatorje in druge proteaze.

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

Mastociti

Mastociti so celice, za katere je značilen pleomorfizem z velikimi okroglimi ali ovalnimi jedri in hiperkromno obarvanimi bazofilnimi granulami v citoplazmi. V velikih količinah se nahajajo v zgornjem dermisu in okoli krvnih žil. So vir biološko aktivnih snovi (histamin, prostaglandin E2, kemotaktični faktorji, heparin, serotonin, rastni faktor trombocitov itd.). Ko je koža poškodovana, jih mastociti sprostijo v zunajcelično okolje, kar sproži začetno kratkotrajno vazodilatacijsko reakcijo kot odziv na poškodbo. Histamin je močno vazoaktivno zdravilo, ki vodi do vazodilatacije in povečane prepustnosti žilne stene, zlasti postkapilarnih venul. Leta 1891 je II. Mečnikov to reakcijo ocenil kot zaščitno, da bi olajšal dostop levkocitov in drugih imunokompetentnih celic do lezije. Poleg tega spodbuja sintetično aktivnost melanocitov, kar je povezano s pogosto pojavljajočo se posttravmatsko pigmentacijo. Povzroča tudi stimulacijo mitoze epidermalnih celic, kar je eden ključnih trenutkov pri celjenju ran. Heparin pa zmanjša prepustnost medcelične snovi. Tako mastociti niso le regulatorji žilnih reakcij na območju poškodbe, temveč tudi medceličnih interakcij in s tem imunoloških, zaščitnih in reparativnih procesov v rani.

Makrofagi

V procesu fibrogeneze, pri celjenju ran, imajo odločilno vlogo limfociti, makrofagi in fibroblasti. Druge celice imajo pomožno vlogo, saj lahko vplivajo na delovanje triade (limfociti, makrofagi, fibroblasti) prek histamina in biogenih aminov. Celice medsebojno delujejo med seboj in z zunajceličnim matriksom prek membranskih receptorjev, adhezivnih medceličnih in celično-matriksnih molekul, mediatorjev. Aktivnost limfocitov, makrofagov in fibroblastov spodbujajo tudi produkti razpadanja tkiv, T-limfociti prek limfokinov povezujejo makrofage s fibroblastnim procesom ali neposredno stimulirajo makrofage s proteazami (nekrohormoni). Makrofagi pa ne le spodbujajo delovanje fibroblastov, ampak jih tudi zavirajo s sproščanjem vnetnih mediatorjev in drugih proteaz. Tako so v fazi celjenja ran glavne aktivne celice makrofagi, ki aktivno sodelujejo pri čiščenju rane celičnih detritusov, bakterijske okužbe in spodbujajo celjenje ran.

Funkcijo makrofagov v epidermisu opravljajo tudi Langerhansove celice, ki se nahajajo tudi v dermisu. Ko je koža poškodovana, so poškodovane tudi Langerhansove celice, ki sproščajo mediatorje vnetja, kot so lizosomski encimi. Tkivni makrofagi ali histiociti predstavljajo približno 25 % celičnih elementov vezivnega tkiva. Sintetizirajo številne mediatorje, encime, interferone, rastne faktorje, beljakovine komplementa, faktor tumorske nekroze, imajo visoko fagocitno in baktericidno aktivnost itd. Ko je koža poškodovana, se presnova v histiocitih močno poveča, povečajo se v velikosti, poveča se njihova baktericidna, fagocitna in sintetična aktivnost, zaradi česar v rano vstopi veliko število biološko aktivnih molekul.

Ugotovljeno je bilo, da fibroblastni rastni faktor, epidermalni rastni faktor in inzulinu podoben faktor, ki ga izločajo makrofagi, pospešujejo celjenje ran, transformirajoči rastni faktor beta (TGF-B) pa spodbuja nastanek brazgotinskega tkiva. Aktiviranje aktivnosti makrofagov ali blokiranje določenih receptorjev celičnih membran lahko uravnava proces obnove kože. Na primer, z uporabo imunostimulantov je mogoče aktivirati makrofage in povečati nespecifično imunost. Znano je, da imajo makrofagi receptorje, ki prepoznajo polisaharide (manane in glukane), ki vsebujejo manozo in glukozo, ki jih vsebuje aloe vera, zato je mehanizem delovanja pripravkov aloe, ki se uporabljajo za dolgotrajne neceljene rane, razjede in akne, jasen.

Fibroblasti

Osnova in najbolj razširjena celična oblika vezivnega tkiva so fibroblasti. Funkcija fibroblastov vključuje proizvodnjo ogljikohidratno-beljakovinskih kompleksov (proteoglikanov in glikoproteinov), tvorbo kolagena, retikulina in elastičnih vlaken. Fibroblasti uravnavajo presnovo in strukturno stabilnost teh elementov, vključno z njihovim katabolizmom, modeliranjem njihovega "mikrookolja" in epitelijsko-mezenhimsko interakcijo. Fibroblasti proizvajajo glikozaminoglikane, med katerimi je najpomembnejša hialuronska kislina. V kombinaciji z vlaknastimi komponentami fibroblastov določajo tudi prostorsko strukturo (arhitektoniko) vezivnega tkiva. Populacija fibroblastov je heterogena. Fibroblasti različnih stopenj zrelosti se delijo na slabo diferencirane, mlade, zrele in neaktivne. Med zrele oblike spadajo fibroklasti, pri katerih proces lize kolagena prevlada nad funkcijo njegove proizvodnje.

V zadnjih letih je bila določena heterogenost "fibroblastnega sistema". Ugotovljeni so bili trije mitotično aktivni predhodniki fibroblastov - celični tipi MFI, MFII, MFIII in trije postmitotični fibrociti - PMFIV, PMFV, PMFVI. Z delitvijo celic se MFI zaporedno diferencira v MFII, MFIII in PMMV, PMFV, PMFVI, za PMFVI je značilna sposobnost sinteze kolagena I, III in V tipov, progeoglikanov in drugih komponent medceličnega matriksa. Po obdobju visoke presnovne aktivnosti PMFVI degenerira in se podvrže apoptozi. Optimalno razmerje med fibroblasti in fibrociti je 2:1. Ko se fibroblasti kopičijo, se njihova rast upočasni zaradi prenehanja delitve zrelih celic, ki so prešle na biosintezo kolagena. Produkti razgradnje kolagena spodbujajo njegovo sintezo po principu povratne zanke. Nove celice prenehajo nastajati iz predhodnikov zaradi izčrpavanja rastnih faktorjev, pa tudi zaradi proizvodnje zaviralcev rasti s strani samih fibroblastov - halonov.

Vezno tkivo je bogato s celičnimi elementi, vendar je razpon celičnih oblik še posebej širok pri kroničnem vnetju in fibrotičnih procesih. Tako se v keloidnih brazgotinah pojavijo atipični, velikanski, patološki fibroblasti, veliki (od 10x45 do 12x65 μm), ki so patognomoničen znak keloida. Fibroblasti, pridobljeni iz hipertrofičnih brazgotin, nekateri avtorji imenujejo miofibroblasti zaradi močno razvitih snopov aktiničnih filamentov, katerih nastanek je povezan z raztezanjem oblike fibroblasta. Vendar pa je tej trditvi mogoče ugovarjati, saj imajo vsi fibroblasti in vivo, zlasti v brazgotinah, podolgovato obliko, njihovi odrastki pa imajo včasih dolžino, ki presega več kot 10-kratnik velikosti celičnega telesa. To je razloženo z gostoto brazgotinskega tkiva in mobilnostjo fibroblastov. V gosti masi brazgotine se v majhni količini intersticijske snovi gibljejo vzdolž snopov kolagenskih vlaken. Raztezajo se vzdolž svoje osi in se včasih spremenijo v tanke vretenaste celice z zelo dolgimi odrastki.

Povečano mitotično in sintetično aktivnost fibroblastov po poškodbi kože najprej spodbudijo produkti razgradnje tkiva, prosti radikali, nato rastni faktorji: (PDGF)-trombocitni rastni faktor, fibroblastni rastni faktor (FGF), nato iMDGF-makrofagni rastni faktor. Fibroblasti sami sintetizirajo proteaze (kolagenaza, hialuronidaza, elastaza), trombocitni rastni faktor, transformirajoči rastni faktor-beta, epidermalni rastni faktor, kolagen, elastin itd. Reorganizacija granulacijskega tkiva v brazgotinsko tkivo je kompleksen proces, ki temelji na nenehno spreminjajočem se ravnovesju med sintezo kolagena in njegovim uničenjem s kolagenazo. Glede na specifično situacijo fibroblasti pod vplivom proteaz in predvsem aktivatorja plazminogena bodisi proizvajajo kolagen bodisi izločajo kolagenazo. Prisotnost mladih, nediferenciranih oblik fibroblastov; velikanskih, patoloških, funkcionalno aktivnih fibroblastov, skupaj s prekomerno biosintezo kolagena, zagotavlja stalno rast keloidnih brazgotin.

[ 14 ], [ 15 ]

Hialuronska kislina

Je naravni polisaharid z visoko molekulsko maso (1.000.000 daltonov), ki ga vsebuje intersticijska snov. Hialuronska kislina je vrstno nespecifična, hidrofilna. Pomembna fizikalna lastnost hialuronske kisline je njena visoka viskoznost, zaradi katere igra vlogo veziva, ki veže kolagene snope in fibrile med seboj in s celicami. Prostor med kolagenskimi fibrilami, majhnimi žilami in celicami zaseda raztopina hialuronske kisline. Hialuronska kislina, ki obdaja majhne žile, krepi njihovo steno in preprečuje izločanje tekočega dela krvi v okoliška tkiva. V veliki meri opravlja podporno funkcijo, saj ohranja odpornost tkiv in kože na mehanske dejavnike. Hialuronska kislina je močan kation, ki aktivno veže anione v intersticijskem prostoru, zato so procesi izmenjave med celičnim in zunajceličnim prostorom ter proliferativni procesi v koži odvisni od stanja glikozaminoglikanov in hialuronske kisline. Ena molekula hialuronske kisline ima sposobnost, da v svoji bližini zadrži približno 500 molekul vode, kar je osnova za hidrofilnost in vlago v intersticijskem prostoru.

Hialuronska kislina se v večjih količinah nahaja v papilarni plasti dermisa, zrnati plasti epidermisa, pa tudi vzdolž žil in okončin kože. Zaradi številnih karboksilnih skupin je molekula hialuronske kisline negativno nabita in se lahko giblje v električnem polju. Depolimerizacijo kisline izvaja encim hialuronidaza (lidaza), ki deluje v dveh fazah. Najprej encim depolimerizira molekulo in jo nato razdeli na majhne fragmente. Posledično se viskoznost gelov, ki jih tvori kislina, močno zmanjša, prepustnost kožnih struktur pa se poveča. Zaradi teh lastnosti lahko bakterije, ki sintetizirajo hialuronidazo, zlahka premagajo kožno pregrado. Hialuronska kislina ima stimulativni učinek na fibroblaste, pospešuje njihovo migracijo in aktivira sintezo kolagena, ima razkuževalni, protivnetni in celilni učinek. Poleg tega ima antioksidativne, imunostimulacijske lastnosti in ne tvori kompleksov z beljakovinami. Ker je v medceličnem prostoru vezivnega tkiva v obliki stabilnega gela z vodo, zagotavlja odstranjevanje presnovnih produktov skozi kožo.

Fibronektin

V procesu zaustavitve vnetne reakcije se obnovi matrica vezivnega tkiva. Ena glavnih strukturnih komponent zunajceličnega matriksa je glikoprotein fibronektin. Fibroblasti in makrofagi rane aktivno izločajo fibronektin, da pospešijo krčenje rane in obnovijo bazalno membrano. Elektronsko-mikroskopski pregled fibroblastov rane razkrije veliko število vzporednih snopov celičnih fibronektinskih filamentov, kar je številnim raziskovalcem omogočilo, da so fibroblaste rane poimenovali miofibroblasti. Ker je fibronektin adhezivna molekula in obstaja v dveh oblikah - celični in plazemski, v medceličnem matriksu deluje kot "špirovci" in zagotavlja močno adhezijo fibroblastov na matrico vezivnega tkiva. Celične molekule fibronektina se med seboj vežejo preko disulfidnih vezi in skupaj s kolagenom, elastinom in glikozaminoglikani zapolnjujejo medcelični matriks. Med celjenjem ran fibronektin deluje kot primarni okvir, ki ustvarja določeno orientacijo fibroblastov in kolagenskih vlaken v območju popravila. Kolagenska vlakna veže na fibroblaste preko aktiničnih snopov fibroblastnih filamentov. Fibronektin lahko torej deluje kot regulator ravnovesja fibroblastičnih procesov, kar povzroča privlačnost fibroblastov, vezavo na kolagene fibrile in zaviranje njihove rasti. Lahko rečemo, da zaradi fibronektina faza vnetne infiltracije v sami rani preide v granulomatozno-fibrozno fazo.

[ 16 ]