Главне функционалне јединице коже које учествују у зарастању кожних дефеката и стварању ожиљака

Постоји много адхезивних молекула - сви они стварају мрежу подршке дуж које се ћелије крећу, везујући се за одређене рецепторе на површини ћелијских мембрана, преносећи информације једни другима користећи медијаторе: цитокине, факторе раста, азотни оксид итд.

Базални кератиноцит

Базални кератиноцит није само матична ћелија епидермиса, која даје порекло свим ћелијама које га прекривају, већ и мобилни и моћан биоенергетски систем. Он производи мноштво биолошки активних молекула, као што су епидермални фактор раста (EGF), инсулину слични фактори раста (IGF), фактори раста фибробласта (FGF), фактор раста тромбоцита (PDGF), фактор раста макрофага (MDGF), васкуларни ендотелни фактор раста (VEGF), трансформишући фактор раста алфа (TGF-a) итд. Након што су сазнали о оштећењу епидермиса путем информационих молекула, базални кератиноцити и камбијалне ћелије знојних жлезда и фоликула длаке почињу активно да се размножавају и крећу дуж дна ране ради њене епителизације. Стимулисани детритусом ране, медијаторима упале и фрагментима уништених ћелија, они активно синтетишу факторе раста који подстичу убрзано зарастање рана.

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

Колаген

Главна структурна компонента везивног и ожиљног ткива је колаген. Колаген је најчешћи протеин код сисара. Синтетише се у кожи од стране фибробласта из слободних аминокиселина у присуству кофактора - аскорбинске киселине и чини скоро трећину укупне масе људских протеина. Садржи пролин, лизин, метионин, тирозин у малим количинама. Глицин чини 35%, а хидроксипролин и хидроксилизин по 22%. Око 40% се налази у кожи, где је представљен колагеном типова I, III, IV, V и VII. Сваки тип колагена има своје структурне карактеристике, преференцијалну локализацију и, сходно томе, обавља различите функције. Колаген типа III састоји се од танких фибрила, у кожи се назива ретикуларни протеин. Присутан је у већим количинама у горњем делу дермиса. Колаген типа I је најчешћи људски колаген, формира дебље фибриле дубоких слојева дермиса. Колаген типа IV је компонента базалне мембране. Колаген типа V је део крвних судова и свих слојева дермиса, док колаген типа VII формира „сидрене“ фибриле који повезују базалне мембране са папиларним слојем дермиса.

Основна структура колагена је триплетни полипептидни ланац, који формира троструку спиралну структуру, која се састоји од алфа ланаца различитих типова. Постоје 4 типа алфа ланаца, њихова комбинација одређује тип колагена. Сваки ланац има молекулску тежину од око 120.000 kDa. Крајеви ланаца су слободни и не учествују у формирању спирале, па су ове тачке осетљиве на протеолитичке ензиме, посебно на колагеназу, која специфично кида везе између глицина и хидроксипролина. У фибробластима, колаген је у облику триплетних спирала проколагена. Након експресије у међућелијском матриксу, проколаген се претвара у тропоколаген. Молекули тропоколагена су међусобно повезани са померањем од 1/4 дужине, фиксирани дисулфидним мостовима и тако добијају тракасту структуру видљиву у електронском микроскопу. Након ослобађања молекула колагена (тропоколагена) у екстрацелуларну средину, они се окупљају у колагенска влакна и снопове који формирају густе мреже, стварајући чврст оквир у дермису и хиподермису.

Субфибриле треба сматрати најмањом структурном јединицом зрелог колагена дермиса људске коже. Имају пречник од 3-5 μm и спирално су распоређене дуж фибрила, који се сматра структурним елементом колагена 2. реда. Фибрили имају пречник од 60 до 110 μm. Колагенски фибрили, груписани у снопове, формирају колагенска влакна. Пречник колагенског влакна је од 5-7 μm до 30 μm. Блиско распоређена колагенска влакна формирају се у колагенске снопове. Због сложености структуре колагена, присуства спиралних триплетних структура повезаних унакрсним везама различитог реда, синтеза и катаболизам колагена трају дуго, до 60 дана.

У условима трауме коже, коју увек прати хипоксија, акумулација продуката распада и слободних радикала у рани, повећава се пролиферативна и синтетичка активност фибробласта, а они реагују повећаном синтезом колагена. Познато је да формирање колагенских влакана захтева одређене услове. Тако, благо кисела средина, неки електролити, хондроитин сулфат и други полисахариди убрзавају фибрилогенезу. Витамин Ц, катехоламини, незасићене масне киселине, посебно линолна, инхибирају полимеризацију колагена. Саморегулација синтезе и разградње колагена је такође регулисана аминокиселинама које се налазе у међућелијској средини. Тако, поликатион поли-Л лизин инхибира биосинтезу колагена, а полианион поли-Л глутамат је стимулише. Због чињенице да време синтезе колагена преовладава над временом његове разградње, долази до значајног накупљања колагена у рани, који постаје основа за будући ожиљак. Разградња колагена се врши уз помоћ фибринолитичке активности посебних ћелија и специфичних ензима.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ]

Колагеназа

Специфични ензим за разградњу најчешћих типова колагена I и III у кожи је колагеназа. Ензими попут еластазе, плазминогена и других ензима играју помоћну улогу. Колагеназа регулише количину колагена у кожи и ожиљном ткиву. Верује се да величина ожиљка који остаје на кожи након зарастања ране зависи углавном од активности колагеназе. Производе је епидермалне ћелије, фибробласти, макрофаги, еозинофили и представља металопротеиназу. Фибробласти који учествују у уништавању структура које садрже колаген називају се фиброкласти. Неки фиброкласти не само да луче колагеназу, већ и апсорбују и користе колаген. У зависности од специфичне ситуације у рани, стања макроорганизма, рационалности мера лечења, присуства пратеће флоре, у зони повреде преовлађују или процеси фибриногенезе или фиброклазе, односно синтезе или уништавања структура које садрже колаген. Ако свеже ћелије које производе колагеназу престану да улазе у место упале, а старе изгубе ову способност, настаје предуслов за акумулацију колагена. Поред тога, висока активност колагеназе у месту упале не значи да је то гаранција оптимизације репаративних процеса и да је рана осигурана од фиброзних трансформација. Активација фибролитичких процеса се често сматра погоршањем упале и њеном хронизацијом, док се превласт фиброгенезе сматра њеним слабљењем. Фиброгенеза, или формирање ожиљног ткива на месту повреде коже, спроводи се углавном уз учешће мастоцита, лимфоцита, макрофага и фибробласта. Вазоактивни моменат који покреће се врши уз помоћ мастоцита, биолошки активних супстанци, које помажу у привлачењу лимфоцита на лезију. Продукти распада ткива активирају Т-лимфоците, који путем лимфокина повезују макрофаге са фибробластним процесом или директно стимулишу макрофаге протеазама (некрохормонима). Мононуклеарне ћелије не само да стимулишу функцију фибробласта, већ их и инхибирају, делујући као прави регулатори фиброгенезе, ослобађајући инфламаторне медијаторе и друге протеазе.

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

Мастоцити

Мастоцити су ћелије које карактерише плеоморфизам са великим округлим или овалним једрима и хиперхромно обојеним базофилним гранулама у цитоплазми. Налазе се у великим количинама у горњем дермису и око крвних судова. Оне су извор биолошки активних супстанци (хистамин, простагландин Е2, хемотактички фактори, хепарин, серотонин, фактор раста тромбоцита итд.). Када је кожа оштећена, мастоцити их ослобађају у екстрацелуларно окружење, покрећући почетну краткотрајну вазодилататорну реакцију као одговор на повреду. Хистамин је снажан вазоактивни лек који доводи до вазодилатације и повећане пропустљивости васкуларног зида, посебно посткапиларних венула. Године 1891, И. И. Мечников је оценио ову реакцију као заштитну како би се олакшао приступ леукоцита и других имунокомпетентних ћелија лезији. Поред тога, стимулише синтетичку активност меланоцита, што је повезано са често јављајућом посттрауматском пигментацијом. Такође изазива стимулацију митозе епидермалних ћелија, што је један од кључних момената у зарастању рана. Хепарин, заузврат, смањује пропустљивост међућелијске супстанце. Дакле, мастоцити нису само регулатори васкуларних реакција у зони повреде, већ и међућелијских интеракција, а самим тим и имунолошких, заштитних и репаративних процеса у рани.

Макрофаги

У процесу фиброгенезе, у регенерацији рана, лимфоцити, макрофаги и фибробласти играју одлучујућу улогу. Остале ћелије играју помоћну улогу, јер могу утицати на функцију тријаде (лимфоцити, макрофаги, фибробласти) путем хистамина и биогених амина. Ћелије међусобно и са екстрацелуларним матриксом интерагују путем мембранских рецептора, адхезивних међућелијских и ћелијско-матриксних молекула, медијатора. Активност лимфоцита, макрофага и фибробласта такође је стимулисана производима распадања ткива, Т-лимфоцити путем лимфокина повезују макрофаге са фибробластним процесом или директно стимулишу макрофаге протеазама (некрохормонима). Макрофаги, заузврат, не само да стимулишу функције фибробласта, већ их и инхибирају ослобађањем инфламаторних медијатора и других протеаза. Дакле, у фази зарастања рана, главне активне ћелије су макрофаги, који активно учествују у чишћењу ране од ћелијског детритуса, бактеријске инфекције и подстичу зарастање рана.

Функцију макрофага у епидермису обављају и Лангерхансове ћелије, које се налазе и у дермису. Када је кожа оштећена, оштећене су и Лангерхансове ћелије, које ослобађају медијаторе упале, као што су лизозомални ензими. Ткивни макрофаги или хистиоцити чине око 25% ћелијских елемената везивног ткива. Они синтетишу низ медијатора, ензима, интерферона, фактора раста, протеина комплемента, фактора некрозе тумора, имају високу фагоцитну и бактерицидну активност итд. Када је кожа повређена, метаболизам у хистиоцитима се нагло повећава, они се повећавају у величини, повећава се њихова бактерицидна, фагоцитна и синтетичка активност, због чега велики број биолошки активних молекула улази у рану.

Утврђено је да фактор раста фибробласта, епидермални фактор раста и инсулину сличан фактор које луче макрофаги убрзавају зарастање рана, трансформишући фактор раста - бета (TGF-B) стимулише стварање ожиљног ткива, активирање активности макрофага или блокирање одређених рецептора ћелијских мембрана може регулисати процес репарације коже. На пример, употребом имуностимуланса могуће је активирати макрофаге, повећавајући неспецифични имунитет. Познато је да макрофаги имају рецепторе који препознају полисахариде који садрже манозу и глукозу (манане и глукане), који се налазе у алое вери, па је механизам деловања препарата алое који се користе за дуготрајне незарастајуће ране, чиреве и акне јасан.

Фибробласти

Основа и најраспрострањенији ћелијски облик везивног ткива је фибробласт. Функција фибробласта обухвата производњу угљено-протеинских комплекса (протеогликана и гликопротеина), формирање колагена, ретикулина, еластичних влакана. Фибробласти регулишу метаболизам и структурну стабилност ових елемената, укључујући њихов катаболизам, моделирање њиховог „микроокружења“ и епително-мезенхималну интеракцију. Фибробласти производе гликозаминогликане, од којих је хијалуронска киселина најважнија. У комбинацији са влакнастим компонентама фибробласта, они такође одређују просторну структуру (архитектонику) везивног ткива. Популација фибробласта је хетерогена. Фибробласти различитог степена зрелости деле се на слабо диференциране, младе, зреле и неактивне. Зрели облици укључују фиброкласте, код којих процес лизе колагена преовладава над функцијом његове производње.

Последњих година је специфицирана хетерогеност „фибробластног система“. Пронађена су три митотска активна прекурсора фибробласта - ћелијски типови MFI, MFII, MFIII и три постмитотска фиброцита - PMFIV, PMFV, PMFVI. Ћелијским деобама, MFI се сукцесивно диференцира у MFII, MFIII и PMMV, PMFV, PMFVI, PMFVI карактерише способност синтезе колагена I, III и V типова, прогеогликана и других компоненти међућелијског матрикса. Након периода високе метаболичке активности, PMFVI дегенерише и подлеже апоптози. Оптималан однос између фибробласта и фиброцита је 2:1. Како се фибробласти акумулирају, њихов раст се успорава као резултат престанка деобе зрелих ћелија које су прешле на биосинтезу колагена. Продукти разградње колагена стимулишу његову синтезу по принципу повратне спреге. Нове ћелије престају да се формирају из прекурсора због исцрпљивања фактора раста, као и због производње инхибитора раста од стране самих фибробласта - халона.

Везивно ткиво је богато ћелијским елементима, али је распон ћелијских облика посебно широк код хроничних упала и фиброзних процеса. Тако се у келоидним ожиљцима појављују атипични, гигантски, патолошки фибробласти величине (од 10x45 до 12x65 μм), који су патогномонични знак келоида. Фибробласти добијени из хипертрофичних ожиљака неки аутори називају миофибробластима због високо развијених снопова актиничних филамената, чије је формирање повезано са издужењем облика фибробласта. Међутим, овој тврдњи се може приговорити, јер сви фибробласти in vivo, посебно у ожиљцима, имају издужени облик, а њихови наставци понекад имају дужину која прелази више од 10 пута већу од величине ћелијског тела. То се објашњава густином ожиљног ткива и покретљивошћу фибробласта. Крећући се дуж снопова колагенских влакана у густој маси ожиљка у безначајној количини интерстицијалне супстанце, они се протежу дуж своје осе и понекад се претварају у танке вретенасте ћелије са веома дугим наставцима.

Повећана митотска и синтетичка активност фибробласта након трауме коже стимулисана је прво производима разградње ткива, слободним радикалима, затим факторима раста: (PDGF)-фактор раста изведен из тромбоцита, фактор раста фибробласта (FGF), затим iMDGF-фактор раста макрофага. Сами фибробласти синтетишу протеазе (колагеназа, хијалуронидаза, еластаза), фактор раста изведен из тромбоцита, трансформишући фактор раста-бета, епидермални фактор раста, колаген, еластин итд. Реорганизација гранулационог ткива у ожиљно ткиво је сложен процес заснован на стално променљивој равнотежи између синтезе колагена и његовог уништавања колагеназом. У зависности од конкретне ситуације, фибробласти или производе колаген или луче колагеназу под утицајем протеаза и, пре свега, активатора плазминогена. Присуство младих, недиференцираних облика фибробласта; џиновских, патолошких, функционално активних фибробласта, заједно са прекомерном биосинтезом колагена, обезбеђују константан раст келоидних ожиљака.

[ 14 ], [ 15 ]

Хијалуронска киселина

То је природни полисахарид, високе молекулске тежине (1.000.000 далтона), који се налази у интерстицијалној супстанци. Хијалуронска киселина је неспецифична за врсту, хидрофилна. Важно физичко својство хијалуронске киселине је њена висока вискозност, због чега игра улогу цементирајуће супстанце, везујући колагенске снопове и фибриле једне за друге и за ћелије. Простор између колагенских фибрила, малих крвних судова, ћелија заузима раствор хијалуронске киселине. Хијалуронска киселина, обавијајући мале крвне судове, јача њихов зид, спречава излучивање течног дела крви у околна ткива. У великој мери обавља потпорну функцију, одржавајући отпорност ткива и коже на механичке факторе. Хијалуронска киселина је јак катјон који активно везује ањоне у интерстицијалном простору, па процеси размене између ћелијског и екстрацелуларног простора, пролиферативни процеси у кожи зависе од стања гликозаминогликана и хијалуронске киселине. Један молекул хијалуронске киселине има способност да задржи око 500 молекула воде близу себе, што је основа за хидрофилност и капацитет влаге интерстицијалног простора.

Хијалуронска киселина се налази у већим количинама у папиларном слоју дермиса, грануларном слоју епидермиса, као и дуж крвних судова и додатака коже. Због бројних карбоксилних група, молекул хијалуронске киселине је негативно наелектрисан и може се кретати у електричном пољу. Деполимеризацију киселине врши ензим хијалуронидаза (лидаза), који делује у две фазе. Прво, ензим деполимеризује молекул, а затим га разлаже на мале фрагменте. Као резултат тога, вискозитет гелова које формира киселина нагло опада, а пропустљивост кожних структура се повећава. Због ових својстава, бактерије које синтетишу хијалуронидазу могу лако да превазиђу кожну баријеру. Хијалуронска киселина има стимулативно дејство на фибробласте, појачавајући њихову миграцију и активирајући синтезу колагена, има дезинфекционо, антиинфламаторно и дејство за зарастање рана. Поред тога, има антиоксидативна, имуностимулишућа својства, не формира комплексе са протеинима. Налазећи се у међућелијском простору везивног ткива у облику стабилног гела са водом, обезбеђује уклањање метаболичких производа кроз кожу.

Фибронектин

У процесу заустављања инфламаторне реакције, обнавља се матрикс везивног ткива. Једна од главних структурних компоненти екстрацелуларног матрикса је гликопротеин фибронектин. Фибробласти и макрофаги ране активно луче фибронектин како би убрзали контракцију ране и обновили базалну мембрану. Електронско-микроскопски преглед фибробласта ране открива велики број паралелних снопова ћелијских фибронектинских филамената, што је омогућило бројним истраживачима да фибробласте ране назову миофибробластима. Будући да је адхезивни молекул и постоји у два облика - ћелијском и плазматичном, фибронектин у међућелијском матриксу делује као „рафтери“ и обезбеђује снажно пријањање фибробласта за матрикс везивног ткива. Ћелијски молекули фибронектина се међусобно везују путем дисулфидних веза и, заједно са колагеном, еластином и гликозаминогликанима, испуњавају међућелијски матрикс. Током зарастања рана, фибронектин делује као примарни оквир који ствара одређену оријентацију фибробласта и колагенских влакана у зони поправке. Везује колагенска влакна за фибробласте путем актиничних снопова фибробластних филамената. Дакле, фибронектин може деловати као регулатор равнотеже фибробластних процеса, узрокујући привлачење фибробласта, везујући се за колагенске фибриле и инхибирајући њихов раст. Може се рећи да због фибронектина фаза инфламаторне инфилтрације у самој рани прелази у грануломатозно-фиброзну фазу.

[ 16 ]