Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,593

СОВРЕМЕННЫЕ РАНЕВЫЕ ПОКРЫТИЯ

Стабаева Г.С. 1 Мусаев А.Т. 1 Угланов Ж.Ш. 1 Алдабергенов Е.Н. 1 Кани А.Н. 1 Курбатов А.В. 1 Восканян Э.А. 1 Абдиманап А.Д. 1 Мергенбаев Ж.Е. 1 Тажиев Т.С. 1
1 Казахский национальный медицинский университет им. С.Д. Асфендиярова
В Казахстане достаточно высок уровень пострадавших после дорожно-транспортных происшествий, механических и комбинированных травм на производстве и в быту. Необходимо определить единую тактику лечения таких пострадавших с точки зрения раннего восстановления утраченных кожных покровов. В настоящее время переход на качественно новый уровень регенеративной медицины связывается с привлечением клеточных технологий и тканевой инженерии. В статье приводится обзорный анализ литературы по обоснованию разработки отечественного биотехнологического раневого покрытия для восстановительного лечения ран различной этиологии. Создание тканевого эквивалента кожи на основе клеточной культуры аллогенных и аутологичных фибробластов и кератиноцитов, иммобилизованных на коллагеново-гиалуроновой матрице, научное обоснование применения данных технологий будет являться одним из перспективных направлений при лечении ран различного генеза в практике хирургической стоматологии.
ожоговая рана
длительно незаживающая рана
фибробласты
кератиноциты
тканевой эквивалент кожи
1. Dieckmann C., Renner R., Milkova L., Simon J.C. Regenerative medicine in dermatology: biomaterials, tissue engineering, stem cells, gene transfer and beyond. ExperimentalDermatology 2010; 19: 697–706.
2. Fa-Ming Chen, Yi-Min Zhao, Yan Jin, Songtao Shi. Prospects for translational regenerative medicine. BiotechnologyAdvances 30 (2012) 658-672.
3. ВОЗ. Шестьдесят пятая сессия. 26 апреля 2012 г.
4. Сарыгин П.В., Попов С.В. Хирургическая реабилитация больных с последствиями ожогов шеи и лица. Комбустиология. – 2010. – № 38.
5. Clark R.A., Ghosh K., Tonnesen M.G. Tissue engineering for cutaneous wounds. J Invest Dermatol2007: 127: 1018–1029.
6. Ikada Y. Challenges in tissue engineering. J R Soc Interface2006: 3: 589–601.
7. Metcalfe A.D., Ferguson M.W. Tissue engineering of replacement skin: the crossroads of biomaterials, wound healing, embryonic development, stem cells and regeneration. J R SocInterface2007: 4: 413–437.
8. Costello B.J., Shah G., Kumta P., Sfeir C.S. Regenerative medicine for craniomaxillofacialsurgery. Oral Maxillofac Surg Clin North Am 2010; 22:33-42.
9. Nolte S.V., Xu W., Rennekampff H.O., Rodemann H.P. Diversity of fibroblasts – a review on implications for skin tissue engineering. Cells TissuesOrgans 2008; 187(3): 165-76.
10. George J., OnoderaJ.,MiyataT. Biodegradable honeycomb collagen scaffold for dermal tissue engineering. J. Biomed. Mater. Res. 2008; 87 (4): 1103-11.
11. Кирик В.М., Бутенко Г.М. Стволовые клетки из жировой ткани: основные характеристики и перспективы клинического применения в регенеративной медицине (обзор литературы). Журн. АМН України. – 2010. – Т. 16, № 4. – С. 576–604.
12. Huang YS. Strengthen researches on translational medicine and regenerative medicinein burns. Zhonghua Shao Shang Za Zhi 2010;26:167-9.
13. Lee K., Silva E.A., Mooney D.J. Growth factor delivery-based tissue engineering: generalapproaches and a review of recent developments. J R Soc Interface 2011; 8:153-70.
14. Смирнов С.В. и др. Восстановление кожного покрова путем трансплантации выращенныхкератиноцитов. БЭБМ 2003; 135; 6: 11.
15. Badiavas E.V., MehrdadAbedi, Janet Butmarc, Vincent Falanga, Peter Quesenberry. Participation of bone marrow derived cells in cutaneous wound healing. J Cell Physiol 2003; 196; 2: 245-250.
16. Pham C., Greenwood J., Cleland H., Woodruff P., Maddern G. Bioengineered skin substitutes for the management of burns: a systematic review. Burns2007: 33: 946–957.
17. Badiavas E.V. The potential of bone marrow cells to orchestrate homeostasis and healing in skin.Blood Cells Mol Dis. 2004 Jan-Feb;32(1):21-3.
18. Шумаков В.И., Расулов М.Ф., Крашенинников М.Е., Зайденов В.А., Онищенко Н.А. Сравнительная оценка эффективности применения аллогенных эмбриональных фибробластов и мезенхимальных стволовых клеток костного мозга для терапии глубоких ожоговых ран. Вестник трансплантологии и искусственных органов 2002; 4: 7-11.
19. Oshima H., Inoue H., Matsuzaki K., Tanabe M. Permanent restoration of human skin treated with cultured epithelium grafting – wound healing by stem cell based tissue engineering.Hum Cell.2002 Sep;15(3):118-28.
20. Stepanovic V., Ola Awad, Chunhua Jiao, Martine Dunnwald, Gina C. Schatteman. Leprdb diabetic mouse bone marrow cells inhibit skin wound vascularization but promote wound healing. CircRes 2003; 92 11;: 1247-1253.

Актуальность. Восстановительное лечение ран является одним из актуальных медицинских и социальных проблем науки и практики, значение которого еще более возрастает с увеличением количества стихийных бедствий, производственных и бытовых травм, военных конфликтов. Мотивацией для развития отечественной индустрии биоматериалов -кожных трансплантатов является их высокая востребованность при лечении поврежденной кожи при ожогах, травмах, хронических длительно незаживающих ранах, в терапевтической косметологии с целью anti-age терапии (1).

В Казахстане достаточно высок уровень пострадавших после дорожно-транспортных происшествий, механических и комбинированных травм на производстве и в быту. Необходимо определить единую тактику лечения таких пострадавших с точки зрения раннего восстановления утраченных кожных покровов. Одним из ключевых направлений стратегии развития медицинской науки и инноваций в здравоохранении Республики Казахстан до 2020 года является внедрение современных медицинских технологий, основанных на международных стандартах GMP, GLP, GCP, для улучшения здоровья и качества жизни казахстанцев и повышение доступности современных лечебных технологий для всего населения страны. В настоящее время переход на качественно новый уровень регенеративной медицины связывается с привлечением клеточных технологий и тканевой инженерии (2). Немаловажное значение будет иметь своевременность оказания данной технологии лечения и её доступность.

Ожоговые раны. По данным Всемирной организации здравоохранения ожоги занимают третье место среди прочих травм (3). Обширная раневая поверхность ведет к массивной плазмопотере, раневому истощению, служит причиной нарушения гомеостаза, развития гнойных и септических осложнений, увеличению сроков госпитализации, ухудшению функциональных результатов лечения и инвалидизации. При отсутствии морфологического субстрата кожи эпителиальных клеток – кератиноцитов в ране происходит медленное неполноценное соединительно-тканное замещение дефекта грануляциями с последующим развитием рубцово-язвенного дефекта. Одной из основных проблем лечения пострадавших от ожогов на протяжении всей истории развития комбустиологии является своевременность и полнота восстановления кожных покровов, утраченных в результате ожоговой травмы. От этого во многом зависят характер течения и исход периода реконвалесценции, а, значит, и качество жизни пострадавших. Не менее важной проблемой является профилактика послеожоговых рубцов. Используемые в этой связи наиболее распространенные в Казахстане консервативные методы оказываются зачастую недостаточно эффективными.

Ожоги челюстно-лицевой области составляют 27-50 % от всех поражений других участков тела и могут вызвать очень серьезные изменения организма: нарушения функции жевания, речи, слуха, зрения, обезображивание лица, тяжелый стресс. Лечение таких больных представляет собой серьезную медико-социальную проблему, значение которой с каждым годом возрастает. Эти ожоги, особенно если они располагаются в области лица, шеи, кистей, стоп, крупных суставов, нередко приводят к тяжелым функциональным и/или эстетическим дефектам вплоть до инвалидизации пациентов (4). Хирургическая реабилитация пострадавших с обширными дефектами мягких тканей и костей лицевого скелета в результате термических и электрических ожогов является одним из самых сложных разделов восстановительной хирургии термических поражений. Начиная со стадии шока и до стадии реконвалесценции, больной нуждается в интенсивном комплексном лечении, включающем инфузионно-трансфузионную терапию, коррекцию катаболических процессов и иммунодепрессии, профилактику инфекционных осложнений и генерализации инфекции. Эти проблемы тесно связаны с вопросами местного лечения ожоговых ран, являющихся важнейшим источником инфекционных осложнений, прежде всего пневмонии и сепсиса, которые наиболее часто приводят к летальным исходам. При поверхностных ожогах II степени (эпидермальных), IIIА степени (субдермальных) и IIIБ степени (дермальных) восстановление кожных покровов и хороший функциональный результат в первую очередь зависят от своевременно начатого и патогенетически обоснованного лечения. Конечной целью хирургических вмешательств является восстановление функции, формы, достижение наилучшего эстетического результата. Операции связаны с переносом на область дефекта большого количества пластического материала схожего по своим свойствам (эластичности, окраске, текстуре) со свойствами естественной кожи лица.

Длительно незаживающие раны. Статистика встречаемости различных видов ран кожи и мягких тканей, в том числе долго незаживающих и осложненных вторичной инфекцией, высокая - от 4 % до 10 %. Сроки заживления трофических язв могут составлять 9–12 мес и более. Причиной возникновения трофических язв нижних конечностей могут быть хроническая венозная недостаточность, посттромбофлебитический синдром, механическая травма, глубокие ожоги, хроническая артериальная недостаточность, сахарный диабет, а также последствия гнойно-некротических заболеваний и перенесенных операций. В области длительно незаживающих раневых и язвенных дефектов может начаться процесс злокачественного перерождения. Длительно существующие раневые и язвенные дефекты требуют продолжительного использования регенерирующих, противовоспалительных, антибактериальных, обезболивающих препаратов и неоднократных хирургических вмешательств. И, несмотря на это, все может оказаться неэффективным или же результат заживления может быть неудовлетворительным из-за формирования грубой обезображивающей рубцовой ткани (5).

В связи с вышеизложенным разработка новых и совершенствование существующих методов лечения, направленных на профилактику образования грубых обезображивающих рубцов при глубоких ожогах кожных покровов, является весьма актуальным. В настоящее время перспективные возможности для регенеративной медицины связаны с применением технологий клеточной терапии и тканевой инженерии. Тканевая инженерия является сегодня активно развиваемой инновационной областью регенеративной медицины. В основе тканевой инженерии лежит три компонента:

1. Репаративные клетки, которые смогут сформировать функциональный матрикс;

2. Подходящий каркас для трансплантации и основы;

3. Биоактивные молекулы, такие как цитокины и факторы роста, которые будут поддерживать желаемую ткань и управлять ее формированием (Sharma и Elisseeff, 2004).

Биоинженерные заменители кожи не только должны обеспечить быстрое и надежное покрытие кожного дефекта, но и должны быть легко применимы в обычных условиях использования и уменьшить боль и дискомфорт для пациента. Кроме того, они должны вызвать процесс регенерации раны, не вызывая воспаление или отторжения. Заменители кожи должны быть доступны сразу, быть нетоксичными и не иммуногенными (6,7). Такие конструкции, приготовленные с нормальными клетками из здоровых тканей, либо заменяют поврежденные клетки пациента, либо стимулируют их функционирование.

Биоматериалы на основе гиалуроновой кислоты. Общие свойства: гидрофильность, обусловливающая высокую адсорбирующую способность, хорошая адгезия к ране, отсутствие токсичности и раздражающего действия, а также гемостатические свойства (8). Присутствие гиалуроновой кислоты благоприятно сказывается на репарационных процессах на всех стадиях лечения раны (9). Основной проблемой является недостаточная механическая прочность покрытия и устойчивости на ране.

Биосовместимые материалы на основе коллагена. К ценным свойствам коллагена относятся его способность стимулировать фибриллогенез, рассасываться и замещаться живой тканью (10). В тканях человека коллаген тесно связан с гиалуроновой кислотой и другими макромолекулами. Коллагеновые покрытия на раны и ожоги плотно прилегают к ране и впоследствии рассасываются. Скорость рассасывания можно регулировать, изменяя степень сшивки макромолекул (11). Доказано, что в коллагеновые покрытия мигрируют эндотелиальные фибробласты и другие клетки, в результате чего материал рассасывается под действием коллагеназы и замещается грануляционной тканью (12).

Биотехнологические раневые покрытия являются самыми современными и самыми перспективными (13). Их можно подразделить на следующие основные типы:

– бесклеточные (содержащие в своем составе только биологически активные макромолекулы);

– имеющие в своем составе живые клетки разного типа (фибробласты, кератиноциты и др.).

По способу получения окончательной лечебной формы их можно разделить на готовые к применению и на формирующиеся непосредственно в ране. Готовые к употреблению биотехнологические раневые покрытия окончательно формируются в лаборатории и далее доставляются в клинику, где их переносят на раневые поверхности (14). В настоящее время сформировались два основных направления в области использования культивированных клеток для лечения обширных ожоговых и хронических ран.

Первое направление заключается в использовании для закрытия ожоговых поверхностей пластов культивированных кератиноцитов (клеток покровного эпителия), полученных чаще всего из аутоклеток. Хотя аллотрансплантат не приживается, он обеспечивает закрытие раневой поверхности и модулирует пролиферацию и дифференцировку клеток эпителия реципиента, тем самым стимулируя регенерацию (15). Недостатки, препятствующие их широкому клиническому применению: использование аутокератиноцитов не дает возможности создать банк клеток; сроки, необходимые для изготовления достаточного по площади трансплантата, велики и составляют 3-4 недели; длительные сроки увеличивают риск развития инфекционных осложнений ожоговой болезни и удлиняют время пребывания пациентов в стационаре; аутокератиноциты практически не приживаются при трансплантации на гранулирующие ожоговые раны; высока стоимость специальных ростовых сред и биологически активных стимуляторов роста кератиноцитов (16).

Второе направление предусматривает использование для закрытия раневых поверхностей так называемых эквивалентов кожи, которые включают не только культивированные кератиноциты, но и дермальный эквивалент, состоящий из коллагена, гликозамин-гликанов и др. Современные «живые эквиваленты кожи» представляют собой тканеинженерные конструкции на основе кератиноцитов, фибробластов и коллагенновой матрицы Преимуществом «живых эквивалентов кожи» является то, что клетки в нем находятся в активном функциональном состоянии, близком к таковому в коже (17). Трансплантация тканевых эквивалентов с использованием клеточных культур на матриксе-носителе приводит к нормализации течения раневого процесса(18). Восстановление тканей при этом протекает через стимуляцию регенерации за счет продукции цитокинов и факторов роста, модификации раневой поверхности, обеспечивающей условия миграции и пролиферации собственных эпителиальных клеток, стимуляции контракции и синтеза коллагена.

Полученные на сегодняшний день данные достоверно демонстрируют высокую клиническую эффективность и безопасность применения фибробластов для лечения длительно незаживающих ран и ожогов и для коррекции косметических дефектов (19, 20). Способность фибробластов формировать межклеточный матрикс, синтезировать цитокины, вызывать миграцию и пролиферацию разных типов клеток при повреждениях кожи делает их перспективными для широкого клинического применения. Многочисленными исследованиями было доказано, что фибробласты имеют низкую экспрессию антигенов гистосовместимости и отсутствие онкогенных потенций, что пересаженные аллогенные фибробласты оказывают непосредственное влияние на заживление ран и на эпителизацию. Патогенетический механизм действия предложенного метода заключается в синтезе аллогенными фибробластами экстрацеллюлярного матрикса, факторов роста, стимуляции пролиферации собственного эпителия, направленных на восстановление как эпидермального, так и дермального компонента кожи. При ожогах 3А степени и длительно незаживающих ранах трансплантацию 3-х дневной культуры аллофибробластов осуществляют непосредственно на подготовленные в результате комплексного лечения раны. При глубоких ожогах 3B, 4 степени трансплантацию аллофибробластов сочетают с аутодермопластикой с коэффициентом расширения 1:6 и более. В последнем случае аллофибробласты стимулируют эпителизацию ячеек аутотрансплантата. Поиск доступных источников фибробластов на сегодняшний день остается крайне актуальной задачей, от успешного решения которой во многом зависит дальнейшее развитие клеточной терапии.

В настоящее время имеется значительное число работ, свидетельствующих о большой роли факторов роста в эпителизации кожи. Факторы роста – это регуляторные пептиды (тканевые гормоны), вырабатываемые клетками различных типов, которые в значительной степени ускоряют регенераторный процесс. Многие факторы роста продуцируются фибробластами:

1. Основной фактор роста фибробластов (bFGF) положительно влияет на рост всех типов клеток кожи, стимулирует продукцию компонентов внеклеточного матрикса фибробластами (фибронектина и коллагена), стимулирует хемотаксис фибробластов и выработку ими новых волокон коллагена, эластина и фибронектина;

2. Трансформирующий ростовой фактор (TGF-бета) стимулирует хемотаксис фибробластов и продукцию ими коллагена и фибронектина.

3. Трансформирующий ростовой фактор (TGF-альфа) влияет на ангиогенез. Продуцируемые фибробластами факторы роста могут ускорять восстановление пораженной дермы, что во многом объясняет стимулирующее воздействие аллогенных клеток на заживление ран.

4. Эпидермальный фактор роста (EGF)-усиливает пролиферацию и миграцию кератиноцитов;

5. Фактор роста кератиноцитов (KGF)-усиливает заживление и эпителизацию ран;

6. Трансформирующий фактор роста (a-NGF) активно влияет на ангиогенез.

Кроме того, фибробласты продуцируют компоненты внеклеточного матрикса: нидоген, ламинин, тинасцин, хондроитин-4-сульфат, протеогликан.

Таким образом, ввиду отсутствия клеточных и тканевых препаратов для регенеративной медицины на казахстанском рынке, а также основываясь на литературных данных и ранее проведенных нами экспериментальных исследованиях, разработка конкурентоспособного биотехнологического раневого покрытия будет весьма актуально и востребовано отечественной медициной. Создание тканевого эквивалента кожи на основе клеточной культуры аллогенных и аутологичных фибробластов и кератиноцитов, иммобилизованных на коллагеново-гиалуроновой матрице, научное обоснование применения данных технологий, является одним из перспективных направлений при лечении ран различного генеза. Перед нами стоят задачи проведения всех необходимых по законодательству испытаний – технических, токсикологических и клинических, составление соответствующих нормативных документов на изделия медицинского назначения и лечебные технологии, получение регистрации в МЗСР РК и разрешения на производство и клиническое применение.


Библиографическая ссылка

Стабаева Г.С., Мусаев А.Т., Угланов Ж.Ш., Алдабергенов Е.Н., Кани А.Н., Курбатов А.В., Восканян Э.А., Абдиманап А.Д., Мергенбаев Ж.Е., Тажиев Т.С. СОВРЕМЕННЫЕ РАНЕВЫЕ ПОКРЫТИЯ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 10-2. – С. 235-239;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=10325 (дата обращения: 28.03.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674