Hlavní funkční jednotky kůže podílející se na hojení kožních defektů a jizvení

Existuje mnoho adhezivních molekul - všechny vytvářejí podpůrnou síť, po které se buňky pohybují, vážou se na určité receptory na povrchu buněčných membrán a přenášejí si navzájem informace pomocí mediátorů: cytokinů, růstových faktorů, oxidu dusnatého atd.

Bazální keratinocyty

Bazální keratinocyty nejsou jen mateřskou buňkou epidermis, která dává vzniknout všem nadložním buňkám, ale také mobilním a silným bioenergetickým systémem. Produkují mnoho biologicky aktivních molekul, jako je epidermální růstový faktor (EGF), inzulínu podobné růstové faktory (IGF), fibroblastové růstové faktory (FGF), destičkový růstový faktor (PDGF), makrofágový růstový faktor (MDGF), vaskulární endoteliální růstový faktor (VEGF), transformující růstový faktor alfa (TGF-a) atd. Poté, co se bazální keratinocyty a kambiální buňky potních žláz a vlasových folikulů dozvědí o poškození epidermis prostřednictvím informačních molekul, začnou aktivně proliferovat a pohybovat se po dně rány pro její epitelizaci. Stimulovány detritem rány, mediátory zánětu a fragmenty zničených buněk aktivně syntetizují růstové faktory, které podporují urychlené hojení ran.

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

Kolagen

Hlavní strukturální složkou pojivové a jizevnaté tkáně je kolagen. Kolagen je nejběžnějším proteinem u savců. Je syntetizován v kůži fibroblasty z volných aminokyselin za přítomnosti kofaktoru - kyseliny askorbové a tvoří téměř třetinu celkové hmotnosti lidských proteinů. Obsahuje prolin, lysin, methionin a tyrosin v malém množství. Glycin tvoří 35 % a hydroxyprolin a hydroxylysin po 22 %. Asi 40 % se nachází v kůži, kde je zastoupen kolagenem typu I, III, IV, V a VII. Každý typ kolagenu má své vlastní strukturní rysy, preferenční lokalizaci a podle toho plní různé funkce. Kolagen typu III se skládá z tenkých fibril, v kůži se nazývá retikulární protein. Ve větším množství je přítomen v horní části dermis. Kolagen typu I je nejběžnějším lidským kolagenem, tvoří silnější fibrily hlubokých vrstev dermis. Kolagen typu IV je součástí bazální membrány. Kolagen typu V je součástí cév a všech vrstev dermis, kolagen typu VII tvoří „kotvicí“ fibrily, které spojují bazální membrány s papilární vrstvou dermis.

Základní strukturou kolagenu je tripletový polypeptidový řetězec, tvořící trojitou šroubovici, která se skládá z alfa řetězců různých typů. Existují 4 typy alfa řetězců, jejich kombinace určuje typ kolagenu. Každý řetězec má molekulovou hmotnost přibližně 120 000 kDa. Konce řetězců jsou volné a nepodílejí se na tvorbě šroubovice, takže tyto body jsou citlivé na proteolytické enzymy, zejména na kolagenázu, která specificky štěpí vazby mezi glycinem a hydroxyprolinem. Ve fibroblastech je kolagen ve formě tripletových šroubovic prokolagenu. Po expresi v mezibuněčné matrici se prokolagen přeměňuje na tropokolagen. Molekuly tropokolagenu jsou vzájemně spojeny s posunem o 1/4 délky, fixovány disulfidovými můstky a získávají tak proužkovité pruhování viditelné v elektronovém mikroskopu. Po uvolnění molekul kolagenu (tropokolagenu) do extracelulárního prostředí se shromažďují do kolagenních vláken a svazků, které tvoří husté sítě a vytvářejí tak pevnou kostru v dermis a hypodermis.

Subfibrily by měly být považovány za nejmenší strukturní jednotku zralého kolagenu lidské kožní dermis. Mají průměr 3-5 μm a jsou spirálovitě uspořádány podél fibrily, která je považována za strukturní prvek kolagenu 2. řádu. Fibrily mají průměr 60 až 110 μm. Kolagenní fibrily, seskupené do svazků, tvoří kolagenní vlákna. Průměr kolagenního vlákna je od 5-7 μm do 30 μm. Blízko u sebe umístěná kolagenní vlákna se formují do kolagenních svazků. Vzhledem ke složitosti struktury kolagenu, přítomnosti spirálových tripletových struktur spojených křížovými vazbami různých řádů, trvá syntéza a katabolismus kolagenu dlouhou dobu, až 60 dní.

V podmínkách poranění kůže, které je vždy doprovázeno hypoxií, hromaděním produktů rozpadu a volných radikálů v ráně, se zvyšuje proliferační a syntetická aktivita fibroblastů, které reagují zvýšenou syntézou kolagenu. Je známo, že tvorba kolagenních vláken vyžaduje určité podmínky. Mírně kyselé prostředí, některé elektrolyty, chondroitin sulfát a další polysacharidy tak urychlují fibrillogenezi. Vitamin C, katecholaminy, nenasycené mastné kyseliny, zejména linolová, inhibují polymeraci kolagenu. Samoregulaci syntézy a degradace kolagenu regulují také aminokyseliny nacházející se v mezibuněčném prostředí. Polykation poly-L-lysin tak inhibuje biosyntézu kolagenu a polyanion poly-L-glutamát ji stimuluje. Vzhledem k tomu, že doba syntézy kolagenu převažuje nad dobou jeho degradace, dochází v ráně k významné akumulaci kolagenu, který se stává základem pro budoucí jizvu. Rozklad kolagenu se provádí pomocí fibrinolytické aktivity speciálních buněk a specifických enzymů.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ]

Kolagenáza

Specifickým enzymem pro rozklad nejběžnějších typů kolagenu I a III v kůži je kolagenáza. Pomocnou roli hrají enzymy jako elastáza, plazminogen a další. Kolagenáza reguluje množství kolagenu v kůži a jizvě. Předpokládá se, že velikost jizvy, která zůstane na kůži po zhojení rány, závisí především na aktivitě kolagenázy. Je produkována epidermálními buňkami, fibroblasty, makrofágy, eosinofily a jedná se o metaloproteinázu. Fibroblasty, které se podílejí na destrukci struktur obsahujících kolagen, se nazývají fibroklasty. Některé fibroklasty nejen vylučují kolagenázu, ale také absorbují a využívají kolagen. V závislosti na konkrétní situaci v ráně, stavu makroorganismu, racionalitě léčebných opatření a přítomnosti doprovodné flóry převládají v poraněné zóně buď procesy fibrinogeneze, nebo fibroklasy, tj. syntézy nebo destrukce struktur obsahujících kolagen. Pokud se do místa zánětu přestanou dostávat čerstvé buňky produkující kolagenázu a staré tuto schopnost ztratí, vzniká předpoklad pro akumulaci kolagenu. Vysoká aktivita kolagenázy v místě zánětu navíc neznamená, že je to zárukou optimalizace reparačních procesů a rána je pojištěna proti fibrotickým transformacím. Aktivace fibrolytických procesů je často považována za zhoršení zánětu a jeho chronizaci, zatímco převaha fibrogeneze je považována za její útlum. Fibrogeneze, neboli tvorba jizevnaté tkáně v místě poranění kůže, probíhá převážně za účasti mastocytů, lymfocytů, makrofágů a fibroblastů. Spouštěcí vazoaktivní moment se uskutečňuje za pomoci mastocytů, biologicky aktivních látek, které pomáhají přilákat lymfocyty k lézi. Produkty rozpadu tkání aktivují T-lymfocyty, které prostřednictvím lymfokinů spojují makrofágy s fibroblastickým procesem nebo přímo stimulují makrofágy proteázami (nekrohormony). Mononukleární buňky nejen stimulují funkci fibroblastů, ale také ji inhibují a působí jako skutečné regulátory fibrogeneze, uvolňují zánětlivé mediátory a další proteázy.

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

Žírné buňky

Žírné buňky jsou buňky charakterizované pleomorfismem s velkými kulatými nebo oválnými jádry a hyperchromně barvenými bazofilními granulemi v cytoplazmě. Vyskytují se ve velkém množství v horní dermis a kolem cév. Jsou zdrojem biologicky aktivních látek (histamin, prostaglandin E2, chemotaktické faktory, heparin, serotonin, destičkový růstový faktor atd.). Při poškození kůže je žírné buňky uvolňují do extracelulárního prostředí, čímž vyvolávají počáteční krátkodobou vazodilatační reakci v reakci na poranění. Histamin je silné vazoaktivní léčivo, které vede k vazodilataci a zvýšené propustnosti cévní stěny, zejména postkapilárních venul. V roce 1891 II. Mečnikov vyhodnotil tuto reakci jako ochrannou, aby se usnadnil přístup leukocytů a dalších imunokompetentních buněk k lézi. Kromě toho stimuluje syntetickou aktivitu melanocytů, která je spojena s často se vyskytující posttraumatickou pigmentací. Způsobuje také stimulaci mitózy epidermálních buněk, což je jeden z klíčových momentů hojení ran. Heparin zase snižuje propustnost mezibuněčné hmoty. Žírné buňky jsou tedy nejen regulátory cévních reakcí v zóně poranění, ale také mezibuněčných interakcí, a tedy imunologických, ochranných a reparačních procesů v ráně.

Makrofágy

V procesu fibrogeneze, při hojení ran, hrají rozhodující roli lymfocyty, makrofágy a fibroblasty. Ostatní buňky hrají pomocnou roli, protože mohou ovlivňovat funkci triády (lymfocyty, makrofágy, fibroblasty) prostřednictvím histaminu a biogenních aminů. Buňky interagují mezi sebou navzájem a s extracelulární matrix prostřednictvím membránových receptorů, adhezivních mezibuněčných a buněčno-matrixových molekul, mediátorů. Aktivita lymfocytů, makrofágů a fibroblastů je také stimulována produkty rozpadu tkání, T-lymfocyty prostřednictvím lymfokinů napojují makrofágy na fibroblastický proces nebo přímo stimulují makrofágy proteázami (nekrohormony). Makrofágy zase nejen stimulují funkce fibroblastů, ale také je inhibují uvolňováním zánětlivých mediátorů a dalších proteáz. Ve fázi hojení ran jsou tedy hlavními aktivními buňkami makrofágy, které se aktivně podílejí na čištění rány od buněčného detritu, bakteriální infekce a podporují hojení ran.

Funkci makrofágů v epidermis plní také Langerhansovy buňky, které se nacházejí i v dermis. Při poškození kůže se poškozují i Langerhansovy buňky, které uvolňují mediátory zánětu, jako jsou lysozomální enzymy. Tkáňové makrofágy neboli histiocyty tvoří asi 25 % buněčných prvků pojivové tkáně. Syntetizují řadu mediátorů, enzymů, interferonů, růstových faktorů, proteinů komplementu, faktoru nekrózy nádorů, mají vysokou fagocytární a baktericidní aktivitu atd. Při poranění kůže se metabolismus v histiocytech prudce zvyšuje, zvětšují se, zvyšuje se jejich baktericidní, fagocytární a syntetická aktivita, díky čemuž se do rány dostává velké množství biologicky aktivních molekul.

Bylo zjištěno, že fibroblastový růstový faktor, epidermální růstový faktor a inzulínu podobný faktor vylučovaný makrofágy urychlují hojení ran, transformující růstový faktor beta (TGF-B) stimuluje tvorbu jizevnaté tkáně. Aktivace aktivity makrofágů nebo blokování určitých receptorů buněčných membrán může regulovat proces reparace kůže. Například pomocí imunostimulantů je možné aktivovat makrofágy a zvýšit tak nespecifickou imunitu. Je známo, že makrofágy mají receptory, které rozpoznávají polysacharidy obsahující manózu a glukózu (manany a glukany), které jsou obsaženy v aloe vera, a proto je mechanismus účinku přípravků z aloe vera používaných na dlouhodobě se nehojící rány, vředy a akné jasný.

Fibroblasty

Základem a nejrozšířenější buněčnou formou pojivové tkáně jsou fibroblasty. Funkce fibroblastů zahrnuje produkci sacharido-proteinových komplexů (proteoglykanů a glykoproteinů), tvorbu kolagenu, retikulinu a elastických vláken. Fibroblasty regulují metabolismus a strukturní stabilitu těchto prvků, včetně jejich katabolismu, modelování jejich „mikroprostředí“ a epiteliálně-mezenchymální interakce. Fibroblasty produkují glykosaminoglykany, z nichž nejdůležitější je kyselina hyaluronová. V kombinaci s vláknitými složkami fibroblastů také určují prostorovou strukturu (architektonu) pojivové tkáně. Populace fibroblastů je heterogenní. Fibroblasty různého stupně zralosti se dělí na špatně diferencované, mladé, zralé a neaktivní. Mezi zralé formy patří fibroklasty, u kterých převažuje proces lýzy kolagenu nad funkcí jeho produkce.

V posledních letech byla specifikována heterogenita „fibroblastového systému“. Byly nalezeny tři mitoticky aktivní prekurzory fibroblastů - buněčné typy MFI, MFII, MFIII a tři postmitotické fibrocyty - PMFIV, PMFV, PMFVI. Buněčným dělením se MFI postupně diferencuje na MFII, MFIII a PMMV, PMFV, PMFVI, PMFVI se vyznačuje schopností syntetizovat kolagen I, III a V typu, progeoglykany a další složky mezibuněčné matrix. Po období vysoké metabolické aktivity PMFVI degeneruje a podléhá apoptóze. Optimální poměr mezi fibroblasty a fibrocyty je 2:1. S akumulací fibroblastů se jejich růst zpomaluje v důsledku zastavení dělení zralých buněk, které přešly na biosyntézu kolagenu. Produkty rozpadu kolagenu stimulují jeho syntézu podle principu zpětné vazby. Nové buňky přestávají vznikat z prekurzorů v důsledku vyčerpání růstových faktorů, stejně jako v důsledku produkce inhibitorů růstu samotnými fibroblasty - chalonů.

Pojivová tkáň je bohatá na buněčné prvky, ale škála buněčných forem je obzvláště široká při chronickém zánětu a fibrotických procesech. V keloidních jizvách se tedy objevují atypické, obrovské, patologické fibroblasty o velikosti (od 10x45 do 12x65 μm), které jsou patognomickým znakem keloidu. Fibroblasty získané z hypertrofických jizev někteří autoři nazývají myofibroblasty kvůli vysoce vyvinutým svazkům aktinických filament, jejichž tvorba je spojena s prodloužením tvaru fibroblastů. Proti tomuto tvrzení lze však vznést námitky, protože všechny fibroblasty in vivo, zejména v jizvách, mají protáhlý tvar a jejich výběžky někdy mají délku přesahující více než 10krát velikost těla buňky. To se vysvětluje hustotou jizvové tkáně a mobilitou fibroblastů. Po svazcích kolagenových vláken se v husté hmotě jizvy pohybuje nevýznamné množství intersticiální látky. Protahují se podél své osy a někdy se mění v tenké vřetenovité buňky s velmi dlouhými výběžky.

Zvýšená mitotická a syntetická aktivita fibroblastů po traumatu kůže je stimulována nejprve produkty rozpadu tkání, volnými radikály, poté růstovými faktory: (PDGF)-destičkový růstový faktor, fibroblastový růstový faktor (FGF), dále iMDGF-makrofágový růstový faktor. Fibroblasty samy syntetizují proteázy (kolagenáza, hyaluronidáza, elastáza), destičkový růstový faktor, transformující růstový faktor-beta, epidermální růstový faktor, kolagen, elastin atd. Reorganizace granulační tkáně do jizevnaté tkáně je složitý proces založený na neustále se měnící rovnováze mezi syntézou kolagenu a jeho destrukcí kolagenázou. V závislosti na konkrétní situaci fibroblasty buď produkují kolagen, nebo vylučují kolagenázu pod vlivem proteáz a především aktivátoru plazminogenu. Přítomnost mladých, nediferencovaných forem fibroblastů; obrovských, patologických, funkčně aktivních fibroblastů, spolu s nadměrnou biosyntézou kolagenu, zajišťuje neustálý růst keloidních jizev.

[ 14 ], [ 15 ]

Kyselina hyaluronová

Jedná se o přírodní polysacharid s vysokou molekulovou hmotností (1 000 000 daltonů), který je obsažen v intersticiální hmotě. Kyselina hyaluronová je druhově nespecifická, hydrofilní. Důležitou fyzikální vlastností kyseliny hyaluronové je její vysoká viskozita, díky které hraje roli tmelicí látky, která váže kolagenní svazky a fibrily navzájem a s buňkami. Prostor mezi kolagenními fibrilami, malými cévami a buňkami je obsazen roztokem kyseliny hyaluronové. Kyselina hyaluronová, obalující malé cévy, posiluje jejich stěnu a zabraňuje vylučování tekuté části krve do okolních tkání. Do značné míry plní podpůrnou funkci, udržuje odolnost tkání a kůže vůči mechanickým faktorům. Kyselina hyaluronová je silný kationt, který aktivně váže anionty v intersticiálním prostoru, a proto výměnné procesy mezi buněčným a extracelulárním prostorem, proliferační procesy v kůži závisí na stavu glykosaminoglykanů a kyseliny hyaluronové. Jedna molekula kyseliny hyaluronové má schopnost podržet v blízkosti sebe asi 500 molekul vody, což je základem hydrofilnosti a vlhkostní kapacity intersticiálního prostoru.

Kyselina hyaluronová se ve větším množství nachází v papilární vrstvě dermis, granulární vrstvě epidermis a také podél cév a kožních výrůstků. Díky četným karboxylovým skupinám je molekula kyseliny hyaluronové negativně nabitá a může se pohybovat v elektrickém poli. Depolymerace kyseliny se provádí enzymem hyaluronidázou (lidázou), který působí ve dvou fázích. Nejprve enzym depolymerizuje molekulu a poté ji rozštěpí na malé fragmenty. V důsledku toho se viskozita gelů vytvořených kyselinou prudce snižuje a propustnost kožních struktur se zvyšuje. Díky těmto vlastnostem mohou bakterie syntetizující hyaluronidázu snadno překonat kožní bariéru. Kyselina hyaluronová má stimulační účinek na fibroblasty, zvyšuje jejich migraci a aktivuje syntézu kolagenu, má dezinfekční, protizánětlivý a hojivý účinek. Kromě toho má antioxidační a imunostimulační vlastnosti a netvoří komplexy s proteiny. Díky tomu, že se nachází v mezibuněčném prostoru pojivové tkáně ve formě stabilního gelu s vodou, zajišťuje odstraňování metabolických produktů kůží.

Fibronektin

V procesu zastavení zánětlivé reakce dochází k obnově matrice pojivové tkáně. Jednou z hlavních strukturálních složek extracelulární matrix je glykoprotein fibronektin. Fibroblasty a makrofágy rány aktivně vylučují fibronektin, aby urychlily kontrakci rány a obnovily bazální membránu. Elektronovo-mikroskopické vyšetření fibroblastů rány odhaluje velké množství paralelních svazků buněčných fibronektinových filament, což umožnilo řadě výzkumníků nazvat fibroblasty rány myofibroblasty. Fibronektin, jako adhezivní molekula existující ve dvou formách - buněčné a plazmatické, působí v mezibuněčné matrix jako "krovně" a zajišťuje silnou adhezi fibroblastů k matrix pojivové tkáně. Buněčné molekuly fibronektinu se navzájem vážou disulfidovými vazbami a spolu s kolagenem, elastinem a glykosaminoglykany vyplňují mezibuněčnou matrix. Během hojení ran fibronektin působí jako primární rámec, který vytváří určitou orientaci fibroblastů a kolagenových vláken v reparační zóně. Váže kolagenová vlákna k fibroblastům prostřednictvím aktinických svazků fibroblastových filament. Fibronektin tak může působit jako regulátor rovnováhy fibroblastických procesů, což způsobuje přitažlivost fibroblastů, vazbu na kolagenní fibrily a inhibici jejich růstu. Lze říci, že díky fibronektinu fáze zánětlivé infiltrace v samotné ráně přechází do granulomatózně-fibrózního stádia.

[ 16 ]