胶原凝胶对伤口愈合机制临床研究.doc

胶原凝胶对伤口愈合机制临床研究意大利 Pisa 大学临床药理部门组织进行修复的过程称为伤口愈合，包括连续的炎症和修复过程序列，其中上皮，内皮，炎症细胞， 血小板和成纤维细胞在其正常区域之外短暂地聚集在一起，相互作用以修复恢复组织的外观和功能。组织愈合不同过程之间的差异很小，并且与损伤的形式无关。 虽然伤口愈合过程的不同元素以连续的，一体化的方式出现，但为了清楚描述，我们将整个过程分为三个阶段。图 1：伤口修复期伤口愈合被分为 3 个阶段：炎症期，增殖期和成熟期炎症期（0-5 天）愈合反应在皮肤受伤时开始，手术或创伤性伤口可破坏组织结构并引起出血。最初，血液填充伤口缺陷，并将这种血液暴露于伤口中的胶原以引导血小板脱颗粒激活1。这反过来又启动了许多生物扩增系统，包括补体激肽，凝血级联和纤溶酶生成。这些步骤可扩大原始的创伤信号，不仅导致凝块形 成，而且可以使伤口的边缘结合，促使伤口部位的许多有丝分裂原和化学引诱物的积聚2。激肽和前列腺素的产生导致伤口区域的血管扩张及小血管通透性增加 3。这导致了皮肤受伤区域的水肿，并造成损伤早期的疼痛和肿胀。伤口周围的循环免疫细胞在 6 个小时之内开始出现。多形核白细胞（PMN）是首次进入伤口部位的血液白细胞。它们在受伤后不久就出现在伤口中，随后其数量稳步上升，在 24-48 小时之后数量达到最高点4。它们的主要功能为吞噬在损伤期间被引入伤口的细菌。受伤后的伤口中存在的 PMN 对于伤口的愈合不是必需的5,6，没有它们的存在，愈合过程也会正常发生，并且不会造成细菌感染。在没有感染的情况下，PMN 的寿命相对较短，并且在第三天后，数量急剧下降7。下一种进入伤口的免疫元素细胞是巨噬细胞。这些细胞是由细胞迁移和趋化而来的循环单核细胞衍生而成。它们在皮肤受伤后的 48-96 小时之内出现，并且在受伤后的第三天数量达到峰值4。这些巨噬细胞的寿命要比 PMN 长很多，并且持续存在，直到伤口愈合。它们在 T 淋巴细胞之后出现，并且在受伤后第 5 天数量开始增多，在第 7 天的时候达到最高点。与 PMN 相比，伤口处的巨噬细胞和淋巴细胞的出现和其活性在整个伤口愈合过程中非常重要8, 9。巨噬细胞可释放出大量的生物活性物质。这些物质有助于吸引额外的炎症细胞，并帮助发挥巨噬细胞在组织中的净化和清创作用;另外，释放出的生长因子和其他物质在肉芽组织的形成和繁殖中也非常有必要。这些细胞间的传送物质统称为细胞素。增殖期在没有重大感染的情况下，炎症期是短暂的。当伤口处的失活物质和不必要物质被清除后，则进入伤口愈合的增殖期。增殖期是以伤口处的肉芽组织形成为特点。肉芽组织由包括成纤维细胞和炎症细胞在内的细胞元素的组合以及嵌入于松散的胶原基质中的新毛细血管，纤连蛋白和透明质酸基质中的新毛细血管组成。成纤维细胞在损伤后第三天开始出现在伤口中，并在第七天时数量达到峰值4。通过增殖和迁移的组合， 在受伤部位成纤维细胞群体发生快速扩张10。成纤维细胞由局部间充质细胞衍生，特别是与血管外膜相关的间充质细胞11，其通过最初由血小板产生，随后由巨噬细胞和淋巴细胞产生的细胞因子的组合诱导而增殖并吸引到伤口中（表 1）。成纤维细胞是修复过程中的主要合成元素，并且主要产生组织重建期间需要的大多数结构蛋白质。 特别是，成纤维细胞能够产生大量的胶原蛋白，它是一种三链糖蛋白家族，是形成伤口细胞外基质的主要成分，并且最终决定瘢痕的抗拉强度。 胶原蛋白最初在受伤后第三天被检测到12,13，在此后将近约3 周的时间里，胶原蛋白含量快速增加。随后，胶原蛋白在受伤后的 3 个月内以缓慢的速度逐渐积累10。 胶原蛋白最初以偶然的方式沉积， 这些单独的胶原原纤维通过交联的方式重组，并沿着愈合伤口中的应力线形成定向规则排列的束。成纤维细胞还负责产生其他基质成分，包括纤连蛋白，透明质酸和糖胺聚糖14。 成纤维细胞增殖和活性合成的过程称为纤维增生。表 1：细胞因子对体外成纤维细胞活性的影响TGF- :转化生长因子- ; bFGF：碱性成纤维细胞生长因子; MDGF：生长因子衍生巨噬细胞; IL-1： 白细胞介素-1; FAF：成纤维细胞激活因子; PDGF：血小板衍生生长因子; TNF-;FIF：成纤维细胞抑制因子; IFN，干扰素。伤口的血运重建与纤维增生平行进行。 毛细管芽从伤口附近的血管伸出并延伸到伤口处。在受伤后的第二天，最接近伤口处的微静脉侧的内皮细胞开始迁移，以作为刺激血管生成的回应。这些毛细管芽最终在其尖端处分支并连接以形成毛细管环，血液可通过该毛细管开始流动。然后，新芽从这些环处延伸以形成毛细血管丛15, 16。负责血管生成的可溶性因子尚未确定。血管生成是通过增殖和迁移的结合而产生。内皮细胞生长和趋化性的推定介质包括伤口中血小板、巨噬细胞和淋巴细胞产生的细胞因子17, 18，低氧张力 19，醋酸20和生物胺21。在新生血管碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、酸性 FGF（aFGF）、转化生长因子-abTGF-a- -bEGF）的潜在细胞因子介导物中，均被证明对于 新血管形成有刺激作用22-24。 特别是 FGF 已被证明是体内新生血管形成的有效诱导剂25,26。虽然这些过程在伤口深处进行，但伤口表面依然在恢复上皮的完整性。 伤口的再上皮化在受伤后的几个小时内开始。创面的伤口边缘或残余皮肤上皮附属物产生的上皮细胞开始在痂下和结缔组织上迁移。伤口边缘附近的表皮在损伤后 24 小时内开始变厚。伤口边缘的边缘基底细胞牢固地附着在真皮下方，扩大并开始在临时基质的表面上迁移以填充伤口。在伤口边缘区域中的固定基底细胞经历一系列快速的有丝分裂，并且这些细胞以跨越式移动迁移，直到伤口缺陷被覆盖27,28。当伤口缺陷被填充连接上时，迁移的上皮细胞松散它们扁平的外观，在形状上变得更加呈柱状，并且有丝分裂活性增加。 上皮分层重建，最终，表面角质化形成29。在接近切开伤口的情况下，48 小时内可完成再上皮细胞化；但是如果伤口面积较大，并且存在明显组织缺陷，则会需要更长的时间。如果只有上皮被破坏，例如发生在分裂厚度的皮肤移植供体部位，则修复过程主要包括再上皮化，伴随少量纤维增生、或无纤维增生以及肉芽组织形成。刺激再上皮化机制仍然不完全确定，但该过程由接触抑制丢失，细胞外基质成分，特别是纤连蛋白30以及由免疫单核细胞产生的细胞因子的组合介导31。 EGF，GF-b,，bFGF，血小板衍生生长因子（PDGF）和胰岛素样生长因子（IGF-l32。成熟期（7 天-1 年）最初，细胞外基质富含纤连蛋白，形成临时的纤维网。这不仅可以作为细胞迁移和向内生长的基质， 还可以作为成纤维细胞胶原沉积的模板33。透明质酸和大分子量的蛋白聚糖大量存在，其有助于增加细胞外基质的凝胶状稠度，并有助于细胞浸润。胶原蛋白迅速成为基质的主要成分。最初随机分布的胶原纤维变得交联并聚集成纤维束，可逐渐提高愈合组织的刚度和拉伸强度34】。经过 5 天滞后期，对应于早期肉芽组织形成和主要由纤连蛋白和透明质酸组成的基质，由于胶原纤维形成而伤口断裂强度急剧增加。随后伤口拉伸强度增加缓慢， 伤口在 3 周后仅达到其最终强度的 20。 伤口的最终强度仍然低于未受伤皮肤的强度，瘢痕的最大断裂强度仅达到完整皮肤的 7034。拉伸强度的逐渐增加不仅是由于胶原蛋白持续沉积，还受伴随更大胶原束形成和分子间交联改变36 的胶原重塑35影响。瘢痕形成期间的胶原重塑取决于持续的胶原合成和胶原分解代谢。伤口胶原蛋白的降解由各种胶原酶控制，伤口胶原蛋白的净增加量由这些相反机制的平衡决定。伤口内胶原高合成率，可在 6-12 个月内37恢复到正常组织水平。而瘢痕的重塑活性可持续长达伤后 1 年，并且在整个生命过程中缓慢持续。随着重塑的进行，修复组织的细胞和血管分布逐渐减少，导致相对无血管和无细胞胶原疤痕的形成。可以观察到与早期瘢痕相关的红斑和瘢痕体积减少，生成白色的薄疤痕。 这通常是愈合过程中的理想特征; 然而，在一些情况下，瘢痕收缩可导致皮肤移动性减少，导致挛缩。伤口收缩，即 伤口边缘的向内运动，是愈合过程中的近一步重要因素，应与挛缩区分开来。 早期严重受伤的伤口若没有明显的组织损失，可在不需要显著减少伤口体积的情况下迅速愈合。被描述的这种伤口为以愈合为主要目的。 然而，大伤口，特别是与重大组织损失相关的伤口，肉芽组织逐渐填充缺陷，上皮化过程从伤口边缘缓慢进行。伤口边缘的收缩可导致填充伤口缺陷所需的肉芽组织量的显著减少，以及需要再上皮化的面积减少， 从而导致瘢痕体积减少。 收缩仅在不可接受组织变形的情况下不理想，呈现令人满意不的美容效果。收缩通常占据了动物皮肤整体伤口闭合面积的较大部分，并且在人类皮肤愈合过程中，依然占有很大比例，特别是在背部 ，颈部和前臂等区域。 最初，在受伤之后，由于皮肤弹性张力的释放，伤口边缘会稍微缩回，从而导致伤口体积的增加。伤口面积从第三天开始迅速减少。 虽然这部分原因归因于再上皮化，但主要原因是未受伤的皮肤边缘向内运动导致。 伤口收缩通常在伤后第五天左右开始，并在受伤后 12-15 天结束38-40。 伤口中的成纤维细胞为这种收缩活动提供力量41。最初，称为肌成纤维细胞的特殊成纤维细胞通过肌肉样细胞收缩为伤口收缩提供动力42-44。 更多近期研究表明，由于成纤维细胞运动和胶原重组之间的相互作用，导致伤口收缩发生41,45。 收缩被认为是通过胶原原纤维附着在细胞表面受体来介导的46，由细胞运动产生的牵引力使附着的胶原原纤 维更紧密地结合在一起47。伤口收缩的规律仍然不明确。 与特定细胞因子对收缩影响的相关信息有限。 已发现 TGF- 可以在缺乏血清的情况下促进收缩48,49。 发现 PDGF 对于增加收缩50和效果均没有作用49；而不同作者发现 FGF 和 EGF 在增强中度收缩的引起和效果上均无明显影响48-50。瘢痕形成如前文所述，伤口愈合过程在所有组织中基本相似，并且在受伤形式上相对独立; 然而，不同