Коллектив авторов - Раневой процесс: нанобиотехнологии оптимизации

• Название: Раневой процесс: нанобиотехнологии оптимизации
• Автор: Коллектив авторов
• Жанр: Медицина

На основе данных мировой литературы, результатов собственных клинических и экспериментальных исследований в настоящем издании изложены современные представления о патогенезе и основных направлениях лечения локального раневого процесса при тяжелой механической травме мирного времени и огнестрельных ранениях. Важными разделами книги явились анализ возможности и обоснование новых подходов к лечебной коррекции основных звеньев патогенеза раневого процесса с использованием нанобиотехнологий. Авторами представлены результаты исследования биологической активности различных кластеров фуллерена С, антибактериальной активности неоргано-органических нанобиокомпозитов, содержащих металлы – серебро, золото, платину, железо, стабилизированных арабиногалактаном, и других наноантисептиков. Показана высокая активность в биологических средах и при раневом процессе новых биоактивных наноструктурных сорбирующих раневых покрытий, предупреждающих осложненное течение раневого процесса и сокращающих сроки заживления ран.

Издание предназначено для специалистов хирургического профиля, специалистов, работающих в области нормальной и патологической физиологии, преподавателей и студентов медицинских и биологических вузов, а также специалистов технического профиля, интересующихся проблемой нанобиотехнологий.

---

Медиаторы воспаления имеют как вне-, так и внутриклеточное происхождение и характеризуются определенными функциями (табл. 1).

Помимо медиаторов воспаления существуют биологически активные вещества, предупреждающие их избыточное накопление и действие. Так, относящиеся к таким веществам ферменты – гистаминаза, карбоксипептидаза, эстераза – разрушают соответственно гистамин, кинины, фракции комплемента. Ингибиторы протеолиза ослабляют действие трипсина, глюкокортикоиды снижают выраженность сосудистых реакций и стабилизируют мембраны сосудов. Обмен веществ в очаге воспаления характеризуется преобладанием реакций катаболизма (Литвицкий П. Ф., 2007; Попов В. А., 2003). Происходит перестройка всех видов обмена веществ – углеводного, белкового, жирового и водно-солевого. Активируется гликогенолиз и гликолиз, нарушается образование АТФ, гликолиз переходит на анаэробный путь, вследствие чего происходит накопление избытка лактата и пирувата. Усиление липолиза приводит к чрезмерному образованию свободных высших жирных кислот и кетокислот. В результате указанных изменений развивается метаболический ацидоз. Нарушение баланса между вне- и внутриклеточными ионами значительно увеличивает осмотическое давление внутри клеток и их органелл, что сопровождается перерастяжением и разрывом мембран. Указанные изменения позволили определить состояние метаболизма при воспалении термином «пожар обмена».

Таблица 1

Основные медиаторы воспаления (Литвицкий П. Ф., 2007)

Аналогия заключается не только в том, что обмен веществ в очаге воспаления резко повышен, но и в том, что «горение» происходит не до конца, а с образованием недоокисленных продуктов (полипептиды, жирные кислоты, кетоновые тела), обуславливающих развитие ацидоза.

Продукты первичной альтерации и клетки – участницы воспаления могут вызвать вторичное самоповреждение тканей, получившее название вторичной альтерации. Изменения микроциркуляции в очаге воспаления и прилежащих к нему тканях обуславливают значительное падение напряжения кислорода (Попов В. А., 2003). Гипоксия и связанный с ней гипоэргоз клеточных элементов вызывают развитие гипоксического тканевого некробиоза, который под действием агентов вторичной альтерации переходит в некроз, получивший название вторичного.

Вторичные повреждения тканей могут происходить по кислородзависимому (активные формы кислорода) и кислороднезависимому (гидролитические ферменты, конечный продукт активации комплемента) механизмам.

Кислородзависимые повреждения связаны с массивным образованием лейкоцитами активных кислородных радикалов, приводящих к активации процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) плазмы крови и клеточных мембран. Показано, что в основе формирования вторичных повреждений тканей в зоне воспаления, особенно в случае огнестрельных и гнойных ран, лежит состояние «окислительного стресса», сущностью которого является активация процессов перекисного окисления липидов на фоне нарушения функционирования системы эндогенной антиоксидантной защиты. Образующиеся при этом активные формы кислорода (АФК) и перекиси, нарастающий протеолиз и местный ацидоз усиливают деструкцию клеток, дистрофические процессы, приводя к увеличению объема повреждения, формированию вторичных некрозов, усилению микроциркуляторных расстройств. Среди АФК наиболее важное значение имеют супероксиданион-радикал (O2 •−), гидроксилрадикал (•ОН), пергидроксильный радикал (НOO•), пероксил-радикал (RОО•) и молекулярный синглетный кислород (1О2). Повреждающие ткани АФК образуются в течение первых часов и достигают своего пика на 4—5-е сутки.

Следует отметить, что уже с момента образования раневого дефекта происходит существенное уменьшение активности сбалансированной эндогенной антиоксидантной системы (АОС). Активность ферментативных и неферментативных компонентов АОС (супероксиддисмутазы, каталазы, глутатионпероксидазы, глутатион-S-трансферазы, аскорбиновой кислоты, витамина А и глутатиона) в условиях неинфицированных ран снижается на 60—70 % в течение первых 7 дней с восстановлением показателей лишь к 14-м суткам. В то же время количество продуктов ПОЛ (малоновый диальдегид) находится на высоком уровне в первые дни и снижается лишь через 14 суток.

Основным кислороднезависимым агентом вторичной альтерации являются гидролитические ферменты, высвобождаемые при некробиотической гибели клеток и при экзоцитозе. Они способны разрушать компоненты межклеточного вещества и клеточные элементы соединительной ткани. Нейтральные протеазы (коллагеназа, эластаза, катепсины, желатиназы) разрушают коллаген, эластин, базальные мембраны. Кислые протеазы вызывают деструкцию гликопротеидов и протеогликанов основного вещества соединительной ткани. Однако известно, что лизосомальные ферменты не способны сами разрушать интактную клеточную стенку и являются потенцирующими веществами более мощных агентов альтерации, а именно активных форм кислорода. Данный факт был подтвержден A. U. Grune (1997), который в своей работе показал, что в присутствии АФК более чем в 50 раз увеличивается активность протеаз.

Помимо гидролитических ферментов к кислороднезависимым факторам относят фактор некроза опухолей, катионные антибиотические белки, лактоферрин, систему комплемента.

Таким образом, среди агентов вторичной альтерации наиболее значимыми в формировании вторичных повреждений являются АФК и гидролитические ферменты. Причем цитотоксическое действие, главным образом, обусловлено АФК, которые за счет индукции ПОЛ приводят к образованию высокомолекулярных хемотаксических факторов, стимулирующих активную миграцию микро- и макрофагов. В результате этого в очаге воспаления накапливаются возбужденные лейкоциты, продуцирующие кислородные радикалы. Одновременно включаются кислороднезависимые механизмы, среди которых наиболее важную роль играют гидролитические ферменты лизосом (нейтральные и кислые протеазы, липазы, гликозидазы). В условиях грубого нарушения гомеостаза, микро- и макроциркуляции, истощения антиоксидантной защиты активация кислородзависимых и кислороднезависимых механизмов вторичной альтерации ведет сначала к расширению территории очага воспаления за счет окружающих тканей, а затем к их повреждению и гибели. Поэтому объем зоны вторичного повреждения всегда больше, чем первичного (Попов В. А., 2003). Так, исследование объема некротических тканей, удаляемых при первичной и вторичной хирургической обработке, показало, что масса погибших тканей за счет вторичного некроза превышает или равна массе некротических тканей, удаляемых при первичной хирургической обработке.

Другим процессом, характеризующим первую фазу раневого процесса, является экссудация, которая представляет собой процесс выхода жидкой части плазмы крови в интерстиций и эмиграцию из сосудов в межклеточные пространства лейкоцитов. Данное явление, главным образом, обусловлено вазодилатацией, замедлением кровотока, резким повышением проницаемости локальной капиллярной сети окружающих рану тканей со сладжированием форменных элементов. В результате этого происходит стаз крови и выход вначале жидкой ее части (транссудата), а затем и крупных белков сыворотки вместе с лейкоцитами (экссудата) за пределы сосудистого русла. В раннем периоде воспаления в экссудате преобладают лейкоциты, позже (на 2—3-и сутки) к ним присоединяются лимфоциты и макрофаги.

Аккумуляция жидкости вокруг раны вызывает быстро нарастающий отек, который получил название травматического. Отек может быть столь значительным, что просвет раневого канала суживается или даже исчезает, а часть его содержимого выдавливается наружу. Данное явление определяется как первичное очищение раны. В результате отека поступление кислорода в рану и прилегающие к ней ткани прекращается. Набухание элементов соединительной ткани и повышение осмотического давления способствуют усилению отека и появлению боли.

Клеточный компонент воспаления в первые часы составляют, главным образом, нейтрофилы, которые являются клетками первой линии защиты. Они осуществляют поиск, распознание, уничтожение и удаление путем фагоцитоза микробов и некротизированных тканей. В цитоплазме нейтрофилов имеется большое количество мелких округлых гранул, которые содержат протеолитические ферменты. Кроме того, нейтрофилы вырабатывают АФК. Эндогенные хемоаттрактанты (циклические нуклеотиды, система комплемента) обеспечивают хемотаксис нейтрофилов и мононуклеаров, индуцируют адгезию нейтрофилов к эндотелию, аккумуляцию их в очаге воспаления. Адгезия зависит от появления на поверхности нейтрофилов и эндотелиальных клеток рецепторов, получивших название эндотелиально-лейкоцитарных адгезивных молекул, к которым относят селектины и интегрины. После проникновения нейтрофилов в интерстиций в результате диапедеза происходит их миграция к очагу воспаления в соответствии с градиентом концентрации хемоаттрактантов. В результате этого в течение первых суток формируется так называемый лейкоцитарный вал, который развивается на границе с зоной расположения инфекционного очага. По мере выполнения своих основных функций (фагоцитоз микробов, некротизированных тканей, протеолиз) нейтрофильные лейкоциты распадаются или фагоцитируются макрофагами, которые являются одним из важных факторов сложной цепи иммунобиологических реакций организма, обусловливающих течение раневого процесса. Основная функция макрофагов выражается в фагоцитозе частично разрушенных лейкоцитами некротических тканей, распадающихся нейтрофильных лейкоцитов (нейтрофильного детрита), продуктов бактериального распада.