Репарация тканей

Важным условием для выживания любого организма является способность к репарации, то есть к восстановлению тканей после повреждения, обусловленного действием токсичных факторов и воспаления. И действительно, ответная воспалительная реакция на микроорганизмы и поврежденные ткани — не просто способ уничтожения этих опасных для организма факторов, кроме того, она позволяет запустить процессы репарации (заживления).

 

Содержание

  1. Виды заживления ткани
  2. Регенерация
  3. Образование рубца
  4. Факторы, влияющие на репарацию ткани
  5. Примеры нарушения процессов репарации и рубцевания
  1. Заключение

Виды заживления ткани

Восстановление поврежденной ткани протекает в виде двух типов реакций:

 

  • регенерации за счет пролиферации сохранившихся клеток и созревания тканевых стволовых клеток
  • формирования рубца и соединительной ткани (рис. 3.23).

Механизмы заживления ткани: регенерация и формирование рубца

Рис. 3.23. Механизмы заживления ткани: регенерация и формирование рубца. После незначительного повреждения, когда повреждается эпителий, но без вовлечения подлежащих тканей заживление происходит путем регенерации. При более глубоком повреждении, когда происходит вовлечение соединительной ткани, формируется рубец

 

Вне зависимости от типа повреждения ткани и регенерация, и образование рубца вносят вклад, правда, каждый по-своему, в окончательное восстановление. Оба процесса включают пролиферацию различных клеток и тесные взаимодействия клеток с внеклеточным матриксом. В следующем разделе мы обсудим основные механизмы клеточной пролиферации и регенерации, главные признаки регенерации и заживления с образованием рубца. В заключение рассмотрим заживление раны на коже и фиброз (рубцевание) паренхиматозных органов как примеры процесса заживления.

 

Регенерация

Регенерация происходит постоянно в нормальных тканях и поддерживает тканевой гомеостаз. При регенерации, развившейся в ответ на повреждение, используют термин «репарация». При этом механизмы пролиферации и дифференцировки клеток при регенерации и репарации одни и те же. Подробнее регенерацию мы рассмотрели в отдельной статье "Регенерация клеток и тканей". 

 

Некоторые ткани способны полностью восстанавливать поврежденные участки до нормального состояния — этот процесс называется полной регенерацией. Полная регенерация происходит за счет пролиферации неповрежденных дифференцированных клеток, сохранивших способность к делению, например, быстро делящиеся эпителиальные клетки кожи, кишечника и некоторых паренхиматозных органов, в частности печени. В других случаях тканевые стволовые клетки вносят вклад в восстановление поврежденных тканей. Однако у низших животных, таких как саламандры и рыбы, регенерировать могут целые конечности, у млекопитающих регенерационная способность к восстановлению поврежденных ткани и органов ограничена, и только отдельные компоненты в большинстве тканей способны к полному восстановлению.

 

Образование рубца

Если поврежденная ткань не способна к полному восстановлению или ткани серьезно пострадали, то восстановление происходит путем замещения поврежденной ткани соединительной (фиброз), в результате образуется рубец (неполная репарация). Хотя рубец не выполняет функцию погибших клеток, но он позволяет сохранить структурную целостность органа, благодаря чему поврежденная ткань продолжает функционировать. Подробную информацию о процессе вы можете узнать в статье "Образование рубца".

 

Термин «фиброз» используется для обозначения массивных отложений коллагена, которые могут быть в легких, печени, почках и других органах в исходе хронического воспаления, или в миокарде — после массивного ишемического некроза (инфаркта). Если фиброз развивается в ткани в исходе воспаления или повреждения тканей, то процесс называется организацией (например, организация пневмонии).

 

Факторы, влияющие на репарацию ткани

На заживление ткани влияют различные факторы, которые могут значительно ухудшать процессы ее восстановления. Факторы, тормозящие репарацию тканей, могут быть внешними (например, инфекция) или внутренними, связанными с поврежденной тканью, а также системными или местными. В целом, можно выделить следующие факторы:

 

  • Инфекция — это одна из самых важных причин, тормозящих заживление. Инфекция удлиняет процесс воспаления и потенциально усиливает повреждение ткани.
  • Сахарный диабет — эндокринное заболевание с нарушением обмена веществ, которое ставит под угрозу процесс заживления по многим причинам (см. главу 24) и является важной системной причиной патологического заживления ран.
  • Питание играет огромную роль в репарации тканей; дефицит белка в продуктах питания и недостаток витамина С подавляют синтез коллагена и замедляют заживление.
  • Глюкокортикоиды (стероиды) обладают противовоспалительным действием, но их назначение может привести к снижению прочности заживающей раны из-за угнетения образования TGF-β и подавления процесса фиброзирования. В ряде случаев противовоспалительное действие глюкокортикоидов оказывает благоприятный эффект. Например, при инфекциях роговицы глюкокортикоиды иногда назначают (наряду с антибиотиками) для снижения риска ее помутнения, что связано с отложением коллагена.
  • Механические факторы, такие как сдавление или натяжение, могут привести к расхождению краев раны.
  • Нарушение кровоснабжения вследствие артериосклероза, сахарного диабета или венозного застоя (например, при варикозном расширении вен) тормозит процесс заживления.
  • Инородные тела, например металлические предметы, фрагменты стекла и даже кости, препятствуют заживлению.
  • Тип повреждения и степень выраженности повреждения оказывают влияние на последующее заживление. Полное восстановление наблюдается только в тканях, состоящих из стабильных и непрерывно обновляющихся клеток; повреждение тканей, состоящих из клеток, потерявших способность к регенерации, неизбежно приведет к образованию рубца, как, например, заживление после перенесенного инфаркта миокарда.
  • Локализация повреждения и особенности строения ткани также имеют значение. Например, воспаление в полостях тела (плевральной, брюшной или в полости сустава) сопровождается скоплением экссудата. Небольшое количество экссудата рассасывается под действием протеолитических ферментов лейкоцитов, в результате чего воспаление разрешается и восстанавливается нормальная структура ткани. Однако при массивных скоплениях экссудата, когда он не может полностью рассосаться, происходит организация экссудата (замещение соединительной тканью): грануляционная ткань врастает в экссудат и в дальнейшем формируется фиброзная ткань.

Примеры нарушения процессов репарации и рубцевания

Осложнения при заживлении тканей могут возникать на любом этапе процесса, включая нарушения формирования рубца, избыточное образование клеточных и волокнистых компонентов и образование контрактур.

 

Нарушение заживления: хронические язвы

Они встречаются постоянно в клинической практике вследствие воздействия местных и системных факторов. Ниже приведены наиболее распространенные случаи:

 

  • Венозные язвы на нижних конечностях (рис. 3.27, А) чаще всего возникают у лиц пожилого возраста в результате хронической венозной гипертензии, которая может быть вызвана варикозным расширением вен или хронической сердечной недостаточностью. Характерно отложение железосодержащего пигмента (гемосидерина), что связано с разрушением эритроцитов и хроническим воспалением. Из-за недостатка в крови кислорода эти язвы не заживают годами.
  • Артериальные язвы (рис. 3.27, Б) развиваются у лиц с атеросклерозом периферических артерий, и особенно связанным с сахарным диабетом. Ишемия приводит к атрофии тканей, а затем — к некрозу кожи и подлежащих тканей. Эти язвы бывают довольно болезненными.
  • Пролежни (рис. 3.27, В) — это участки омертвления кожи и подлежащих тканей, возникающие в результате длительного давления в определенной области тела, например, у неподвижно лежащих пожилых больных с многочисленными заболеваниями. Образование пролежней связано с механическим давлением и местным нарушением кровообращения.
  • Диабетические язвы (рис. 3.27, Г) возникают на нижних конечностях, особенно на стопах. Некроз тканей и нарушение процессов заживления возникают в результате поражения мелких сосудов и приводят к ишемии, невропатии, системным метаболическим нарушениям и присоединению вторичных инфекций. При гистологическом исследовании эти поражения характеризуются изъязвлением эпителия (рис. 3.27, Д) и обширной грануляционной тканью в подлежащей дерме (рис. 3.27, Е).

Заживление хронических язв

Рис. 3.27. Заживление хронических язв. Внешний вид язв на коже:

 

  • А — венозная трофическая язва;
  • Б — артериальная трофическая язва с обширным некрозом тканей;
  • В — трофическая язва при сахарном диабете;
  • Г — пролежень;
  • Д-Е — гистологические признаки диабетической язвы (Д — кратер язвы; Е — хроническое воспаление и грануляционная ткань).

В некоторых случаях нарушение заживления может привести к расхождению (разрыву) краев раны. Хотя это состояние встречается редко, но чаще всего возникает после операций на органах брюшной полости и связано с повышением внутрибрюшного давления, например, при рвоте, кашле или запоре.

 

Избыточное рубцевание

Избыточное образование компонентов коллагена в ходе процесса заживления может привести к образованию гипертрофического рубца или келоида.

 

Примеры избыточного синтеза коллагена и формирования грубого рубца

Рис. 3.28. Клинические примеры избыточного синтеза коллагена и формирования грубого рубца:

 

  • А — грубый рубец;
  • Б — келлоид;
  • В — микроскопические признаки келоида. Обратите внимание на разрастание плотной соединительной ткани в дерме

Накопление большого числа коллагена может стать причиной формирования гипертрофического рубца. В большинстве случаев рубцы быстро растут, включают огромное число миофибробластов и имеют тенденцию к регрессии в течение нескольких месяцев (рис. 3.28, А). Гипертрофические рубцы обычно развиваются после термического или травматического повреждения, которое затрагивает глубокие слои дермы.

 

Если рубцовая ткань растет за пределы первоначальной раны и не регрессирует, она называется келоидом (рис. 3.28, Б). Некоторые пациенты предрасположены к образованию келоидов, особенно афроамериканцы.

 

Избыточное образование грануляционной ткани — это еще одна проблема при заживлении ран, характеризуется образованием чрезмерного количества грануляционной ткани, которая выступает за пределы раны и препятствует закрытию раны эпителием (результат этого процесса был назван диким мясом). Избыточную грануляционную ткань удаляют хирургическим путем — прижиганием или иссечением для восстановления непрерывного эпителиального слоя. В редких случаях после иссечения рубцовой ткани возникает чрезмерная пролиферация фибробластов и других элементов соединительной ткани, что в результате может привести к повторению того, что было до операции. Такие образования называются «десмоиды» или «агрессивные фиброматозы» и находятся они в промежуточной зоне между доброкачественными и опухолями низкой степени злокачественности.

 

Уменьшение размеров раневой поверхности является важной частью нормального процесса заживления. Усиление этого процесса приводит к контрактуре и сопровождается деформацией не только раневой поверхности, но и окружающих тканей. Контрактуры особенно часто встречаются на ладонях, подошвах и передней стенке грудной клетки. Они обычно возникают после тяжелых ожогов и могут привести к нарушениям подвижности суставов.

 

Фиброз в паренхиматозных органах

Термин «фиброз» используется для обозначения чрезмерного отложения коллагена и других компонентов внеклеточного матрикса в соединительной ткани. Термины «рубец» и «фиброз» могут взаимно заменяться, но фиброз обычно относится к отложению коллагена при хронических заболеваниях. Основные механизмы фиброза схожи с механизмами формирования рубцовой ткани.

 

Фиброз — это патологический процесс, вызванный постоянным действием патогенных раздражителей, таких как хронические инфекции и иммунологические реакции. Обычно фиброз ассоциируется с потерей ткани (рис. 3.29), что приводит к нарушению функций органов и их недостаточности.

 

Механизмы фиброза

Рис. 3.29. Механизмы фиброза. Продолжающееся повреждение ткани приводит к развитию хронического воспаления и нарушению структуры ткани. Цитокины, продуцируемые макрофагами и другими лейкоцитами, стимулируют миграцию и пролиферацию фибробластов, миофибробластов, отложение коллагена и других белков внеклеточного матрикса. В итоге фиброзная ткань замещает нормальную ткань

 

Как уже обсуждалось выше, основным цитокином, вовлеченным в фиброз, является трансформирующий ростовой фактор (TGF-β). Механизмы, посредством которых происходит усиление активности TGF-β при фиброзе, точно не известны, но гибель клеток путем некроза или апоптоза и продукция АФК, похоже, являются важными триггерами, вне зависимости от ткани. Клетки, которые вырабатывают коллаген в ответ на стимуляцию TGF-β, могут различаться в разных тканях. Основной источник коллагена в большинстве органов (легкие и почки) — миофибробласты, но при циррозе печени основными производителями коллагена становятся звездчатые клетки.

 

Фиброз развивается при различных хронических заболеваниях, таких как:

 

  • цирроз печени;
  • системный склероз (склеродермия);
  • фиброзные заболевания легких (идиопатический легочный фиброз, пневмокониоз и фиброз легких, связанный с лекарственными препаратами или облучением);
  • терминальная стадия почечной недостаточности;
  • облитерирующий (констриктивный) перикардит.

Эти состояния обсуждаются в соответствующих статьях. Поскольку фиброз считается основной причиной заболеваний и смерти при перечисленных выше состояниях, существует огромный интерес к разработке антифиброзных препаратов.

 

Заключение

  • Основными этапами заживления кожной раны являются воспаление, образование грануляционной ткани и ремоделирование внеклеточного матрикса.
  • Кожная рана может заживать первичным или вторичным натяжением; при вторичном натяжении образуется более грубый рубец и происходит более выраженное сокращение раневой поверхности.
  • Множество факторов задерживают заживление раны, особенно инфекции и сахарный диабет; тип повреждения, размеры раны и локализация повреждения — важные факторы, оказывающие влияние на процесс заживления.
  • Избыточное образование внеклеточного матрикса приводит к образованию келоидов на коже.
  • Постоянная стимуляция синтеза коллагена при хроническом воспалении приводит к развитию фиброза и потере ткани, что вызывает нарушение функций органов.

Подписывайтесь, друзья, на наш телеграм-канал и группу ВК