НАТИВНЫЙ ТРЁХСПИРАЛЬНЫЙ КОЛЛАГЕН
Высокая биосовместимость и биоразлагаемость препаратов из нативного трёхспирального коллагена делает их идеальным средством для использования в биомедицинских целях.
Коллаген — это белок с уникальным химическим составом и специфической функцией.
В естественной (нативной) форме коллаген выполняет множество функций в организме, включая поддержание клеточной активности и формирование организованного матрикса кожи. Практические знания о химических, физических и биологических свойствах коллагена помогают клиницистам распознать преимущества использования продуктов на основе коллагена в уходе за ранами.
Обычно продукты на основе коллагена изготавливаются из 100% чистого коллагена из дермы КРС (крупного рогатого скота), негидролизованного и неденатурированного. Он поддерживает химическую и структурную целостность оригинального коллагена, который представляет собой тройную спиральную структуру.
Обычно продукты на основе коллагена изготавливаются из 100% чистого коллагена из дермы КРС (крупного рогатого скота), негидролизованного и неденатурированного. Он поддерживает химическую и структурную целостность оригинального коллагена, который представляет собой тройную спиральную структуру.
Особенности нативной структуры коллагена
Особенности производственной технологии нативного коллагена позволяют сохранить от фрагментации трёхспиральную структуру коллагенового белка, идентичную естественной форме коллагена.
Таким образом, репаративная роль обеспечивается не только посредством хемотаксиса, но и удержанием макрофагов и моноцитов в привнесённом экстрацеллюлярном матриксе.
Контролируемое высвобождение биологически активных молекул способствует созданию оптимальных условий для естественных процессов регенерации, значимо ускоряя их. В процессе лечения снижается вероятность разрушения или потери ткани, а также блокируется избыточный рост бактерий.
Таким образом, репаративная роль обеспечивается не только посредством хемотаксиса, но и удержанием макрофагов и моноцитов в привнесённом экстрацеллюлярном матриксе.
Контролируемое высвобождение биологически активных молекул способствует созданию оптимальных условий для естественных процессов регенерации, значимо ускоряя их. В процессе лечения снижается вероятность разрушения или потери ткани, а также блокируется избыточный рост бактерий.
Молекулы самоорганизуются в волокна
Состоит из спиральных и неспиральных доменов
Молекулы должны быть полными, чтобы обеспечить соответствующий биологический ответ
Самособирающиеся молекулы образуют волокна и агрегаты
Интактные волокна вызывают рост, активность и миграцию клеток
Агрегаты имеют специфические сайты связывания с клетками и клеточно-связывающими белками в организме
Функциональные агрегаты формируют сильные и здоровые ткани
Распределение и ориентация волокон коллагена отражают функцию ткани
Эффективность коллагена
В отличие от гидролизованных форм нативный коллаген способен имитировать естественную матрицу для миграции и дифференцировки клеток, обеспечивая оптимальные условия для формирования соединительной ткани, тем самым значительно сокращая длительность заживления раны. В ходе исследований Ст. Коленика, Т.В. Макговерна и Д.Дж. Леффелла использование коллагена из дермы КРС свело к минимуму уход за послеоперационной раной и сократило время полного заживления. При этом раневых инфекций и аллергических реакций на него не было. К схожим результатам пришла и исследовательская группа Дж. Стилла при оценке возможностей применения коллагеновых пластин в лечении ожоговых ран.
Коллагеновые каркасы, используемые при лечении ран, связываются с фибробластами через лиганды интегринов и, следовательно, блокируют образование микроскопических сократительных сил, используемых для сокращения раны в повреждённой области. Блокирование сокращения необходимо для регенерации взрослой ткани в месте повреждения. Было обнаружено, что трёхмерное микроокружение коллагенового каркаса способно активировать гены, связанные с ремоделированием матрикса и ангиогенезом. Стандартные методы перевязки такого эффекта проявить не могут.
Взрослая рана содержит крупные параллельные пучки коллагена, ориентированные перпендикулярно поверхности раны. Коллагеновые каркасы уменьшают рубцевание, откладывая правильно ориентированные и организованные волокна, регулируя количество коллагеназы, экспрессируемой фибробластами. Это связано с хемотаксической природой продуктов деградации коллагена. Как 3D-каркас, так и хемотаксические факторы, вероятно, способствуют более быстрой миграции эпителиальных клеток.
Коллаген имеет плотность ниже, чем у воды, обладает сверхабсорбирующей способностью и жёсткостью благодаря своей уникальной молекулярной структуре. Он является активным кровоостанавливающим средством и помогает организму исцелить себя. Использование коллагеновых пластин останавливает кровотечение, удаляет жидкости, которые являются источником инфекции, путём всасывания, что способствует формированию ткани лучшего качества. Поскольку коллаген поглощает жидкость, он набухает, заполняя пространства в ране, которое в противном случае могло бы накапливать гной и инфицироваться.
Коллагеновые каркасы, используемые при лечении ран, связываются с фибробластами через лиганды интегринов и, следовательно, блокируют образование микроскопических сократительных сил, используемых для сокращения раны в повреждённой области. Блокирование сокращения необходимо для регенерации взрослой ткани в месте повреждения. Было обнаружено, что трёхмерное микроокружение коллагенового каркаса способно активировать гены, связанные с ремоделированием матрикса и ангиогенезом. Стандартные методы перевязки такого эффекта проявить не могут.
Взрослая рана содержит крупные параллельные пучки коллагена, ориентированные перпендикулярно поверхности раны. Коллагеновые каркасы уменьшают рубцевание, откладывая правильно ориентированные и организованные волокна, регулируя количество коллагеназы, экспрессируемой фибробластами. Это связано с хемотаксической природой продуктов деградации коллагена. Как 3D-каркас, так и хемотаксические факторы, вероятно, способствуют более быстрой миграции эпителиальных клеток.
Коллаген имеет плотность ниже, чем у воды, обладает сверхабсорбирующей способностью и жёсткостью благодаря своей уникальной молекулярной структуре. Он является активным кровоостанавливающим средством и помогает организму исцелить себя. Использование коллагеновых пластин останавливает кровотечение, удаляет жидкости, которые являются источником инфекции, путём всасывания, что способствует формированию ткани лучшего качества. Поскольку коллаген поглощает жидкость, он набухает, заполняя пространства в ране, которое в противном случае могло бы накапливать гной и инфицироваться.
Ускорение заживления по сравнению
с традиционными методами
с традиционными методами
Свойства нативного коллагена
Высокая биосовместимость и биоразлагаемость препаратов на основе нативного трёхспирального коллагена делает их идеальным средством для использования в биомедицинских целях. Коллаген имеет низкий антигенный потенциал и является плохой средой для микробного размножения, поэтому остаётся в контакте с ранами в течение длительного времени, проявляя гемостатические, пространственные, механические, питательные и хемотаксические эффекты. Ниже перечислены другие свойства коллагена, делающие его идеальным материалом для изготовления каркаса для заживления ран.
Коллаген составляет более 30% сухого веса позвоночных, поэтому доступен в изобилии и легко очищается от посторонних включений
Коллаген, полученный из дермы КРС, вызывает иммунологическую реакцию у меньшинства населения. Для большинства людей он неиммуногенен, т.е. совместим с иммунной системой организма
Коллаген нетоксичен и биосовместим с тканями человека, может быть приготовлен в нескольких различных формах. Это также подтверждается его синергическим действием с другими биоактивными компонентами
Коллаген является биоразлагаемым и биоабсорбируемым. Биоразлагаемость коллагена можно контролировать путём образования поперечных связей в более высокомолекулярных структурах. Он также считается источником биопластика из-за высокой прочности на разрыв и минимальной пластичности. Структура коллагена такова, что он имеет множество функциональных групп, которые можно легко модифицировать для получения нужных материалов
В клинической практике сейчас используется множество коллагеновых препаратов:
Путём иммобилизации различных лекарственных средств на коллагеновую основу были созданы комплексные препараты со специфическими свойствами.
Коллагеновые продукты легко совместимы с антикоагулянтами, гликозаминогликанами, антисептиками, антибиотиками, различными ферментами, антиоксидантами, стимуляторами регенерации и остеогенеза и многими другими лекарственными средствами.
Коллагеновые продукты легко совместимы с антикоагулянтами, гликозаминогликанами, антисептиками, антибиотиками, различными ферментами, антиоксидантами, стимуляторами регенерации и остеогенеза и многими другими лекарственными средствами.
Раневые покрытия для лечения ран, трофических язв, ожогов, пролежней
Пластические материалы для лечения пародонтоза и гингивита в стоматологии
Коллагеновые плёнки для пластики барабанной перепонки в отохирургии
Средства для местного гемостатического применения и закрытия ран внутренних органов
Пластические материалы для кишечных анастомозов
Биопластыри для обработки и лечения бытовых микротравм
Современные медицинские изделия на основе нативного коллагена
Нативный трехспиральный коллаген в заживлении ран
Нативный трёхспиральный коллаген сохраняет естественную структуру, что делает его не только полностью совместимым с тканями человека, но и позволяет формировать матрицу для формирования новой ткани
Свойства природного коллагена сильно отличаются от свойств гидролизованного коллагена.
В процессе гидролиза это значение снижается практически в два раза. Ферментативный гидролиз влияет не только на размер пептидов и электростатические свойства белка, но и на физико-химические и биологические свойства.
Фибриллярные белки нативного коллагена нерастворимы в воде и органических растворителях, мало подвергаются воздействию слабых кислот, щелочей и протеолитических ферментов. Именно поэтому повязки на основе нативного коллагена способны к значительному набуханию при впитывании раневого экссудата.
После денатурации структура нативного коллагена меняется — гидролизованный коллаген теряет водородные связи вследствие чего тройная спираль разрушается.
Фибриллярные белки нативного коллагена нерастворимы в воде и органических растворителях, мало подвергаются воздействию слабых кислот, щелочей и протеолитических ферментов. Именно поэтому повязки на основе нативного коллагена способны к значительному набуханию при впитывании раневого экссудата.
После денатурации структура нативного коллагена меняется — гидролизованный коллаген теряет водородные связи вследствие чего тройная спираль разрушается.
Коллаген — это амфотерная макромолекула, которая способна проявлять как кислотные, так и основные свойства в зависимости от свойств растворителя.
Соотношение кислотных и основных аминокислотных остатков в составе соответствуют значению изоэлектрической точки в значении 7,0-8,3 (pI).
Соотношение кислотных и основных аминокислотных остатков в составе соответствуют значению изоэлектрической точки в значении 7,0-8,3 (pI).
Основополагающие физико-химические свойства нативного коллагена, обеспечивающие его высокую биологическую активность
Коллагеновые пластины
Коллаген стимулирует эпителизацию тканей, препятствует распространению инфекции и предупреждает образование рубцов.
Такие параметры позволяют чаще использовать нативный коллаген в различных отраслях промышленности благодаря достижению отличной биосовместимости и биоразлагаемости, низкой иммуногенности и высокой универсальности в изготовлении пластин для остановки кровотечения и заживления ран. Хорошая биосовместимость и способность к биологическому разложению подтверждают высокую безопасность и эффективность коллагена в качестве биоматериала. Коллаген не только полностью совместим с тканями организма, но и является матрицей для построения новых клеток.
Такие параметры позволяют чаще использовать нативный коллаген в различных отраслях промышленности благодаря достижению отличной биосовместимости и биоразлагаемости, низкой иммуногенности и высокой универсальности в изготовлении пластин для остановки кровотечения и заживления ран. Хорошая биосовместимость и способность к биологическому разложению подтверждают высокую безопасность и эффективность коллагена в качестве биоматериала. Коллаген не только полностью совместим с тканями организма, но и является матрицей для построения новых клеток.
Коллагеновые пластины оказывают местное гемостатическое и противомикробное действие при использовании в качестве раневого покрытия или в домашних условиях как местное средство для остановки капиллярных и паренхиматозных кровотечений.
СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ КОЖИ
Кожный покров человека представляет собой естественный и единственный барьер, защищающий от вредных экзогенных воздействий. Будучи самым большим органом человека, кожа постоянно находится в непосредственном контакте с внешней средой.
Наша кожа защищает организм от различных физических, химических и биологических воздействий. Наглядно демонстрирует важность защитной функции её недостаточность. Так, например, при ожоге значительной части кожного покрова, можно наблюдать достаточно серьёзные последствия для организма вплоть до летального исхода.
Наша кожа защищает организм от различных физических, химических и биологических воздействий. Наглядно демонстрирует важность защитной функции её недостаточность. Так, например, при ожоге значительной части кожного покрова, можно наблюдать достаточно серьёзные последствия для организма вплоть до летального исхода.
Кожа выполняет дыхательную, выделительную и рецепторную функции, участвует в водно-солевом обмене и процессах терморегуляции.
Биохимические реакции, происходящие в коже, обеспечивают постоянный обмен веществ, который заключается в сбалансированных процессах синтеза и распада различных субстратов, необходимых для поддержания структуры и функции клеток кожи.
При этом кожа является ещё и важным органом чувств, необходимым для адекватной реакции всего организма на происходящее извне, а также органом иммуногенеза.
При этом кожа является ещё и важным органом чувств, необходимым для адекватной реакции всего организма на происходящее извне, а также органом иммуногенеза.
Основные функции кожи
РАНЫ
При непосредственном контакте с внешним раздражителем кожа выступает как первый защитный барьер, поэтому она является наиболее восприимчивой к травмам.
В открытой ране кожный покров повреждён, могут быть оголены и ткани, расположенные глубже. При закрытых ранах кожный покров остаётся целостным, но повреждены внутренние органы. В зависимости от степени заживления открытые раны подразделяются на острые и хронические.
В открытой ране кожный покров повреждён, могут быть оголены и ткани, расположенные глубже. При закрытых ранах кожный покров остаётся целостным, но повреждены внутренние органы. В зависимости от степени заживления открытые раны подразделяются на острые и хронические.
Острые раны
Острая рана обычно возникает внезапно в результате внешнего воздействия. Причиной может стать механическая или термическая травма, оперативное вмешательство. Повреждение кожного покрова и подлежащих тканей формирует раневую поверхность. При соответствующей общей и местной терапии острые раны благополучно заживают. На фоне венозной или артериальной недостаточности, невропатии или иных факторов процессы заживления могут быть замедлены.
Хронические раны
Хронические раны – раны, существующие в течение более 4 недель и не имеющие тенденции к заживлению (исключением являются общирные гранулирующие поверхностные раны после ожога).
В списке самых частых причин возникновения хронических ран лидирует диабет и его осложнения, сосудистые заболевания, неподвижность, инфекции, травмы, радиационное поражение, хирургическое вмешательство и т.д. При диабете высокая концентрация глюкозы в крови запускает множество метаболических каскадов, отягчающих эндокринологический профиль.
Процессы регенерации могут быть нарушены, если отсутствует один из важных компонентов кожи — коллаген. Длительная ишемия в зоне повреждения со временем вызывает периферическую невропатию. Накопление некротизированной ткани, дисбаланс продукции факторов роста, цитокинов, протеаз, клеточных и внеклеточных компонентов, а также окислительное поражение свободными радикалами поддерживает течение длительно незаживающих ран.
Хронические раны требуют длительного времени для заживления. Иногда пациентам требуются месяцы и даже годы для полного заживления. Для хронических ран характерна длительная воспалительная фаза, медленное формирование и сниженная скорость эпителизации. Наиболее часто в хронических ранах процесс заживления тормозится на этапе фазы воспаления и/или регенерации.
В списке самых частых причин возникновения хронических ран лидирует диабет и его осложнения, сосудистые заболевания, неподвижность, инфекции, травмы, радиационное поражение, хирургическое вмешательство и т.д. При диабете высокая концентрация глюкозы в крови запускает множество метаболических каскадов, отягчающих эндокринологический профиль.
Процессы регенерации могут быть нарушены, если отсутствует один из важных компонентов кожи — коллаген. Длительная ишемия в зоне повреждения со временем вызывает периферическую невропатию. Накопление некротизированной ткани, дисбаланс продукции факторов роста, цитокинов, протеаз, клеточных и внеклеточных компонентов, а также окислительное поражение свободными радикалами поддерживает течение длительно незаживающих ран.
Хронические раны требуют длительного времени для заживления. Иногда пациентам требуются месяцы и даже годы для полного заживления. Для хронических ран характерна длительная воспалительная фаза, медленное формирование и сниженная скорость эпителизации. Наиболее часто в хронических ранах процесс заживления тормозится на этапе фазы воспаления и/или регенерации.
Труднозаживающие раны
К труднозаживающим ранам можно отнести хронические раны, которые не заживают своевременно, несмотря на проводимый стандартный уход за ними. Острая рана может принять характер хронической в результате персистирования инфекции или неадекватной хирургической обработки. Ранее было доказано, что систематический подход к гигиене раны способствует её заживлению.
РОЛЬ КОЛЛАГЕНА В ЗАЖИВЛЕНИИ РАН
Коллаген является наиболее распространённым белком в организме человека.
В течение многих лет научное сообщество считало коллаген основным элементом в заживлении ран. Исследования доказывают, что коллаген играет важную роль в естественной реакции организма на заживление.
Существует по крайней мере 28 идентифицированных типов коллагена, каждый из которых имеет свою уникальную молекулярную форму и предназначение для конкретного типа тканей. Коллаген в его надлежащей молекулярной форме, характерной для тканей кожи, обладает способностью к самосборке, и тем самым способствует заживлению тканей кожи человека.
В течение многих лет научное сообщество считало коллаген основным элементом в заживлении ран. Исследования доказывают, что коллаген играет важную роль в естественной реакции организма на заживление.
Существует по крайней мере 28 идентифицированных типов коллагена, каждый из которых имеет свою уникальную молекулярную форму и предназначение для конкретного типа тканей. Коллаген в его надлежащей молекулярной форме, характерной для тканей кожи, обладает способностью к самосборке, и тем самым способствует заживлению тканей кожи человека.
Терапевтические факты о коллагене
Самый распространённый белок в организме человека — 25% от общего содержания белка составляет коллаген
Коллаген составляет 60% сухой массы тела
Коллаген обеспечивает прочность и структуру тканей
Коллаген является ключевым компонентом соединительной ткани
Коллаген универсален, поддерживает регенерацию и ремоделирование клеток и тканей
Коллаген I типа из дермы крупного рогатого скота наиболее хорошо изучен и охарактеризован
Основная структурная единица коллагена — это тропоколлаген.
Он формируется из предшественника проколлагена в эндоплазматическом ретикулуме фибробластов. Коллаген представляет собой три левозакрученные α-спирали, свёрнутые в правозакрученную суперспираль, удерживаемую дисульфидными связями.
Наиболее распространённым в коже типом коллагена является I тип – более 80% от общего количества. Суперспираль коллагена I типа представлена двумя α-1 цепями и одной α-2 цепью. Это один из самых древних типов, обладает самой большой прочностью.
Наиболее распространённым в коже типом коллагена является I тип – более 80% от общего количества. Суперспираль коллагена I типа представлена двумя α-1 цепями и одной α-2 цепью. Это один из самых древних типов, обладает самой большой прочностью.
Строение коллагенового волокна
Последовательность этапов при заживлении раны можно представить следующим образом, в соответствии с классификацией М.И. Кузина (1977 г.):
Всякий раз, когда происходит повреждение кожного покрова, организм запрограммирован реагировать на повреждение серией сложных последовательных клеточных и сосудистых реакций. Независимо от размера или типа, все раны должны проходить один и тот же каскад заживления.
Научные исследования обычно рассматривают заживление ран как серию перекрывающихся фаз, происходящих своевременно и упорядоченно. Патофизиологические механизмы не сменяют друг друга, а сосуществуют вместе, так регенерация начинается уже в первые часы после травмы, а в фазу реорганизации рубца в длительно незаживающей ране могут сохраняться явления фазы воспаления.
Научные исследования обычно рассматривают заживление ран как серию перекрывающихся фаз, происходящих своевременно и упорядоченно. Патофизиологические механизмы не сменяют друг друга, а сосуществуют вместе, так регенерация начинается уже в первые часы после травмы, а в фазу реорганизации рубца в длительно незаживающей ране могут сохраняться явления фазы воспаления.
Фаза экссудации и воспаления
Этап в среднем длится до 5 суток с момента повреждения, состоит из двух периодов — периода сосудистых реакций и периода очищения. Необходим для сохранения бактериального баланса в раневом ложе и создания оптимальных условий для регенеративных процессов далее.
Фаза пролиферации и формирования грануляций
Этап начинается в среднем на 6 сутки с момента повреждения и длится до недели. В этот период происходят процессы предварительной регенерации — грануляция ткани и новообразованные кровеносные сосуды заполняют раневое ложе, восстанавливая целостность повреждённого участка кожи.
Фаза экссудации и воспаления
Самый длительный этап заживления, во время которого происходят преобразования и укрепление новой ткани. Полное восстановление может занимать до 6 месяцев.
Основные этапы заживления раны
Процессы, сопутствующие заживлению
Фаза гемостаза
Коллаген ускоряет естественный путь коагуляциии, запуская процесс свёртывания крови в момент первого контакта фибрилл материала с тромбоцитами
Использование кровоостанавливающих материалов обеспечивает поддержание влажной среды и, следовательно, постоянное воздействие на рану протеаз, хемотаксических факторов и белков плазмы.
Эти компоненты дают лучшие результаты, чем традиционные методы.
Одним из наиболее эффективных средств, используемых для местного применения, является коллаген.
Дополнительное механическое укрепление сгустка обеспечивается высокой пористостью и гигроскопичностью трёхмерной матрицы коллагеновой губки. Коллаген, полученный из дермы КРС (крупного рогатого скота), выпускается в различных формах и используется исключительно для лечения ран.
Эти компоненты дают лучшие результаты, чем традиционные методы.
Одним из наиболее эффективных средств, используемых для местного применения, является коллаген.
Дополнительное механическое укрепление сгустка обеспечивается высокой пористостью и гигроскопичностью трёхмерной матрицы коллагеновой губки. Коллаген, полученный из дермы КРС (крупного рогатого скота), выпускается в различных формах и используется исключительно для лечения ран.
Терапевтические факты о коллагене
Коллаген активно участвует в заживлении ран. Он также действует как местное кровоостанавливающее средство, уменьшая кровопотерю
Коллаген связывается со специфическими рецепторами на мембранах тромбоцитов, которые высвобождают вещества, инициирующие гемостаз - АТФ, гистамин, адреналин, серотонин, ферменты и некоторые факторы свёртывания крови
Коллаген связывает фибронектин, вызывая активацию, адгезию и агрегацию тромбоцитов
Коллаген активирует ко-факторы тромбоза
Тромбоциты играют ведущую роль в нарушении реологических свойств крови и запуске гемостатической реакции. При нормальных условиях циркулирующие в кровяном русле тромбоциты практически не взаимодействуют друг с другом и другими клетками. Исключением является лишь взаимодействие с эндотелием сосудов в процессе ангиотрофической функции
Фаза воспаления
Коллаген стимулирует миграцию лейкоцитов и моноцитов, способствуя очищению раны от инородных тел и бактерий
Воспалительная реакция защищает ткань от патогенов и очищает рану от инородных тел и «мусора».
Отёк при воспалении возникает в результате скопления сосудистой жидкости в месте повреждения. Это происходит из-за вазодилатации кровеносных сосудов, которая возникает сразу после первоначальной вазоконстрикции. Эндотелиальные продукты и продукты тучных клеток (лейкотриены, простагландины) опосредуют расширение сосудов. Это также происходит из-за появления промежутков между эндотелиальными клетками, выстилающими капилляры, что, следовательно, вызывает утечку плазмы. Компоненты системы комплемента также вносят свой вклад в этот процесс и действуют как хемоаттрактанты для клеточных медиаторов воспаления. Процессы воспаления имеют место при любой ране, в том числе
и закрытой.
В фазе воспаления рана наиболее загрязнена — раневое ложе заполнено сгустками крови, белками плазмы, повреждёнными девитализированные тканями, патогенными микроорганизмами и инородным материалом, попавшим в рану при повреждении. Даже небольшое количество повреждённых, некротических, ишемизированных или инфицированных тканей ведёт к постоянному и чрезмерному ответу активированных лейкоцитов. Высокая абсорбционная способность повязок на основе коллагена позволяет поглощать и накапливать в своей структуре раневой экссудат, микроорганизмы, токсины и тканевой детрит.
Макрофаги являются важными клеточными медиаторами воспаления. Их функция не ограничивается иммунитетом. Макрофаги выделяют много металлопротеиназ, которые переваривают компоненты внеклеточного матрикса и инициируют образование грануляционной ткани. При активации и фагоцитозе макрофаги выделяют цитокины и хемокины.
Цитокины, продуцируемые макрофагами, участвуют в ангиогенезе, миграции и пролиферации фибробластов, продукции коллагена, активации и миграции кератиноцитов и, в свою очередь, сокращении раны. Макрофаги также выделяют оксид азота, который действует как химический сигнал, а также как антибактериальный агент. Присутствие активированных макрофагов сигнализирует о начале фазы пролиферации.
В фазе воспаления рана наиболее загрязнена — раневое ложе заполнено сгустками крови, белками плазмы, повреждёнными девитализированные тканями, патогенными микроорганизмами и инородным материалом, попавшим в рану при повреждении. Даже небольшое количество повреждённых, некротических, ишемизированных или инфицированных тканей ведёт к постоянному и чрезмерному ответу активированных лейкоцитов. Высокая абсорбционная способность повязок на основе коллагена позволяет поглощать и накапливать в своей структуре раневой экссудат, микроорганизмы, токсины и тканевой детрит.
Макрофаги являются важными клеточными медиаторами воспаления. Их функция не ограничивается иммунитетом. Макрофаги выделяют много металлопротеиназ, которые переваривают компоненты внеклеточного матрикса и инициируют образование грануляционной ткани. При активации и фагоцитозе макрофаги выделяют цитокины и хемокины.
Цитокины, продуцируемые макрофагами, участвуют в ангиогенезе, миграции и пролиферации фибробластов, продукции коллагена, активации и миграции кератиноцитов и, в свою очередь, сокращении раны. Макрофаги также выделяют оксид азота, который действует как химический сигнал, а также как антибактериальный агент. Присутствие активированных макрофагов сигнализирует о начале фазы пролиферации.
Воспаление характеризуется классическими симптомами, а именно: болью, повышением температуры, покраснением, отёком и потерей функции.
Терапевтические факты о коллагене
Коллаген является химически привлекательным по отношению к моноцитам и лейкоцитам, вызывая их специфическую миграцию
Моноциты превращаются в макрофаги, которые очищают рану
Коллаген способствует агрегации компонентов плазмы
Удаление бактерий, инородных тел и «мусора» происходит путём фагоцитоза и адсорбции
Фаза пролиферации и формирования грануляций
Коллаген способствует формированию новой соединительной ткани и кровеносных сосудов в месте повреждения
Об успешном заживлении ран свидетельствует начало пролиферации после воспаления.
Грануляционная ткань состоит из множества мезенхимальных и немезенхимальных клеток с различными фенотипами и обширной новой сосудистой сетью, встроенной в рыхло собранный матрикс, состоящий из коллагена, фибронектина и протеогликанов.
При заживлении ран с потерей ткани (ожоговая рана, забор кожного трансплантата) очень важно восстановить утраченную массу ткани, а также утраченный внеклеточный матрикс. Эта функция достигается в фазе пролиферации, когда происходит клеточное размножение и секреция компонентов внеклеточного матрикса. Макрофаги в этой фазе хотя и присутствуют, их роль больше смещается в сторону секреции сигнальных молекул. Они опосредуют фиброплазию, эпителизацию и ангиогенез.
При заживлении ран с потерей ткани (ожоговая рана, забор кожного трансплантата) очень важно восстановить утраченную массу ткани, а также утраченный внеклеточный матрикс. Эта функция достигается в фазе пролиферации, когда происходит клеточное размножение и секреция компонентов внеклеточного матрикса. Макрофаги в этой фазе хотя и присутствуют, их роль больше смещается в сторону секреции сигнальных молекул. Они опосредуют фиброплазию, эпителизацию и ангиогенез.
Этап характеризуется перестройкой фибрин/фибронектинового матрикса с образованием новой грануляционной ткани.
Терапевтические факты о коллагене
Коллаген формирует новую ткань и стимулирует ангиогенез, т.е. рост новых кровеносных сосудов
Коллаген привлекает моноциты, которые трансформируются в макрофаги. Макрофаги выделяют вещества, которые приводят к фиброплазии и ангиогенезу
Коллаген поддерживает рост новых капилляров. Наличие новых капилляров необходимо для отложения новых волокон
Коллаген способствует созданию структуры внеклеточного матрикса для роста новой ткани
Коллаген связывается с фибронектином, который способствует связыванию клеток и фибриллогенным влияниям, размерам фибрилл, а также стимулирует пролиферацию и миграцию фибробластов
Фибробласты, разрушая коллаген и синтезируя новый, способствуют перестройке и формированию соединительной ткани в месте повреждения
Для восстановления исходной структуры кожи эпителизация имеет важное значение.
Основными эффекторными клетками функции являются кератиноциты и эпидермальные стволовые клетки из соседних областей. Эти клетки мигрируют к месту раны благодаря многим факторам, таким как внеклеточный матрикс, интегриновые рецепторы, коллаген I типа, матриксные металлопротеиназы (MMP) и факторы роста. Они располагаются над раневой поверхностью до образования монослоя за счёт контактного торможения; после этого они окончательно дифференцируются в многослойные эпителиальные клетки. Эти клетки прикрепляются к подлежащей строме и формируют новую базальную мембрану. Коллаген I типа стимулирует выработку MMP1 (коллагеназы 1) кератиноцитами. При реэпителизации расщепление дермального коллагена запускает механизмы, стимулирующие и направляющие кератиноциты. Это создаёт строму для дальнейшей эпителизации.
На этом этапе клетки в месте раны очень активны и потребляют большое количество кислорода; кроме того, в месте раны наблюдается высокое содержание лактата, низкий pH и низкое напряжение кислорода. Все эти факторы стимулируют образование кровеносных сосудов,
т. е. ангиогенез в грануляционной ткани.
На этом этапе клетки в месте раны очень активны и потребляют большое количество кислорода; кроме того, в месте раны наблюдается высокое содержание лактата, низкий pH и низкое напряжение кислорода. Все эти факторы стимулируют образование кровеносных сосудов,
т. е. ангиогенез в грануляционной ткани.
В это время происходит формирование и укрепление физического барьера.
Механизм действия медицинских изделий из нативного коллагена при лечении раны
В пролиферативной фазе важно:
Эндотелиальные клетки являются основными эффекторными клетками в данном процессе. Эндотелиальные отростки из капилляров по краю раны отходят внутрь, образуя капиллярную структуру за счёт миграции и пролиферации. По мере того, как ростки сосудов с разных направлений сходятся, они сливаются друг с другом и образуют капиллярную сеть.
Повышенный обмен веществ в ране поддерживается благодаря повышенной проницаемости новообразованных капилляров. Эндотелиальные клетки секретируют ММР для деградации матриксного коллагена и облегчения движения. На этом этапе присутствуют все необходимые структуры кожи, хотя для полного заживления им необходимо пройти созревание.
Повышенный обмен веществ в ране поддерживается благодаря повышенной проницаемости новообразованных капилляров. Эндотелиальные клетки секретируют ММР для деградации матриксного коллагена и облегчения движения. На этом этапе присутствуют все необходимые структуры кожи, хотя для полного заживления им необходимо пройти созревание.
- Cтимулировать процессы репарации,
- Защищать грануляционную ткань от механического повреждения,
- А также блокировать развитие инфекционного процесса.
Фаза эпителизации
Коллаген, связываясь с фибронектином, формирует временную матрицу для миграции кератиноцитов и распространения эпителиальных клеток по поверхности раны.
Коллаген составляет 50% рубцовой ткани.
Фибробласты трансформируются в миофибробласты за счёт механонапряжения, что соответствует началу уплотнения соединительной ткани и стягиванию раны.
По мере созревания рубца коллагеновые волокна располагаются вдоль кожных натяжек. Хотя стягивание раны важно для её закрытия, иногда оно может поставить под угрозу подвижность и функцию поражённого участка.
Ремоделирование раны может продолжаться несколько месяцев.
Зачастую достичь качества неповреждённой ткани невозможно, однако, постепенно повреждённый участок укрепляется и восстанавливает свои функции.
По мере созревания рубца коллагеновые волокна располагаются вдоль кожных натяжек. Хотя стягивание раны важно для её закрытия, иногда оно может поставить под угрозу подвижность и функцию поражённого участка.
Ремоделирование раны может продолжаться несколько месяцев.
Зачастую достичь качества неповреждённой ткани невозможно, однако, постепенно повреждённый участок укрепляется и восстанавливает свои функции.
Он присутствует в комбинации коллагена типа I и типа III.
Терапевтические факты о коллагене
Коллаген напрямую поддерживает рост, прикрепление, дифференцировку и миграцию кератиноцитов
Связываясь с фибронектином, коллаген обеспечивает временную матрицу для миграции кератиноцитов
Применение коллагена способствует уменьшению образования рубцов, откладывая ориентированные и организованные волокна и регулируя количество коллагеназы, экспрессируемой кератиноцитами
Действует как матрица для распространения эпителиальных клеток по поверхности раны в процессе эпителизации
Список литературы
- Adzick NS, Lorenz HP Cell matrix, growth factors and the surgeon. The biology of fetal wound repair Annls of surg. 1994; 220(1):10-18
- Atiyeh BS, Ioannovich J, Al-Amm CA, El-Musa KA Management of Acute and Chronic Open Wounds: The Importance of Moist Environment in Optimal Wound Healing Current Pharmaceutical Biotechnology. 2002; 3( 3):179-195
- Barrientos S, Stojadinovic O, Golinko MS, Brem H, Tomic-Canic M Growth factors and cytokines in wound healing. Wound Rep. Reg. 2008; 16:585-601
- Bardakova K.N., Grebenik E.A., Istranova E.V., et al. Reinforced Hybrid Collagen Sponges for Tissue Engineering. Bull Exp Biol Med. 2018; 165(1): 142–7. https://doi.org/10.1007/s10517-018- 4116-8
- Bello YM, Falabella AF, Eaglstein WH. Tissue engineered skin: Current status in wound healing. Am. J Clin. Dermatol. 2001; 2(5):305-313.
- Birke JA, Novick A, Hawkins ES, Patout C A review of causes of foot ulceration in patients with Diabetes Mellitus JPO 1991; 4(1):13-22.
- Bradley M, Cullum N, Nelson EA, Petticrew M, Sheldon T, Torgerson D. Systematic reviews of wound care management: (2) Dressings and topical agents used in the healing of chronic wounds. Health Technol Assess 1999;3(17 Pt 2).
- Chang W.K., Srinivasa S., MacCormick A.D., Hill A.G. Gentamicin-collagen implants to reduce surgical site infection: systematic review and meta-analysis of randomized trials. Ann Surg. 2013; 258(1): 59–65.
- Creanor S., Barton A., Marchbank A. Effectiveness of a gentamicin impregnated collagen sponge on reducing sternal wound infections following cardiac surgery: a meta-analysis of randomised controlled trials. Ann R Coll Surg Engl. 2012; 94(4): 227–31
- Diegelmann RF, Evans MC. Wound healing: An overview of acute , fibrotic and delayed healing. Front. in Biosci. 2004; 9:283-289.
- Edo AE, Eregie E, Ezeani IU Diabetic foot ulcers following rat bites. Afri J. Diabe.Medi 2010; 18(2): 19.
- Erdogan D., van Gulik T.M. Evolution of fibrinogen-coated collagen patch for use as a topical hemostatic agent. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2008; 85(1): 272–8
- Eskin S. G., McIntire L. V. Rheology of Thrombosis // Hemostasis and thrombosis: basic principles and clinical practice / Lippincott Williams & Wilkins; ed. R.W. Colman. Pub. 5th ed. Philadelphia, PA. 2006.
- Fagien S. Facial soft-tissue augmentation with injectable autologous and allogeneic human tissue collagen matrix (autologen and dermalogen). Plast Reconstr Surg. 2000; 105(1): 362–75. https://doi.org/10.1097/00006534-200001000-00057
- Friess W. Collagen – biomaterial for drug delivery EJPB 1998; 45: 113–136
- Fu Y., Young J.F., Løkke M.M., Lametsch R., Aluko R.E., Therkildsen M. Revalorisation of bovine collagen as a potential precursor of angiotensin I-converting enzyme (ACE) inhibitory peptides based on. in silico and in vitro protein digestions. J. Funct. Foods. 2016;24:196–206. doi: 10.1016/j.jff.2016.03.026
- Ghalbzouri AE, Hensbergen P, Gibbs S, Kempenaar J, Schors R van Der, Ponec M Fibroblast facilitates re- epithelialization in wounded skin equivalents. Lab. Invest. 2004; 84, 102–112
- Greenwood J.E., Clausen J., Kavanagh S. Experience with biobrane: uses and caveats for success. Eplasty. 2009; 9.
- Grinnell F, Bennett MH Fibroblast adhesion on collagen substrate in the presence and absence of plasma fibronectin. J. Cell Set. 1981; 48, 19-34
- G. Hydrolyzed Collagen-Sources and Applications. Molecules. 2019;24(22):4031. Published 2019 Nov 7. doi:10.3390/molecules24224031
- Harding KG, Morris HL and Patel GK. Healing chronic wounds. BMJ 2002; 324:160-163
- Haroon ZA, Raleigh JA, Greenberg CS, Dewhirst MW. Early wound healing exhibits cytokine surge without evidence of hypoxia. Ann.Surg. 2002 231(1):137-147.
- Hsu P.W., Salgado C.J., Kent K., et al. Evaluation of porcine dermal collagen (Permacol) used in abdominal wall reconstruction. J Plast Reconstr Aesthet Surg. 2009; 62(11): 1484–9.
- Kissane N.A., Itani K.M. A decade of ventral incisional hernia repairs with biologic acellular dermal matrix: what have we learned? Plast Reconstr Surg. 2012; 130(5 Suppl 2): 194S–202S.
- Kolenik S, Mc Groven TW, Leffel D, Surg D Use of lyophilized bovine collagen matrix in post operative wound healing. Dermatol Surg 1999; 25:303-307
- León-López A, Morales-Peñaloza A, Martínez-Juárez VM, Vargas-Torres A, Zeugolis DI, Aguirre-Álvarez, Li J, Chen J, Kirsner R. Pathophysiology of acute wound healing. Clin. in Dermatol. 2007; 25:9-18.
- Mass spectrometric analysis of enzymatic digestion of denatured collagen for identification of collagen type.Zhang G, Sun A, Li W, Liu T, Su Z Chromatogr A. 2006 May 12; 1114(2):274-7.
- Martin P .Wound healing- Aiming for perfect skin regeneration. Science 1997; 276:75-81
- McDougall S, Dallon J, Sherratt J, Maini P Fibroblast migration and collagen deposition during dermal wound healing: mathematical modeling and clinical implications. Phil. Trans. R. Soc.2006; 364:1385-1405
- McIntosh C, Kelly L Importance of wound debridement in management of diabetic foot ulcers. Wound Essentials 2009; 4: 122-125.
- Moon CH, Crabtree TG. New Wound Dressing Techniques to Accelerate Healing. Curr. Treat. Options in Infe. Diseases 2003, 5:251–260.
- Moroi M., Jung S. M. Platelet glycoprotein VI: its structure and function // Thromb. Res. 2004. Vol. 114, № 4. P. 221–233.
- Muldler G.D. Diabetic foot ulcers: old problems - new technologies. Neprol. Dial. Transplantant. 2001; 16 (4): 695-669
- Peng T. Biomaterials for hemorrhage control. Trends Biomater. Artif. Organs 2010; 24(1):27-68.
- Pilcher BK, Dumin JA, Sudbeck BD, Krane SM, Welgus HG, Parks WC Activity of Collagenase-1 is required for keratinocyte migration on Type I collagen matrix. J. cell. Biol. 1997; 137:1445-1457
- Raghow R. Role of extracellular matrix in post-inflammatory wound healing and fibrosis. FSEB J 1994; 8:823-831
- Samudrala S Topical hemostatic agents in surgery: A surgen’s perspective AORN J.2008; 88(3):S2-S11
- Schalkwijk CG, Stehouwer Coen DA Vascular complications in diabetes Mellitus: the role of endothelial dysfunction. Clin. Sci. 2005; 109:143-159.
- Silva J.B., Marchese G., Cauduro C., Debiasi M. Nerve conduits for treating peripheral nerve injuries: A systematic literature review. Hand Surg Rehabil. 2017; 36(2): 71–85.
- Singer AJ. Cutaneous wound healing. NEJM 1999; 341:738-746
- Smyth SS, Mcever RP, Weyrich AS, Morrel CN, Hoffman MR, Arepally GM, French PA, Dauerman HL, Becker RC. Platelet functions beyond hemostasis. J Thromb Haemost 2009; 7: 1759–66.
- Still J, Glat P, Silverstein P, Griswold J, Mozingo D. The use of collagen sponge/living skin composite material to treat donor sites in burn patients. Burns 2003; 29:837-841.
- Sundaram CP, Keenan AC Evolution of hemostatic agents in surgical practice Indian J. Urol 2010; 26(3):374- 378
- Tonnesen MG, Feng X, Clark RAF Angiogenesis in wound healing. J. Invest. Dermatol. Sympo. Proc. 2000;
- Turjman F, Massoud TF, Vinters HV, C Ji, Tardy M, Guglielmi G, and . Vin˜uela F Collagen Microbeads: Experimental Evaluation of an Embolic Agent in the Rete Mirabile of the Swine. AJNR Am J Neuroradiol 1995; 16:1031–1036
- Werner S And Grose R. Regulation of Wound Healingby Growth Factorsand Cytokines Physiol Rev2003; 83: 835–870
- Widgerow A Cellular/extracellular matrix cross talk in scar evolution and control. Wound Rep. Reg. 2011; 19:117-133
- Woo KY, Sibbald RG, Fogh K, Glynn C, Krasner D, Leaper D, O¨ sterbrink J, Price P, Teot L. Assessment and management of persistent (chronic) and total wound pain. Int Wound J 2008;5:205–215.
- Yannas IV, Tzeranis DS, Harley BA Biologically active collagen scaffolds: Advances in processing and characterization. Phil. Trans. R. Soc. A. 2010; 368:2123-2139Monaco JL, Lawrence WT. Acute wound healing: An overview. Clin. Plastc Surg. 2003; 30:1-12.
- Берченко Г.Н., Шехтер А.Б., Николаев А.В. и др. Особенности заживления гнойных ран у больных при лечении коллагеновыми препаратами (гистохимическое и электронно-микроскопическое исследование). Архив патологии. 1985; 12: 37–44.
- Глыбочко П.В., Аляев Ю.Г., Шехтер А.Б. и др. Экспериментальное обоснование создания гибридной матрицы и тканеинженерной конструкции на основе сетки из полигликолида и реконструированного коллагена с целью последующей заместительной уретропластики. Урология. 2015; 6: 5–13.
- Ермолов А.С., Смирнов С.В., Хватов В.Б. и др. Биологическая повязка для лечения ожоговых ран IIIa степени. Хирургия. 2008; 10: 4–9.
- Кантемирова Б.Ф., Шехтер А.Б. Применение коллагеновых покрытий при лечении глубоких ожоговых ран кожи. Вестник Акадмеднаук СССР. 1975; 7: 82–5
- Истранова Е.В., Абоянц Р.К., Истранов Л.П. Антимикробная активность коллагеновых губок. Фармация. 2011; 1: 34–7.
- Истранова Е.В., Истранов Л.П., Грищенко С.В. Фармацевтический анализ препаратов на основе коллагена. Фармация. 1986; 1: 22–4.
- Истранов Л.П., Абоянц Р.К., Белозерская Г.Г. и др. Местные гемостатические средства на основе коллагена. Фармация. 2007; 7: 29–32.
- Истранов Л.П., Шехтер А.Б., Белова Л.А. Электронно-микроскопические исследования фибрилл ферменторастворенного коллагена. Биофизика. 1976; 21: 578–9.
- Максимова Н.В., Люндуп А.В, Любимов Р.О., Мельниченко Г.А., Николенко В.Н. Патофизиологические аспекты процесса заживления ран в норме и при синдроме диабетической стопы. Вестник РАМН. 2014; 11–12: 110–117
- Серов В.В., Шехтер А.Б. Соединительная ткань: функциональная морфология и общая патология. М.: Медицина, 1981.
- Сычеников И.А., Абоянц Р.К., Дронов А.Ф. и др. Коллагенопластика в медицине. М.: Медицина, 1978.
- Сычеников И.А., Шехтер А.Б., Дронов А.Ф. Коллагенопластика. Достижения и перспективы. Экспериментальная хирургия. 1974: 25–31.
- Токмакова А.Ю., Доронина Л.П., Страхова Г.Ю. Хронические раны и сахарный диабет: современная концепция и перспективы консервативного лечения. Сахарный диабет. 2010; 4: 63-68;
- Хилькин А.М., Шехтер А.Б., Истранов Л.П., Леменев В.Л. Коллаген и его применение в медицине. М.: Медицина, 1976. 228 с.
- Шатурный В. И., Шахиджанов С. С., Свешникова А. Н. и др. Активаторы, рецепторы и пути внутриклеточной сигнализации в тромбоцитах крови // Биомед. химия. 2014. Т. 60, № 2. С. 182–200.
- Шехтер А.Б., Гуллер А.Е., Истранов Л.П. и др. Морфология коллагеновых матриксов для тканевой инженерии (биосовместимость, биодеградация, тканевая реакция). Архив патологии. 2015; 77(6): 29–38. https://doi.org/10.17116/ patol201577629-38
- Шехтер А.Б., Истранов Л.П. Современные представления о структуре коллагена. Архив патологии. 1970; 32(7): 3–20.
- Штильман М.И. Технология полимеров медико-биологического назначения. Полимеры природного происхождения. М.: Бином Лаборатория знаний, 2015.
- Юмашев Г.С., Николаев А.В., Шехтер А.Б., Казбекова П.Н. Применение коллагеновой губки при лечении пролежней. Ортопедия и травматология. 1978; 12: 36.