Патогенез нарушений заживления ран у пожилых людей

Наиболее распространенные формы хронических ран включают венозные язвы ног, пролежни и язвы диабетической стопы.

Наиболее распространенные формы хронических ран включают венозные язвы ног, пролежни и язвы диабетической стопы.

Было показано, что у лиц старше 80 лет частота венозных язв на ногах почти в три раза выше, а у пролежней в пять-семь раз выше, чем у лиц в возрасте от 65 до 70 лет.

Хронические раны остаются в воспалительном состоянии и не проявляют никаких признаков прогрессирования, таких как разрастание и ремоделирование.

В частности, макрофаги играют ключевую роль в переходе от воспалительной фазы к пролиферативной фазе.

Было показано, что устойчивый дисбаланс между макрофагами M1 и M2 в пользу фенотипа M1 способствует длительным расстройствам.

Хронические раны характеризуются дисбалансом цитокинов и факторов роста.

В хронических ранах, отмеченных длительной воспалительной фазой, очень часто встречается нарушение выработки АФК.

60–90% хронических ран имеют биопленку по сравнению с 6% острых ран.

Образцы ран содержали большой процент видовStaphylococcusиPseudomonas(63% и 25% всех ран, соответственно).

Видно, что разнообразие грибов имеет прогностическую ценность в отношении продолжительности процесса заживления.

Дисфункция и истощение взрослых стволовых клеток связаны со старением и нарушениями заживления ран.

Старые клетки в острых ранах удаляются адаптивной иммунной системой, тогда как в случае хронических ран это, скорее всего, не так.

Хронические незаживающие раны, особенно у пациентов с диабетом, связаны с нарушением ангиогенеза и лимфангиогенеза.

Были идентифицированы ткани, раневая жидкость и системные биомаркеры нарушения заживления ран.

Были разработаны новые терапевтические стратегии, включая введение местных факторов роста.

МСК способствуют ангиогенезу и миграции, и они обладают способностью вызывать регенерацию, а не фиброз в микроокружении раны.

При разработке вариантов лечения для регенерации кожи следует также учитывать возрастные факторы.

Эмбриональные стволовые клетки (ESC) и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPC) из взрослых соматических клеток также оказались полезными для регенерации ран.

Резюме

Пожилые люди составляют возрастную группу, наиболее подверженную нарушениям заживления ран и хроническим ранам, наиболее распространенными из которых являются венозные язвы ног, пролежни и язвы диабетической стопы. Однако при диагностике хронических ран следует принимать во внимание и другие возрастные заболевания, и их нельзя недооценивать. Лучшее понимание патомеханизмов, вовлеченных в процесс заживления ран, имеет ключевое значение в борьбе с трудностями, связанными с лечением хронических ран. В последние десятилетия был достигнут значительный прогресс в разработке новаторских терапевтических стратегий для лечения хронических ран. В этом контексте использование факторов роста и цитокинов, тканевая инженерия и клеточная терапия, включая стволовые клетки, оказались очень многообещающими. Тем не менее,до их внедрения в повседневную клиническую практику необходимы крупные контролируемые клинические испытания для оценки безопасности этих методов.

Вступление

По данным Евростата, ожидается, что доля европейского населения в возрасте 80 лет и старше в период с 2015 по 2080 год более чем удвоится, с 5,3% до 12,3%, что сделает эту возрастную группу наиболее быстрорастущей. В 2015 году самый низкий процент молодых людей был зафиксирован в Германии (13,2%); с другой стороны, процент людей 65 лет и старше был самым высоким в Италии (21,7%), Германии (21,0%) и Греции (20,9%). Учитывая рост ожидаемой продолжительности жизни благодаря значительным достижениям в области здравоохранения и экономического развития, это наблюдение может быть связано с увеличением продолжительности жизни. Это относится к явлению, которое часто называют «старением на вершине» пирамиды населения (Европейская статистическая система [EUROSTAT] http://epp.eurostat.ec.europa.eu).

В будущем одной из задач станет сохранение качества жизни людей пожилого возраста. Исследование «Глобальное бремя болезней», проведенное Всемирной организацией здравоохранения и Всемирным банком 1, предсказало значительный рост инвалидности на основе резкого роста возрастных заболеваний во всем мире. Было показано, что помимо других хронических заболеваний, преимущественно встречающихся у пожилых людей, таких как слабоумие, нарушения обмена веществ и остеопороз, нарушения заживления ран также вносят основной вклад в возрастную инвалидность, а также в значительное ухудшение качества жизни. Исследования уже показали, что эти расстройства связаны со значительным экономическим бременем и высоким уровнем заболеваемости и смертности 2.

Эпидемиология хронических ран

Хронические раны из-за нарушений заживления ран характеризуются потерей целостности кожи и, в некоторых случаях, нижележащих анатомических структур, а также отсутствием выздоровления в течение как минимум восьми недель 3. По определению, хронические раны прогрессируют и устойчивы к многократному лечению либо из-за неспособности провести тщательное диагностическое обследование, либо из-за отсутствия вариантов лечения. Учитывая типичные характеристики пожилых людей, в том числе мультиморбидность и полипрагмазию, они представляют возрастную группу, наиболее подверженную хроническим ранениям. В пожилом возрасте наиболее распространенные формы хронических ран включают, среди прочего, венозные язвы ног, пролежни и язвы диабетической стопы. Кроме того,поскольку пожилые люди чаще подвергаются хирургическому вмешательству и их физические способности со временем ухудшаются, они подвергаются большему риску развития хронических ран 4.

Оценки исследований распространенности и частоты нарушений заживления ран показывают заметные различия. В недавнем обзоре данных 38 исследований, проведенных в одиннадцати странах, оценочная распространенность пролежней варьировала от 1,1% до 26% среди стационарных пациентов, от 6% до 29% среди амбулаторных пациентов, от 7,6% до 53,2% среди лиц, живущих в медицинских учреждениях. дома и с 13,1% до 28,7% среди пациентов в отделениях интенсивной терапии 5. С другой стороны, распространенность венозных язв нижних конечностей колебалась от 0,05% до 1% среди амбулаторных больных, 2,5% среди лиц, проживающих в домах престарелых, и 0,05% среди стационарных пациентов. Распространенность язв диабетической стопы составила 1,2–20,4% среди стационарных больных и 0,02–10% среди амбулаторных больных 5. Данные о распространенности ран, вызванных заболеванием периферических артерий, по-прежнему отрывочны. У лиц старше 80 летПоказано, что частота венозных язв на ногах почти в три раза выше, а пролежней в пять-семь раз выше, чем у 65-70-летних 6.

В Германии Heyer et al. недавно сообщили о неуклонном увеличении ежегодной заболеваемости хроническими ранами, при этом вероятность выживания раны увеличивается вдвое в возрасте от 50 до>60 лет. В контексте национального лонгитюдного исследования в Германии распространенность лиц с диагнозом «хроническая рана», которым был назначен медицинский рецепт для этого диагноза, оценивается в 0,43% (95% ДИ, 0,43–0,44). Здесь язвы ног составляли наиболее распространенное заболевание, с 64% всех задокументированных ран, за которыми следовали пролежни (41%) и язвы диабетической стопы (17%). За трехлетний период частота ран с соответствующим назначением увеличилась вдвое, с 0,13% (95% ДИ, 0,13–0,13%) в 2010 г. до 0,26% (95% ДИ, 0,26–0,27%) в 2012 г. 7.

В недавнем пилотном исследовании мы намеревались выяснить состояние здоровья пожилых пациентов, уделяя особое внимание коже. Сто десять госпитализированных гериатрических пациентов с мультиморбидными заболеваниями в гериатрической больнице «Evangelisches Geriatriezentrum Berlin» были обследованы для определения распространенности кожных заболеваний в этой возрастной группе. Примечательно, что в то время как у большого процента пациентов наблюдались кожные заболевания, многие пациенты ранее не обращались к дерматологу или не знали о том, что у них есть кожное заболевание. Среди множества различных кожных заболеваний, включая инфекционные и сосудистые заболевания, нарушения заживления ран (например, язвы ног, пролежни) наблюдались у 28,3% женщин и 22% мужчин 8.

Патофизиология хронических ран у пожилых людей

Сложное биологическое явление, заживление ран характеризуется несколькими фазами, включая гемостаз, воспаление, разрастание и ремоделирование 9. Клетки кожи, внеклеточный матрикс и системные факторы играют ключевую роль в этом процессе. После травмы происходит активация тромбоцитов и разворачивается каскад коагуляции. Нейтрофилы, макрофаги и Т-лимфоциты привлекаются к месту раны в течение первого дня после травмы, их работа заключается в фагоцитозе и удалении бактерий и поврежденных тканей. Впоследствии высвобождаются несколько цитокинов и факторов роста, которые индуцируют пролиферацию и ангиогенез, включая фактор роста тромбоцитов (PDGF), трансформирующий фактор роста бета (TGF-b), фактор роста фибробластов 2 (FGF-2), фактор роста эндотелия сосудов (VEGF). ), интерлейкин (ИЛ) 1, ИЛ-6,и фактор некроза опухоли альфа (TNF-a). Миграции фибробластов и отложению внеклеточного матрикса способствуют факторы роста, такие как эпидермальный фактор роста (EGF), фактор роста кератиноцитов (KGF) и трансформирующий фактор роста альфа (TGF-a). Начиная с краев раны, кератиноциты начинают мигрировать, их действие в основном усиливается коллагеназами, образующимися в эпидермисе. После перестройки интегринов и компонентов цитоскелета следует реэпителизация и ремоделирование (рис. 1).их действие в первую очередь усиливается коллагеназами, образующимися в эпидермисе. После перестройки интегринов и компонентов цитоскелета следует реэпителизация и ремоделирование (рис. 1).их действие в первую очередь усиливается коллагеназами, образующимися в эпидермисе. За перестройкой интегринов и компонентов цитоскелета следует реэпителизация и ремоделирование (рис. 1).

Воспаление и окислительный стресс при хронических ранах

Хронические раны остаются в воспалительном состоянии и не проявляют никаких признаков прогрессирования, таких как разрастание и ремоделирование 10. При острых ранах воспалительная фаза довольно короткая и направлена ​​на удаление бактерий и мусора, при этом ключевую роль играют нейтрофилы и макрофаги. Однако хронические раны демонстрируют стойкое воспаление, характеризующееся чрезмерной активацией нейтрофилов и макрофагов, длительным и более выраженным присутствием Т-клеток с низким соотношением CD4 + / CD8 + 11, 12, повышенным высвобождением провоспалительных цитокинов 13, 14 и повышенным образованием тканей. -разлагающие протеазы, такие как эластазы, матриксные металлопротеиназы и плазмин 11, 15. По сравнению с острыми ранами состав стойких воспалительных клеток изменен с большим количеством CD20 + B-клеток, CD68 + макрофагов и CD79a + плазматических клеток 11.В дальнейшем перехода к следующей фазе - пролиферации фибробластов и эндотелиальных клеток - не происходит.

В частности, макрофаги играют ключевую роль в переходе от воспалительной фазы к пролиферативной фазе 16. Поскольку они высвобождают важные агенты внутри раны, их рекрутирование имеет большое значение с точки зрения заживления ран 17. Хотя макрофаги являются преобладающим типом клеток, обнаруживаемых на краях язв при диабетических и венозных язвах, они не могут направить процесс восстановления в сторону пролиферативной фазы. В нормальных условиях заживления ран макрофаги обладают способностью переключаться между различными фенотипами, а именно с классически активированными макрофагами M1, наблюдаемыми в ранней фазе воспаления, и подмножествами M2, которые продуцируют высокие уровни IL-10 и низкие уровни IL- 12, подавляют воспаление и инициируют восстановление тканей 18-20.Устойчивый дисбаланс между макрофагами M1 и M2 в пользу фенотипа M1, как было показано, вносит вклад в длительные расстройства 21. Одним из потенциальных факторов, приводящих к такому состоянию, может быть перегрузка железом, как продемонстрировали Sindrilaru et al. при хронических венозных язвах ног (у человека). Такая перегрузка приводит к повышенному высвобождению TNF-α и гидроксильного радикала, а также к индукции p16 INK4a-зависимого каскада старения в резидентных фибробластах, которые в конечном итоге ответственны за нарушение заживления ран 22. Кроме того, активированные макрофаги могут производить повышенный уровень оксида азота, который, наряду с супероксидными анионами, вырабатываемыми нейтрофилами, может генерировать токсичный пероксинитритный радикал 23, что приводит к дальнейшему повреждению тканей и ослаблению воспаления.Одним из потенциальных факторов, приводящих к такому состоянию, может быть перегрузка железом, как продемонстрировали Sindrilaru et al. при хронических венозных язвах ног (у человека). Такая перегрузка приводит к повышенному высвобождению TNF-α и гидроксильного радикала, а также к индукции p16 INK4a-зависимого каскада старения в резидентных фибробластах, которые в конечном итоге ответственны за нарушение заживления ран 22. Кроме того, активированные макрофаги могут производить повышенный уровень оксида азота, который, наряду с супероксидными анионами, вырабатываемыми нейтрофилами, может генерировать токсичный пероксинитритный радикал 23, что приводит к дальнейшему повреждению тканей и ослаблению воспаления.Одним из потенциальных факторов, приводящих к такому состоянию, может быть перегрузка железом, как продемонстрировали Sindrilaru et al. при хронических венозных язвах ног (у человека). Такая перегрузка приводит к повышенному высвобождению TNF-α и гидроксильного радикала, а также к индукции p16 INK4a-зависимого каскада старения в резидентных фибробластах, которые в конечном итоге ответственны за нарушение заживления ран 22. Кроме того, активированные макрофаги могут производить повышенный уровень оксида азота, который, наряду с супероксидными анионами, вырабатываемыми нейтрофилами, может генерировать токсичный пероксинитритный радикал 23, что приводит к дальнейшему повреждению тканей и ослаблению воспаления.а также индукция p16 INK4a-зависимого каскада старения в резидентных фибробластах, которые в конечном итоге ответственны за нарушение заживления ран 22. Кроме того, активированные макрофаги могут производить повышенный уровень оксида азота, который, наряду с супероксидными анионами, вырабатываемыми нейтрофилами, может генерировать токсичный пероксинитритный радикал 23, что приводит к дальнейшему повреждению тканей и ослаблению воспаления.а также индукция p16 INK4a-зависимого каскада старения в резидентных фибробластах, которые в конечном итоге ответственны за нарушение заживления ран 22. Кроме того, активированные макрофаги могут производить повышенный уровень оксида азота, который, наряду с супероксидными анионами, вырабатываемыми нейтрофилами, может генерировать токсичный пероксинитритный радикал 23, что приводит к дальнейшему повреждению тканей и ослаблению воспаления.

Хронические раны характеризуются дисбалансом цитокинов и факторов роста. В частности, было показано, что интерлейкин-1β и TNF-α увеличиваются, тогда как факторы роста, такие как VEGF и основной фактор роста фибробластов (b-FGF), значительно уменьшаются 24. Последующая индукция металлопротеиназ ослабляет миграцию клеток 25,26. Инфламмасома - белковый комплекс, расположенный в цитозоле, который активирует провоспалительные ферменты протеазы и IL-1β в эпидермальных клетках человека 27 - также играет решающую роль в физиологии ран; его реакция на повреждение тканей ухудшается с 28 лет. Примечательно, что передача сигналов рецептора фактора роста эндотелия сосудов (VEGFR) типа 1 защищает от нарушения заживления ран при диабете путем ингибирования продукции IL-1β рекрутированными макрофагами,и регулирование равновесия между различными фенотипами макрофагов 29. Кроме того, члены семейства белков sirtuin, как было показано, вносят вклад в процесс заживления ран у диабетических db / db мышей посредством регуляции окислительного стресса и ангиогенеза 30.

Высокие уровни активных форм кислорода (ROS) в основном высвобождаются нейтрофилами и макрофагами и до некоторой степени местными фибробластами и эндотелиальными клетками 31. Путем продуцирования агентов, таких как оксид азота, и запуска пути индуцируемого гипоксией фактора-1α, они способствуют удалению бактерий, переходу в пролиферативную фазу и индукции ангиогенеза 32,33. Другие факторы, запускающие продукцию ROS, включают локальную гипоксию и ишемию / реперфузию. В хронических ранах, отмеченных длительной фазой воспаления, очень часто встречается дефектная продукция ROS, и ее можно измерить путем обнаружения окисленных липидов (например, малонового диальдегида), белков (например, остатков нитротирозина) и ДНК (например, 8-гидроксидезоксигуанозина). Нарушение регуляции генерации АФК может вызвать несколько патологических дефектов, таких как повреждение эндотелиальных клеток,длительное привлечение лейкоцитов к месту язвы и задержка миграции и реэпителизации кератиноцитов 34. Помимо патологически повышенных уровней АФК, увеличение свободного железа в макрофагах и во внеклеточном матриксе в области раны, как полагают, также приводит к длительному воспалению, усилению разрушения соединительной ткани и, как следствие, перекисному окислению липидов в хронических язвах из-за реакции Фентона 35 . Кроме того, было показано, что у пациентов с хроническими ранами нарушена система антиоксидантной защиты. Измерение активности антиоксидантного фермента глутатионпероксидазы в крови пациентов с венозными язвами выявило снижение на 15% по сравнению с контрольной группой. Кроме того, нейтрофилы у пациентов с хроническими ранами высвобождали до 170% больше супероксидов, чем контрольные субъекты 31.

Роль микробиома в хронических ранах

Помимо длительного и субоптимального воспаления, окислительного стресса и гипоксии, полимикробная раневая инфекция с последующей биопленкой также способствует ухудшению заживления ран и развитию хронических ран. Биопленки преимущественно состоят из бактерий, встроенных в матричную структуру, состоящую из полимерных веществ (например, полимерных сахаров, белков, бактериальной ДНК), продуцируемых самими микробами. Эти вещества создают физический барьер, который снижает терапевтическую эффективность и защищает бактерии от врожденного иммунитета хозяина 36. Кроме того, экспрессируя молекулы адгезии, поверхностные комплексы и токсины, секретируемые несколькими секреторными системами - например, типа III (T3SS) и VI (T6SS) 37 - они обладают способностью прикрепляться к ткани хозяина, что приводит к замедленному заживлению ран.

В настоящее время есть убедительные доказательства того, что большинство хронических ран покрыто биопленками. С помощью специальной микроскопической техники было продемонстрировано, что 60–90% хронических ран имеют биопленку по сравнению с только 6% острых ран 38. Обычные посевы раны недооценивают общее разнообразие микробиоты раны. Wolcott et al. проанализировали состав микробиоты хронической раны с помощью пиросеквенирования 16S рДНК. Образцы ран содержали большой процентстафилококковипсевдомонад.видов (63% и 25% всех ран соответственно). Авторы также наблюдали высокую распространенность анаэробных бактерий и бактерий, которые обычно считаются комменсалистическими 38. В другом исследовании 100 пациентов с сахарным диабетом и язвами стопы сообщалось, что примерно 80% ран показали колонизацию грибами, по данным высокопроизводительного секвенирования. Кроме того, разнообразие грибов, по-видимому, имеет прогностическую ценность в отношении продолжительности процесса заживления. В этом контексте смешанные грибковые / бактериальные биопленки связаны с плохим прогнозом 39, 40.

Дисфункция стволовых клеток при хронических ранах

Дисфункция и истощение взрослых стволовых клеток связаны со старением и нарушениями заживления ран. В частности, эпидермис содержит самообновляющиеся стволовые клетки. Эти клетки могут быть найдены в различных анатомических нишах и дают начало клеткам-предшественникам, которые дифференцируются по различным линиям волосяного фолликула (HF), сальных желез (SG) и межфолликулярного эпидермиса (IFE) 41. После травмы стволовые клетки, расположенные в любом месте эпидермиса, способны дифференцироваться в любой конкретный клон эпидермальных клеток. Старение влияет не только на способность стволовых клеток к самообновлению и дифференцировке, но и на заживление ран. Указанные эффекты в первую очередь приписываются митохондриальной дисфункции и повышенному окислительному стрессу 39, эпигенетической регуляции 42 или нарушениям в резидентной нише 43.Последствия могут включать местное истощение эпидермальных клеток и уход из фазы покоя и, таким образом, объясняют наблюдение, что эпидермальные клетки кожи на краях ран хронических венозных язв являются гиперпролиферативными, немигрирующими и неспособными к заживлению 44. Помимо эпидермальных стволовых клеток, адипоциты 45 и предшественники меланоцитов 46, мезенхимальные стволовые клетки 47, костный мозг, а также предшественники эндотелия 48 также вносят вклад в процесс заживления ран и регулируются различными специфическими цитокинами и хемокинами, которые, как было показано, также влияют на быть под влиянием старения 49.адипоциты 45 и предшественники меланоцитов 46, мезенхимальные стволовые клетки 47, костный мозг, а также предшественники эндотелия 48 также вносят вклад в процесс заживления ран и регулируются различными специфическими цитокинами и хемокинами, на которые также показано влияние старения 49.адипоциты 45 и предшественники меланоцитов 46, мезенхимальные стволовые клетки 47, костный мозг, а также предшественники эндотелия 48 также вносят вклад в процесс заживления ран и регулируются различными специфическими цитокинами и хемокинами, на которые также показано влияние старения 49.

Клеточное старение при хронических ранах

Клеточное старение, характеризующееся остановкой клеточного цикла и ограниченным пролиферативным потенциалом, относится к ответу клетки на повреждение и стресс. Подавляя пролиферацию предраковых клеток, старение играет роль в предотвращении рака. Исследования показали, что клеточное старение также может способствовать заживлению ран в нормальных тканях 50. Другие - менее полезные - эффекты включают индукцию воспаления, связанного со старением и прогрессированием рака 51. Стареющие клетки часто экспрессируют p16 INK4a, ингибитор циклин-зависимой киназы. Таким образом, они принимают сложный фенотип старения, который включает повышенную секрецию множества провоспалительных цитокинов и протеаз и снижение высвобождения факторов роста. Эти секреторные изменения называются секреторным фенотипом, связанным со старением (SASP).Считается, что стойкие стареющие клетки вызывают старение и связанные с возрастом состояния, изменяя тканевое микроокружение и влияя на функцию нормальных или трансформированных клеток поблизости 52. В отличие от стойких стареющих клеток в хронических ранах, временное старение клеток в острых ранах даже оказывает благотворное влияние на процесс заживления. Примечательно, что стареющие клетки в острых ранах удаляются адаптивной иммунной системой, тогда как в хронических ранах это, скорее всего, не так. В контексте острого заживления ран стареющие клетки оказывают благотворное влияние. Например, в моделях острой мышиной раныместное лечение тромбоцитарным фактором роста AA (PDGF-AA) - фактором SASP, секретируемым стареющими фибробластами и эндотелиальными клетками - индуцировало дифференцировку миофибробластов и ускоренное закрытие раны в ранах без старения, что указывает на благотворное влияние SASP на заживление ран 50 . Старые фибробласты и кератиноциты секретируют различные разрушающие матрикс металлопротеиназы (MMPs), среди них MMPs 2, 3 и 9, что указывает на антифибротический эффект 53. С другой стороны, стареющие кератиноциты секретируют антиангиогенный фактор maspin, который, как известно, потенциально ухудшает заживление ран 54. Таким образом, задача состоит в том, чтобы достичь более глубокого понимания клеточного старения, которое позволит нам использовать его преимущества при одновременном подавлении его недостатков 51.Старые фибробласты и кератиноциты секретируют различные разрушающие матрикс металлопротеиназы (MMPs), среди них MMPs 2, 3 и 9, что указывает на антифибротический эффект 53. С другой стороны, стареющие кератиноциты секретируют антиангиогенный фактор maspin, который, как известно, потенциально ухудшает заживление ран 54. Таким образом, задача состоит в том, чтобы достичь более глубокого понимания клеточного старения, которое позволит нам использовать его преимущества при одновременном подавлении его недостатков 51.Старые фибробласты и кератиноциты секретируют различные разрушающие матрикс металлопротеиназы (MMPs), среди них MMPs 2, 3 и 9, что указывает на антифибротический эффект 53. С другой стороны, стареющие кератиноциты секретируют антиангиогенный фактор maspin, который, как известно, потенциально ухудшает заживление ран 54. Таким образом, задача состоит в том, чтобы достичь более глубокого понимания клеточного старения, которое позволит нам использовать его преимущества при одновременном подавлении его недостатков 51.Таким образом, задача состоит в том, чтобы достичь более глубокого понимания клеточного старения, которое позволит нам использовать его преимущества при одновременном подавлении его недостатков 51.Таким образом, задача состоит в том, чтобы достичь более глубокого понимания клеточного старения, которое позволит нам использовать его преимущества при одновременном подавлении его недостатков 51.

Ангиогенез и васкулогенез при хронических ранах

Нарушение роста кровеносных сосудов и снижение мобилизации эндотелиальных предшественников, происходящих из костного мозга, являются другими факторами, способствующими нарушениям заживления ран у пожилых людей 4. Особенно у пациентов с диабетом хронические незаживающие раны связаны с нарушением ангиогенеза и лимфангиогенеза 55. Примерно у 15–25% диабетиков разовьется диабетическая язва стопы, которая представляет собой одно из наиболее частых осложнений и составляет более 80% всех ампутаций голени 56. Экссудаты из диабетических ран, исследованные с помощью масс-спектрометрии, выявили повышенную экспрессию белков с антиангиогенными свойствами 57. Нарушенный ангиогенез ведет к гипоксии и впоследствии гибели клеток из-за апоптоза или некроза 57.

Возможные биомаркеры нарушения заживления ран

За последнее десятилетие бурное развитие-omicsпозволил провести комплексную оценку старения кожи и заживления ран и способствовал идентификации биомаркеров, связанных с нарушением заживления 12, 58. Среди прочего, маркеры, расположенные ниже сигнального пути Wnt (например, повышенная экспрессия ядерного β-катенина и c-myc 44), маркеры эпидермальных стволовых клеток (например, снижение экспрессии богатых лейцином повторов и белка 1, содержащего иммуноглобулиноподобный домен [LRIG 1] и кератин 15 [K15]), члены суперсемейства TGFβ (например, снижение экспрессии рецептора морфогенетического белка кости [BMPR] и лигандов TGFβ I и II), иммуномодулирующих белков (например, снижение экспрессии GATA-связывающего белка 3 (GATA3) и ингибиторов ДНК-связывающих белков 2 и 4 (ID2 и ID4) 44, 59), а также антимикробных пептидов (например,снижение экспрессии кателицидина 60) клинически связано с нарушением заживления у пациентов с хроническими ранами. С другой стороны, маркеры раневой жидкости также были идентифицированы, включая повышенную экспрессию металлопротеиназ (например, MMP-1, 2, 3, 7, 8, 9, 10, 11, 13), снижение экспрессии их ингибиторов (например, TIMP- 1) 61-63, повышение уровня IL-1 и IL-6 64, а также снижение уровня альбумина и общего белка 65. Сообщалось также о системных биомаркерах, связанных с высоким риском развития хронических ран, при этом пациенты с хронической язвой демонстрируют высокие уровни прокальцитонина 66, а также MMP3 и 2 67 в сыворотке крови, а также сниженное количество циркулирующих клеток CD34 + / CD45-dim 68 и микроорганизмов. РНК, такие как miRNA-200b и miRNA-191 69.С другой стороны, маркеры раневой жидкости также были идентифицированы, включая повышенную экспрессию металлопротеиназ (например, MMP-1, 2, 3, 7, 8, 9, 10, 11, 13), снижение экспрессии их ингибиторов (например, TIMP- 1) 61-63, повышение уровня IL-1 и IL-6 64, а также снижение уровня альбумина и общего белка 65. Сообщалось также о системных биомаркерах, связанных с высоким риском развития хронических ран, при этом пациенты с хронической язвой демонстрируют высокие уровни прокальцитонина 66, а также MMP3 и 2 67 в сыворотке крови, а также сниженное количество циркулирующих клеток CD34 + / CD45-dim 68 и микроорганизмов. РНК, такие как miRNA-200b и miRNA-191 69.С другой стороны, маркеры раневой жидкости также были идентифицированы, включая повышенную экспрессию металлопротеиназ (например, MMP-1, 2, 3, 7, 8, 9, 10, 11, 13), снижение экспрессии их ингибиторов (например, TIMP- 1) 61-63, повышение уровня IL-1 и IL-6 64, а также снижение уровня альбумина и общего белка 65. Сообщалось также о системных биомаркерах, связанных с высоким риском развития хронических ран, при этом пациенты с хронической язвой демонстрируют высокие уровни прокальцитонина 66, а также MMP3 и 2 67 в сыворотке крови, а также сниженное количество циркулирующих клеток CD34 + / CD45-dim 68 и микроорганизмов. РНК, такие как miRNA-200b и miRNA-191 69.TIMP-1) 61-63, повышение уровней IL-1 и IL-6 64, а также снижение уровней альбумина и общего белка 65. Сообщалось также о системных биомаркерах, связанных с высоким риском развития хронических ран, при этом пациенты с хронической язвой демонстрируют высокие уровни прокальцитонина 66, а также MMP3 и 2 67 в сыворотке крови, а также сниженное количество циркулирующих клеток CD34 + / CD45-dim 68 и микроорганизмов. РНК, такие как miRNA-200b и miRNA-191 69.TIMP-1) 61-63, повышение уровней IL-1 и IL-6 64, а также снижение уровней альбумина и общего белка 65. Сообщалось также о системных биомаркерах, связанных с высоким риском развития хронических ран, при этом пациенты с хронической язвой демонстрируют высокие уровни прокальцитонина 66, а также MMP3 и 2 67 в сыворотке крови, а также сниженное количество циркулирующих клеток CD34 + / CD45-dim 68 и микроорганизмов. РНК, такие как miRNA-200b и miRNA-191 69.

Клинические особенности хронических ран у пожилых людей

Учитывая большое влияние, которое оно оказывает на морфологию и функцию кожных клеток, гомеостаз внеклеточного матрикса 70 и воспалительные реакции 71, 72 как таковые, старение считается одним из основных факторов, способствующих аберрантному заживлению ран. Кроме того, связанные с возрастом системные заболевания еще больше ухудшают способность кожи заживлять раны. В таблице 1 представлена ​​сводка возрастных заболеваний и причинных факторов, которые могут способствовать развитию хронических ран. Помимо сосудистых заболеваний, состояния, которые могут первоначально проявляться хроническими ранами, включают гематологические нарушения и нарушения свертывания крови, васкулит, нейтрофильные дерматозы, метаболические нарушения, миелопролиферативные заболевания, злокачественные новообразования и инфекции.

  • - Заболевание периферических артерий
  • - Венозная недостаточность
  • - Микроангиопатия (диабетическая, холестериновая эмболия, артериальная гипертензия)
  • - ангиодисплазия
  • - Обструкция лимфотока (первичная, вторичная)
  • - Дефицит протеина С (аутосомно-доминантный / приобретенный)
  • - дефицит протеина S
  • - сопротивление APC
  • - дефицит AT III
  • - Увеличение / дефицит PAI – 1
  • - Антифосфолипидный синдром
  • - Гипофибриногенемия и афибриногенемия
  • - Гипергомоцистеинемия / гомоцистинурия
  • - Заболевания соединительной ткани (например, системная красная волчанка, системный склероз)
  • - Криоглобулинемия
  • - Заболевания, ассоциированные с антинейтрофильными цитоплазматическими антителами (ANCA)
  • - узелковый полиартериит
  • - гангренозная пиодермия
  • - Серповидноклеточная анемия (мутации в гене ß-глобина)
  • - Сфероцитоз (мутации в генах, кодирующих компоненты цитоскелета в эритроцитах)
  • - Талассемия (мутации в гене ß-глобина)
  • - Истинная полицитемия
  • - тромбоцитемия
  • - Множественная миелома
  • - диабетическая невропатия
  • - микоз
  • - Бактериальные и вирусные инфекции
  • - простейшие
  • - Медикамент
  • - амилоидоз
  • - гиперурикемия
  • - Сахарный диабет
  • - Базально-клеточная карцинома
  • - Плоскоклеточная карцинома
  • - Злокачественная меланома
  • - Иммобилизация
  • - недоедание
  • - дефицит адгезии лейкоцитов I, II, III (мутации в молекулах адгезии)
  • - синдром Вернера (мутации в гене геликазы (WRN))
  • - синдром прогерии Хатчинсона – Гилфорда (мутации в гене LMNA)
  • - Хронический гранулематоз (мутации в гене НАДФН-оксидазы)
  • - синдром Клайнфельтера (дефект кариотипа, 47 XXY)
  • - другие

Что касается дифференциальной диагностики хронических ран, расположение изъязвлений может дать ключ к пониманию причинных факторов. Например, венозные язвы ног преимущественно локализуются на внутренней стороне нижних конечностей и могут проявляться такими признаками, как дерматит, отек, липодерматосклероз, гемосидероз или потеря пигмента и расширенные капиллярные петли (называемые атрофией бланш) (рис. 2) 73. С другой стороны, раны, связанные с заболеванием периферических артерий, в первую очередь поражают дистальные области конечностей и часто связаны с болью, ощущением холода и изменением цвета кожи после подъема ноги (Рисунок 3) 74.

С распространенностью 20-40% диабетики, в частности, часто страдают заболеванием периферических артерий 75. Диабетические язвы преимущественно обнаруживаются в более дистальных областях конечностей, в частности, в латеральных или претибиальных частях голени, тыльной стороне стоп, лодыжках, а также в дистальных частях передних стоп и пальцев ног. В то время как невропатия, связанная с диабетом, в первую очередь предрасполагает к подошвенным изъязвлениям, снижение чувствительности наряду с повышенной восприимчивостью к травмам может привести к травмам практически каждой области дистальных отделов конечностей (рис. 4) 75.

Однако при диагностике хронических язв следует учитывать и другие заболевания. Учитывая, что базальноклеточная карцинома и плоскоклеточная карцинома могут клинически проявляться в виде язв на ногах, крайне важно исключить опухолевую язву (Рисунок 5) 72. В редких случаях может произойти злокачественная трансформация хронических ран (язва Марджолина). Кроме того, при дифференциальной диагностике следует учитывать несколько аутоиммунных заболеваний, включая васкулит (рис. 6) и ревматоидный артрит 73, а также метаболические нарушения, такие как кальцифилаксия 74 и нейтрофильные дерматозы, такие как гангренозная пиодермия (рис. 7) 76. Гистологическая оценка биопсии, взятой из краев язвы, может помочь дифференцировать эти состояния. Визуализирующие исследования и обширные анализы крови и мочи должны завершить диагностическое обследование.

Генетические заболевания, включая синдром Клайнфельтера, прогероидные синдромы и иммунологические заболевания, такие как синдром дефицита ТАР и синдром дефицита адгезии лейкоцитов, также связаны с хроническими ранами (обзор в 77). Кроме того, различные лекарства (часто принимаемые пожилыми людьми), влияющие на функцию тромбоцитов, образование сгустков, воспаление и цитотоксичность клеток, могут еще больше замедлить процесс заживления ран (см. Таблицу 2).

  • ▸ Цитотоксические противоопухолевые средства (например, гидроксимочевина, ингибиторы тирозинкиназы, ингибиторы ангиогенеза 108, 109
  • ▸ Системные кортикостероиды 110
  • ▸ Системные нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП) (например, ибупрофен, ацетилсалициловая кислота 111-113)
  • ▸ Антикоагулянты 114
  • ▸ Бисфосфонаты 115
  • ▸ Морфин 116

В свете того факта, что большинство хронических ран в конечном итоге является симптомом основного заболевания и что их лечение может значительно улучшить клинический результат, рекомендуется следовать подробному диагностическому алгоритму (как показано в таблице 3).

  • ▸ Физический осмотр
  • ▸ Медицинский анамнез (например, прием лекарств, сопутствующие заболевания, иммобилизация, недоедание)
  • ▸ Микробный мазок с места раны
  • ▸ Визуализирующие исследования (например, индекс ABI, допплер / дуплексное ультразвуковое исследование, артериограмма, венограмма, магнитно-резонансная ангиограмма)
  • ▸ Гистология (например, для исключения васкулита, злокачественных новообразований)
  • ▸ Анализы крови (например, общий анализ крови, клиническая биохимия, тест на толерантность к глюкозе, протеин / иммунный электрофорез, мочевая кислота, ТТГ, Т4, ТПО, протеин C и S, устойчивость к APC, ATIII, PAI-1, тест активности фибриногена, тест PTT , INR, антифосфолипидные антитела, криоглобулины, криофибриноген, скрининг на ANA, ANCA, AMA, факторы комплемента, RF, гомоцистеин, гемоглобин S, ретикулоциты, тест осмотической ломкости, TPHA / VDRL, серология гепатита, ВИЧ, CRP, скорость оседания эритроцитов)
  • ▸ Общий анализ мочи (например, глюкоза, альбумин, β2-микроглобулин, белки Бенс-Джонса, гомоцистеин)
  • ▸ Тест Гуаяка
  • ▸ Генетический скрининг (например, мутации, кариотипирование)
  • Сокр .:ABI, лодыжечно-плечевой указатель; ТТГ, тиреотропный гормон; Т4, тироксин; ТПО, антитела к тироидной пероксидазе; APC, резистентность к активированному протеину C; ATIII, антитромбин III; PAI-1, ингибитор 1 активатора плазминогена; ЧТВ, частичное тромбопластиновое время; INR, международное нормализованное соотношение; ANA, антинуклеарные антитела; ANCA, антинейтрофильные цитоплазматические антитела; АМА, антимитохондриальные антитела; РФ, ревматоидный фактор; TPHA, анализ гемагглютинацииTreponema pallidum; VDRL, лабораторный тест для исследования венерических заболеваний; ВИЧ, вирус иммунодефицита человека

Проблемы и перспективы лечения хронических ран у пожилых людей

Первым шагом к успешному лечению хронических ран является определение возможных причинных факторов. Более того, планируя стратегию лечения, важно помнить, что ситуация с пожилыми людьми намного сложнее. В этом контексте необходимо решать многофакторные проблемы, включая полипрагмазию 78, мультиморбидность 79 (например, сочетание венозных / артериальных заболеваний и метаболических нарушений), а также нарушения физических и умственных способностей 80.

В зависимости от первопричины терапевтические схемы могут полностью отличаться. Например, пациенты с заболеванием периферических артерий получат большую пользу от реваскуляризации и исключения метаболических нарушений, таких как диабет 74, тогда как пациенты с венозной недостаточностью, как правило, получат пользу от компрессионной терапии 81, а также хирургического или эндовенозного лечения 82. Гликемический контроль, регулярные тесты защитных ощущений, снижение давления, надлежащая перфузия и инфекционный контроль являются главными приоритетами в профилактике и лечении язв диабетической стопы 83. Злокачественные опухоли должны быть широко иссечены, а аутоиммунные заболевания, такие как гангренозная пиодермия и васкулит, должны быть незамедлительно обнаружены и соответственно лечиться 84, 85.

В последние десятилетия консервативное лечение ран с использованием современных повязок и терапии ран отрицательным давлением значительно улучшило клинические результаты (обзор в 86). Однако большинство этих подходов нацелены на локальную раневую среду без учета основных патомеханизмов и заболеваний. На основе достижений, достигнутых в нашем понимании механизмов, участвующих в заживлении ран, были разработаны новые терапевтические стратегии, включая доставку местных факторов роста, таких как рекомбинантный фактор, стимулирующий колонии гранулоцитов-макрофагов человека (rhGM-CSF), фактор, стимулирующий гранулоциты. (G-CSF), фактор роста фибробластов 2 (FGF-2), фактор роста кератиноцитов 1 (KGF-1) и человеческий рекомбинантный тромбоцитарный фактор (rhPDGF) (обзор в 49). Однако, помимо rhPDGF-BB,ни один из указанных факторов роста не стал применяться в повседневной клинической практике. Учитывая сложность микросреды хронической раны - взаимодействия между различными типами клеток и задействованными протеазами - неудивительно, что результаты использования этих факторов при лечении хронических ран не были полностью удовлетворительными. Определенно необходимы дальнейшие исследования, чтобы раскрыть стратегии, которые улучшат их клиническую эффективность.Определенно необходимы дальнейшие исследования, чтобы раскрыть стратегии, которые улучшат их клиническую эффективность.Определенно необходимы дальнейшие исследования, чтобы раскрыть стратегии, которые улучшат их клиническую эффективность.

Методы тканевой инженерии и клеточной терапии также развивались за 87 лет. В одобренных FDA клеточных продуктах для регенеративной терапии, используемых в настоящее время в клинической практике, используются первичные клетки человека. Однако при низких урожайностях и скоростях пролиферации первичные клетки имеют очевидные ограничения и не всегда гарантируют желаемый результат. В рандомизированном контролируемом исследовании аутологичная трансплантация терминальных волосяных фолликулов с использованием перфорированных трансплантатов скальпа вызвала значительно лучшее заживление хронических венозных язв ног, чем перфорированные трансплантаты, полученные из безволосых участков 88. Это можно объяснить тем, что в этих областях больше стволовых клеток волосяных фолликулов. Учитывая достижения в биологии стволовых клеток, а также несколько методов выделения, размножения и приживления стволовых клеток,новые многообещающие стратегии были разработаны для лечения нарушений заживления ран 89. В отличие от других типов стволовых клеток, доклинические исследования показали более благоприятное воздействие на мезенхимальные стволовые клетки (МСК) костного мозга (BM) или жировой ткани (AT), что объясняется их потенциалом мультипотентной дифференцировки, их иммуномодулирующей способностью и Лучшая безопасность 90. Однако низкая способность к приживлению клеток и (транс) дифференцировке является одними из ограничений в использовании этих клеток 91.низкое клеточное приживление и способность к (транс) дифференцировке являются одними из ограничений в использовании этих клеток 91.низкое приживление клеток и способность к (транс) дифференцировке являются одними из ограничений в использовании этих клеток 91.

МСК способствуют ангиогенезу и миграции, и они обладают способностью вызывать регенерацию, а не фиброз в микроокружении раны 91-93. В моделях животных с диабетом системные или местные инъекции, например, BM-MSC и AT-MSC, или местное применение аллогенных недиабетических BM-MSC усиливают закрытие раны и увеличивают ангиогенез 94-96. При язвах диабетической стопы человека имплантация аутологичных BM-MSC значительно улучшает клинические параметры, такие как размер язвы и расстояние ходьбы без боли 97. Помимо ускорения заживления ран, инфузия МСК, как было показано, обращает вспять симптомы диабета у грызунов с диабетом 2 типа 98. В других исследованиях протоколы комбинации антиоксидантных агентов, таких как эпигаллокатехин-3-галлат (EGCG), вместе с МСК способствуют заживлению ран, модулируя хроническое воспаление 99. In vivo,предварительная обработка кожными заменителями гипоксии вызывает закрытие ран за счет уменьшения воспаления и усиления ангиогенеза у диабетических крыс с ишемией задних конечностей 100. Более того, результаты in vitro предполагают, что комбинация AT-MSCs и факторов роста, таких как обогащенная тромбоцитами плазма (PRP), может иметь терапевтический потенциал для заживления и реэпителизации хронических ран in vivo 101. Ma et al. продемонстрировали, что - в отличие от полученных от пожилых доноров - полученные из жировой ткани стволовые клетки, выделенные от более молодых доноров, способны стимулировать способность хозяина к самовосстановлению.может иметь терапевтический потенциал для заживления и реэпителизации хронических ран in vivo 101. Ma et al. продемонстрировали, что - в отличие от полученных от пожилых доноров - полученные из жировой ткани стволовые клетки, выделенные от более молодых доноров, способны стимулировать способность хозяина к самовосстановлению.может иметь терапевтический потенциал для заживления и реэпителизации хронических ран in vivo 101. Ma et al. продемонстрировали, что - в отличие от полученных от пожилых доноров - полученные из жировой ткани стволовые клетки, выделенные от более молодых доноров, способны стимулировать способность хозяина к самовосстановлению.

Они пришли к выводу, что возрастные факторы также следует принимать во внимание при разработке вариантов лечения для регенерации кожи 102.

Эмбриональные стволовые клетки (ESCs) и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPCs) из взрослых соматических клеток также оказались полезными для регенерации ран, однако их использование все еще требует дальнейшей проверки 91. Потенциальное использование кератиноцитов, полученных из hESC, для будущего клинического применения, а также в качестве модели кожи in vitro для изучения физиологии кожи и патогенеза заболеваний находится в стадии разработки 103. Фибробласты и кератиноциты, генерируемые из ИПСК пациентов, были использованы для создания эквивалентов кожи, причем здоровые клетки успешно генерируются из перепрограммированных клеток пациентов с рецессивным дистрофическим буллезным эпидермолизом 104. Безопасность использования iPSCs в настоящее время исследуется, так как эти клетки обнаруживают значительные геномные изменения после репрограммирования 105.Некоторые из проблем безопасности ИПСК включают образование тератом, проблемы трансплантации и аутоиммунные реакции 106.

На основе патологии хронических ран продолжается разработка новых терапевтических возможностей. Йосеф и др. продемонстрировали, что устранение стареющих клеток в эпидермисе путем ингибирования антиапоптотических молекул BCL-W и BCL-XL может привести к увеличению пролиферации стволовых клеток волосяного фолликула 107 и, следовательно, к усилению заживления ран. Кроме того, учитывая идентификацию биомаркеров тканей и раневой жидкости, участвующих в патогенезе хронических ран 58, и открытие микробиомной «сигнатуры» ран 38, 39, в будущем можно ожидать более точного и персонализированного лечения.

В заключение, нарушения заживления ран у пожилых людей связаны с множеством причинных факторов и основных заболеваний. Для достижения удовлетворительных клинических результатов терапевтические стратегии должны - помимо физического состояния пациента - учитывать различные клинические и диагностические параметры. Междисциплинарное лечение этих пациентов, включая дерматологов, терапевтов, эндокринологов, хирургов и онкологов, необходимо для сокращения продолжительности хронических ран и улучшения качества жизни пожилых людей.