Особенности заживления ран у больных с синдромом диабетической стопы

Резюме

Синдром диабетической стопы является тяжелым социально значимым осложнением сахарного диабета. К наиболее драматичным последствиям этого осложнения следует отнести высокие ампутации нижних конечностей. Достаточно сложной проблемой клинической диабетологии являются длительные сроки заживления язвенных дефектов стоп. Цель настоящего обзора - анализ причин, влияющих на заживление язвенных дефектов и его сроки при синдроме диабетической стопы. В статье рассматриваются вопросы патофизиологии в норме, клинические, метаболические и молекулярные особенности заживления язвенных дефектов при синдроме диабетической стопы, методы лечения хронических ран.

Ключевые слова:сахарный диабет, синдром диабетической стопы, заживление ран, хронические раны, маркеры репарации

Эндокринология: новости, мнения, обучение. 2018. Т. 7. № 4. С. 42-47. doi: 10.24411/2304-9529-2018-14005.

Синдром диабетической стопы (СДС) относится к поздним осложнениям сахарного диабета (СД) и характеризуется наличием инфекции, язвы и/или деструкции глубоких тканей, связанных с неврологическими нарушениями и снижением магистрального кровотока в артериях нижних конечностей различной степени тяжести [1]. Одна из самых характерных черт язвенных дефектов при СДС - их склонность к хроническому течению (хронизации) и связанное с этим значительное увеличение сроков заживления. Вследствие вышеописанной ситуации пациент в течение длительного времени не может соблюдать привычный образ жизни. При этом отмечается низкая приверженность к лечению и снижение качества жизни [2, 3]. В данном обзоре рассмотрены особенности заживления ран у больных с СДС и возможные причины, влияющие на их сроки.

Процесс заживления ран в норме

Независимо от вида и объема раны в процессе заживления раневого дефекта выделяют [4]:

1) фазу воспалительных изменений;

2) пролиферативную фазу;

3) фазу эпителизации.

При неосложненном течении продолжительность фазы воспаления занимает от 3 до 5 сут. Действие патофизиологических механизмов этой фазы направлено на остановку кровотечения и очищение раны от бактериальной инвазии, которая всегда сопровождает не только открытые, но и закрытые раневые дефекты. Клинические проявления воспалительных изменений (покраснение, отек, повышение локальной температуры, боль) являются результатами действия вазоактивных субстанций: гистамина (синтезируется тучными клетками), серотонина (секретируется тромбоцитами), брадикинина (высвобождается нейтрофилами). Вышеуказанные вещества приводят к обратимому расширению сосудов мелкого и среднего калибра и, как следствие, к усиленному притоку клеток иммунологической защиты в очаг воспаления.

Вслед за нейтрофилами, выступающими в качестве линии первой защиты и фагоцитирующими чужеродные агенты, в очаг воспаления прибывают макрофаги. Этим клеткам принадлежит одна из ведущих ролей в сложном многокомпонентном процессе заживления ран. Они принимают участие и в элиминации микроорганизмов, и в подготовке раневого ложа к началу пролиферативной фазы. Есть данные о существовании двух классов макрофагов, которые различаются по своей функциональной активности. Макрофаги класса М1 представляют противовоспалительный фенотип клеток. Макрофаги М1 активируются толл-подобными рецепторными лигандами 4-го типа (TLR-4) и интерфероном γ. Макрофаги класса М2 активируются интерлейкинами (ИЛ-4 и ИЛ-13) и высвобождают факторы роста, принимая одну из важнейших ролей в фазе репарации [5-8]. Спустя примерно 72 ч после повреждения в рану мигрируют лимфоциты. Они секретируют лимфокины и различные факторы роста [9].

Завершая фазу воспаления, факторы роста, выделяемые макрофагами, потенцируют приток в очаг повреждения фибробластов - ключевых клеток следующей фазы заживления, пролиферативной.

Пролиферативная фаза. Патофизиологические механизмы, характерные для данной фазы, направлены на восстановление кровотока и заполнение имеющегося дефекта новой тканью. Ангиогенез и синтез грануляционной ткани - основные характерные черты второй фазы процесса заживления ран. Продолжительность данной фазы при неосложненных условиях варьирует от 10 до 30 дней [4]. В синтезе грануляционной ткани ведущая роль принадлежит фибробластам. Они мигрируют в поврежденный участок из интактной окружающей ткани под воздействием различных факторов роста, вырабатываемых макрофагами. Получены данные о том, что выделенные в настоящее время группы фибробластов, по сути, представляют 2 популяции клеток, выполняющих разные функции. Один вид этих клеток синтезирует компоненты экстрацеллюлярного матрикса, такие как протеогликаны и коллаген, а другой обладает функциями плюрипотентных мезенхимальных клеток, способных трансформироваться в другие, например в гладкомышечные и адипоциты [10]. Матрицей для синтеза коллагена служит образовавшийся фибринозный сгусток. Коллаген сначала секретируется в экстрацеллюлярный матрикс в виде проколлагена, а затем расщепляется на концевые сегменты - тропоколлаген. Последние соединяются и образуют нити коллагена, прочность которых зависит от межмолекулярных соединений, определяющих устойчивость коллагена к разрушению [9].

Миграция фибробластов задерживается при наличии в ране некротических тканей, гематом, бактериального загрязнения. Таким образом, репаративные процессы не могут начаться при незавершенном процессе очищения.

Фаза эпителизации завершает процесс заживления и является самой продолжительной. Ее длительность даже при неосложненном течении может достигать 60 сут. Эпителизация начинается со структурных изменений клеток, локализованных у краев раны, позволяющих им начать миграцию. Процесс движения эпителиальных клеток сопряжен с изменением их заряда, что, в свою очередь, приводит к полимеризации внутриклеточного актина для формирования псевдоподий. Для того чтобы клетка передвигалась, формирование псевдоподий должно иметь направленный характер. Если псевдоподии образуются в диаметрально противоположных направлениях или вокруг клетки, движения клетки не происходит [10].

Миграция клеток осуществляется по ровной поверхности, т.е. адекватный процесс эпителизации предполагает, что имеющийся дефект будет заполнен грануляционной тканью полностью. В противном случае клетки эпителия не смогут перемещаться. В процессе эпителизации грануляционная ткань преобразуется в рубцовую [4, 11].

Таким образом, процесс заживления раны состоит из следующих основных компонентов:

1) остановка кровотечения;

2) мобилизация нейтрофилов и макрофагов в очаг воспаления для элиминации инородных веществ, включая бактерии, и подготовки раневого ложа к заполнению новой тканью;

3) ангиогенез, формирование грануляционной ткани и заполнение ею раневого дефекта;

4) эпителизация и образование рубца.

Если рана не заживает в нормальной временной последовательности, она считается хронической. Хронизация процесса заживления раны (превращение острой в длительно незаживающую) может произойти на любой стадии ее репарации. При СДС раневой дефект проходит те же стадии заживления, что и любая другая рана. Однако течение всех фаз заживления нарушается. Следует подчеркнуть, что на процесс заживления язвенных дефектов при СДС влияет множество факторов.

Диабетическая нейропатия

Автономная нейропатия приводит к денервации сосудистой стенки и формированию артериовенозных шунтов. В результате артерии мелкого и среднего калибра теряют возможность к дополнительному расширению и соответственно обеспечению очага повреждения клетками иммунологической защиты. По этой же причине локальные признаки инфицирования раны проявляются менее ярко. Кроме того, сенсомоторная нейропатия ухудшает восприятие и оценку пациентом признаков инфекции, что отрицательно сказывается на своевременности оказания медицинской помощи [12].

Нарушение магистрального кровотока в артериях нижних конечностей у больных СД приводит к ишемии тканей, создает условия для последующего инфицирования язв с отсутствием возможности развития адекватной воспалительной реакции. К тому же в условиях воспаления возникает отек тканей, который дополнительно сдавливает окклюзированные артерии и усугубляет ишемию. Стоит отметить, что для эффективного процесса очищения необходимо адекватное количество молекулярного кислорода. Есть данные, что при падении парциального давления уровня О2 ниже 40 мм рт.ст. макрофаги инактивируются [13]. Кроме того, недостаточная оксигенация тканей приводит не только к нарушению функциональной способности лейкоцитов, но и к снижению выработки коллагена и замедлению эпителизации. Ангиогенез, протекающий одновременно с фазой пролиферации, характеризуется временно повышенной скоростью метаболизма, а следовательно, требует обильного кровоснабжения. В отсутствие последнего поступление макрофагов и фибробластов в ложе раны прекращается, что препятствует регенерации ткани [4, 13].

Повышенный уровень глюкозы крови негативно влияет практически на все стадии заживления. Прежде всего он снижает возможность лейкоцитов мигрировать в зону воспаления и поглощать микроорганизмы. Кроме того, процесс фагоцитоза нарушен в условиях гипергликемии, что также замедляет процесс очищения раны и создает условия для хронизации процесса. Необходимо отметить, что при нормогликемии у больных СД подобных нарушений, как правило, не бывает [14].

Конечные продукты гликирования имеют высокое сродство к нейтрофилам, в результате чего эти клетки не могут достичь зоны поражения, что неизбежно влечет за собой быстрое распространение инфекционного процесса и замедление скорости течения первой фазы [15]. У больных СД была выявлена высокая экспрессия рецепторов к конечным продуктам гликирования на мембране фибробластов [10]. В эксперименте продемонстрировано, что конечные продукты гликирования подавляют пролиферацию фибробластов [16]. Кроме того, в многочисленных исследованиях доказано, что культивирование дермальных фибробластов в среде с высоким уровнем глюкозы и наличием конечных продуктов гликирования приводит к подавлению пролиферации, снижению синтеза коллагена и гиалуроновой кислоты, нарушению экспрессии или активности провоспалительных цитокинов и факторов роста [10].

Влияние факторов роста, присутствующих в организме в небольших количествах и участвующих в нормальном процессе заживления, при СД изменяется.

Факторы роста, стимулирующие процесс ангиогенеза, пролиферации, формирования компонентов внеклеточного матрикса (ВКМ), в хронических ранах подвергаются разрушающему действию протеаз, уровень которых значительно превышает нормальные показатели. При этом протеолизу подвергаются не только факторы роста, но и рецепторы к ним, а также компоненты ВКМ [17]. Таким образом, эти биологически активные вещества становятся неактивными и процесс регенерации язв замедляется. В таблице указаны факторы роста, их функция в процессе заживления в норме и экспрессия при СДС.

Роль матриксных металлопротеиназ и их ингибиторов в процессе заживления ран

Матриксные протеиназы относятся к семейству Zn-зависимых эндопептидаз, которые обеспечивают деградацию белковых компонентов межклеточного матрикса и базальных мембран. В настоящее время описано более 20 различных матриксных металлопротеиназ (ММП) человека. На основании первичной структуры, субстратной специфичности и клеточной локализации эти ферменты делят на 4 основные подсемейства: коллагеназы, желатиназы, стромелизины и мембраносвязанные ММП. Тканевые ингибиторы матриксных металлопротеиназ (ТИМП) регулируют ферментативную активность ММП и их активацию. Нормальным условием течения физиологических процессов в ране является поддержание равновесия между активностью ММП и их ингибиторов. Нарушение этого равновесия может оказывать негативное воздействие на состав межклеточного матрикса и влиять на различные функции клеток, включая их способность к адгезии, миграции и дифференциации. Таким образом, ММП и TИMП можно рассматривать в качестве биохимических маркеров, позволяющих количественно оценивать процесс регенерации трофических язв при СД. В настоящее время созданы и продолжают разрабатываться перевязочные материалы, влияющие на уровни MMП и TИMП в ране [20].

У больных с хроническими трофическими нарушениями нижних конечностей повышен уровень ММП и снижены уровни ТИМП, что приводит к нарушению фаз репарации и изменению процессов регенерации [21, 22].

Есть данные, что снижение уровня ММП более чем в 2 раза свидетельствует о положительной динамике репаративных процессов, а отсутствие изменений указывает на замедление эпителизации [20].

Сопутствующая соматическая патология

Отрицательное влияние на репаративные процессы оказывают и другие факторы, в частности печеночная, почечная и сердечная недостаточность, вызывающие появление околораневых отеков. При этом кожные покровы более подвержены бактериальной инфекции. Выявлено достоверное снижение скорости эпителизации язвенных дефектов у больных с сопутствующей нефропатией [22, 23]. Снижение остроты зрения у больных диабетом препятствует раннему обнаружению и должному уходу за поврежденной кожей.

Заключение

Таким образом, у больных СД, осложненным СДС, за счет комплексного негативного воздействия вышеуказанных факторов нарушается течение всех фаз заживления раневого дефекта. Прежде всего первая фаза (воспалительных изменений) принимает затяжной характер вследствие того, что клетки (нейтрофилы, макрофаги), играющие ключевую роль в процессе очищения, не могут адекватно выполнять свою функцию в условиях гипергликемии. При незавершенной фазе воспаления, наличии в ране чужеродных агентов и некротических масс отсутствуют условия для начала второй фазы - регенерации. Функциональная активность основных клеток второй фазы - фибробластов - снижена. В результате не происходит полноценного синтеза грануляционной ткани и последующей эпителизации.

В этой связи следует особо подчеркнуть, что при лечении пациентов с СДС для заживления язвенных дефектов необходимо учитывать все вышеуказанные особенности. Лечение должно носить комплексный характер и выполняться в специализированных учреждениях. В первую очередь необходимо оценить состояние магистрального кровотока в пораженной конечности. При выявлении ишемии конечности пациент незамедлительно должен быть проконсультирован сосудистым хирургом для выявления возможности восстановления кровотока. Дальнейшее лечение такого пациента должно проводиться совместно с сосудистым хирургом. Одновременно необходимо обеспечить полноценное очищение раны от некротических масс и микробной инвазии. С этой целью проводится обязательная обработка раны, включая хирургическую, с использованием местных антисептических средств. При наличии показаний назначаются системные антимикробные средства. Для полноценного течения фаз заживления пораженная конечность должна быть разгружена, на рану не должна оказывать давление масса тела. Выбор местного лечения зависит от фазы заживления раны. В ряде ситуаций наблюдение за пациентом проводится вместе с гнойным хирургом, хирургом-ортопедом, т.е. применяется междисциплинарный подход к ведению пациента с СДС. При использовании вышеуказанных методов в подавляющем большинстве случаев удается достичь заживления ран без ампутаций нижней конечности [24, 25].

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Литература

1. Профилактика и лечение заболеваний стопы при диабете. Руководство, документы и рекомендации. Международный консенсус по диабетической стопе 2015. Обзор клинической практики. Руководство, термины и критерии оценки. Полная русскоязычная версия. 2016 г. 163 с.

2. Vileikyte L. Psychological and behavioural issues in diabetic Neuropathic foot ulceration // The Foot in Diabetes. Chichester, etc : John Wiley and Sons, 2000. P. 121-131.

3. Weinger K., Smaldone A. Psychosocial and educational implications of diabetic foot complications // The Diabetic Foot. 2nd ed. Humana Press, 2006. P. 507-523.

4. Костюченок Б.М., Даценко Б.М. Раны и раневые инфекции. М. : Медицина, 1990. С. 186-297.

5. Mahdavian Delavary B., Van der Veer W.M., van Egmond M. Macrophages in skin injure and repair // Immunobiology. 2011. Vol. 216. P. 753-762.

6. Rodriguez-Prados J.C., Traves P.G., Cuenca J. et al. Substrate fate in activated macrophages: a comparison between innate, classic, and alternative activation // J. Immunol. 2010. Vol. 185. P. 605614.

7. Mills C.D. Ml and M2 macrophages: oracles of health and disease // Crit. Rev. Immunol. 2012. Vol. 32. P. 463-488.

8. Wang N., Liang H., Zen K. Molecular mechanisms that influence the macrophage M1-M2 polarisation balance // Front. Immunol. 2014. Vol. 5. P. 605-614.

9. Chun Qing. The molecular biology in wound healing and nonhealing wound // Chin. J. Traumatol. 2017. Vol. 20. P. 189-193.

10. Hu M.S., Moore A.L., Longaker M.T. SFRP2/DPP4 and FMO1/LSP1 define major fibroblast population in human skin // J. Invest. Dermatol. 2018. Vol. 138, N 4. P. 729-730.

11. Методическое руководство по лечению ран. М. : Пауль Хартман, 2000. С. 35-36.

12. Boulton A.J.M. The pathway to ulceration: aetiopathogenesis // The Foot in Diabetes. 3rd ed. Chichester, etc : John Wiley and Sons, 2000. P. 19-31.

13. Clerici G., Faglia E. Saving the limb in diabetic patients with ischemic foot lesions complicated by acute infection // Int. J. Low Extrem. Wounds 2014. Vol. 13, N 4. P. 273-293.

14. Cherry G., Hughes M.A. Wound healing // Oxford Textbook of Surgery. 2nd ed. / eds P.J. Morris, W.C. Wood. Oxford : Oxford University Press, 2000. Vol. 1. P. 130-159.

15. Glowacka E., Banasik M., Lewkowicz P. The effect of LPS on neutrophilis from patients with high risk of type 1 diabetes mellitus in relation to IL-8, IL-10 and IL-12 production and apoptosis in vitro // Scand. J. Immunol. 2002. Vol. 55. P. 210-217.

16. Wang M.J., Qing C., Liao Z.J. The biological characteristics of dermal fibroblast of the diabetic rats with deep-partial thickness scald // Zhonghua Shao Shang Za Zhi. 2006. Vol. 22. P. 42-45.

17. McCarty S.M., Percival S.L. Proteases and delayed wound healing // Adv. Wound Care. 2013. Vol. 2. P. 438-447.

18. Rafrhi H. Genetic and epigenetic events in diabetic wound healing // Int. Wound J. 2011. Vol. 8, N 1. P. 12-21.

19. Steed D. Role of growth factors in the treatment of diabetic foot ulceration // The Diabetic Foot. 2nd ed. Humana Press, 2006. P. 447-459.

20. Мыскина Н.А. Клинико-лабораторные маркеры эффективности консервативной терапии трофических язв у больных сахарным диабетом : дис. ... канд. мед. наук. М., 2003.

21. Martins V.L., Caley M., O'Toole E.A. Matrix metalloproteinases and epidermal wound repair // Cell Tissue Res. 2013. Vol. 351. P. 255-268.

22. Страхова Г.Ю. Особенности клиники, диагностики и консервативного лечения больных с нейропатической формой синдрома диабетической стопы и диабетической нефропатией : дис. ... канд. мед. наук. М., 2008.

23. Neil J.A., Knuckey C.J., Tanenberg R.J. Prevention of foot ulcers in patients with diabetes and end stage renal disease // Nephrol. Nurs. J. 2003. Vol. 30, N 1. P. 39-43.

24. Prompers L., Schaper N., Apelqist J., Edmonds M. et al. Prediction of outcome in individuals with diabetic foot ulcers: focus on the differences between individuals with and without peripheral arterial disease. The EURODIALE Study // Diabetologia. 2008. Vol. 51. P. 747-755.

25. Комелягина Е.Ю., Анциферов М.Б., Волковой А.К., Сабан-чиева Н.И. и др. Междисциплинарный подход к ведению больных с синдромом диабетической стопы в амбулаторной практике // Клин. мед. 2016. № 2. С. 127-133.

References

1. Prevention and treatment of diabetic foot. Guidelines, documents and recommendations. International consensus on the diabetic foot 2015. Review of clinical practice. Guidelines, terms and evaluation criteria. Full Russian version. 2016: 163 p. (in Russian)

2. Vileikyte L. Psychological and behavioural issues in diabetic Neuropathic foot ulceration. In: The Foot in Diabetes. Chichester, etc: John Wiley and Sons, 2000: 121-31.

3. Weinger K., Smaldone A. Psychosocial and educational implications of diabetic foot complications. In: The Diabetic Foot. 2nd ed. Humana Press, 2006: 507-23.

4. Kostuchenok B.M., Datsenko B.M. Wound and wound infection. Moscow: Meditsina, 1990: 186-297. (in Russian)

5. Mahdavian Delavary B., Van der Veer W.M., van Egmond M. Macrophages in skin injure and repair. Immunobiology. 2011; 216: 753-62.

6. Rodriguez-Prados J.C., Traves P.G., Cuenca J., et al. Substrate fate in activated macrophages: a comparison between innate, classic, and alternative activation. J Immunol. 2010; 185: 605-14.

7. Mills C.D. M1 and M2 macrophages: oracles of health and disease. Crit Rev Immunol. 2012; 32: 463-88.

8. Wang N., Liang H., Zen K. Molecular mechanisms that influence the macrophage M1-M2 polarisation balance. Front Immunol. 2014; 5: 605-14.

9. Chun Qing. The molecular biology in wound healing and nonhealing wound. Chin J Traumatol. 2017; 20: 189-93.

10. Hu M.S., Moore A.L., Longaker M.T. SFRP2/DPP4 and FMO1/LSP1 define major fibroblast population in human skin. J Invest Dermatol. 2018; 138 (4): 729-30.

11. Guidelines on wound management. Moscow: Paul' Khartman, 2000: 35-6. (in Russian)

12. Boulton A.J.M. The pathway to ulceration: aetiopathogenesis. In: The Foot in Diabetes. 3rd ed. Chichester, etc: John Wiley and Sons, 2000: 19-31.

13. Clerici G., Faglia E. Saving the limb in diabetic patients with ischemic foot lesions complicated by acute infection. Int J Low Extrem Wounds 2014; 13 (4): 273-93.

14. Cherry G., Hughes M.A. Wound healing. In: P.J. Morris, W.C. Wood (eds). Oxford Textbook of Surgery. 2nd ed. Oxford: Oxford University Press, 2000; 1: 130-59.

15. Glowacka E., Banasik M., Lewkowicz P. The effect of LPS on neutrophilis from patients with high risk of type 1 diabetes mellitus in relation to IL-8, IL-10 and IL-12 production and apoptosis in vitro. Scand J Immunol. 2002; 55: 210-17.

16. Wang M.J., Qing C., Liao Z.J. The biological characteristics of dermal fibroblast of the diabetic rats with deep-partial thickness scald. Zhonghua Shao Shang Za Zhi. 2006; 22: 42-5.

17. McCarty S.M., Percival S.L. Proteases and delayed wound healing. Adv Wound Care. 2013; 2: 438-47.

18. Rafrhi H. Genetic and epigenetic events in diabetic wound healing. Int Wound J. 2011; 8 (1): 12-21.

19. Steed D. Role of growth factors in the treatment of diabetic foot ulceration. In: The Diabetic Foot. 2nd ed. Humana Press, 2006: 447-59.

20. Miskina N.A. Clinical and metabolic markers of conservative treatment of diabetic foot ulcers: Diss. Moscow, 2003. (in Russian)

21. Baker E.A., Leaper D.J. Profiles of matrix metalloproteinase and their tissue inhibitors in intraperitoneal drainage fluid: relationship to healing. Wound Rep Reg. 2003; 11 (4): 268-74.

22. Strahova G.Yu. Peculiar properties of clinical features, diagnosis and conservative treatment in patients with neuropathic form of diabetic foot syndrome and diabetic nephropathy: Diss. Moscow, 2008. (in Russian)

23. Neil J.A., Knuckey C.J., Tanenberg R.J. Prevention of foot ulcers in patients with diabetes and end stage renal disease. Nephrol Nurs J. 2003; 30 (1): 39-43.

24. Prompers L., Schaper N., Apelqist J., Edmonds M., et al. Prediction of outcome in individuals with diabetic foot ulcers: focus on the differences between individuals with and without peripheral arterial disease. The EURODIALE Study. Diabetologia. 2008; 51: 747-55.

25. Komelyagina E.Yu., Antsiferov M.B., Volkovoy A.K., Sabanchi-eva N.I., et al. Multidisciplinary team approach in out-patient diabetic foot management. Klinicheskaya Meditsina [Clinical Medicine]. 2016; (2): 127-33. (in Russian)

Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License («Атрибуция - Всемирная»)

ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
Александр Сергеевич Аметов
Заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой эндокринологии, заведующий сетевой кафедрой ЮНЕСКО по теме "Биоэтика сахарного диабета как глобальная проблема" ФГБОУ ДПО РМАНПО Минздрава России (Москва)"
Вскрытие

Журналы «ГЭОТАР-Медиа»