معلومة

شفاء الجروح السطحية الجلدية

شفاء الجروح السطحية الجلدية


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

كيف يشفي الجسم الجرح الجلدي دون نزيف؟ أصبت بجرح تلاشت فيه طبقة سميكة من الجلد وكان مؤلمًا جدًا للمس. كان بإمكاني رؤية الجرح يفرز سائلًا صافًا بدلاً من تشكيل قشرة كما هو الحال في جرح الدم. ما هو هذا السائل المصفر السميك الذي يفرز وهل يشكل بشرة جديدة؟


يتكون الجلد من طبقات ، أعلاها طبقة البشرة. يمكن تآكل الطبقات العليا من البشرة (الخلايا الجافة والمسطحة المكدسة معًا بإحكام ، وبسمك متفاوت في أجزاء مختلفة من الجسم) ، مما يترك طبقات البشرة العميقة (بالقرب من الأوعية الدموية الكامنة) مكشوفة. نظرًا لوجود النهايات العصبية المحيطية في هذه المنطقة ، فإن الجرح مؤلم. الجرح الذي لا يمتد إلى الأدمة لا ينزف (على سبيل المثال ، يمكن للحرق من الدرجة الثانية أن يرفع الطبقات العليا من البشرة من الطبقات العميقة ؛ لن يتجمع الدم في البثرة ، لكن الجرح مؤلم. قشر الجرح أعلى الفقاعة ، ولديك حالة مماثلة.

نظرًا لأن سطح الجلد لم يعد موجودًا ، فإن السوائل (كما هو الحال مع البثور ، لا تحتوي على خلايا الدم الحمراء) تتسرب من الأوعية الدموية. في البداية ارتشاح ، يمكن أن يكون أيضًا إفرازًا. ولا تحتوي على الخلايا اللازمة لتجديد الطبقات العليا من الجلد. يحتوي على العديد من البروتينات الموجودة في المصل وقد تحتوي على خلايا الدم البيضاء التي تساعد على محاربة العدوى.

يتم إنشاء خلايا جديدة من طبقات الخلايا العميقة (الخلايا القاعدية) التي لا تزال سليمة. تنمو من قاع الجرح ، إذا جاز التعبير. تحافظ القشرة المتكونة من السائل المجفف على رطوبة الطبقة الموجودة تحتها ، مما يوفر بيئة جيدة لنمو الخلايا.

البشرة وتجديدها بالخلايا الجذعية


شفاء الجروح السطحية الجلدية - علم الأحياء

يعد التئام الجروح عملية معقدة غير مفهومة تمامًا. يشارك في التئام الجروح الطبيعي العديد من أنواع الخلايا وعوامل النمو والبروتينات الأخرى ، من بين عوامل مؤثرة أخرى. تخضع جميع الأنسجة إلى درجة معينة من إصلاح / تجديد الأنسجة. تختلف العملية باختلاف الأنسجة ، ولكنها تتبع تطورًا ثابتًا بشكل عام.
نتيجة التئام الجروح ، أو إصلاح الأنسجة ، هو استبدال الخلايا القابلة للحياة بالخلايا الميتة. يمكن أن يحدث هذا عن طريق التجديد أو الاستبدال. في عملية التجديد ، يتم استبدال الخلايا بنفس الأنواع التي فقدت ويتم استعادة وظيفة الأنسجة بشكل عام. عند الاستبدال ، يتم استبدال الأنسجة في النهاية بنوع مختلف من الأنسجة ، وهو النسيج الندبي. تلتئم معظم الجروح من خلال مزيج من العمليتين ، تركيبة محددة اعتمادًا على نوع النسيج وطبيعة الجرح ومدى انتشاره. [1] من الناحية المثالية ، سوف يلتئم الجرح تمامًا عن طريق التجدد. يحدث الشفاء في الأنسجة الظهارية الرخوة مع الإجراءات المتزامنة لثلاث ظواهر أساسية: تقلص الجرح ، وتشكيل النسيج الحبيبي ، وإعادة التجلط. [2]

إصلاح الجلد مشابه لإصلاح الجروح في الأنسجة الأخرى ، وخاصة الأنسجة الظهارية. ومع ذلك ، فإن أحد الاختلافات المهمة هو أن الجلد يتعرض للهواء والبيئة الخارجية. من المحتمل أن يكون التطور قد تسبب في إصلاح الجرح في الجلد للتكيف والتأكيد على بقاء الكائن الحي عن طريق منع العدوى على وظيفة الأنسجة المستبدلة. يقوم النسيج الندبي بإغلاق الجرح المفتوح بشكل فعال ، ولكنه يوفر وظائف ضعيفة مقارنة بالنسيج الأصلي. توفر المخاوف المتعلقة بمستحضرات التجميل الرغبة في تحسين التئام الجروح مع تندب أقل ، ولكن ربما يكون ذلك على حساب وقت الشفاء الطويل.

بعد إصابة الجلد ، تتشكل جلطة دموية ، قد تكون قادرة أو لا تكون قادرة على سد فجوة الجرح تمامًا ، اعتمادًا على حجمها. تؤدي الاستجابة الالتهابية إلى توسع الأوعية وتجلب أعدادًا متزايدة من خلايا الدم إلى المنطقة. تغزو العدلات المنطقة وتبتلع البكتيريا وحطام الأنسجة للمساعدة في تطهير المنطقة لإصلاحها. تهاجر الخلايا الليفية إلى الجلطة وتنتج الكولاجين ومكونات المصفوفة خارج الخلية الأخرى. يتم تكسير الجلطة في النهاية واستبدالها بنسيج حبيبي ، يتكون من الخلايا الليفية والكولاجين والشعيرات الدموية. تتشكل الندبة عندما تستمر كمية كبيرة من هذا النسيج الحبيبي بعد التئام الجرح. في الجروح الكبيرة ، تتشكل كمية كبيرة من الأنسجة الحبيبية ويحدث تقلص الجرح نتيجة تقلص الأرومات الليفية في النسيج الحبيبي. يمكن أن يؤدي تقلص الجرح إلى ندوب كبيرة ومشوهة / موهنة. [1]
يوجد أدناه مخططات لعملية التئام الجرح الجلدي في اليوم الثالث واليوم الخامس. انقر فوق الصور للحصول على مناظر أكبر.


مصدر الصور: المرجع [14]

باستخدام استراتيجيات هندسة الأنسجة ، قد يكون من الممكن تقليل تكوين الأنسجة الندبية وبدلاً من ذلك تعزيز تجديد الأنسجة بدلاً من الاستبدال في جروح البشرة والجروح الجلدية. بالاقتران مع المضادات الحيوية الموضعية لمنع العدوى ، يمكن أن يؤدي تنظيم نشاط الخلايا الليفية وتكوين الأنسجة الحبيبية إلى تقليل تكوين الندبات. المرهم الموضعي الذي من شأنه أن يقلل من تكوين النسيج الندبي ويعزز التجدد في التطبيقات الجلدية سيكون له تطبيقات سريرية وجراحية رائعة ، بالإضافة إلى استخدامه كخيار علاج ذاتي للجروح السطحية.


مفتاح الجراحة التجميلية

الملخص

باعتباره الحاجز الخارجي للبيئة ، فإن الجلد هو العضو الأكثر تحديًا من قبل مجموعة من عوامل الإجهاد الخارجية التي يمكن أن تؤدي إلى تلف الخلايا واضطراب الحاجز. طور الجلد آليات معقدة لحماية نفسه بعد الإصابات ، بما في ذلك استعادة سلامة الأنسجة ووظيفتها بسرعة. على مدى العقدين الماضيين ، تم اكتساب رؤى كبيرة في المسارات الخلوية والجزيئية التي تنظم استجابة التئام الجروح. تم تطوير استراتيجيات متعددة لمحاولة تعزيز آليات الإصلاح الذاتية ، سواء في الأنظمة التجريبية أو من خلال الأساليب السريرية. ومع ذلك ، فإن الآليات الدقيقة التي تؤدي إلى فشل إصلاح الجلد وتقرحات الجلد المزمنة والمتمردة لا تزال غير مفهومة جيدًا. وبالتالي ، فإن التئام الجروح السيئ الذي يمكن أن يتبع الصدمات والإجراءات الجراحية أو يرتبط بالاضطرابات المزمنة (مثل ارتفاع ضغط الدم الوريدي وتصلب الشرايين والسكري) يؤثر على ملايين الأشخاص في جميع أنحاء العالم. تمثل تقرحات الجلد المزمنة تحديًا تشخيصيًا وعلاجيًا شائعًا. من أجل تقديم علاجات فعالة جديدة ، نحتاج إلى فهم أفضل للتغاير والفيزيولوجيا المرضية الجزيئية المعقدة للجروح المزمنة.

الكلمات الدالة

التئام الجروح هو عملية بيولوجية معقدة وديناميكية ، تتكون من ثلاث مراحل متتالية: الالتهاب ، وتكوين الأنسجة ، وإعادة تشكيل الأنسجة.

يتطلب التئام الجروح الفعال تزامنًا بين تفاعلات الخلية والخلية والمصفوفة بالإضافة إلى تفاعل السيتوكينات

بروتينات المصفوفة خارج الخلية عبارة عن جزيئات متعددة الوظائف ترتبط مباشرة بمستقبلات سطح الخلية (مثل الإنتجرينات) وتؤثر على تأثيرات عوامل النمو على الخلايا (مثل TGF-β)

في الأطفال والبالغين ، تمثل استجابة التئام الجروح الجلدية عملية تعويضية يمكن أن تؤدي إلى تليف (ندبة) ، بينما يمكن أن تلتئم أنسجة الجنين المصابة تمامًا بدون تليف ، في عملية تشبه التجدد

يرتبط عدد من الاضطرابات الطبية (مثل ارتفاع ضغط الدم الوريدي وتصلب الشرايين وداء السكري) بالإضافة إلى المزيد من العوامل المحلية (مثل الضغط والعدوى) بالجروح المزمنة غير القابلة للشفاء

مقدمة

استعادة سلامة الجلد والتوازن بعد الإصابة هي عملية أساسية تضمن البقاء على قيد الحياة. الهدف الأساسي من استجابة التئام الجروح هو إعادة إنشاء حاجز جلدي وظيفي في أسرع وقت ممكن. من الناحية المثالية ، فإن استجابة التئام الجروح من شأنها أن تؤدي إلى تجديد كامل لأنسجة الجلد وبنيته الملحقة ، مع استعادة كاملة لوظيفة الجلد الأصلية ومورفولوجيا. لسوء الحظ ، لا تكون هذه غالبًا النتيجة النهائية لإصلاح الجرح وتختلف جودة أنسجة الجلد حديثة التكوين بشكل كبير.

التجديد مقابل الإصلاح

عند الأطفال والبالغين ، تؤدي استجابة التئام الجروح بشكل مميز إلى التليف ، أي تكوين ندبة. بالإضافة إلى ذلك ، قد تفشل هياكل الملحقات (مثل بصيلات الشعر والعرق والغدد الدهنية) وكذلك مكونات المصفوفة خارج الخلية الجلدية في التجدد ، مما يؤدي إلى فقدان وظيفة الجلد الطبيعية وضعف التشكل. نظرًا لأنه ليس مثاليًا ، يُشار إلى هذا النوع من التئام الجروح أحيانًا على أنه عملية تعويضية. في المقابل ، يمكن لجلد الجنين المصاب أن يلتئم تمامًا أثناء عملية التطور الجنيني. وبالتالي ، فإن العملية تشبه التجديد.

تظل الآليات الأساسية التي تحدد ما إذا كان تجديد الأنسجة مقابل إصلاح الأنسجة لغزًا. نأمل أن تأتي الأفكار من الدراسات التجريبية في الكائنات الحية متعددة الخلايا الأخرى (مثل البرمائيات والأسماك) التي تحتفظ طوال حياتها البالغة بالقدرة على تجديد الأنسجة بعد الإصابة ، وكذلك من دراسات إصلاح الجروح في جلد الجنين. في المستقبل ، يمكن أن تؤدي هذه الأفكار إلى طرق لتحويل الإصلاح إلى تجديد ، ونتيجة لذلك ، توفير علاجات جديدة تتيح التئام الجروح بأقل قدر من الندوب.

تأثير الاستجابة المناعية على التئام الجروح

يلعب جهاز المناعة ، بما في ذلك الأذرع الفطرية والتكيفية للاستجابة المناعية ، دورًا مهمًا في التئام الجروح. من خلال التأثير على آليات الإصلاح المتعددة (مثل تكوين الأوعية ، وترسب النسيج الضام ، والتكوين الظهاري) ، يكون للالتهاب تأثير على جميع مراحل استجابة الإصلاح وفي النهاية مدى التندب (الشكل 141.1). في عدد من النماذج ، يبدو أن هناك علاقة عكسية بين شدة الاستجابة المناعية الالتهابية والقدرة على الخضوع للتجديد ، مع تفاعلات مناعية غير مناسبة تؤدي إلى تلف الأنسجة وإضعاف إصلاح الأنسجة. ومع ذلك ، فقد تم تحدي هذا النموذج مؤخرًا من خلال الدراسات التي أجريت على العديد من الكائنات الحية النموذجية حيث وُجد أن الإشارات الالتهابية ضرورية لتعزيز الإصلاح في الوقت المناسب ولتحفيز العمليات الأساسية المشاركة في التجديد. وتجدر الإشارة إلى أن هذه النتائج الجديدة وغير المتوقعة ظهرت من التحقيقات التي استخدمت نماذج راسخة في مجال تجديد الأنسجة (وليس علم المناعة).

يتم الحفاظ على آليات إصلاح الأنسجة وتجديدها تطوريًا

البرمائيات

من بين الفقاريات ، تعتبر البرمائيات والأسماك استثنائية في قدرتها على تجديد الأنسجة والأعضاء الكاملة تشريحياً والوظيفية بالكامل خلال مرحلة البلوغ. على وجه الخصوص ، يمكن لبرمائيات القيلة البولية (سمندل الماء والسمندر) تجديد مجموعة من الأعضاء والأنسجة. ركزت الدراسات الخلوية والجزيئية بشكل أساسي على تجديد الأطراف بعد البتر ، ومؤخراً أظهرت مثل هذه الدراسات على السمندل البالغ أن التدفق الفوري للبلاعم بعد تلف الأنسجة (الذي يسبق تكوين المأرمة) كان مكونًا أساسيًا للتجديد.

الزرد

يمثل الزرد أيضًا نموذجًا تقليديًا وقيِّمًا لدراسة التجديد. تحافظ أسماك الزرد البالغة على القدرة على التجدد ، ليس فقط بعد بتر الزعنفة الذيلية ، ولكن أيضًا بعد إصابة الجلد. من المثير للاهتمام ، في كل من تجديد الجلد والزعنفة ، وجود تسلل للخلايا الالتهابية النخاعية ، مما يشير إلى أن التجدد من حيث المبدأ يمكن أن يحدث في وجود إشارات التهابية. وبالتالي ، من خلال فحص التئام جروح الجلد في الزرد ، قد يكون من الممكن التمييز بين وسطاء الالتهاب النافع والضار وكيفية تأثيرها على تكوين الندبة.

الثدييات

تمت دراسة آثار الالتهاب على التجدد والإصلاح أيضًا في الثدييات ، في الفئران بشكل أساسي ، ولكن أيضًا في البشر. بالإضافة إلى نماذج الفئران المعدلة وراثيا ، فإن نماذج الفئران المكررة التي تسمح باستنفاد خلايا مناعية محددة ومحددة زمنيا قد كشفت وظائف محددة وحاسمة لسلالات الخلايا المناعية الفردية في إصلاح الجلد. على سبيل المثال ، قدموا أدلة على أنه إلى جانب دورهم المركزي في إزالة مخلفات الخلايا والكائنات الحية الدقيقة ، فإن الضامة تمارس وظائف متميزة خلال مراحل الإصلاح المختلفة. والجدير بالذكر أن الضامة التي يتم تجنيدها مباشرة بعد الإصابة ضرورية لتحريض براعم الأوعية الدموية وتكوين الأوعية. أيضًا ، عندما يبدأ الجرح في الانقباض ، هناك تنشيط للالتصاق البؤري كيناز / كيناز منظم بالإشارة خارج الخلية (FAK-ERK) داخل الخلايا الليفية مما يؤدي إلى إطلاق مركب كيموكين 2 (CCL2) ، وهو أحد الكيميائيات الرئيسية المعروفة بتوجيه الخلية الأحادية / تجنيد الضامة. وبالتالي ، من المتصور وجود تفاعل حميم بين الضامة والخلايا الليفية.

في ظل وجود جهاز مناعي وظيفي ، يمكن أن تخضع الفقاريات العليا ، بما في ذلك القوارض والبشر ، لتجديد أطراف الأصابع بعد البتر. في السابق ، كان يُعتقد أن المأرمة ، وهي مجموعة خلايا متعددة القدرات غير متمايزة مشتقة من الخلايا الناضجة عن طريق عدم التمايز ، مسؤولة عن تجديد الرقم البعيد للفأر. ومع ذلك ، كشف رسم خرائط المصير الوراثي الأخير والتحليل النسيلي للخلايا الفردية أن مجموعة واسعة من الخلايا الجذعية / الخلايا السلفية المقيدة النسب ساهمت في استعادة الرقم البعيد للفأر ، بدلاً من خلايا مأرمة متعددة القدرات. في البشر ، يمكن أن يتبع إصابات البتر المُدارة بشكل متحفظ عند الأطفال (وليس البالغين) استعادة محيط الإصبع ، وبصمات الأصابع ، والإحساس الطبيعي ووظيفة الإصبع ، مع الحد الأدنى من التندب. في حين أن الآليات الجزيئية الكامنة وراء هذه الظاهرة غير مفهومة حتى الآن ، نأمل أن يسمح التحقيق في الآليات المحفوظة في النماذج غير البشرية التي يسهل تتبعها ، بالاستقراء للبشر.

الآثار السريرية

المسببات الأساسية للقرحة المزمنة غير القابلة للشفاء متعددة العوامل (انظر الفصل 105). ويشمل نقص الأكسجة الناتج عن أمراض الأوعية الدموية أو الضغط المستمر والعدوى والالتهاب المستمر. لا تزال كيفية إعاقة هذا الأخير للاستجابة الشافية غير مفهومة جيدًا ، ولكن يُعتقد أن زيادة نشاط الأنزيم البروتيني (مثل البروتينات المعدنية [MMPs] ، وبروتينات السيرين) وتوليد أنواع الأكسجين التفاعلية تلعب دورًا رئيسيًا. من الواضح أن الكشف عن الفيزيولوجيا المرضية الجزيئية الكامنة وراء الجروح المزمنة لدى البشر سيتضمن دراسات لكل من التجديد والإصلاح.

تأثير عمق الجرح على التئام الجروح

غالبًا ما يتم تصنيف الجروح الجلدية وفقًا لعمقها (الشكل 141.2). يشار إلى العيوب التي تؤثر على البشرة فقط (أو جزء من البشرة) على أنها تآكل. عندما يمتد الجرح إلى الأدمة ، يطلق عليه تقرح. في الجروح "ذات السماكة الجزئية" ، تكون البشرة وجزء من الأدمة مفقودين ، مع امتداد القرحة إلى الأدمة الوسطى ، ولكن تبقى الهياكل الملحقة. من ناحية أخرى ، تشمل الجروح ذات السماكة الكاملة الأدمة بأكملها وتمتد إلى الدهون تحت الجلد. نتيجة لذلك ، تُفقد الهياكل الملحقة كمصدر للخلايا الكيراتينية لإعادة تكوين النسيج الظهاري.

يؤثر عمق إصابة الجلد بشكل واضح على قدرة الجلد على الإصلاح أو التجديد. عندما تلتئم التقرحات ، هناك تجديد للبشرة بأكملها دون تندب (انظر الشكل 141.2). ومع ذلك ، تلتئم التقرحات من خلال عملية إصلاح وترتبط بتكوين ندبة. في الجروح الجزئية السماكة ، تعمل الهياكل الملحقة المحفوظة كمصدر للخلايا الظهارية لإعادة ملء البشرة. تهاجر الظهارة من هذه الهياكل ، وكذلك من حافة الجرح ، عبر سطح الجرح لتوفير التغطية. في المقابل ، نظرًا لفقدان هياكل الملحقات في الجروح ذات السماكة الكاملة (انظر أعلاه) ، يمكن أن تحدث إعادة الاندمال الظهاري فقط من حواف الجرح.

يشمل التئام الجروح الكاملة السماكة ، إلى حد ما ، الانكماش. في حين أن هناك تقلصًا طفيفًا في الجروح ذات السماكة الجزئية ، إلا أن سبب هذا الاختلاف غير واضح. يمكن التوسط في الانكماش بواسطة عوامل ميكانيكية أو بيولوجية ، على سبيل المثال تمايز الخلايا الليفية في الخلايا الليفية العضلية. تشير الدراسات الحديثة التي أجريت على الفئران إلى أن مساهمات مصادر الخلايا الجذعية المختلفة للأرومات الليفية للجرح قد تحدد نتيجة استجابة الإصلاح. وتشمل هذه المجموعات السكانية السطحية الحاسمة لنمو الشعر والسكان الأعمق الذي يشكل الأدمة السفلية وقد يوفر في وقت مبكر مصدرًا للأرومات الليفية الجرحية المشتقة محليًا والتي يمكن أن تتطور إلى أرومات ليفية عضلية.

أثناء الانقباض ، تقل مساحة الجرح عن طريق حركة الجاذبية للأنسجة الموجودة مسبقًا ، وليس تكوين أنسجة جديدة. لسوء الحظ ، قد يؤدي تقلص الجروح إلى تقلصات مشوهة تجميليًا. ومع ذلك ، يحدث تقلص الجروح في اتجاهات يمكن التنبؤ بها (فيما يتعلق "بخطوط توتر الجلد") ، ومن أجل توجيه التقلص ، يجب عمل شقوق جراحية ، إذا أمكن ، موازية لخطوط التوتر الجلدي هذه. وأيضًا ، الحجة المؤيدة لاستخدام ترقيع الجلد ذات السماكة الكاملة هي منع تقلص الجرح والتقلص اللاحق (انظر الفصل 148).

الابتدائية مقابل النية الثانية الشفاء

عندما يُسمح لجرح حاد ، مثل الجرح الناتج عن الاستئصال الجراحي ، بالشفاء من تلقاء نفسه ، فإن هذا يسمى شفاء النية الثانية (الثانوية) (انظر الفصل 146). في التئام النية الأولية ، يتم إغلاق الجرح عن طريق تقريب حواف الجرح ، ويتضمن الأخير إغلاقًا من جانب إلى جانب ، وطيور ، وطعوم. تستمر كل من أشكال النية الأولية والثانية في التئام الجروح من خلال المراحل الثلاث للشفاء.

في شفاء النية الثانية ، يعتمد الفاصل الزمني حتى إعادة الاندمال التام على النسيج الظهاري على عدة عوامل. يشمل ذلك عمق الجرح ، والموقع التشريحي (على سبيل المثال ، تلتئم جروح الوجه بشكل أسرع من الجروح اللامعة) ، وأي عدوى ثانوية ، وإمداد الأوعية الدموية ، والشكل الهندسي (بالنسبة لمنطقة معينة ، فإن القطر الضيق سيشفى بشكل أسرع). بالنسبة للجروح الأصغر ، خاصة تلك ذات السماكة الجزئية ، يمكن أن ينتج عن الالتئام الأولي والثاني نتائج تجميلية مماثلة. بمجرد أن يصل قطر الجروح إلى 8 مم ، يؤدي التئام الهدف الأساسي إلى نتائج تجميلية أفضل. يشير التئام النية الثلاثية إلى الجروح التي يتم إغلاقها بهدف التئام النية الأولية ، ولكن يحدث التفكك ويسمح للجرح بعد ذلك بالشفاء عن طريق النية الثانية.

يعتمد قرار اختيار التئام الجروح الأساسي مقابل النية الثانية على عدد من المتغيرات ، بما في ذلك الحالة الطبية العامة للمريض والمخاوف التجميلية ، بالإضافة إلى الموقع التشريحي للجرح وعمقه وحجمه ، وما إذا كان يقع على سطح محدب أو مقعر. بالإضافة إلى الأمراض المصاحبة مثل تصلب الشرايين وارتفاع ضغط الدم الوريدي وداء السكري ، فإن خطر الإصابة بالعدوى (التي قد تزداد في الجروح المفتوحة) وتفضيل المريض يؤثر أيضًا على القرار.

إصلاح الجلد - الجوانب الخلوية والجزيئية

في معظم أنظمة أعضاء الثدييات ، تتضمن استجابة الإصلاح تفاعلًا معقدًا وديناميكيًا لأنواع عديدة من الخلايا ، بما في ذلك الخلايا الموجودة داخل الأنسجة (مثل الخلايا الكيراتينية ، والخلايا البطانية ، والأرومات الليفية) والخلايا المكونة للدم التي يتم تجنيدها في موقع تلف الأنسجة. تم تحديد ثلاث مراحل متتالية لإصلاح الجرح - الالتهابية والتكاثرية وإعادة التشكيل (النضج). يناقش هذا القسم الأحداث الخلوية والجزيئية المرتبطة بها.

ثلاث مراحل من التئام الجروح

تتسبب إصابة الأنسجة في تسرب مكونات الدم إلى موقع الجرح وإطلاق العوامل النشطة في الأوعية (الجدول 141.1) ، مما يؤدي إلى تنشيط سلسلة التخثر. يوفر الدم المتخثر مصفوفة تسمح بالالتصاق الخلوي والهجرة. لا تلعب الصفائح الدموية المحاصرة داخل الجلطة دورًا مهمًا في الإرقاء فحسب ، بل إنها تمثل أيضًا مصدرًا غنيًا لعوامل النمو (مثل PDGF) والسيتوكينات المسببة للالتهابات التي تتوسط في تجنيد الخلايا الالتهابية والأرومات الليفية في موقع الجرح (الشكل 141.3). تتميز المرحلة الالتهابية المبكرة للإصلاح بالتنشيط الموضعي للوظائف المناعية الفطرية والجذب الكيميائي ، وكلاهما يؤدي إلى التدفق المبكر للكريات البيض متعددة الأشكال (العدلات PMNs). ويتبع ذلك غزو وحيدات الدم ، والتي تتمايز إلى خلايا أنسجة ضامة.


































الوسطاء الكيميائيون للالتهابات التي تلعب دورًا في التئام الجروح
وسيط كيميائي عمل
الهستامين زيادة نفاذية الأوعية الدموية
السيروتونين تحفيز تكاثر الخلايا الليفية
عبر ربط جزيئات الكولاجين
Kinins زيادة نفاذية الأوعية الدموية
البروستاجلاندين زيادة نفاذية الأوعية الدموية
تحسّس مستقبلات الألم
زيادة توليف GAGs
تكملة زيادة نفاذية الأوعية الدموية
زيادة البلعمة
التحلل البكتيري المحسن
تنشيط الخلايا البدينة والقاعدية

في حين أن إحدى وظائف التسلل الالتهابي هي مكافحة الميكروبات الغازية ، فإن الوظيفة الأخرى التي لا تقل أهمية هي إطلاق السيتوكينات وعوامل النمو (مثل IL-1 و IL-6 وعامل النمو البطاني الوعائي [VEGF] وعامل نخر الورم [TNF] ، TGF-β الجدول 141.2) ، والتي تعتبر حاسمة لبدء المرحلة التكاثرية الثانية لإصلاح الجلد (انظر الشكل 141.3). خلال هذه المرحلة من تكوين الأنسجة ، يغطي النسيج الحبيبي المتشكل حديثًا ، والذي يتكون أساسًا من الضامة الغازية والخلايا الليفية وكذلك الخلايا البطانية (كسلائف الأوعية الدموية) ، منطقة الجرح ويملأها. الفيبرين والفيبرونكتين والفيترونكتين والكولاجين من النوع الثالث والتيناسين هي مكونات من مصفوفة الجرح المؤقتة خارج الخلية التي تسهل التصاق الخلية والهجرة والانتشار. عند حافة الجرح ، تحفز التفاعلات بين البشرة واللحمة المتوسطة تكاثر الخلايا الكيراتينية وانتقالها ، مما يؤدي إلى إعادة الاندمال الظهاري.







































































عوامل النمو التي تدخل في التئام الجروح
عامل النمو اختصار مصدر المهام
عامل النمو المشتق من الصفيحات PDGF الصفائح الدموية ، الخلايا الكيراتينية ، الخلايا الليفية ، الخلايا البطانية ، الخلايا المحيطة بالأوعية الدموية تكاثر الخلايا الليفية ، الانجذاب الكيميائي وتكوين الأوعية الدموية لعملية التمثيل الغذائي للكولاجين
تحويل عامل النمو TGF-β الصفائح الدموية ، الخلايا الكيراتينية ، الخلايا الليفية ، الخلايا البطانية ، الضامة تكاثر الخلايا الليفية ، الانجذاب الكيميائي واستقلاب الكولاجين ، تكوين الأوعية الدموية
تحويل عامل النمو α TGF-α الصفائح الدموية والخلايا الكيراتينية تكاثر الخلايا الكيراتينية وهجرة الأمبير
عامل نمو البشرة EGF الصفائح تكاثر الخلايا الكيراتينية وهجرة الأمبير
إنترلوكينز IL-1 ، IL-10 الكريات البيض ، الخلايا الكيراتينية مضادات الالتهاب (IL-1) المضادة للالتهابات (IL-10)
عامل نخر الورم TNF الكريات البيض ، الخلايا الكيراتينية يعزز الالتهاب
عامل نمو النسيج الضام CTGF الخلايا الليفية ، الخلايا البطانية تكاثر الخلايا الليفية ، الانجذاب الكيميائي واستقلاب الكولاجين
عامل نمو الخلايا الليفية FGF الخلايا الكيراتينية ، الضامة الخلايا الليفية وترسب مصفوفة تكاثر الخلايا الظهارية ، تكوين الأوعية الدموية في الجرح
عامل نمو الخلايا الكيراتينية KGF الليفية تكاثر الخلايا الكيراتينية
عامل النمو الشبيه بالأنسولين 1 IGF-1 الليفية تكاثر الخلايا الكيراتينية وتمايزها
عامل نمو خلايا الكبد HGF الخلايا الليفية والضامة تكاثر الخلايا الكيراتينية
عامل نمو بطانة الأوعية الدموية VEGF الصفائح الدموية ، الخلايا الكيراتينية ، الضامة ، العدلات تولد الأوعية الدموية نفاذية الأوعية الدموية الضامة

عند الانتهاء من الاندمال بتشكل النسيج الظهاري ، يتوقف تكاثر الخلايا وتكوُّن الأوعية الدموية ، وتتشكل أنسجة ندبة ويدخل الجرح في مرحلة إعادة التشكيل (النضج) ، والتي تستمر لعدة أشهر. تتميز هذه المرحلة الأخيرة بالتوازن بين تخليق المكونات الجديدة لمصفوفة الندبة وتدهورها بواسطة البروتياز. يحدد هذا التوازن ما إذا كانت الندبات طبيعية أم غير طبيعية (مثل الندبات الضامرة والندوب الضخامية والجُدرات). الآليات الكامنة وراء انحدار الأنسجة الحبيبية وتحولها إلى نسيج ندبي خلال هذه المرحلة غير معروفة إلى حد كبير. عادة ، هناك أيضًا انحدار في الهياكل الوعائية ، وتحول الخلايا الليفية إلى أرومات ليفية عضلية ، واستبدال المصفوفة خارج الخلية المؤقتة (ECM) بمصفوفة كولاجينية دائمة ، وحل نهائي للاستجابة الالتهابية. ومع ذلك ، إذا استمرت الاستجابة الالتهابية ، فقد ينتج عن ذلك استجابة شافية مضطربة ، مما يؤدي إلى تقرحات جلدية مزمنة (انظر الشكل 141.3). الآليات التي تحدد الاستجابة الالتهابية بشكل مباشر ليست مفهومة بدقة ، ولكنها على الأرجح تنطوي على زيادة إنتاج الوسطاء المضاد للالتهابات ، والقمع النشط للعوامل المسببة للالتهابات ، وتطبيع نفاذية الأوعية الدموية الدقيقة ، وتحريض موت الخلايا المبرمج للخلايا الالتهابية ، والظهارة.

المكونات الخلوية

الخلايا الكيراتينية

في غضون ساعات بعد الإصابة ، يتم تنشيط الخلايا الكيراتينية عند حافة الجرح وتخضع لتغييرات نمطية ووظيفية ملحوظة ، وهو تغيير أساسي مطلوب لإعادة تكوين النسيج الظهاري لطبقة الجرح (الشكل 141.4). من أجل بدء الهجرة ، تحتاج الخلايا الكيراتينية إلى الخضوع لتغيير كبير في الوصلات وجزيئات الالتصاق ، وهذا يشمل فصل الهيميدات واستبدال مستقبلات ارتباط الكولاجين بإنتجرينات جديدة تسمح للخلايا الكيراتينية بالالتزام بمصفوفة الجرح المؤقتة المشكلة حديثًا. بالإضافة إلى ذلك ، تبدأ هذه الخلايا الكيراتينية في التكاثر لأنها تقلل من إنتاج البروتينات التي يتم التعبير عنها عادةً عن طريق البشرة الطبقية المتباينة ، ولا سيما الكيراتين المحدد (انظر الفصل 56). أثناء التئام الجروح ، تتمثل إحدى العلامات الكلاسيكية للخلايا الكيراتينية المنشطة في التعبير عن الكيراتين المرتبط بالانتشار ، والكيراتين 6 (K6) و K16.

تم اقتراح أن التغييرات الهيكلية الخلوية المرتبطة بالتنشيط ، بما في ذلك التعبير عن خيوط الكيراتين المعينة ، توفر اللدونة والمرونة ، مع الحفاظ على مرونة السقالة داخل الخلايا المهمة للهجرة. العديد من عوامل النمو النشطة أثناء التئام الجروح ، مثل عامل نمو الخلايا الكيراتينية (KGF) وعامل نمو خلايا الكبد (HGF) ، هي منظمات محتملة لهذه العمليات. يمكن تصنيع عوامل النمو هذه إما عن طريق الخلايا الكيراتينية المنشطة (وتعمل في حلقة أوتوكرين) أو عن طريق الخلايا الموجودة في الأدمة ، وخاصة الخلايا الليفية ، ثم تعمل بطريقة paracrine.

نظرًا لأن الظهارة الطبقية تتكون من خلايا كيراتينية ملتزمة بمراحل متعددة من التمايز ، فمن المهم معرفة الخلايا الكيراتينية التي يمكن تنشيطها للتجديد. كشفت البيانات التجريبية من الفئران التي تعبر عن جين متحور ضمن مجموعات سكانية فرعية محددة من الخلايا الكيراتينية أن الخلايا الجذعية للبشرة بين الجريبات وخلايا التضخيم العابر والخلايا المتمايزة المبكرة لديها القدرة على تكوين بشرة متمايزة تمامًا. تشير هذه البيانات إلى أن الخلايا الجذعية الجلدية بشكل أساسي وخلايا التضخيم العابر تساهم في التئام الجروح وأن الخلايا الكيراتينية تصبح ملتزمة بشكل لا رجعة فيه بعملية التمايز بسرعة إلى حد ما ثم تستجيب بشكل سيئ للإشارات المنشطة. بمجرد أن تقوم الخلايا الكيراتينية بمعالجة ملف التعريف إلى filaggrin ، فإنها تخضع لتغييرات محددة تشير إلى التمايز النهائي المتأخر ، والذي يبدو أنه يحدد "الخط النهائي للفعالية المتجددة" داخل مجموعة الخلايا الكيراتينية المتمايزة (انظر الشكل 141.4).


الملخص

يساعدنا تطوير البيولوجيا الجزيئية والتقنيات الحيوية الجديدة الأخرى على التعرف على التئام الجروح والجروح غير الملتئمة للجلد في الثلاثين عامًا الماضية. تركز هذه المراجعة بشكل أساسي على البيولوجيا الجزيئية للعديد من السيتوكينات (بما في ذلك عوامل النمو) والعوامل الجزيئية الأخرى مثل المصفوفة خارج الخلية (ECM) في التئام الجروح. كما تمت مناقشة البيولوجيا الجزيئية في حركة الخلايا مثل خلايا البشرة في التئام الجروح. علاوة على ذلك ، فإن العديد من الجروح المزمنة الشائعة مثل تقرحات الضغط وتقرحات الساق وجروح القدم السكرية وتقرحات الركود الوريدي وما إلى ذلك تتدهور عادة إلى جروح لا تلتئم. لذلك تمت أيضًا مراجعة البيولوجيا الجزيئية مثل المنتجات النهائية للجليكشن (AGEs) والعوامل الجزيئية الأخرى في الجروح غير القابلة للشفاء من مرض السكري.


شفاء الجروح السطحية الجلدية - علم الأحياء

إن دور البكتيريا في التسبب في الجروح المزمنة غير القابلة للشفاء غير واضح. جميع الجروح مستعمرة بالبكتيريا ، لكن التفريق بين المستعمرين والكائنات الغازية أمر صعب ، إن لم يكن مستحيلاً ، في الوقت الحاضر. علاوة على ذلك ، أظهرت تقنيات الجينوم الجزيئي الجديدة القوية أنه يمكن زراعة 1٪ فقط من البكتيريا في الثقافة اللاهوائية يصعب تحديدها باستخدام طرق الاستزراع القياسية. أظهرت الدراسات الحديثة التي تستخدم الأساليب الجينومية الميكروبية أن الجروح المزمنة تستضيف مجموعة واسعة من الكائنات الحية الدقيقة. تُظهر التقنيات الجديدة أيضًا أن الكائنات الحية الدقيقة قادرة على تكوين أغشية حيوية عالية التنظيم داخل الجرح تختلف بشكل كبير في التعبير الجيني والنمط الظاهري من البكتيريا التي تُرى عادةً في ظروف العوالق. الهدف من هذه المراجعة هو تقديم وصف موجز للعوامل المعدية كما حددتها التقنيات الجزيئية الجديدة وتلخيص ما هو معروف عن علم الأحياء الدقيقة للجروح المزمنة من أجل ربطها بالفيزيولوجيا المرضية وعلاج الجروح المزمنة.


ماذا تعرف عن أنواع التئام الجروح

التئام الجروح هو العملية التي يمر بها الجلد لإصلاح الأضرار الناجمة عن الجروح. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من التئام الجروح ، حسب نوع العلاج ونوع الجرح. هذه تسمى التئام الجروح الأولي والثانوي والثالث.

يمر كل جرح بمراحل مختلفة من الالتئام ، اعتمادًا على نوع الجرح وشدته. يمكن أن يساعد فهم هذه الفئات ، بالإضافة إلى خطوات عملية التئام الجروح ، الأشخاص على فهم أفضل السبل للعناية بالجرح.

استمر في القراءة لمعرفة المزيد حول مراحل التئام الجروح وأنواع التئام الجروح المختلفة وبعض خيارات العلاج.

يشير التئام الجروح الأولي ، أو التئام الجروح الأساسي ، إلى عندما يغلق الأطباء الجرح باستخدام دبابيس أو غرز أو غراء أو أشكال أخرى من عمليات إغلاق الجرح.

إغلاق الجرح بهذه الطريقة يقلل من فقدان الأنسجة ويسمح للجسم بالتركيز على إغلاق وشفاء الجرح الأصغر بدلاً من الجرح الأولي الأكبر.

على سبيل المثال ، قد يقوم الطبيب بخياطة جرح كبير بدلاً من السماح للجسم بالشفاء على الجرح بالكامل.

يحدث التئام الجروح الثانوي ، أو التئام الجروح الثانوي ، عندما يتسبب الجرح الذي لا يمكن خياطته في فقد قدر كبير من الأنسجة. سيترك الأطباء الجرح للشفاء بشكل طبيعي في هذه الحالات.

قد يكون هذا أكثر شيوعًا للجروح التي لها حافة مستديرة ، أو تغطي الأسطح غير المستوية ، أو على أسطح الجسم حيث تجعل الحركة الغرز أو طرق الإغلاق الأخرى مستحيلة.

يعتمد التئام الجروح الثانوي على آليات شفاء الجسم. تستغرق هذه العملية وقتًا أطول ، وقد يكون ذلك بسبب زيادة حجم الجرح وخطر العدوى والتلوث وعوامل أخرى ، مثل استخدام بعض الأدوية.

يحدث التئام الجروح الثلاثي ، أو الالتئام عن طريق الإغلاق الأولي المتأخر ، عندما تكون هناك حاجة لتأخير عملية إغلاق الجرح.

قد يكون هذا ضروريًا إذا كان الطبيب يخشى أنه قد يحبس الجراثيم المعدية في الجرح عن طريق إغلاقه. في هذه الحالات ، قد يسمحون للجرح بالتجفيف أو انتظار تأثيرات العلاجات الأخرى قبل إغلاق الجرح.

هناك عدة أنواع من الجروح ، اعتمادًا على عوامل مثل مصدر الجرح وأي مشاكل كامنة قد تؤدي إليه. قد يغير النوع كيفية علاج الأطباء للجرح أو عوامل أخرى في عملية الشفاء.

عادة ما تكون الجروح مفتوحة أو مغلقة. الجرح المغلق هو إصابة لا تكسر سطح الجلد ولكنها تسبب تلفًا للأنسجة الأساسية. الكدمة هي مثال شائع على ذلك. On the other hand, open wounds break the surface of the skin and may also damage underlying tissues.

Some types of open wounds include:

  • Abrasions: These form as a result of rubbing or scraping the skin against a hard surface.
  • Lacerations: These are deeper cuts caused by sharp objects, such as a knife, or sharp edges.
  • Punctures: These are small yet deep holes caused by a long, pointed object, such as a nail.
  • Burns: These result from contact with an open flame, a strong heat source, severe cold, certain chemicals, or electricity.
  • Avulsions: This refers to the partial or complete tearing away of skin and tissues.

Chronic wounds may also cause breakages in the skin that need to heal. These include bedsores, other pressure injuries, and diabetes-related ulcers.

All wounds go through different healing processes, ranging from the initial wound reaction to the later stages of creating new skin.

Simple wounds, such as those without extensive tissue damage or infection, take about 4–6 weeks to heal. This does not include scar tissue, however, which takes longer to form and heal.

Scar tissue will never return to 100% strength, but it will reach about 80% strength around 11–14 weeks after sustaining the initial wound.

The following sections describe the wound healing process in more detail.

Hemostasis phase

The hemostasis phase occurs as the injury happens and is the first response from the body. The wound causes blood and other fluids to leave the body. The body responds by trying to stop this flow of blood.

Affected blood vessels constrict to reduce blood flow. As some research notes, platelets and thrombocytes in the blood start to clump together near the open wound, forming a fibrin network. This thickens the blood in the immediate area to help stop the bleeding.

This newly formed clot also prevents germs from getting into the body. This restores the skin’s function as a barrier against dirt and other potentially infectious agents so that healing can begin.

The platelets release chemicals that alert the surrounding cells to start the next process and heal the wound.

Inflammatory phase

During the inflammatory phase, the cleaning and healing of the area begin.

There is generally some inflammation in the area, as the immune cells rush to the damaged tissue. White blood cells enter the area to start cleaning out the wound and move any waste away from the site and out of the body.

Proliferative phase

The proliferative phase of wound healing occurs when the wound is stable. The body’s focus during this stage is to close the wound, create new tissue, and repair any damaged blood vessels in the area.

This occurs over the course of four different processes:

  • Epithelialization: This is the process of creating new skin tissue in the various layers of damaged skin.
  • Angiogenesis: This is the creation of new blood vessels in the area of the wound healing.
  • Collagen formation: This is the building up of strength in the tissue of the wound.
  • Contraction: This is the reduction and eventual closing of the wound size and area.

The combined connective tissue and blood vessels is called granulation tissue. This granulation tissue starts to form around 4 days into a wound’s healing process.

Remodeling phase

During the remodeling phase, the internal wound is mostly healed. The process switches to creating strong skin to replace the temporary tissue in the area.

Some research notes that this process occurs around 2 or 3 weeks after the injury and can last for 1 year or longer. This is the active scar tissue phase of healing.

The body replaces the temporary granular tissue from the early wound with stronger scar tissue. As time goes on, the scar tissue has an increased concentration of collagen, which makes it stronger.

Treatment and home care options for a wound will vary greatly based on a number of factors, such as the location of the wound, the type of wound, and any additional treatments that are necessary.

Treatments may include any closures needed, antibiotics to protect the wound, and dressings, in addition to other forms of therapy.

Doctors will give people regular instructions on caring for their wound as it heals, as well as regular dates for check-ups to help monitor the healing process.

Anyone who is uncertain about the severity or type of wound or the need for treatment should contact a doctor.

Minor wounds, such as scrapes and small cuts, may not require a visit to the doctor. However, anyone who experiences a larger wound or a wound that does not stop bleeding after the application of gentle pressure should contact a doctor for a full diagnosis and treatment.

Wounds that cover larger areas of the skin, such as road rash, may also require professional medical attention. These require proper cleaning to prevent contamination and infection.

Anyone who notices symptoms of infection — such as itching, pain, and redness around the wound — should also contact a doctor.

Wound healing is a complex process with many stages, from the moment the initial wound occurs, through the various initial reactions of the body, to the process of healing itself.

The three main types of wound healing are primary, secondary, and tertiary.

Minor wounds go through the stages of wound healing fairly quickly. More severe wounds will take longer to heal.

Any symptoms of infection, as well as any major injuries, should prompt a visit to a doctor for a full diagnosis and treatment. Anyone who is unsure about their wound healing should also contact a doctor.


Human skin transcriptome during superficial cutaneous wound healing

Dr. E. Kankuri, Institute of Biomedicine, Pharmacology, Biomedicum, University of Helsinki, PO Box 63, Haartmaninkatu 8, 00290 Helsinki, Finland.

Institute of Biomedicine, Pharmacology, Biomedicum, University of Helsinki, Helsinki, Finland

Institute of Biomedicine, Pharmacology, Biomedicum, University of Helsinki, Helsinki, Finland

Institute of Biomedicine, Pharmacology, Biomedicum, University of Helsinki, Helsinki, Finland

Institute of Biomedicine, Pharmacology, Biomedicum, University of Helsinki, Helsinki, Finland

Slovak Academy of Sciences, Cancer Research Institute, Laboratory of Tumor Cell Biology, Bratislava, Slovakia

Department of Plastic Surgery, Tampere University Hospital, Tampere, Finland

Department of Plastic Surgery, Tampere University Hospital, Tampere, Finland

Department of Surgery, Satakunta Central Hospital, Pori, Finland

Institute of Biomedicine, Pharmacology, Biomedicum, University of Helsinki, Helsinki, Finland

Department of Cardiothoracic Surgery, Helsinki University Meilahti Hospital, Helsinki, Finland

Department of Surgery, Satakunta Central Hospital, Pori, Finland

Helsinki Burn Center, Töölö Hospital, Helsinki University Central Hospital, Helsinki, Finland

Institute of Biomedicine, Pharmacology, Biomedicum, University of Helsinki, Helsinki, Finland

Dr. E. Kankuri, Institute of Biomedicine, Pharmacology, Biomedicum, University of Helsinki, PO Box 63, Haartmaninkatu 8, 00290 Helsinki, Finland.

الملخص

Healing of the epidermis is a crucial process for maintaining the skin's defense integrity and its resistance to environmental threats. Compromised wound healing renders the individual readily vulnerable to infections and loss of body homeostasis. To clarify the human response of reepithelialization, we biopsied split-thickness skin graft donor site wounds immediately before and after harvesting, as well as during the healing process 3 and 7 days thereafter. In all, 25 biopsies from eight patients qualified for the study. All samples were analyzed by genome-wide microarrays. Here, we identified the genes associated with normal skin reepithelialization over time and organized them by similarities according to their induction or suppression patterns during wound healing. Our results provide the first elaborate insight into the transcriptome during normal human epidermal wound healing. The data not only reveal novel genes associated with epidermal wound healing but also provide a fundamental basis for the translational interpretation of data acquired from experimental models.

الجدول S1. Gene lists of different comparisons. The list is arranged in the order from largest expression change to the smallest. In each comparison is listed the Affymetrix probe set ID, gene expression fold-change, gene symbol, and statistical significance (1 means ص-value <0.05 0 means ص-value >0.05). Only genes with the altered expression of twofold or more are listed in the table.

الجدول S2. Top 20 genes of each expression pattern. up-regulated (u), down-regulated (d), or unchanged (–).

الجدول S3. K-Means Clusters. A graphical presentation of each cluster. The genes belonging to the clusters are listed in the Supporting Information Table S4.

الجدول S4. K-Means clustering. In alphabetical order genes of the 21 clusters. A graphical presentation of each cluster is shown in the Supporting Information Table S3.

الجدول S5. Quantitative Real-Time PCR validation. The gene expression fold-change differences in the comparison between seventh POD sample and intact skin sample.

يرجى ملاحظة ما يلي: الناشر غير مسؤول عن محتوى أو وظيفة أي معلومات داعمة مقدمة من المؤلفين. يجب توجيه أي استفسارات (بخلاف المحتوى المفقود) إلى المؤلف المقابل للمقالة.


New study reveals how skin cells prepare to heal wounds

Spatially choreographed gene expression in a healing skin wound, with insets showing the predicted differentiation trajectories of epidermal cells in unwounded and wounded skin. Credit: UCI School of Medicine

A team of University of California, Irvine researchers have published the first comprehensive overview of the major changes that occur in mammalian skin cells as they prepare to heal wounds. Results from the study provide a blueprint for future investigation into pathological conditions associated with poor wound healing, such as in diabetic patients.

"This study is the first comprehensive dissection of the major changes in cellular heterogeneity from a normal state to wound healing in skin," said Xing Dai, Ph.D., a professor of biological chemistry and dermatology in the UCI School of Medicine, and senior author. "This work also showcases the collaborative efforts between biologists, mathematician and physicists at UCI, with support from the National Institute of Arthritis & Musculoskeletal & Skin Diseases-funded UCI Skin Biology Resource-based Center and the NSF-Simons Center for Multiscale Cell Fate Research.

The study, titled, "Defining epidermal basal cell states during skin homeostasis and wound healing using single-cell transcriptomics," was published this week in تقارير الخلية.

"Our research uncovered at least four distinct transcriptional states in the epidermal basal layer as part of a 'hierarchical-lineage' model of the epidermal homeostasis, or stable state of the skin, clarifying a long-term debate in the skin stem cell field," said Dai.

Using single-cell RNA sequencing coupled with RNAScope and fluorescence lifetime imaging, the team identified three non-proliferative and one proliferative basal cell state in homeostatic skin that differ in metabolic preference and become spatially partitioned during wound re-epithelialization, which is the process by which the skin and mucous membranes replace superficial epithelial cells damaged or lost in a wound.

Epithelial tissue maintenance is driven by resident stem cells, the proliferation and differentiation dynamics of which need to be tailored to the tissue's homeostatic and regenerative needs. However, our understanding of tissue-specific cellular dynamics in vivo at single-cell and tissue scales is often very limited.

"Our study lays a foundation for future investigation into the adult epidermis, specifically how the skin is maintained and how it can robustly regenerate itself upon injury," said Dai.


Ready-made cellular plugs heal skin wounds

Mark C. Coles is at the Kennedy Institute of Rheumatology, University of Oxford, Oxford OX3 7FY, UK.

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

Christopher D. Buckley is at the Kennedy Institute of Rheumatology, University of Oxford, Oxford OX3 7FY, UK, and at the Institute for Inflammation and Ageing, University of Birmingham, Birmingham, UK.

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

Skin consists of an outer epidermal layer (the epidermis) and an inner dermal layer (the dermis). If you pinch your skin, you can lift it because these two cellular layers move freely above a membranous sheet called the fascia, which contains cells and extracellular-matrix material. This gelatinous tissue creates a frictionless interface between the skin and the more rigid structures beneath it, such as muscle and bone. However, it now seems that the fascia has roles beyond providing a non-stick surface. Writing in طبيعة سجية, Correa-Gallegos وآخرون. 1 report that the fascia contains a movable sealant that patches up deep injuries to enable rapid wound repair.

Read the paper: Fascia is a repository of mobile scar tissue

The scar tissue of a healing skin wound contains fibroblast cells, which make and modify extracellular-matrix proteins. These fibroblasts can be identified by their expression of a protein called Engrailed-1, and are termed Engrailed-positive fibroblasts (EPFs). The idea that the fascia might be a repository of cellular components involved in wound healing and scar formation came from a previous study 2 , which reported that EPFs reside not only in the skin, as expected, but also in the fascia.

To investigate wound healing in mice, Correa-Gallegos and colleagues grafted fascia that contained cells engineered to express green fluorescent protein onto skin cells expressing red fluorescent protein. The authors then wounded this dual-coloured ‘fluorescent sandwich’ and transplanted it into a healthy mouse. Comparison of the percentages of green and red cells revealed that 80% of cells in the healing wound came from the fascia. Furthermore, the vast majority of many cell types found in the healing injury originated from the fascia, including contractile fibroblasts (or myofibroblasts), blood-vessel cells, macrophages of the immune system and nerve cells.

To confirm that their observations were not due to any peculiarities of this artificial grafted structure, the authors injected a dye into the fascia of mice, and then gave the mice a deep wound that penetrated the animals’ skin and fascia. The authors mapped the dye-labelled cells that populated the healing wound and the surrounding scar tissue. More than half of the cells in the healed wound were labelled with the dye, confirming that the fascia is a major source of scar-forming tissue after deep injury.

Deep wounds lead to scars that are larger and harder to heal than those arising from superficial wounds that do not penetrate the fascia 3 . The authors used two-photon microscopy to analyse deep skin wounds in mice engineered 4 to express fluorescent proteins, which can be used to trace scar-forming EPFs. They found that a cellular plug in the fascia, consisting of extracellular matrix, macrophages, blood vessels and nerves, moved upwards into the damaged skin to form a scar. This healing process did not require cell division, indicating that the plug was prefabricated. Importantly, the authors found that key proteins that have been reported to define the types of fibroblast found in scars 5 are expressed at higher levels on fascial than on dermal fibroblasts, consistent with a model in which fascial EPFs are a major source of fibroblasts in healing deep wounds (Fig. 1).

الشكل 1 | The healing of deep skin wounds. The skin consists of an outer layer called the epidermis and an inner layer, the dermis. Superficial wounds no deeper than skin level can be repaired by cells called Engrailed-positive fibroblasts (EPFs) in the dermis, which make extracellular-matrix material. Working with mice, Correa-Gallegos وآخرون. 1 investigated the healing of deep wounds that penetrated below the skin into a layer known as the fascia. The fascia contains EPFs, extracellular matrix, blood vessels, nerves and immune cells called macrophages. The authors report that a prefabricated plug of material from the fascia moves upwards, steered by fascial EPFs, to seal the wound. (Image based on Fig. 6 of ref. 1.)

Given that fibroblasts regulate the extracellular matrix, the authors used microscopy to visualize physical features of fibres of the protein collagen, which is a component of the extracellular matrix. Collagen in the fascia was more coiled and immature than were the stretched and interwoven collagen fibres in the dermis. Furthermore, when a fluorescent dye was used to tag collagen in an injured animal, this revealed that the extracellular matrix of the fascia moved upwards like a pliable gel into the damaged tissue, to plug and then repair the wound. By contrast, dermal collagen remained immobile.

The authors then tested whether EPFs from the fascia drive the movement of the prefabricated plug. They inserted non-adhesive membranes in mice to separate the fascia from the dermis, which resulted in delayed repair and non-healing wounds that remained open. Animals in which these membranes were not inserted did not show these effects. The removal of fascial EPFs by a genetic approach also resulted in the plug not entering wounds and in poor healing. These findings indicate that fascial EPFs do indeed steer the plug that seals deep wounds.

Macrophages form a protective cellular barrier in joints

Although this study has potential relevance for human disease, most of the work was carried out in an artificial mouse model. Moreover, mice have a type of muscle called the panniculus carnosus, which lies between the fascia and the skin and is used to twitch the skin 6 . However, humans lack this twitching ability and have only a small remnant of this muscle. Therefore, the authors needed to determine whether scar formation occurs in a similar manner in humans and mice despite such differences.

The team analysed fascial fibroblasts in human skin and investigated a type of human raised scar called a keloid, which grows bigger than the original injury and can be profoundly itchy, inflamed and painful 7 . Many of the proteins that characterize the mouse fascia were also highly expressed in human fascia and keloid scars. This similarity suggests that the same processes are involved in wound healing and scar formation in both species. However, it is not yet clear whether these findings in mice reveal general principles that are relevant to human skin disease.

The authors’ findings provide satisfying potential explanations for some unsolved clinical conundrums. Nerves, blood vessels and macrophages in the prefabricated plug are dragged into the mouse wound if the same phenomenon occurs in humans, this could explain why keloids itch and are painful. Keloid formation is more common at sites of thicker fasciae (such as the chest, back and thighs) than at sites where the fascia is thinner (for example, the feet), which is consistent with a model in which the fascia drives keloid formation.

Could these discoveries about the skin shed light on other clinically relevant fibrotic diseases (conditions associated with the accumulation of extracellular matrix) that affect organs in which the fascia is not present, such as the lungs and liver? Perhaps the mechanisms uncovered in mice might have relevance for the processes underlying skin damage in the leg ulcers that can develop in people who have diabetes. In any case, it is clear that advances made in understanding the biology of the fascia might reveal new targets for treating scarring diseases of the skin.

طبيعة سجية 576, 215-216 (2019)


Essential oil compound may speed the healing of wounds

Although essential oils are typically associated with aromatherapy, new research indicates that medicines based تشغيل them could also help to heal skin wounds when applied topically. It all comes down to a certain substance in some of the oils, that reduces inflammation.

The chemical compound in question is known as beta-carophyllene – it's found in the oils of lavender, rosemary and ylang ylang, among other sources. In a study conducted at Indiana University, beta-carophyllene extracted from these plants was applied to superficial wounds on mice.

It was observed that doing so increased cell growth and cell migration to the wound site, causing the injuries to heal faster than similar untreated wounds. Additionally, the scientists noted increased gene expression of hair follicle stem cells in the treated injuries. This suggests that there would ultimately be less scarring.

Based on previous research, it was already known that beta-carophyllene activates a receptor in the body, which in turn produces an anti-inflammatory response. It is this response that is likely the key.

"In the wound healing process, there are several stages, starting from the inflammatory phase, followed by the cell proliferation stage and the remodelling stage," says the lead scientist, Assoc. Prof. Sachiko Koyama. "I thought maybe wound healing would be accelerated if inflammation was suppressed, stimulating an earlier switch from the inflammatory stage to the next stage."

That said, Koyama believes that there may be additional factors at work, which further research should hopefully reveal. She also advises against simply applying essential oils to wounds, as the beta-carophyllene used in the study was of a known purity, and was diluted in a specific concentration.

"There are many things to test before we can start using it clinically, but our results are very promising and exciting," she says. "Someday in the near future we may be able to develop a drug, and drug delivery methods, using the chemical compounds found in essential oils."

A paper on the research was published this week in the journal بلوس واحد.


شاهد الفيديو: السحجات - غسيل مخ - سلسلة الإسعافات الأولية (شهر نوفمبر 2022).