Přehledový článek amerických vědců se zaměřil na současné metody a budoucí možnosti léčby založené na růstových faktorech a cytokinech, molekulárních látkách a kmenových buňkách. Ve své druhé části popisuje možnosti časné detekce a ovlivnění mikroprostředí rány za použití senzorové technologie.
Primární funkcí kůže je ochrana proti škodlivým vlivům prostředí. Narušení její strukturální integrity ovlivní také funkci imunitního systému, což vede ke zvýšení morbidity a mortality. Až třetina dospělé populace v USA trpí diabetem a ročně se vyskytne až 6,6 milionu případů chronických kožních lézí. Kvůli tomu získalo v posledních letech na významu i zkoumání dějů podílejících se na hojení ran.
Chronické rány se často označují za epidemii. Vyskytují se v alarmující míře a způsobují enormní ekonomickou zátěž zdravotního systému. Kvůli celosvětovému stárnutí populace a vyšší incidenci diabetu i obezity došlo k dramatickému zvýšení nákladů na péči o chronické rány. Podle odhadů je jen na jejich léčbu vynaloženo ročně více než 25 miliard dolarů. Cena je ještě vyšší, pokud se vezme v úvahu i ztráta produktivity postižených a potřeba dlouhodobé ústavní a domácí péče. Pravděpodobnost rozvoje syndromu diabetické nohy u diabetika se pohybuje mezi 10 a 25 %. Co víc, diabetes je (nejen) ve Spojených státech amerických nejčastější příčinou netraumatických amputací dolních končetin. Kromě strmého nárůstu výskytu diabetických defektů se zvyšuje i výskyt dekubitů u pacientů na resuscitačních odděleních a jednotkách intenzivní péče. Podle některých prací dosahuje prevalence dekubitů u hospitalizovaných pacientů až 22 %, přičemž 50–80 % dekubitů vzniká za pobytu v nemocnici. Diabetické defekty a dekubity představují hlavní příčinu morbidity a péče o ně je i velkou finanční zátěží. Lékaři a vědci se proto shodují na zásadním významu výzkumu regenerace tkání a hojení chronických ran.
Rozlišujeme pět fází hojení: hemostázu, zánět, buněčnou migraci a proliferaci, syntézu bílkovin a kontrakci rány a remodelaci. Díky přesahu jednotlivých fází jsou v popředí zejména tři procesy, a to zánět, proliferace a remodelace. Na těchto dynamických procesech se podílí řada komplexních dějů, například rozpustné mediátory, tvorba extracelulární matrix (ECM) a migrace parenchymových buněk. Primárními cíli hojení jsou časný uzávěr rány, rychlá úleva od bolesti a esteticky přijatelná jizva. Aktuální poznatky výzkumu hojení ran významně zlepšily naše chápání procesů odpovídajících za opravu a regeneraci tkání.
Obecně lze rány rozdělit do dvou základních kategorií – na chronické a akutní. Akutní rány mohou být povrchové, zahrnující epidermis a povrchové vrstvy dermis, a hluboké, zasahující do podkožních vrstev. Příkladem akutních ran jsou rány chirurgické, termická poranění, abraze a lacerace. Hlavní komplikací každé z nich je infekce. Hojení akutní rány je regulováno cytokiny a růstovými faktory vytvářenými v okolí rány. Zánětlivou fázi hojení charakterizuje migrace neutrofilů, makrofágů a lymfocytů do rány a s tím spojené příznaky, trvající přibližně 2 týdny. Hojení probíhá v několika fázích a v jakémkoliv kroku tohoto komplexního procesu pak může dojít ke stagnaci vedoucí k poruše. Přetrvávání zánětu měsíce, nebo dokonce roky vede ke vzniku chronické rány, kterou charakterizují různé patologické procesy, včetně zvýšené aktivity proteáz a přítomnosti infekce. Pro proliferativní fázi je typická novotvorba tkání, granulací a epitelu (reepitelizace) a obnova cévního zásobení. Keratinocyty obnovují epidermální bariéru, zatímco fibroblasty a endotelové buňky odpovídají za angiogenezi a tvorbu ECM. V remodelační fázi dochází k reorganizaci a kontrakci nově vytvořené matrix. Tato fáze může trvat i několik let.
Obecně lze říct, že hojení akutních ran probíhá do 3 týdnů, zatímco chronické rány přetrvávají více než 3 měsíce od vzniku poranění. Chronické rány mohou vést k poškození všech vrstev kůže včetně epidermis, dermis a podkožní tukové tkáně. Vznikají typicky jako komplikace jiných onemocnění, např. syndrom diabetické nohy při diabetu mellitu, dekubity při úrazech páteře, nebo jako výsledek neurodegenerativních chorob (Pickova nemoc). Mnoho problémů spojených s hojením chronických ran souvisí se škodlivým vlivem přidružených chorob na mechanismus biochemické signalizace, ukládání ECM a migraci buněk. Hyperglykémie u diabetiků například prostřednictvím zvýšené koncentrace tumor nekrotizujícího faktoru alfa (TNF-α) a interleukinů (IL-1β) a tím způsobené upregulace matrix metaloproteináz inhibuje formaci ECM.
Vedle dysfunkce ECM lze v případě defektů dolních končetin u diabetiků pozorovat i poruchu migrace keratinocytů a funkce leukocytů vedoucí ke zvýšenému výskytu infekcí. Nižší hladiny anorganických fosfátů u těchto defektů také souvisí se sníženým množstvím adenosintrifosfátu (ATP). To vede k signifikantnímu snížení imunitní odpovědi. Signální molekuly, např. epidermální růstový faktor (EGF), za normálních okolností při uzavírání rány stimulují proliferaci a migraci keratinocytů. Stárnutí, přidružené choroby a nadměrné sluneční záření naproti tomu inhibují schopnost keratinocytů reagovat na EGF a další mitogeny podporující růst. Tyto mechanismy přispívající k poruchám hojení jsou cílem nových léčebných modalit zaměřujících se na ovlivnění ECM a různé signální molekuly. Jejich ovlivnění může u chronických ran zlepšit regeneraci a hojení.
Současný standard péče o chronické rány spočívá v kultivačním vyšetření stěrů z rány, čištění, krytí a v některých případech débridementu rány. V případě diabetických defektů je zásadní kontrola glykémie, débridement nekrotické tkáně a udržení adekvátní perfuze končetiny.
Zlatým standardem léčby chronických ran jsou přenosy dermoepidermálních štěpů. Kosmetický výsledek přenosu je lepší než u jiných metod, s jejich použitím je však spojeno několik problémů. Zákrok je často provázen jizvením a kontrakturou rány. Míra jizvení a kontraktury ošetřeného místa je nepřímo úměrná množství přenesené dermis.
Limity metody jsou dostupnost zdravé kůže k odběru a riziko komplikací v podobě bolesti a infekce v místě odběru. Přenosy jsou komplikované především u popálenin zaujímajících > 20 % těla. Proliferační potenciál přenesené kůže je navíc nepřímo úměrný věku pacienta. Potřeba vyhnout se těmto problémům vedla k vývoji metody laboratorně vypěstovaných autologních kožních štěpů.
Buněčné populace využívají k regulaci svého růstu různé signální molekuly a mitogeny. Schopnost keratinocytů odpovídat na působení modulátorů stejně jako vlastní modulátory tvořit je závislá na věku. Srovnávací studie prokázaly po 7 dnech působení různých koncentrací růstového faktoru signifikantně vyšší nárůst buněčné denzity v kultuře keratinocytů od mladých dárců (22−27 let) než v kultuře od starších dárců (60−82 let). Řada studií zkoumajících novorozenecké keratinocyty odebrané z předkožky také prokázala jejich schopnost růst při působení faktorů produkovaných jinými novorozeneckými buňkami. Potenciál proliferace dospělých dárcovských keratinocytů je však omezený. Dospělé buňky vložené do média s novorozeneckými buňkami neproliferují, podobně jako také nerostou kultury novorozeneckých buněk vložených do média s dospělými buňkami. Bylo prokázáno, že novorozenecké keratinocyty produkují signifikantně vyšší množství mitogenně působících aktivačních faktorů než dospělé. Jde o další důkaz replikativního stárnutí buněk (senescence) v průběhu stárnutí organismu. Tato fakta potvrzují nepřímou závislost mezi responzivitou dárcovských buněčných linií a věkem a vysvětlují zpomalení hojení, typicky pozorované u starších pacientů.
Již v roce 1981 byla publikována práce popisující první klinické použití autologních kultivovaných keratinocytů (CEA – cultured epithelial autografts) k hojení chronických ran. Metoda spočívá v odběru buněk punch biopsií, množení in vitro za pomocí 3T3 fibroblastů a média s růstovými faktory a choleratoxinem, odběru plátu epitelu pomocí enzymu dispázy a přenosu kultivovaného epitelu na spodinu rány. Odběrová biopsie může být tímto procesem ve 3−4 týdnech až 1000× násobena. Na rozdíl od alogenních štěpů je autologní kultivovaný epitel vhodný pro akutní i chronické rány a nabízí trvalou náhradu kůže bez rizika rejekce. In vitro získané kožní autografty lze k hojení ran použít různým způsobem. Některé metody používají aplikaci souvislé vrstvy buněk přímo na spodinu rány, jiné až po přípravě spodiny alogenním dermálním štěpem. Keratinocyty v hyperproliferativním stavu mohou být do rány přeneseny i v nesouvislé formě.
Pro úspěšné uchycení štěpu a jeho proliferaci a diferenciaci je důležité přilnutí k bazální membráně. Z klinického výzkumu vyplývá, že míra úspěšnosti uchycení autologního kultivovaného epitelu dosahuje u bércových defektů 30 % a u rozsáhlých melanocytových kožních névů 20–90 %. Za přítomnosti infekce se úspěšnost přenosu pohybuje kolem 40 %. Byly popsány případy kompletního zhojení defektů, které byly nejdříve 2 měsíce neúspěšně léčeny standardním krytím a dermoepidermálním štěpem. Po aplikaci autologního kultivovaného epitelu u nich došlo do 28 dnů ke zhojení. S klinickým rozšířením metody se však ukázala i některá omezení.
Míra uchycení štěpů se pohybuje od 0 do 85 %, což souvisí s jejich křehkou strukturou. Po odběru je vrstva kultivovaného epitelu tvořena pouze 4−6 vrstvami buněk. To ji činí náchylnou k poškození infekcí a působením enzymů kolagenáz přítomných v ráně. Úspěšnost může být snížena i samotným působením enzymu dispázy na bazální vrstvu buněk při zpracování kultury.
CEA nabízí trvalé řešení rány, metodu však limituje čas potřebný ke kultivaci a získání buněk. Biopsie velikosti razítka se zpracovává 3−4 týdny, u starších pacientů ještě déle. Délka přípravy neumožňuje okamžité použití u popálenin, defektů dolních končetin nebo puchýřnatých chorob. Zpoždění navíc vede ke zvýšení rizika infekce a ztráty štěpu při sekundární bakteriální kolonizaci rány. Úspěšnost přenosu štěpu závisí na uchycení k bazální membráně. Pro tvorbu kotvicích vláken, nezbytných k přichycení štěpu, je zásadní dermální složka spodiny rány. Vyšší míry úspěšnosti lze dosáhnout při zachování intaktní dermis nebo přípravě spodiny rány kadaverózními dermálními alografty. Kadaverózní štěp může být chemicky ošetřen a zbaven epidermis, čímž lze získat bezbuněčnou dermální matrix k ukotvení autologního kultivovaného epitelu v hlubokých ranách.
U pacientů s popáleninami léčenými CEA lze pozorovat spontánní tvorbu puchýřů v ošetřeném místě. Současně byly popsány i horší kosmetické výsledky způsobené kontrakturou v místě štěpu. Některé práce uvádějí kontrakci až o 50 %, v porovnání s 95 % obvykle pozorovanými u dermoepidermálních štěpů. Kontrakce štěpu může být způsobena i jeho přípravou. In vitro pozorování prokázalo, že se autologní kultivovaný epitel po vyjmutí z kultivačního média smršťuje přibližně na čtvrtinu. Důvod smrštění není znám. Úspěšnost CEA je nepřímo úměrná věku pacienta. Jak již bylo vysvětleno, složité buněčné signály nezbytné pro přežití a růst kolonií keratinocytů s věkem slábnou. Buňky odebrané starším pacientům reagují hůře na kultivační médium, potřebují delší dobu kultivace a vykazují horší přežívání.
Dalším nedostatkem popsané metody je polarita laboratorně vypěstovaných buněk. Stratifikace kultivovaného epitelu vede k množení buněk lnoucích k povrchu kultivační misky. Tato polarita by měla být zachována i při přenosu do rány. Pokud by byly odebrány buňky z povrchu epidermis, většina z nich by nebyla schopna množení. Kultivace buněk na přenositelném transplantabilním povrchu umožňuje zachování polarity štěpu a maximalizaci počtu množících se buněk.
Na trhu je dostupné množství krycích materiálů. Všechny udržují hydrataci rány, umožňující regeneraci, chrání před infekcí a zabraňují poškození spodiny rány. Krytí je nejčastěji založeno na použití chitosanu, kyseliny hyaluronové, kolagenu a silikonu. Předmětem výzkumu jsou i další biomateriály, tvořené algináty, heparinem, celulózou a želatinou.
Limity autologního kultivovaného epitelu vedly ke vzniku nových technik pěstování buněčných kultur. Použití transplantabilních membrán jakožto nosiče při kultivaci buněk může odstranit potřebu aplikace dispázy a umožnit ochranu integrity proteinů bazální membrány. Existuje několik takových nosičů založených na polymerech zmíněných látek. Přenos souvislé vrstvy buněk na nosiči do rány sníží kontrakci štěpu, tvorbu puchýřů a ulcerací v ošetřeném místě a zásadně zvýší stabilitu štěpu.
Kyselina hyaluronová (HA) je přírodní polysacharid vyskytující se v extracelulární matrix tkání savců. Tvoří ji disacharidové jednotky složené z kyseliny glukuronové a N-acetylglukosaminu. HA je díky své biodegradaci a biokompatibilitě, podporující růst a proliferaci buněk, slibným polymerem k použití v tkáňovém inženýrství. V řadě terapeutických modalit byla použita k přípravě systémů nosiče a aplikace léčebné látky i jako biopolymer poskytující strukturální oporu kmenovým buňkám při regeneraci kostí. Nedávné úspěšné použití jako nosiče pro in vitro proliferaci kultur keratinocytů otevřelo prostor k budoucímu využití v hojení ran. Aktuální výzkumy prokazují, že vedlejší produkty vznikající biodegradací HA podporují proliferaci a migraci epitelových buněk. Dřívější práce zjistily, že enzymy účastnící se degradace HA stimulují proliferaci buněk. K podpoře buněčného růstu je zapotřebí rozpadu HA. Ale také samotná molekulární struktura HA usnadňuje pohyb buněk v extracelulární matrix, čímž nabízí substrát pro migraci a proliferaci a podporuje hojení kůže. HA může hrát zajímavou úlohu i v angiogenezi a zánětlivé odpovědi.
Důležitým faktorem ovlivňujícím její úlohu v regeneraci rány je molekulární hmotnost kyseliny hyaluronové. Některé práce prokázaly, že rozpadové produkty nízkomolekulární HA působí prozánětlivě, což vede k většímu poškození tkání. Je zajímavé, že vysokomolekulární HA (HMWHA) může inhibovat přísun nutričních látek do regenerujícího epitelu tím, že blokuje tvorbu kapilární sítě. Zatímco HMWHA omezuje hojení rány, přítomnost středních molekul HA (MMWHA) může hojení podpořit. MMWHA zlepšuje uzávěr rány upregulací junkčních adhezivních molekul na hranici kůže.
Limitem hojení ran s použitím štěpů s kyselinou hyaluronovou jsou přidružené choroby vysoce rizikových pacientů. Porucha cévního zásobení a infekce v ráně mají negativní vliv na přežití štěpu a hojení. Použití štěpů s HA u diabetických defektů dolních končetin vykazovalo úplné zhojení u 79 % pacientů mezi 7. a 64. dnem po aplikaci. Štěpy, které selhaly, byly aplikovány pacientům s ischemickým postižením nebo konkomitantní infekcí.
Kompozitní kožní štěpy s kyselinou hyaluronovou jsou tvořeny mikroskopickými póry podporujícími buněčný růst. Předmětem rozsáhlého výzkumu bylo jejich použití jakožto nosiče pro kultivované epitelové buňky. Efektivita osídlení nosiče buňkami závisí na použití vrstvy fibroblastů. Mikroskopické póry komerčně vyráběných nosičů (Laserskin) jsou tvořeny laserem a dosahují 40 mikrometrů. Keratinocyty mají průměr přibližně 20 mikrometrů. Nosič o velikosti 10 × 10 cm pokrytý vrstvou fibroblastů může obsahovat kolem 4 milionů keratinocytů. Takový materiál doplněný alogenními fibroblasty je velmi efektivní náhradou lidské kůže. Míra osídlení samotného nosiče Laserskin dosahuje 75 %, vrstva fibroblastů ji zvyšuje na 95 %. Předběžná klinická data naznačují, že kompozitní štěpy Laserskin s vrstvou fibroblastů budou s ohledem na jejich odolnost, biokompatibilitu, míru přihojení, nízký výskyt infekce a efektivitu osídlení významným nástrojem k hojení ran.
Biobrane je biosyntetický materiál vyráběný ze silikonového filmu aplikovaného na nylonovou matrix s prasečím kolagenem. Klinicky se používá ke krytí popálenin, ale byly popsány i případy jeho použití při defektech a puchýřnatých chorobách. Výhodou aplikace Biobrane u popálenin je fakt, že umožňuje tvorbu krevních koagul, které jej přirozeně udržují na spodině rány, zatímco dochází k její reepitelizaci. Zevní silikonová vrstva zabraňuje ztrátám tekutin vypařováním a tím udržuje příznivé prostředí pro hojení. Unikátní složení Biobrane nabízí řadu výhod. Materiál se typicky využívá ke krytí povrchových popálenin bez zbytků mrtvé kůže nebo příškvarů. Míra adherence materiálu ke spodině rány je nepřímo úměrná její hloubce. U povrchových ran popisují někteří autoři až 100% přilnutí, v případě hlubokých ran naproti tomu pouze 21,7%. Biobrane snížil celkovou dobu hojení z 15 na 10,6 dne při současném snížení ekonomických nákladů na léčbu. Ve zkoumaných parametrech − míře reepitelizace, snížení bolestivosti, komfortu a jednoduchost skladování − dosáhl srovnatelných výsledků jako konkurenční materiály, v některých z nich je překonal.
I klinické použití Biobrane však má svá omezení. V jedné ze studií sledujících použití Biobrane na povrchové popáleniny se nepodařilo dosáhnout snížení výskytu infekce, v některých případech muselo být krytí z důvodu infekce z rány odstraněno. Jiné studie přišly se zjištěním, že použití Biobrane je nákladnější a je spojeno s vyšším výskytem infekcí než použití krytí Xeroform. Rostou obavy z náchylnosti krytí Biobrane k infekci. Je pravděpodobně způsobena částečným přilnutím ke spodině rány, které vede k nadměrnému růstu bakterií. Někteří autoři namítají, že jde o důsledek volby nesprávného typu krytí pro konkrétní typy rány.
Nové přístupy k hojení ran pomocí krytí Biobrane jsou předmětem dalšího výzkumu. Slibné výsledky přináší práce kombinující technologie autologního kultivovaného epitelu a Biobrane. Průhlednost krytí umožňuje přímou vizualizaci rány v průběhu hojení, což minimalizuje potřebu výměny a převazů, které by mohly narušit regeneraci. Použití materiálu také snižuje kontrakci štěpu a zvyšuje jeho stabilitu.
Americkým Úřadem pro kontrolu léků a potravin (FDA) bylo v roce 2010 schváleno použití nového materiálu AWBAT (advanced wound bioengineered alternative tissue). Je podobný Biobrane, ale má více porézní silikonovou membránu a neobsahuje škodlivé látky užívané u předchozího materiálu k vytvoření kovalentních vazeb mezi peptidy kolagenu a silikononylonovým kompozitem.
Chitosan je lineární kopolymer získávaný z krunýřů korýšů, například garnátů a krabů. In vitro i in vivo na zvířecím modelu bylo prokázáno, že chitosan je biokompatibilní, biodegradabilní a netoxický pro buněčné kultury. Navíc působí antimikrobiálně na bakterie a houby a má hemostatické účinky. Implantáty na bázi chitosanu vyvolávají jen minimální reakci organismu. Materiál je díky svým příznivým vlastnostem a možnostem použití v řadě medicínských aplikací předmětem dalšího výzkumu. Pro diabetické defekty bylo vyvinuto krytí na bázi 5-methylpyrrolidon-chitosanu (MPC), které uvolňuje neuropeptid neurotenzin, působící v procesu hojení jako modulátor zánětu. Pro podporu hojení defektů jsou testovány různé formy chitosanu včetně membrán, mikročástic, nosných struktur a hydrogelů. FDA schválil klinické použití obvazu s chitosanem HemoCon k zástavě krvácení při traumatech a jakožto antibakteriální bariéry. Studie zkoumající účinnost krytí HemoCon po stomatochirurgických zákrocích ověřila jejich příznivý efekt na zkrácení doby krvácení a zlepšení doby hojení v porovnání s kontrolní skupinou.
Lokální terapie termických poranění pomocí krytí na bázi chitosanokolagenových komplexů na krysím modelu zlepšila hojení urychlením granulace a tvorby pojivové tkáně. Krytí s MPC prokázalo v experimentu na myších s diabetem rychlé hojení (50% redukce plochy defektu).
K přilákání a aktivaci neutrofilů, makrofágů a fibroblastů slouží různé druhy adhezivních proteinů, růstových faktorů a cytokinů uvolňovaných z krevních destiček. Aktivované buňky se pak vážou na extracelulární matrix a diferencují se v makrofágy uvolňující interleukiny (IL-1α, IL-1β) a TNF-α. Navíc vylučují i růstový faktor fibroblastů (FGF-2), inzulinu podobný růstový faktor (IGF-1) a transformující růstový faktor (TGF-β1, TGF-β2). Tyto signální molekuly aktivují tvorbu kolagenu, vaskulární endotelový růstový faktor (VEGF) a destičkový růstový faktor (PDGF), spouštějící novotvorbu krevních cév.
V procesu hojení ran hraje svoji úlohu řada růstových faktorů a cytokinů. Pro léčbu diabetických defektů dolních končetin schválil FDA gel pro lokální aplikaci obsahující rekombinantní PDGF, látku označovanou jako bekaplermin. Současně však existuje i varování před použitím většího množství preparátu, které může souviset se vznikem nádorového bujení. Čínští vědci připravili rekombinantní FGF navázaný na vstřebatelnou kolagenovou houbičku k aplikaci do chronických traumatických defektů. Skupina pacientů léčená materiálem obsahujícím FGF a kolagen vykazovala po 3 týdnech léčby o 68 % lepší hojení než kontrolní skupina. Léčba u ní zkrátila dobu potřebnou k úplnému uzavření defektu o 24 %. V podobné studii, zahrnující pacienty se syndromem diabetické nohy, zkrátila aplikace gelu s lidským epidermálním růstovým faktorem dobu hojení a uzávěru defektu. Nosiče růstového faktoru by měly být schopné uvolňovat látky do rány v dostatečném množství po delší dobu. Tím se liší od pulzního podání.
K podpoře hojení chronických nehojících se defektů má význam identifikace a cílené ovlivnění mediátorů zánětu. Efektivní cestou ke zlepšení procesu hojení může být inhibice prozánětlivých molekul. Lékem na chronické rány by mohla být i krátká interferující RNA (siRNA). Tato RNA, dodaná do buňky zvnějšku, je schopna regulace genové exprese. V mikroprostředí rány tak mohou být zablokovány prozánětlivé geny, například SMAD3 a p53. Dalším novým slibným přístupem je molekulární léčba zaměřená na mikroRNA (miRNA), malé endogenní nekódující molekuly RNA. Hlavní funkcí miRNA je regulace posttranskripční exprese genů navázáním na jejich cílovou mediátorovou RNA (mRNA). To vede k degradaci mRNA, přerušení translace a tím i inaktivaci genu. V různých stadiích nehojících se diabetických defektů již byla identifikována související miRNA.
Kmenové buňky mají unikátní vlastnost diferenciace v různé druhy tkání. K hojení akutních i chronických ran již byly použity kmenové buňky získané z různých zdrojů – například kostní dřeně, periferní krve a pupečníkové krve. V případě chronických ran byly široce zkoumány autologní i alogenní mezenchymové kmenové buňky z kostní dřeně (BMSC). Byla demonstrována jejich schopnost zlepšit hojení, podpořit novotvorbu krevních cév a růst granulační tkáně. Odběr BMSC je bolestivý a je spojen s riziky postižení odběrového místa. Proto jsou v centru zájmu jiné typy mezenchymových kmenových buněk. Díky své snadné izolaci, relativní hojnosti a multipotenci vzbudily pozornost kmenové buňky z tukové tkáně (ADSC). Jejich odběr je možné provést liposukcí, a nevyžaduje tedy poškození jiných tkání. ADSC produkují angiogenní faktory stimulující neoangiogenezi, potřebnou k hojení. V experimentu na zvířecím myším modelu se po aplikaci ADSC na nebuněčném nosiči podařilo prokázat zlepšení hojení a vaskularizace hlubokých kožních ran. ADSC pomohly snížit i jizvení.
Mezenchymové kmenové buňky (MSC) byly izolovány rovněž z Whartonova rosolu pupečníku. Tím se podařilo vyloučit komplikace spojené s odběrem buněk z kostní dřeně. Membrána tvořená hydrogelem z polyvinylalkoholu (PVA) s pupečníkovými kmenovými buňkami se osvědčila v léčbě nehojících se rozsáhlých kožních lézí u psů. Zkoumaná zvířata vykazovala signifikantní zlepšení regenerace kůže po terapii MSC-PVA. V experimentu na kozách vykazovaly pupečníkové mezenchymové kmenové buňky zlepšení procesu hojení díky různorodým parakrinním mechanismům způsobujícím útlum zánětlivé reakce a tvorbu tenčí vrstvy granulační tkáně s následným minimálním jizvením.
Značné ekonomické náklady spojené s přípravou těchto nových materiálů donutily výzkum zaměřit se na vlivy vnějších faktorů na charakteristiky rány. Bylo prokázáno, že zpoždění v léčbě i nadbytečná výměna krytí brání hojení, způsobují komplikace a zvyšují finanční náklady.
Jak již bylo uvedeno, vlastnosti rány mají vliv na přihojování štěpů stejně jako na vlastní hojení. Úprava péče o ránu a její léčby na základě informací pocházejících přímo z postiženého místa může zkrátit délku hospitalizace i snížit množství amputací a tím ve výsledku redukovat finanční náklady. To samé platí také pro problematiku použití tkáňových štěpů. Nadbytečné přenosy štěpů a potřeba krytí prudce zvyšují náklady a zpomalují léčbu.
K zacílení léčby tedy mohou významně pomoci senzory schopné detekovat například hladinu kyseliny močové, pH, množství proteáz a přítomnost infekce přímo v defektu. Pokroky v tkáňovém inženýrství pomohly vývoji biosenzorických technologií. Zvláštní senzory umístěné v krytí rány mohou detekovat významné změny v jejím prostředí.
Jednou z nejvýznamnějších komplikací hojení rány je infekce. K nápadným, ale již pozdním projevům její přítomnosti patří hnisavý exsudát, zápach a bolestivost. Často si vyžádají výměnu krytí nebo odstranění štěpu a antibiotickou léčbu. Na poruše hojení se podílí rovněž nesprávné použití inhibitorů růstu bakterií, například preparátů se stříbrem. Včasná detekce infekce umožňující správné použití antibiotik a antibakteriálních materiálů by pomohla snížit náklady na léčbu a urychlit hojení. Optické senzory využívající porézní silikon a fyzikální jev rudý posuv umožňují časnou detekci raných infekcí vyvolaných gramnegativními bakteriemi. K odhalení infekce pomáhají také senzory zápachu, detekující vedlejší produkty metabolismu bakterií. Významnou pomoc by mohla přinést především schopnost pachových senzorů odhalit infekci bez nutnosti odstranění sekundárního krytí rány. Byly vyvinuty i senzory detekující teplotní změny spojené s infekcí. Jsou ji schopné odhalit ještě před rozvojem na povrchu viditelných změn kůže.
Použití indikátorů pH jako ukazatelů hojení je velmi složité. Zvláště v chronických ranách je možné v průběhu zánětlivé a remodelační fáze zachytit velký rozptyl hodnot. Monitory pH však mohou být jednoduše včleněny do krytí rány a poskytovat informace o jeho vývoji v průběhu hojení. Zásadní úlohu v hojení rány hraje stav její hydratace. Někteří autoři dokonce označují vlhkost za nejdůležitější faktor hojení. Nadměrná vlhkost způsobuje maceraci rány, nedostatečná naopak vysychání její spodiny. Z klinických studií vyplývá, že tekutina v ráně podporuje proliferaci keratinocytů a růst fibroblastů a endotelových buněk. Monitorování vlhkosti rány má své výhody, hodnocení vývoje stavu vlhkosti může přispět k vedení léčby. Začlenění senzorů do budoucího výzkumu je zásadní pro zlepšení současné regenerativní technologie.
Hojení akutních i chronických ran je celosvětově jednou z hlavních klinických výzev. I když byly dermoepidermální štěpy dlouho považovány za zlatý standard v terapii chronických ran, použití těchto autograftů je spojeno s několika omezeními, včetně rizika poruchy hojení a bolestivosti odběrového místa. Další metody hojení, jako je použití kožních krytů a aplikace růstových faktorů, také ještě vyžadují významné zlepšení. Objevují se nové strategie, například aplikace siRNA a ovlivnění mRNA molekul a receptorů. Značný potenciál v hojení akutních i chronických ran mají kmenové buňky izolované z kostní dřeně, tukové tkáně a pupečníku. Snaha o snížení ekonomických nákladů na léčbu těmito novými postupy vede k zaměření výzkumu na vývoj a použití senzorů detekujících prostředí rány.
(raf)
Zdroj: Dreifke M. B., Jayasuriya A. A., Jayasuriya A. C. Current wound healing procedures and potential care. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl 2015; 48 : 651−662, doi: 10.1016/j.msec.2014.12.068.
Informace pro laickou veřenost najdete na www.hojeni-ran.cz.
