Влияние высокоинтенсивного лазерного излучения дальнего инфракрасного диапазона на состав коллагенового матрикса нормотрофических кожных рубцов (экспериментальное исследование)
- Подробности
- Родительская категория: Наука
- Категория: Статьи и публикации
- Создано: 12:33 09.07.2019 года
- Обновлено: 13:01 09.07.2019 года
- Опубликовано: 12:33 09.07.2019 года
- Автор: Super User
- Количество просмотров: 3518
Астахова М.И., Астахова Л.В., Гиниатуллин Р.У., Головнева Е.С., Игнатьева Е.Н., Кудрина М.Г.
ГБУЗ «Многопрофильный центр лазерной медицины», г. Челябинск
ФГБОУ ВО «Южно-Уральский государственный медицинский университет Минздрава России» г. Челябинск
Введение
Среди многочисленных методов коррекции рубцовых изменений кожи большинством исследователей наиболее эффективными в настоящее время признаны способы местного воздействия на рубцовую ткань [1, 2, 3]. Механическая дермабразия, глубокие и срединные химические пилинги, вызывающие эпидермолиз и последующее ремоделирование дермы, до сих пор остаются «золотым стандартом» среди широкого арсенала методов локальной коррекции рубцовых изменений кожи. В то же время среди врачей и пациентов все большую популярность приобретают способы абляционной лазерной коррекции рубцов, выполняемые как в виде лазерной дермабразии, так и фракционного фототермолиза. Это связано с особенностью действия СО2 лазера в режиме абляции: лазерное излучение дальнего инфракрасного диапазона интенсивно поглощается молекулами тканевой воды, что приводит к очень быстрому разогреву ткани и взрывному испарению воды вместе с фрагментами тканевых структур с образованием абляционного кратера. Вместе с перегретым материалом из ткани удаляется и большая часть тепловой энергии, что гарантирует минимальное термическое повреждение вне зоны абляции [4].
Общим свойством заживления ран кожи под воздействием высокоинтенсивного лазерного излучения, как было показано в наших работах ранее [5], является укороченная и слабо выраженная экссудативная фаза воспалительной реакции, гиперплазия и усиленная дегрануляция тучных клеток, активная пролиферация макрофагов и фибробластов, ускоренное развитие полноценной грануляционной ткани и ранняя реэпителизация.
Качество внеклеточного матрикса кожи, представленного в основном коллагеновыми волокнами играет важную роль в эстетическом виде рубцовой ткани. В то же время в современной литературе встречаются лишь единичные публикации, где представлены исследования соотношения I и III типов коллагена в возрастной коже после фракционного фототермолиза [6].
Целью данного исследования явилось изучение диелянамики процессов ремоделирования нормотрофических кожных рубцов после процедуры лазерной дермабразии в эксперименте.
Материалы и методы
Эксперимент проведен на 20 беспородных лабораторных крысах обоего пола, разделенных на 4 группы по срокам исследования, по 5 особей в каждой группе. Все манипуляции на животных выполнялись в соответствии с требованиями Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации 1964 г. (с изменениями и дополнениями на 2008 г.) и приказа № 755 МЗ СССР «О мерах по дальнейшему совершенствованию организационных форм работы с использованием лабораторных животных» от 12.08.1977. На первом этапе эксперимента крысам моделировали кожный рубец. Для этого животным под общим обезболиванием препаратом «Золетил» (VirbacSanteAnimale, Франция) в паравертебральных областях спины симметрично иссекали кожные лоскуты размерами 3х3 см. Края получившейся раны фиксировали к мышцам одиночными узловыми швами. Полное рубцевание кожных дефектов происходило в течение месяца. Затем этим же животным под общим обезболиванием по описанной выше методике выполняли процедуру лазерной дермабразии рубцовой ткани. При этом рубцы в правой паравертебральной области были опытными, а левые - служили контролем. В качестве интактного контроля были взяты кусочки кожи из паравертебральных областей спины пяти крыс, не подвергавшихся никаким воздействиям.
Использовали лазер на углекислом газе с длиной волны 10,6 мкм (лазерный аппарат «Ланцет-2», г.Тула, Россия), в суперимпульсном режиме «Медимпульс» с соотношением импульс - пауза 0,5:100 мс, мощностью импульса 50 Вт и диаметром пятна 0,5 мм. Животных выводили из эксперимента на 1-е, 7-е, 14-е и 45 сутки (по 5 особей на каждый срок исследования). Кусочки кожи фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина, проводили по спиртам возрастающей плотности и заливали в парафин. Срезы толщиной 5-7 мкм окрашивали гематоксилином-эозином для обзорной микроскопии, пикрофуксином по методу Ван - Гизон для выявления коллагеновых волокон. Иммуногисто-химическими методами выявляли коллаген I и III типа с использованием антител Biorbyt antirat (США) и системы иммуномечения на основе иммунопероксидазного метода.
Гистологические препараты изучали на микроскопе LEICA DMRXA (Германия). С помощью цифровой видеокамеры LEICA DFC 290 (Германия), сопряженной с ПК получали изображения микропрепаратов в формате графических файлов *.TIFF в цветовом пространстве RGB, которые служили объектами морфометрических исследований. Для морфометрических исследований использовали программу анализа изображений ImageScope М (Германия). Статистическая обработка цифровых данных производилась методом вариационной статистики с определением среднего квадратичного отклонения (σ), средней ошибки сравниваемых величин (m1, m2), коэффициента достоверности (t) и доверительной вероятности (Р) с помощью программы Excel 8.0 из пакета Microsoft Office'2000. Различия считали достоверными при Р<0,05.
Результаты и обсуждение
В препаратах кожи контрольной стороны у всех животных определялись зрелые эпителизированные нормотрофические рубцы. Эпидермис был покрыт тонким роговым слоем и имел хорошо видимое разделение по слоям. В нескольких полях зрения сосочки дермы были сглажены, практически отсутствовали (рис. 1, А). В поверхностных, средних и глубоких слоях дермы на этом уровне внеклеточный матрикс был представлен коллагеновыми волокнами, ориентированными преимущественно параллельно поверхности кожи и имеющими интенсивное красно - малиновое окрашивание пикрфуксином по Ван - Гизон (рис 1, Б). В клеточном составе преобладали зрелые формы фибробластов. Встречались небольшие очажки круглоклеточной инфильтрации и единичные макрофаги. Сосуды всех слоев кожи полнокровны, выстланы эндотелием. Встречались немногочисленные производные кожи, представленные волосяными фолликулами и сальными железами.
 |
 |
| Рис. 1А | Рис. 1Б |
В опытной группе через 1 сутки после лазерной дермабразии на участке, занимающем несколько полей зрения, определялся локальный очаг некроза эпидермиса и сосочкового слоя дермы, отграниченный от интактных тканей узким валом из нейтрофильных лейкоцитов (рис.2, А). В средних и глубоких слоях дермы выявлялось паретическое венозное и капиллярное полнокровие, умеренный отек межуточной ткани и некоторое набухание коллагеновых волокон (рис. 2, Б).
 |
 |
| Рис. 2А | Рис. 2Б |
Через 7 суток после лазерной дермабразии происходила полная эпителизация ожоговой поверхности. При этом толщина эпидермиса была больше, чем в контралатеральном рубце за счет увеличения объемов клеток эпидермиса во всех его слоях (рис. 3, В, Г).
 |
 |
| Рис. 3В | Рис. 3Г |
В поверхностных слоях дермы определялось паретическое венозное и капиллярное полнокровие и очаговая нейтрофильно-лимфоцитарная инфильтрация (рис. 3, А). Коллагеновые волокна в субэпидермальном слое дермы были тонкими, интенсивно окрашенными пикрофуксином в малиновый цвет, дискомплексованными, извитыми, ориентированными преимущественно поверхности кожи. На этом сроке в кожном рубце опытной группы преобладали коллагеновые волокна III типа (рис. 3, Б). Тонкие тяжи этих волокон располагались вертикально, проникая между клетками базального слоя эпидермиса и вплетаясь в базальную мембрану. Коллагеновые волокна I типа локализовались преимущественно в средних слоях дермы, вокруг волосяных фолликулов и сальных желез.
 |
 |
| Рис. 3А | Рис. 3Б |
В сетчатом слое дермы так же преобладали коллагеновые волокна III типа. Они были расположены преимущественно параллельно поверхности кожи, переплетались между собой и с коллагеновыми волокнами I типа, образуя своеобразный сетчатый рисунок.
Через 14 суток после процедуры лазерной шлифовки рубца в коже опытной стороны определялся зрелый эпителизированный рубец. Эпидермис во всех полях зрения был покрыт тонким роговым слоем и имел отчетливую стратификацию. Толщина эпидермиса опытной стороны визуально была больше контрольной.
В сосочковом и сетчатом слоях дермы были видны полнокровные сосуды всех калибров, резко снизилось количество клеток нейтрофильно-лимфоцитарного ряда. В клеточном составе преобладали юные формы фибробластов, в небольшом количестве встречались макрофаги (рис. 4, А).
 |
| Рис. 4А |
Коллагеновые волокна в кожном рубце опытной группы на этом сроке были упакованы более компактно по сравнению с 7-ми сутками исследования, толщина отдельных волокон увеличивалась. По-прежнему преобладали коллагеновые волокна III типа, но отмечалось и увеличение количества волокон I типа (рис. 4, Б, В, Г).
 |
 |
 |
| Рис. 4Б | Рис. 4В | Рис. 4Г |
Через 45 суток в опытной группе во всех случаях выявлялся зрелый эпителизированный рубец. В клеточном составе преобладали зрелые веретеновидные фибробласты, количество сосудов по сравнению с предыдущим сроком исследования несколько уменьшалось. Коллагеновые волокна были сложены в компактные извитые пучки, ориентированные преимущественно параллельно поверхности кожи. В ячейках «сети» коллагеновых волокон ретикулярного слоя дермы лежали капилляры, клеточные элементы и производные кожи - волосяные фолликулы и сальные железы. Коллагеновые волокна I и III типа и сосочковом и сетчатом слоях дермы на этом сроке выявлялись примерно в одинаковом количестве.
Морфометрическое исследование показало, что в интактной коже крыс преобладал коллагена I типа. В нормотрофических кожных рубцах контрольной группы на всех сроках исследования преобладал коллаген III типа. После выполнения процедуры лазерной дермабразии мы наблюдали кратковременное превалирование коллагена III типа по отношению к коллагену I типа на сроке 7 суток, с последующим увеличением содержания в рубце коллагена I типа к 14 суткам после лазерного воздействия. На сроке 45 суток количество коллагена I и III типов было приблизительно одинаковым.
Таким образом, однократное абляционное воздействие излучения углекислого лазера на кожный рубец приводило к формированию лазерного ожога, а индуцированные им процессы воспалительно-репаративной реакции вызывали в ранние сроки активацию реакции микроциркуляторного русла, заключающуюся в картине выраженного венозного и капиллярного полнокровия, сохраняющегося вплоть до 7-х суток опыта. Ряд авторов считает, что дефицит капилляров в рубцовой ткани зачастую приводит к формированию гипертрофических и келоидных рубцов [7, 8]. Кроме того, раннее появление макрофагов в лазерных ранах способствует синхронному росту капилляров и фибробластов и дифференцировке фибробластов за счет выделения ряда цитокинов [9]. Этот процесс мы наблюдали в опытных рубцах, где, в отличие от контроля, увеличивалось содержание коллагена I типа, хотя и не достигало значений, присущих интактной коже, тогда как в контрольных рубцах на сроке всех сроках исследования преобладал коллаген III типа.
Заключение
В заключение можно отметить, что особенностью аблятивного воздействия на нормотрофические кожные рубцы высокоинтенсивного лазерного излучения дальнего инфракрасного диапазона, генерируемого СО2 лазером, является запуск процессов репарации лазерного ожога, сопровождающийся полноценным фибриллогенезом с образованием в ранние сроки преимущественно коллагена III типа, а затем и коллагена I типа в соотношениях, приближающихся к показателям интактной кожи.
Литература
1. Карапетян Г.Э. Лечение гипертрофических и кело- идныхрубцов//Г.Э. Карапетян, Р.А. Пахомова, Л.В. Кочетова, Н.С. Соловьева, Ю.А. Назарьянц, Е.С. Василеня, Н.М. Маркелова, М.Н. Кузнецов, В.А. Арапова, Г.Н.Гуликян//Фундаментальные исследования. - 2013. - № 3-1. - С. 70-73.
2. Кожевников В.А. Пирогеналотерапия в комплексном лечении келоидныхрубцов лазером/В.А. Кожевников, А.А. Осипов, Ю.В. Тен//Хирургия. - 1991. - № 8. - С. 151-152.
3. Шафранов В.В. Возможности использования СВЧ- криодеструкции в дерматокосметологии для лечения келоидных рубцов у детей /В.В. Шафранов, Н.Г. Короткий, А.В. Таганов и др.//Детская хирургия. - 2000. - № 1. - С. 35-37.
4. Скобелкин О.К. Применение лазерных хирургических аппаратов «Ланцет» в медицинской практике: пособие для врачей / О.К. Скобелкин, В.И. Козлов, А.В. Гейниц.-Москва.- 2000-128 С.
5. Астахова Л.В. Влияние высокоэнергетического лазерного излучения на динамику репаративных процессов в аутодермальном трансплантате после лазерной сварки/Л.В. Астахова, Р.У. Гиниатуллин, Е.Н.Игнатьева//Лазерные новости.- 2000.-Вып. 1.- С. 50-51.
6. Карабут М.М. Применение фракционного фототермолиза в клинической практике. Обзор литературы./М.М. Карабут, Н.Д. Гладкова, Ф.И. Фельштейн, Е.Б. Киселева, Ю.В. Фомина, А.А. Му- раев//Современные технологии в медицине.- 2010.- №4.- С. -115-121.
7. Борхунова Е.Н. Келоидные рубцы: морфологическая характеристика и особенности патогенеза/Е.Н. Борхунова, В.В. Шафранов, А.В. Таганов//Пласти- ческая хирургия и косметология.-2011 (3).- С.500- 512.
8. Kisher C.W. The microvessels in hypertrophic scar, keloids and related lesions: a review./J. SubmicroscCytolPathol. -1992; 24(2):281-296.
9. Головнева Е.С. Неоангиогенез как универсальный ответ тканей на высокоинтенсивное лазерное воздействие/Е.С. Головнева, Г.К.Попов//В сборнике: Лазерные технологии в медицине. Челябинск- 2001.- С.- 108-112.
