CC BY
34
УДК 616-089:617.5
ПЕТРЕНКО О.М., БЕЗРОДНИЙБ.Г., ТИХОМИРОВ А.О.1
Нацональний медичний унтерситет iм. О.О. Богомольця, м. Кив, Украна
11нститут 6ioxiMii iM. О.В. Палладна НАН Укра'ни, м. Кит, Украна
ВАКУУМ-ТЕРА^Я ДiАБЕТИЧНИХ РАН М'ЯКИХ ТКАНИН: ВПЛИВ НА АКТИВНЮТЬ МАТРИКСНИХ МЕТАЛОПРОТЕ1НАЗ
Резюме. Метою роботи було вивчити вплив вакуум-тераппна основн стадИзагоення г^йнихран м'яких тканин у па^енлв iз цукровим д1абетом, ступiнь м'1кробно!' контамiнацi'iран та активнсть матричних ме-талопроте!наз (ММП) тканин раново! поверхнi. Проаналiзовано результати лiкування та обстеження 48 па^енлв iз хронiчними д1абетичними ранами м'яких тканин. У 26 хворих (основна група) у л'!кувальному комплекс застосовували вакуум-терапию ран. Пд час л'!кувального пер'юду проводили визначення мiкро-бюлопчних та цитолопчних показниюв. Активнсть ММП у тканинах раново! поверхнi па^енлв контрольно'!' та основно!груп визначали методом желатиново!зимографи на р'зних етапахзагоення. Установлено, що в па^енлв основно! групи очищення ран вд гнйного субстрату та мiкроорганiзмiв вдбувалося на 5,2 ± 1,5 доби ранiше порiвняно з патентами контрольно! групи. Разом iз тим у тканинах раново! по-верхнi па^енлв основно! групи в'щбуваеться статистично вiрогiдне (р < 0,05) зниження активност ММП, величина яко! на 5-ту та 10-ту добу лiкування становила вщповщно 68 \ 45 % в'щ початкового р'!вня. У ранах па^енлв iз дiабетом, як проходили курс традицйного медикаментозного лiкування, колагеназна активнсть залишалася стабльно високою протягом усього пер 'юду спостереження. Отже, разом з анти-мiкробними та протизапальними ефектами нормалiзацiя протеолтичних процеав у рановому ложi може бути одним iз ключових механiзмiв високо!лiкувально'i ефективност УЛО-терапн.
Ключовi слова: цукровий д1абет, дiабетичнi рани м'яких тканин, вакуум-терап'т, цитограми, матрикснi металопроте!нази.
-1 ® Эндокринная хирургия
u
1-1 /Endocrine Surgery/
International journal of endocrinology
Вступ
Загоення ран у хворих на цукровий дiабет (ЦД) ха-рактеризуються тривалим nepe6iroM, толерантнютю до лшування та наявнютю ускладнень, що часто при-зводять до необхщносл ампутаци кшщвок [1]. Голов-ними причинами часто незадовтьно! ефективносл л^вання е насамперед порушення мшроциркуляци в тканинах, мкробна контамшащя, дисбаланс запаль-но-репаративних процешв у раш, надмiрна продукция проте!наз та знижена активнють факторiв росту [3, 8]. Велик! сподiвання в лшуванш ще! категори пащенпв покладають на комплексш заходи i3 застосуванням ш-новацшних технологш. Останшм часом прюритетною в терапи дiабетичних ран стала VAC-тератя (vacuum-assisted closure), що базуеться на створенш локального негативного тиску (topical negative pressure) [13]. Чи-сленш ктшчш спостереження свщчать, що вакуум-терашя забезпечуе позитивну динам^ загоення ран, е порiвняно дешевим i нетрудомютким методом лшу-вання. Найбтьш ефективним локальне застосування вакуумних пов'язок виявилося саме у випадках лшу-вання ексудативних, зокрема й хрошчних дiабетичних, ран м'яких тканин. До того ж вакуум-тератя зменшуе
рiвень раново! ексудаци, пiдтримуючи помiрно вологе ранове середовище, необхiдне для нормального пе-ребiгу репаративно-регенераторних процесiв, сприяе видаленню значно! кiлькостi патогенно! мкрофло-ри, покращуе ангiогеннi процеси, посилюе клггинну пролiферацiю та синтез у рановому лож основних речовин сполучно! тканини [2, 10]. Однак мехашзми, завдяки яким VAC-терапiя сприяе покращенню репа-ративних процесiв у проблемних ранах, залишаються малодослiдженими.
Ключову роль у процесах загоення вщграють ко-лагенолггачш ензими групи матричних металопро-те!наз (ММП). За умов нормального загоення ММП розщеплюють протеi'новi компоненти мiжклiтинного матриксу, забезпечуючи мiграцiю кератиноцитiв, ре-епiтелiзацiю, регулюють запальнi процеси, рановий неоанпогенез та утворення фiброзного рубця [6, 9].
Адреса для листування з авторами: Петренко Олег Миколайович E-mail: [email protected]
© Петренко О.М., Безродний Б.Г., Тихомиров А.О., 2016 © «Мгжнародний ендокринолопчний журнал», 2016 © Заславський О.Ю., 2016
Нaдмiрнa активащя ММП у дiабетичних ранах вва-жаеться однieю з найголовнiших причин ix хронiзацii [11]. Кшшчш спостереження, а також експеримен-тальнi дослщження на трансгенних тваринах i3 надек-спресieю ММП показали, що аномальне пiдвищення активностi ММП-1, -2, -8 та -9 на rai зниженого синтезу ix ендогенних iнгiбiторiв призводить до порушення епiтелiзацii ран, загострення запальних реакцiй, про-лонгаци загоення [14]. Розкриття молекулярних ме-xанiзмiв репаративних процесiв та ix порушення лежить в основi розробки як специфiчниx, так i неспецифiч-них пiдxодiв, спрямованих на шактивацш надлишку ММП у xронiчниx ранах. З огляду на це потребуе пере-вiрки питання щодо адекватност застосування терапй' негативним тиском для нормалiзацii колагенолггачно! активностi в рановому лож!
Метою роботи було вивчити ефекти вакуум-терапи гнiйниx ран м'яких тканин у пацieнтiв iз цукровим дiа-бетом на основнi стади загоення, мiкробне обшменш-ня ран та актившсть ММП тканин раново! поверxнi.
Матерiали та методи
У дослщженш брали участь 48 пащенпв iз гншни-ми ранами м'яких тканин на rai ЦД. Пащенти нада-ли письмову згоду на участь у проведенш наукового дослщження. Усix пацieнтiв було прооперовано (розкриття флегмон, некректомп, висiчення трофiчниx виразок). У пiсляоперацiйному перiодi рани не проявляли тенденци до загоення. Тривалють загоення ран становила вщ 13 до 60 дiб. Площа ран у середньому була 32,4 ± 2,5 см2. Середнiй вiк пацieнтiв — 62,4 ± 3,8 року. Жiнок було 30, чоловiкiв — 18. Хворих роздти-ли на двi групи: основну (26 пащенпв) — отримували в комплексному лшуванш вакуум-терапiю та контр-ольну (22 xворi), пацieнтiв яко'1 було пролiковано за традицiйною методикою, що включала в себе застосування мазевих пов'язок у мюцевому лкуванш ран. За втэм, дiагнозом та супутньою патологieю групи були репрезентативна Пацieнти обох груп отримували ан-тибiотикотерапiю, судинну терапiю, вггамшотерашю та перев'язки.
У лiкуваннi пацieнтiв основно! групи застосовува-ли VAC-систему виробництва компани «КС1» (США), у яко'1' вакуумний апарат обладнаний зовнiшнiм конт-рольним пристроем, що пiдтримуe рiзнi значення негативного тиску та здатний забезпечити режим постшно! та перемшно! дц на рану. Вакуум-терапiя проводилась у постiйному режимi протягом 5—7 дiб. Замiну пов'язок проводили кожш 2—3 доби. Використовували постш-ну вакуум-терашю з рiвнем негативного тиску в1д —50 до —200 мм рт.ст. (оптимальним був негативний тиск —80—125 мм рт.ст.).
Для оцшки ефективност вакуум-терапй використовували прямi показники динамiки ранового проце-су, що включали плашметричш обстеження та яисш показники, а також аналiз мiкробiологiчного складу ран. У всгх пацieнтiв визначали активнiсть ММП в епiтелiальниx тканинах рановоi поверxнi до л^вання та на 5-ту i 10-ту добу пiсля застосування вакуумних
пов'язок. Активнiсть ММП визначали методом ензим-форезу (желатиново'' зимографи), який проводили в сополiмерi полiакриламiдного гелю та желатину [11]. Шсля проведення денситометричного аналiзу зимо-грам колагенолiтичну активнiсть виражали у в1дсотках вiд величини, визначено'' до початку проведення VAC-терапи. Статистичну обробку отриманих результатiв проводили з використанням и-критерш Манна — У'т-нi, рiзницю мiж груповими середшми вважали вiрогiд-ною при р < 0,05.
Дослщження проводили в х1рурпчному вiддiленнi гншно1 хирурги Кшвсько! мюькоТ лiкарнi № 4 (клшч-на база кафедри хiрургií № 2 Нацюнального медичного унiверситету iм. О.О. Богомольця).
Результати дослiдження
Для кшшчног картини дiабетичних ран м'яких тканин характерний полiморфiзм ознак. Аналiз мь кробного пейзажу виразкових ран показав, що най-частiшими представниками патогенно!' мшрофлори раново'' поверхнi були аеробш грамнегативнi мкро-органiзми. На 1-шу добу обстеження вмiст мкроор-ганiзмiв у всiх дiабетичних ранах пащенпв обох груп перевищував 50 колошеутворюючих одиниць. При дослiдженнi ран у пащенпв основно' групи встанов-лено, що на 3-тю добу шсля застосування VAC-тера-пи кшьысть мiкроорганiзмiв зменшуеться до 25—50 колошеутворюючих одиниць. У пащенпв основно' групи шсля проведення сеансу вакуум-терапи на 5-ту добу лкування кшьысть патогешв у раш була мiзер-ною, а в мазках-вiдбитках домiнував регенераторно-запальний тип цитограм. На 10-ту добу мкрофлора в ранi була практично вшсутня, до того ж вшзначаеться iнiцiацiя крайово' епiтелiзацií' рани, дно рани було по-вшстю вистелено грануляцiйною тканиною (рис. 1). Стан хворих покращувався, больовий синдром змен-шувався. На перев'язках грануляци були рясш, чер-вонi, без ознак фiбрину. Кра' рани без набряыв та синюшностi, спостерiгалася крайова епiтелiзацiя. У пацiентiв контрольно'' групи на 10-ту добу в раш вщ-значався помiрний рiст бактерiй, а цитограми харак-теризувалися переважно запальним типом.
Результати желатиново' зимографи зразкiв еш-телiальних тканин ран пащенпв обох груп вказують на наявшсть полiпептидних зон, що вщповщають активним ММП, найбiльш вираженою з яких ви-явилася ММП-9 (молекулярна маса 92 кДа) (рис. 2). За допомогою денситометричного аналiзу встановле-но, що в пацiентiв контрольно'' групи спостеркаеть-ся високий рiвень експреси ММП протягом усього перюду обстеження, що е характерною ознакою дiа-бетичних ран (рис. 3). У пащенпв дослiдноí' групи до проведення VAC-терапií' колагенолiтична активнiсть була на рiвнi тако' для контрольно'' групи. Однак по-чинаючи з 5-'' доби пiсля вакуумування ран спостерь гаеться статистично вiрогiдне зниження активност ММП-9 (на 68 %, р < 0,05) щодо вихщного рiвня. На 10-ту добу загоення, стимульованого застосуванням негативного тиску, актившсть ММП становила не
Рисунок 1. Пац1ентка К. 1з гнйно-некротичною раною правого передплiччя на фон! цукрового дiабету до застосування вакуум-терапИ'(А) та на 4-тудобу тсля проведення курсу вакуум-терапи (Б)
1-шадоба 5-та доба 10-тадоба
Долюування 5-та доба 10-тадоба
VAC-тератя
Рисунок 2. Типова зимограма проте/нових проб, отриманих з еттел'тльних тканин поверхш д1абетичних виразок нижшх к1нц1вок пац1ент1в контрольно/ групи (А) та па^енлв, як проходили курс вакуум-терапи (Б)
бшьше 45 % (р < 0,05) вщ початковоТ величини. Цей факт можна пояснити змшами в клггинному напов-ненш рани при загоенш.
Обговорення результат досл^дження
Вщомо, що основним джерелом ММП-9 у рановш поверхш е нейтрофши, кератиноцити та ф1бробласти [12]. Дат лпературних джерел свщчать про перехщ вщ запального до прол1феративного фенотипу саме в цей термш загоення [3, 5]. Отже, динам'чш змши актив-носл ММП-9 вщбуваються паралельно ¡з зменшен-ням юлькосп прозапальних кштин у рановому лож на 10-ту добу шсля УАС-терапп, а залишкова колаге-
80--—
N
60 s
50--V----
*ЖВакуум-тератя
40 30 20
10 ----------
0
Доба 1-ша 5-та 10-та
Рисунок 3. Результати денситометричного анал1зу ензиматично/ активност ММП Примтка: * — р < 0,05 порiвняно з величиною в 1-шу добу, и-критерй Манна — У/тн
нолтгична активтсть обумовлена функщонуванням кератиноципв, що експресують ММП для забезпечен-ня свое'' мираци [12].
На вщмшу вщ групи пащенпв, яю проходили курс вакуум-дренування, у хворих контрольно'' групи про-тягом десятиденного перюду обстеження висока активтсть колагеназ залишалася на сталому р'вт. Цю обставину можна пояснити рекрутингом до мюця ура-ження значно'' юлькосп ММП-продукуючих кштин, яю вщповщають за гостру фазу запального процесу. Дане спостереження тдтверджуеться результатами цитометрп: цитограми вщповщали некротичному та дегенеративно-запальному типам. Кр1м того, поверхня ран характеризувалася високим ступенем мжробного обаменшня. Як вщомо, мжробт протешази здатт розщеплювати тканинт субстрати, а також активувати ендогент ММП [4, 7].
Лише на 10-ту добу в пащенпв контрольно'' групи, як' проходили традицшний курс медикаментозного лжування, спостер'гаеться поява грануляцшних тканин та нам'чаеться тенденц'я до зниження ензиматично'' активност досл'джуваних протешаз (на 12 %), про-
те щ змiни не сягають píbhh статистично! вiрогiдностi (Р > 0,05).
Нормальний процес загоення проходить за склад-ним, чiтко скоординованим c^mpieM, в якому серед ycix ензимiв пpовiдну роль вiдiгpають проте!нази ро-дини ММП, що секретуються до ранового ложа вла-сними клггинами оpганiзму. Порушення активатор-но-шпбггорного балансу пpотеолiтичних систем може призводити до ускладнень загоення та хрошзаци рани за цукровим дiабетом [6, 14].
Вакуум-тератя сприяе евакуаци надлишково! ко-лагенолп-ично! активноcтi з гншних виразок м'яких тканин пащентав iз ЦД i стимулюе репаративш проце-си. Результати, отpиманi в наведенш pоботi, cвiдчать, що позитивш ефекти лiкування гнiйних ран у пащенпв iз ЦД iз застосуванням негативного тиску pеалiзуютьcя через комплексш змiни на молекуляpно-клiтинному piвнi, чтьне мicце серед яких займае неcпецифiчне зменшення надмipноl активно cтi колагенолiтичних ензимiв.
Висновки
1. Лiкування гнiйно-некpотичних ран м'яких тканин пащенпв iз цукровим дiабетом iз застосуванням дозованого вакууму чинить антибактер1альний ефект, прискорюе запальний регрес та стимулюе репаративш процеси.
2. Ноpмалiзацiя пpотеолiтичних пpоцеciв за раху-нок видалення надлишково! колагенолпично! актив-ноcтi за допомогою VAC-терат! корелюе з позитивною динамiкою загоення.
Список лператури
1. Builton A.J., Kirshner R.S., Vileikyte L. Neuropathic diabetic foot ulcers//N. Eng. J. Med. - 2004. - Vol. 351. - P. 48-55.
2. Dowsett C, Davis L, Henderson V. The economic benefits of negative pressure wound therapy in community-based wound care in the NHS//Int. Wound. J. - 2012. - Vol. 9. - P. 544-552.
3. Kane M.G., Krasner D. (eds) Chronic wound care: a clinical source book for healthcare professionals. — 2nd ed. — Health Management Publications Inc., 1997. — 427p.
4. Kernacki K.A., Fridman R., Hazlett L.D., Lande M.A., Berk R.S. Kernacki K.A. In vivo characterization of host and bacterial protease expression during Pseudomonas aeruginosa corneal infections in naive and immunized mice // Curr. Eye Res. — 1997. — V 16, № 4. — P. 289-297.
5. Leaper D.J., Harding K.G. Wounds: Biology and Management. — Oxford University Press. — 1998. — 130p.
6. Lobman R., Ambrosch A., Schultz G, Waldmann K., Schiweck S, Lehnert H. Expression of gelatinase (MMP-2) in diabetic and non-diabetic wounds // Diabetologia. — 2001. — Vol. 44. — P. 1011-1016.
7. McCarty S.M., Cochrane C.A., Clegg P.D., Percival S.L. The role of endogenous and exogenous enzymes in chronic wounds: a focus on the implications of aberrant levels of both host and bacterial proteases in wound healing // Wound Repair Regen. — 2012. — Vol. 20. — P. 125-136.
8. McCarty S.M., Percival S.L. Proteases and delayed wound healing//Adv. Wound Care. — 2013. — Vol. 2. — P. 438-447.
9. Mirastschijski U., Impola U., Jahkola T, Karlsmark T, Agren M.S., Saarialho-Kere U. Ectopic localization of matrix metalloproteinase-9 in chronic cutaneous wounds // Human Pathol. — 2002. — Vol. 33. — P. 355-364.
10. Nain P.S., Uppal S.K., Garg R., Bajaj K, Garg S. Role of negative pressure wound therapy in healing of diabetic foot ulcers // J. Surg. Tech. Case Rep. — 2011. — Vol. 3. — P. 17-22.
11. Neely A.N., Clendening C.E., Gardner J., Greenhalgh D.G. Gelatinase activities in wounds of healing-impaired mice versus wounds of non-healing-impaired mice // J. Burn Care Rehabil. — 2000. — Vol. 21. — P. 395-402.
12. Sawicki G., Marcoux Y., Sarkhosh K., Tredget E.E., Ghahary A. Interaction of keratinocytes and fibroblasts modulates the expression of matrix metalloproteinases-2 and -9 and their inhibitors // Mol. Cell. Biochem. — 2005. — Vol. 269. — P. 209-216.
13. Schintler M.V. Negative pressure therapy: theory and practice //DiabetesMetab. Res. Rev. — 2012. — Vol. 28. — P. 72-77.
14. Liu Y, Min D, Bolton T, Nube V., Twigg S.M., Yue D.K., McLennan S.V. Increased matrix metalloproteinase-9 predicts poor wound healing in diabetic foot ulcers // Diabetes Care. — 2009. — Vol. 32. — P. 117-119.
OmpuMaHO 29.01.16 M
Петренко О.Н., Безродный Б.Г., Тихомиров А.А.1
Национальный медицинский университет имени А.А. Богомольца, г. Киев, Украина
1Институт биохимии им. А.В. Палладина НАН Украины, г. Киев, Украина
ВАКУУМ-ТЕРАПИЯ ДИАБЕТИЧЕСКИХ РАН МЯГКИХ ТКАНЕЙ: ВЛИЯНИЕ НА АКТИВНОСТЬ
МАТРИЧНЫХ МЕТАЛЛОПРОТЕИНАЗ
Резюме. Целью работы было изучить влияние вакуум-терапии на основные стадии заживления гнойных ран мягких тканей у пациентов с сахарным диабетом, степень микробной контаминации ран и активность матриксных металло-протеиназ (ММП) тканей раневой поверхности. Проанализировано результаты лечения и обследования 48 пациентов с хроническими диабетическими ранами мягких тканей. У 26 больных (основная группа) в комплексе лечебных мероприятий использовали вакуум-терапию ран. В период лечения проводили исследование микробиологических и цитологических показателей. Активность ММП в тканях
раневой поверхности пациентов контрольной и основной групп определяли методом желатиновой зимографии на разных этапах заживления. Установлено, что у пациентов основной группы очищение ран от гнойного субстрата и микроорганизмов происходило на 5,2 ± 1,5 суток раньше, чем у пациентов контрольной группы. Вместе с тем в тканях раневой поверхности пациентов основной группы отмечается статистически достоверное (р < 0,05) снижение активности ММП, величина которой на 5-е и 10-е сутки лечения составила соответственно 68 и 45 % от исходного уровня. В ранах пациентов с диабетом, которые проходили курс традицион-
ного медикаментозного лечения, коллагеназная активность оставалась стабильно высокой в течение всего периода наблюдения. Таким образом, вместе с антимикробными и противовоспалительными эффектами нормализация проте-олитических процессов в раневом ложе может быть одним
из ключевых механизмов высокой лечебной эффективности УАС-терапии.
Ключевые слова: сахарный диабет, диабетические раны мягких тканей, вакуум-терапия, цитограммы, матриксные метал-лопротеиназы.
Petrenko O.M., BezrodnyiB.H., TykhomyrovA.O.1
National Medical University named after O.O. Bohomolets, Kyiv, Ukraine
institute of Biochemistry named after O.V. Palladin, Kyiv, Ukraine
VACUUM THERAPY OF DIABETIC SOFT TISSUE WOUNDS: THE IMPACT ON THE MATRIX
METALLOPROTEINASE ACTIVITY
Summary. The objective was to investigate the effect of vacuum therapy on the main stages of the healing of purulent wounds of soft tissues in patients with diabetes mellitus, the degree of microbial contamination of wounds and the activity of matrix metalloproteinases (MMP) in the tissues of wound surface. The results of treatment and examination of 48 patients with chronic diabetic wounds of soft tissues were analyzed. In 26 patients (study group), vacuum therapy of wounds was used in the treatment complex. During healing process, microbiological and cytological parameters were determined. MMP activity in the tissues of wound surface of patients from the control and study groups was monitored by the method ofgelatine zymography at the various stages ofhealing. It was found that in patients of the main group, wound purification from necrotic material and microorganisms occurred 5.2 ± 1.5
days earlier than in patients of the control group. Moreover, in the tissues of wound surface of patients from study group, a statistically significant (p < 0.05) decrease in MMP activity was observed, its value on the 5th and 10th days of treatment was respectively 68 and 45 % of the initial level. In the wounds of patients with diabetes mellitus who underwent traditional medical treatment, collagenase activity remained consistently high throughout the period of observation. So, together with antimicrobial and anti-inflammatory effects, the normalization of proteolytic processes in the wound bed can be one of the key mechanisms of high therapeutic effectiveness of VAC-therapy.
Key words: diabetes mellitus, soft tissue diabetic wounds, vacuum therapy, cytograms, matrix metalloproteinases.
