Внеклеточный матрикс при заживлении раны

При заживлении раны в состав внеклеточного матрикса (ЕСМ) входят четыре основных компонента: (1) структурные белки (напр., коллаген, эластин); (2) мультидоменные адгезивные гликопротеины (напр., фибронектин, витронектин, ламинин); (3) матриклеточные белки, в том числе кислый секретируемый белок, богатый цистеином (SPARC), тромбоспондин 1 и 2, тенасцины, остеопонтин; и (4) гликозаминогликаны (GAGs), в том числе гиалуроновая кислота и протеогликаны, а именно синдеканы, перлекан (в частности, хондроитин сульфат и гепарин сульфат).

Гликозаминогликановая гиалуроновая кислота (гиалуронан) является особенно изобилующим компонентом временного матрикса, накопление которого необходимо модифицировать во время процесса ремоделирования. GAGs часто находятся вокруг других белков внеклеточного матрикса, в том числе коллагена и эластина. Высокие уровни гиалуроновой кислоты присутствуют на ранних стадиях у эмбриона, где, как предполагается, она оказывает меньшее сопротивление миграции клеток. Действительно, репарация эмбриональной раны происходит в богатой гиалуроновой кислотой среде, которая, как минимум частично, способствует «безрубцовому» заживлению эмбриональных ран.

Фибробласты ранней грануляционной ткани синтезируют большое количество гиалуроновой кислоты, а пролиферирующие клетки экспрессируют CD44, который является рецептором для этой гликозаминогликановой молекулы. Кроме того, что гиалуроновая кислота оказывает меньшее сопротивление передвижению клеток, она способна стимулировать подвижность клеток, влияя на адгезию между клеткой и матриксом. В частности, гиалуроновая кислота ослабляет, например, адгезию сульфата гепарана и фибронектина. Возможно, более важным с точки зрения физического/пространственного подхода является тот факт, что гиалуроновая кислота образует высокогидратированную структуру, что приводит к отеку тканей и интерстициальных пространств, создавая тем самым среду, благоприятную для передвижения клеток.

Эффекты гиалуроновой кислоты также регулируются факторами роста и цитокинами. Стимуляция экспрессии гиалуроновой кислоты и ее рецепторов (например, RHAAMM) фактором TGF-β1 активирует подвижность фибробластов.

В итоге по мере ремоделирования гиалуроновая кислота разлагается гиалуронидазой и замещается сульфатированными протеогликанами, которые выполняют более значительную структурную роль в позднейшем формировании грануляционной ткани и образовании рубцов, будучи менее способными стимулировать перемещение клеток. Два основных протеогликана, хондроитин-4 сульфат и дермантан сульфат, вырабатываются фибробластами зрелого рубца.

Обычно в соединительной ткани присутствуют три основных класса коллагенов: (1) фибриллярный коллаген (типы I, III и V); (2) коллаген базальной мембраны (тип IV) и β) другие интерстициальные коллагены (тины VI, VII и VIII). Это примеры различных типов коллагена, присутствующих в коже. Важно, однако, отметить, что фибриллярные коллагены служат основными структурными коллагенами во всех соединительных тканях. Во время начальных фаз репарации кажется, что в ране в сокращенной форме повторяются процессы, характерные для эмбриогенеза.

Так, грануляционная ткань вначале состоит из больших количеств коллагена типа III, который является второстепенным компонентом дермы взрослого человека, но в больших количествах присутствует при репарации эмбриональной раны. В фазе ремоделирования коллаген типа III постепенно замещается коллагеном типа I. Замещение коллагеном типа I ассоциируется с возрастанием предела прочности при растяжении рубца. Однако конечное сопротивление рубца растяжению составляет только 70% от предела прочности при растяжении кожи до травмы. Процесс преобразования коллагенового содержимого дермы из коллагена типа III в коллаген типа I контролируется через взаимодействия, включающие синтез нового коллагена и распад старого коллагена.

Ключом к этому процессу конверсии являются металлопротеиназы и, в частности, коллагеназы.

Матричные металлопротеиназы (ММР) — это проферменты, которые нуждаются в активации и считаются физиологическими медиаторами разложения матрикса. Прототипом ММР является интерстициальная коллагеназа, однако описано свыше 20 таких ферментов. Мы уже упоминали эти важные протеиназы в контексте миграции кератиноцитов, но следует остановиться на них подробнее. Идентифицированы пять групп этих ферментов: (1) коллагеназы, (2) желатиназы, (3) стромелизины/матрилизины, (4) MMPs мембранного типа и (5) других типов. В таблице ниже, дополняющей данное обсуждение, представлен обзор отдельных MMPs, которые оказывают выраженное действие при заживлении раны. К коллагеназам относится интерстициальная коллагеназа (фибробластная коллагеназа, ММР-1), которая воздействует на коллаген I, II, III, VII и X. Коллаген типа II является особенно хорошим субстратом ММР-1.

Еще одним важным членом класса коллагеназ является нейтрофильная коллагеназа (ММР-8), которая также разлагает коллагены типов II и III, но особенно активна против коллагена типа I. Желатиназы разлагают денатурированный коллаген (желатин). Среди наиболее важных желатинов следует упомянуть желатиназу А (ММР-2), которая разлагает желатины, коллаген IV и эластин. Еще одна ключевая желатиназа, желатиназа В (ММР-9), производится многими типами клеток, в том числе макрофагами, нейтрофилами и кератиноцитами. Стромелизины имеют сравнительно широкую субстратную специфичность. Стромелизин 1 (ММР-3) и стромелизин 2 (ММР-10) действуют на протеогликаны, фибронектин, ламинин, желатины и коллагены III, IV и IX. Еще один член семейства стромелизинов, матрилизин (ММР-7), разлагает в основном фибронектин, желатины и эластин.

Другой член семейства ММР, эпилизин (ММР-28), синтезируется кератиноцитами, пролиферирующими в краях раны. Он может понадобиться для реструктуризации базальной мембраны. Дефицит ММР-7 (матрилизина-1), регулирующего воспаление, эпителизацию и препятствующего апоптозу, приводит к наиболее тяжелому дефекту заживления ран, который ассоциируется с MMPs.

Внеклеточный матрикс при заживлении раны

- Рекомендуем далее ознакомиться со статьей "Особенности заживления влажной раны под повязкой"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 22.10.2019

Ваши замечания и вопросы: