A Review of Collagen and Collagen-based Wound Dressings

Abstract: Collagen is a key component of a healing wound. Nesta revisão, uma descrição geral do processo de cicatrização da ferida é fornecida com foco no papel único do colágeno. O modo de ação (MoA) de pensos baseados em colágeno também é abordado. Devido a uma série de estímulos potenciais (isquemia tecidular local, bioburden, tecido necrótico, trauma repetido, etc.), as feridas podem parar na fase inflamatória contribuindo para a cronicidade da ferida. Um componente chave das feridas crônicas é um nível elevado de metaloproteinases de matriz (MMPs). A níveis elevados, os MMP não só degradam o colagénio não inviável, como também o colagénio viável. Além disso, os fibroblastos em uma ferida crônica podem não segregar inibidores de tecidos de MMPs (TIMPs) em um nível adequado para controlar a atividade de MMPs. Estes acontecimentos impedem a formação do andaime necessário para a migração celular e, em última análise, impedem a formação da matriz extracelular (ECM) e do tecido de granulação. Os pensos de feridas à base de colagénio são unicamente adequados para abordar a questão dos níveis elevados de MMP, actuando como um “substrato de sacrifício” na ferida. Foi também demonstrado que os produtos de degradação do colagénio são quimiotácticos para uma variedade de tipos de células necessárias para a formação de tecidos de granulação. Além disso, os pensos à base de colagénio têm a capacidade de absorver exsudados da ferida e manter um ambiente húmido da ferida.
endereço para: David Brett, BS, BS, MS Wound Management Division Smith & Sobrinho 920 Lake Carillon Dr., Suite 110 St. Petersburg, FL 33716 telefone: 727-399-3496 e-mail: [email protected] as proteínas são polímeros naturais e constituem quase 15% do corpo humano. Os blocos de construção de todas as proteínas são aminoácidos. O colagénio é a principal proteína da matriz extracelular (ECM) e é a proteína mais abundante encontrada nos mamíferos, compreendendo 25% da proteína total e 70% a 80% da pele (peso seco). O colagénio actua como um andaime estrutural nos tecidos. A característica central de todas as moléculas de colagénio é a sua estrutura helicoidal rígida e tripla.1 Os Tipos I, II e III são os principais tipos de colagénio encontrados no tecido conjuntivo e constituem 90% de todo o colagénio no organismo. Função do colagénio na cicatrização da ferida. Anteriormente, pensava-se que os colágenos funcionavam apenas como um suporte estrutural; no entanto, é agora evidente que o colágeno e fragmentos derivados do colágeno controlam muitas funções celulares, incluindo forma e diferenciação celular, migração 2,3, 4 e síntese de uma série de proteínas. 5 achados sugerem que o contato Celular com moléculas de matriz extracelular precisa influencia o comportamento celular, regulando a quantidade e qualidade da deposição de matriz. Colagénio tipo I é o componente estrutural mais abundante da matriz dérmica; os queratinócitos migratórios provavelmente interagem com esta proteína. A colagenase (via formação de gelatina) pode ajudar a dissociar queratinócitos da matriz rica em colagénio e, assim, promover uma migração eficiente sobre as matrizes dérmica e provisória. As funções celulares são reguladas pelo ECM. A informação fornecida pelas macromoléculas ECM é processada e transduzida para as células por receptores especializados da superfície celular. 5 evidência demonstra que os receptores desempenham uma função principal na contração de feridas, migração de 6,7 células epiteliais, deposição de 8 colagénio, 9 e indução de colagenase de degradação da matriz. Embora os queratinócitos adiram ao colagénio desnaturado (gelatina), a produção de colagenase não é ligada em resposta a este substrato. Sabe-se que 10 queratinócitos reconhecem e migram em substratos de colagénio tipo I, resultando numa maior produção de colagenases. O colagénio desempenha um papel fundamental em cada fase de cicatrização de feridas. Hemostase (duração = minutos). As plaquetas agregam-se ao redor do colagénio exposto. Plaquetas então segregam fatores, que interagem e estimulam a cascata de coagulação intrínseca, que fortalece o agregado plaquetário em um “plug” hemostático estável.”Plaquetas do sangue também liberação de aa-grânulos, que liberam uma variedade de fatores de crescimento (GFs) e citocinas, tais como derivado de plaquetas GF (PDGF), insulin-like GF (IGF-1), epidérmica GF (FEG), e transformando GF-beta (TGF-b), 12 que “chamar” uma variedade de células inflamatórias (neutrófilos, eosinófilos e monócitos) para o local da ferida e iniciar a fase inflamatória. Inflamação (duração = dias). As enzimas proteolíticas são secretadas por células inflamatórias que migram para locais de feridas, nomeadamente neutrófilos, eosinófilos e macrófagos. A acção das enzimas proteolíticas nos constituintes macromoleculares do ECM (como o colagénio) dá origem a muitos peptídeos (fragmentos de proteínas) durante a cicatrização da ferida. Estes produtos de degradação têm um efeito quimiotáctico no recrutamento de outras células, tais como células mononucleares, neutrófilos adicionais e macrófagos. Os macrófagos activados secretam TNF-a, que, entre outras coisas, induz macrófagos a produzir IL-1b. IL-1Bß é mitogénico para fibroblasto e regula a expressão da metaloproteinase de matriz (MMP). O TNF-α e o IL-1Bß são citoquinas pró-inflamatórias fundamentais, que influenciam directamente a deposição de colagénio na ferida, induzindo a síntese do colagénio através dos fibroblastos e a regulação dos inibidores tecidulares das metalloproteinases da matriz (timp). 12 as células inflamatórias segregam também factores de crescimento, incluindo TGF-b, TGF-b, bHB-EGF e bFGF. Estas GFs continuam a estimular a migração de fibroblastos, células epiteliais e células endoteliais vasculares para a ferida. Como resultado, a celularidade da ferida aumenta. Isto começa a fase proliferativa. Proliferação (duração = semanas). Os produtos de clivagem resultantes da degradação do colagénio estimulam a proliferação de fibroblastos. Fibroblastos secretam uma variedade de GFs (IGF-1, bFGF, TGF-b, PDGF, e KGF), 12 que guiam a formação do ECM. Os produtos de clivagem do colagénio também estimulam a proliferação vascular das células endoteliais. Estas células secretam uma variedade de GFs (VEGF, ßFGF, PDGF), 12 que promovem a angiogênese. Com um ECM vascularizado, a granulação é alcançada. Os produtos de clivagem de colagénio também estimulam a migração e proliferação de queratinócitos. Os queratinócitos secretam uma variedade de GFs e citocinas, tais como TGF-b, TGF-b e IL-1. Como os queratinócitos migram da borda da ferida através do recém-formado tecido de granulação, a re-epitelização é alcançada. Remodelação (duração = 1 ano +). Um equilíbrio é alcançado entre a síntese de novos componentes da matriz da cicatriz e sua degradação por MMPs, tais como colagenase, gelatinase e stromelysin. Fibroblastos são o principal tipo de célula que sintetiza colágeno, elastina e proteoglicanos. Eles também são a principal fonte de MMPs e TIMPs. Além disso, segregam lisil oxidase, que liga componentes do ECM. A angiogénese cessa e a densidade dos capilares no local da ferida diminui à medida que a cicatriz amadurece. O resultado é a criação de uma cicatriz mais forte, embora a pele apenas recupere quase 75% de sua força de tracção original. As fases de cicatrização aguda das feridas são descritas nas figuras 1-5.

O Papel das MMPs na Ferida Cronicidade

preparação do leito da Ferida (WBP) pode ser descrito como a gestão da ferida para acelerar endógena de cura ou para facilitar a eficácia de outras medidas terapêuticas. 13,14 os 4 aspectos básicos do WBP podem ser representados pela sigla: TIME. T = tecido (não inviável ou deficiente); I = infecção ou inflamação; M = Controlo da humidade; e = margem epidérmica. 15 focando no ” E ” no tempo, pensos de colagénio possuem propriedades, que se prestam a criar um ambiente de ferida favorável à migração de células da margem epidérmica através do tecido de granulação, incentivando o fechamento da ferida. Devido a uma série de estímulos potenciais (isquemia tecidular local, bioburden, tecido necrótico, trauma repetido, etc.), a ferida parou na fase inflamatória contribuindo para a cronicidade da ferida. Como resultado dos estímulos pró-inflamatórios acima mencionados, a ferida é superestimulada e as células inflamatórias, como os macrófagos, estão presentes em maior número e são mais ativas do que normalmente seriam em uma ferida aguda. Além disso, as células, tais como fibroblastos e células endoteliais, são senescentes e incapazes de funcionar corretamente como fariam em uma ferida aguda. Com a sobreabundância dos macrófagos, existe uma sobreabundância das citoquinas pró-inflamatórias chave, tais como TNF-b E IL-1B, secretadas pelos macrófagos. Estas citocinas pró-inflamatórias sinalizam os fibroblastos para segregar MMPs, mas devido à superabundância das citocinas pró-inflamatórias os fibroblastos secretam níveis elevados de MMPs. A este nível, os MMP não só degradam o colagénio não viável, como também o colagénio viável estabelecido pelos próprios fibroblastos. Além disso, os fibroblastos são incapazes de secretar inibidores de tecidos de MMPs (TIMPs) em um nível adequado para controlar a atividade dos MMPs. Estes acontecimentos impedem a formação do andaime necessário para a migração celular e, em última análise, impedem a formação do MCE. Além disso, as células em uma ferida crônica tendem a ser senescentes, assim incapazes de se comunicar com outras células e de funcionar corretamente. Um resultado disso é a falta de atividade celular endotelial retardando a formação de vasos sanguíneos. Sem um fornecimento adequado de sangue, o tecido pode morrer e, como resultado, há um aumento no tamanho da ferida. Todos os fenômenos acima mencionados impedem a formação de tecido de granulação viável e, assim, inibem a re-epitelização (ou seja, fechamento de feridas). 12 um dos principais contribuintes para a cronicidade da ferida é uma sobreabundância (e / ou actividade) de MMP na ferida; a capacidade de inibir ou desativar uma série de MMPs em excesso pode ajudar a criar um ambiente mais propício à formação de tecido de granulação, e eventual fechamento da ferida.

Colágeno baseado Curativos

Há um número de diferentes colágeno curativos disponíveis, que empregam uma variedade de transportadoras/combinação de agentes, tais como géis, pastas, polímeros, celulose regenerada oxidada (ORC) e etileno-diamina tetraacetic acid (EDTA). O colagénio destes produtos tende a ser derivado de origem bovina, suína, equina ou aviária, que é purificado a fim de o tornar nãoantigénico. O colagénio num determinado penso de colagénio pode variar em termos de concentração e tipo. Alguns pensos de colagénio são compostos de colagénio tipo I (nativo); enquanto outros pensos de colagénio contêm também colagénio desnaturado. Um determinado penso de colagénio pode conter ingredientes, tais como alginato e derivados de celulose, que podem aumentar a absorvência, flexibilidade e conforto, e ajudar a manter um ambiente húmido de ferida. Os pensos de colagénio têm uma variedade de tamanhos de poros e áreas de superfície, bem. Todos estes atributos são destinados a melhorar os aspectos de gestão de feridas dos pensos. Muitos pensos de colagénio contêm um agente antimicrobiano para controlar patógenos dentro da ferida. Os pensos de colagénio requerem normalmente um penso secundário (ver Apêndice I para um resumo dos pensos de feridas actualmente disponíveis à base de colagénio). Modo de Acção (MoA). A investigação mostrou que alguns pensos à base de colagénio produzem um aumento significativo na produção de fibroblastos.; tenho um propriedade hidrófila que pode ser importante para estimular fibroblastos de permeação; melhorar a deposição de orientação, organizou as fibras de colágeno, através da atração de fibroblastos e causando uma dirigido a migração das células, ajuda na absorção e biodisponibilidade de fibronectina; ajudam a preservar o leucócitos, macrófagos, fibroblastos e células epiteliais; e auxiliar na manutenção de química e de termostática microambiente da ferida. 16-20 a MoA de vários pensos de colagénio inclui a inibição ou Desactivação do excesso de MMPs. Como mencionado, o excesso de MMP é um dos principais contribuintes para a cronicidade da ferida. A MoA dos pensos de colagénio é descrita nas figuras 6-13.

colagénio: nativo versus desnaturado

para além das várias fontes de colagénio (bovino, suíno, etc.), pensos de colágeno também podem conter diferentes tipos de colágeno. Estes tipos de colagénios podem resultar numa actividade única no leito da ferida, uma vez que têm uma especificidade de substrato diferente. Por exemplo, o colágeno tipo I (nativo) atrai o MMP-1. 1 colagénio desnaturado (gelatina) atrai MMP-2 e MMP-9. 1,21 Gelatina também atrai stromelysin e matrilysin.Estes MMPs (entre outros) são encontrados em excesso em feridas crónicas e contribuem para a cronicidade de uma ferida (ver Apêndice II para uma desagregação da fonte de colagénio/tipo por penso de colagénio). bioquímica de tipos de colagénio. Quando uma célula migratória (como um queratinócito) encontra colagénio tipo I, A célula segrega MMPs a fim de desnaturar o colagénio tipo I à gelatina. Uma razão crítica para isso é que uma vez que o colagénio tipo I é convertido em gelatina, muitos locais ativos (sequências RGD) são tornados acessíveis às células. Sequências RGD (Arg-Gly-Asp) são locais de ligação e são quimiotácticas para uma variedade de células responsáveis pela criação de tecidos de granulação. Assim, um penso de colagénio contendo gelatina poderia fornecer sinais melhorados para as células responsáveis pela criação de tecido de granulação. Um penso de colagénio contendo apenas colagénio de tipo I exige que o MMP – 1 converta inicialmente o colagénio em gelatina, pelo que as células da ferida devem primeiro libertar o MMP-1 Para alterar o colagénio de tipo I em gelatina para obter este benefício. dimensão e superfície dos poros. O tamanho dos poros dos pensos de colagénio é importante para permitir que as células entrem no penso e concentrem-se no mesmo. Além disso, a área de superfície desempenha um papel na gestão do exsudate. Normalmente quanto maior a área de superfície, mais exsudado é absorvido.

Conclusão

Anteriormente, collagens foram pensados para funcionar apenas como um suporte estrutural; no entanto, o colagénio e do colagénio derivada de fragmentos de controle de muitas funções celulares, incluindo células de forma e de diferenciação, migração, e a síntese de uma série de proteínas. O colagénio também desempenha um papel crítico em todas as fases da cicatrização da ferida (hemostase, inflamação, proliferação e remodelação). Também é claro que, enquanto grande parte do MoA dos vários pensos de colagénio é semelhante, há diferenças-chave também. Divulgação: esta revisão foi escrita em nome e paga por Smith & Nephew, Inc., (St. Petersburg, FL). O autor é um funcionário de Smith & Sobrinho.