En översyn av kollagen och kollagenbaserade sårförband

sammanfattning: kollagen är en nyckelkomponent i ett helande sår. I denna översyn ges en allmän beskrivning av sårläkningsprocessen med fokus på kollagens unika roll. Verkningsmekanismen (MoA) för kollagenbaserade förband behandlas också. På grund av ett antal potentiella stimuli (lokal vävnadsischemi, bioburden, nekrotisk vävnad, upprepat trauma etc.) kan sår stanna i den inflammatoriska fasen som bidrar till sårets kronicitet. En nyckelkomponent i kroniska sår är en förhöjd nivå av matrismetalloproteinaser (MMPs). Vid förhöjda nivåer försämrar MMP inte bara icke-livskraftigt kollagen utan också livskraftigt kollagen. Dessutom kan fibroblaster i ett kroniskt sår inte utsöndra vävnadshämmare av MMP (TIMPs) på en adekvat nivå för att kontrollera MMP: s aktivitet. Dessa händelser förhindrar bildandet av ställningen som behövs för cellmigration och förhindrar slutligen bildandet av den extracellulära matrisen (ECM) och granulationsvävnaden. Kollagenbaserade sårförband är unikt lämpade för att ta itu med frågan om förhöjda nivåer av MMP genom att fungera som ett ’offersubstrat’ i såret. Det har också visats att kollagennedbrytningsprodukter är kemotaktiska för en mängd olika celltyper som krävs för bildandet av granulationsvävnad. Dessutom har kollagenbaserade förband förmågan att absorbera sårutsöndringar och upprätthålla en fuktig sårmiljö.
adress korrespondens till: David Brett, BS, BS, MS sårhantering Division Smith & Nephew 920 Lake Carillon Dr., Suite 110 St. Petersburg, FL 33716 telefon: 727-399-3496 E-post: [email protected]

kollagen

proteiner är naturliga polymerer och utgör nästan 15% av människokroppen. Byggstenarna i alla proteiner är aminosyror. Kollagen är huvudproteinet i den extracellulära matrisen (ECM) och är det vanligaste proteinet som finns i däggdjur, innefattande 25% av det totala proteinet och 70% till 80% av huden (torrvikt). Kollagen fungerar som en strukturell ställning i vävnader. Den centrala egenskapen hos alla kollagenmolekyler är deras styva, trippelsträngade spiralformade struktur.1 typ I, II och III är de viktigaste typerna av kollagen som finns i bindväv och utgör 90% av allt kollagen i kroppen. Funktion av kollagen vid sårläkning. Tidigare ansågs kollagener fungera endast som ett strukturellt stöd; det är emellertid nu uppenbart att kollagen och kollagenderiverade fragment kontrollerar många cellulära funktioner, inklusive cellform och differentiering, 2,3 migration, 4 och syntes av ett antal proteiner. 5 fynd tyder på att cellkontakt med exakta extracellulära matrismolekyler påverkar cellbeteendet genom att reglera kvantiteten och kvaliteten på matrisavsättningen. Kollagen av typ i är den vanligaste strukturella komponenten i den dermala matrisen; migrerande keratinocyter interagerar sannolikt med detta protein. Kollagenas (via bildning av gelatin) kan hjälpa till att dissociera keratinocyter från kollagenrik matris och därigenom främja effektiv migration över de dermala och provisoriska matriserna. Cellulära funktioner regleras av ECM. Informationen som tillhandahålls av ECM-makromolekyler bearbetas och omvandlas till cellerna av specialiserade cellytreceptorer. 5 bevis visar att receptorerna spelar en viktig funktion vid sammandragning av sår, 6,7 migration av epitelceller, 8 kollagenavsättning, 9 och induktion av matrisnedbrytande kollagenas. Även om keratinocyter kommer att hålla sig till denaturerat kollagen (gelatin), är kollagenasproduktionen inte påslagen som svar på detta substrat. 10 keratinocyter har varit kända för att känna igen och migrera på kollagensubstrat av typ i, vilket resulterar i förbättrad kollagenasproduktion. 11 kollagen spelar en nyckelroll i varje fas av sårläkning. Hemostas (varaktighet = minuter). Blodplättar samlas runt exponerat kollagen. Blodplättar utsöndrar sedan faktorer som interagerar med och stimulerar den inneboende koagulationskaskaden, vilket stärker trombocytaggregatet till en stabil hemostatisk ”plugg.”Blodplättar släpper också aa-granuler, som frigör en mängd tillväxtfaktorer (GFs) och cytokiner, såsom blodplätt härledd GF (PDGF), insulinliknande GF (IGF-1), epidermal GF (EGF) och transformerar GF-beta (TGF-b), 12 som ”kallar” en mängd inflammatoriska celler (neutrofiler, eosinofiler och monocyter) till sårstället och initierar den inflammatoriska fasen. Inflammation (varaktighet = dagar). Proteolytiska enzymer utsöndras av inflammatoriska celler som migrerar till sårställen, särskilt neutrofiler, eosinofiler och makrofager. Verkan av proteolytiska enzymer på de makromolekylära beståndsdelarna i ECM (såsom kollagen) ger upphov till många peptider (proteinfragment) under sårläkning. Dessa nedbrytningsprodukter har en kemotaktisk effekt vid rekrytering av andra celler, såsom mononukleära celler, ytterligare neutrofiler och makrofager. Aktiverade makrofager utsöndrar TNF-a, som bland annat inducerar makrofager för att producera IL-1b. IL-1b är mitogen för fibroblast och uppreglerar matrismetalloproteinas (MMP) uttryck. TNF-och Il-1B är viktiga proinflammatoriska cytokiner, som direkt påverkar avsättningen av kollagen i såret genom att inducera syntes av kollagen via fibroblaster och nedreglering av vävnadshämmare av matrismetalloproteinaser (TIMPs). 12 inflammatoriska celler utsöndrar också tillväxtfaktorer inklusive TGF-b, TGF-b, bHB-EGF och bFGF. 12 Dessa GFs fortsätter att stimulera migration av fibroblaster, epitelceller och vaskulära endotelceller i såret. Som ett resultat ökar sårets cellularitet. Detta börjar den proliferativa fasen. Spridning (varaktighet = veckor). Klyvningsprodukter som härrör från kollagennedbrytning stimulerar fibroblastproliferation. Fibroblaster utsöndrar en mängd olika GFs (IGF-1, bFGF, TGF-b, PDGF och KGF), 12 som styr bildandet av ECM. Kollagenklyvningsprodukterna stimulerar också vaskulär endotelcellsproliferation. Dessa celler utsöndrar en mängd olika GFs (VEGF, oc-FGF, PDGF), 12 som främjar angiogenes. Med en vaskulär ECM uppnås granulering. Kollagenklyvningsprodukter stimulerar också keratinocytmigration och proliferation. Keratinocyter utsöndrar en mängd GFs och cytokiner, såsom TGF-b, TGF-b och IL-1. 12 när keratinocyter migrerar från sårets kant över den nybildade granulationsvävnaden uppnås återepitelisering. Ombyggnad (Varaktighet = 1 år+). En balans uppnås mellan syntesen av nya komponenter i ärrmatrisen och deras nedbrytning med MMP, såsom kollagenas, gelatinas och stromelysin. Fibroblaster är den huvudsakliga celltypen som syntetiserar kollagen, elastin och proteoglykaner. De är också den största källan till MMP och TIMPs. Dessutom utsöndrar de lysyloxidas, vilket tvärbinder komponenter i ECM. Angiogenesen upphör och tätheten av kapillärer i sårstället minskar när ärret mognar. Resultatet är skapandet av ett starkare ärr, även om huden bara återfår nästan 75% av sin ursprungliga draghållfasthet. Faserna av akut sårläkning beskrivs vidare i figurerna 1-5.

MMP: s roll i Sårkronicitet

Sårbäddspreparat (WBP) kan beskrivas som hantering av såret för att påskynda endogen läkning eller för att underlätta effektiviteten av andra terapeutiska åtgärder. 13,14 de 4 grundläggande aspekterna av WBP kan representeras av förkortningen: tid. T = vävnad (nonviable eller bristfällig); I = infektion eller inflammation; M = fuktkontroll; E = epidermal marginal. 15 med fokus på” E ” i tid har kollagenförband egenskaper som lämpar sig för att skapa en sårmiljö som är gynnsam för migrering av celler från epidermalmarginalen över granulationsvävnad, vilket uppmuntrar sårstängning. På grund av ett antal potentiella stimuli (lokal vävnadsischemi, bioburden, nekrotisk vävnad, upprepat trauma etc.), har såret stannat i den inflammatoriska fasen som bidrar till sårets kronicitet. Som ett resultat av ovannämnda proinflammatoriska stimuli överstimuleras såret och inflammatoriska celler, såsom makrofager, är närvarande i högre antal och är mer aktiva än de vanligtvis skulle vara i ett akut sår. Dessutom är cellerna, såsom fibroblaster och endotelceller, senescerande och oförmögna att fungera korrekt som de skulle i ett akut sår. Med överflöd av makrofager finns det en överflöd av viktiga proinflammatoriska cytokiner, såsom TNF-b och IL-1b, utsöndrade av makrofagerna. Dessa proinflammatoriska cytokiner signalerar fibroblasterna att utsöndra MMP, men på grund av överflöd av proinflammatoriska cytokiner utsöndrar fibroblasterna förhöjda nivåer av MMP. På denna nivå försämrar MMP inte bara icke-livskraftigt kollagen utan också livskraftigt kollagen som fastställs av fibroblasterna själva. Dessutom kan fibroblasterna inte utsöndra vävnadshämmare av MMP (TIMPs) på en adekvat nivå för att kontrollera MMP: s aktivitet. Dessa händelser förhindrar bildandet av ställningen som behövs för cellmigration och förhindrar slutligen bildandet av ECM. Dessutom tenderar celler i ett kroniskt sår att vara senescent, så att de inte kan kommunicera med andra celler och inte kan fungera korrekt. Ett resultat av detta är en brist på endotelcellaktivitet som saktar bildandet av blodkärl. Utan tillräcklig blodtillförsel kan vävnad dö och som ett resultat ökar sårstorleken. Alla ovannämnda fenomen hindrar bildandet av livskraftig granulationsvävnad och hämmar därmed återepitelisering (dvs. sårförslutning). 12 En av de viktigaste bidragsgivarna till sårkronicitet är en överflöd (och/eller aktivitet) av MMP i såret; förmågan att hämma eller inaktivera ett antal överskott av MMP kan bidra till att skapa en miljö som är mer gynnsam för bildandet av granulationsvävnad och eventuell sårförslutning.

kollagenbaserade sårförband

det finns ett antal olika kollagenförband tillgängliga, som använder en mängd olika bärare/kombinerande medel såsom geler, pastor, polymerer, oxiderad regenererad cellulosa (ORC) och etylendiamintetraättiksyra (EDTA). Kollagenet i dessa produkter tenderar att härledas från nötkreatur, svin, häst eller fågelkällor, som renas för att göra det nonantigenic. Kollagenet i en given kollagenförband kan variera i koncentration och typ. Vissa kollagenförband består av typ I (nativt) kollagen; medan andra kollagenförband innehåller denaturerat kollagen också. En given kollagenförband kan innehålla ingredienser, såsom alginater och cellulosaderivat som kan förbättra absorptionsförmågan, flexibiliteten och komforten och hjälpa till att upprätthålla en fuktig sårmiljö. Kollagenförband har också en mängd olika porstorlekar och ytor. Alla dessa attribut är avsedda att förbättra sårhanteringsaspekterna av förbandet. Många kollagenförband innehåller ett antimikrobiellt medel för att kontrollera patogener i såret. Kollagenförband kräver vanligtvis en sekundär förband (se bilaga I för en sammanfattning av för närvarande tillgängliga kollagenbaserade sårförband). Handlingssätt (MoA). Forskning har visat att vissa kollagenbaserade förband ger en signifikant ökning av fibroblastproduktionen; ha en hydrofil egenskap som kan vara viktig för att uppmuntra fibroblastgenomträngning; förbättra avsättningen av orienterade, organiserade kollagenfibrer genom att locka fibroblaster och orsaka en riktad migration av celler; hjälp vid upptag och biotillgänglighet av fibronektin; hjälpa till att bevara leukocyter, makrofager, fibroblaster och epitelceller; och hjälpa till vid upprätthållandet av sårets kemiska och termostatiska mikromiljö. 16-20 MoA av flera kollagenförband inkluderar hämning eller deaktivering överskott MMP. Som nämnts är överskott av MMP en viktig bidragsgivare till sårkronicitet. MoA av kollagenförband beskrivs i figurerna 6-13.

kollagen: nativt kontra denaturerat

förutom de olika källorna till kollagen (nötkreatur, svin, etc.), kan kollagenförband också innehålla olika typer av kollagen. Dessa typer av kollagener kan resultera i unik aktivitet i sårbädden eftersom de har olika substratspecificitet. Till exempel lockar typ i (nativt) kollagen MMP-1. 1 denaturerat kollagen (gelatin) lockar MMP-2 och MMP-9. 1,21 Gelatin lockar också stromelysin och matrilysin.21 Dessa MMP (bland andra) finns i överskott i kroniska sår och bidrar till sårets kronicitet (se bilaga II för nedbrytning av kollagenkälla/Typ per kollagenförband). biokemi av kollagentyper. När en migrerande cell (såsom en keratinocyt) möter typ i-kollagen, utsöndrar cellen MMP för att denaturera typ i-kollagen till gelatin. En kritisk orsak till detta är att när typ i-kollagen omvandlas till gelatin, görs många aktiva platser (RGD-sekvenser) tillgängliga för cellerna. RGD (Arg-Gly-Asp) sekvenser är fästställen och är kemotaktiska för en mängd celler som är ansvariga för att skapa granulationsvävnad. Således kan en kollagenförband innehållande gelatin ge förbättrad signalering till cellerna som är ansvariga för att skapa granulationsvävnad. En kollagenförband som endast innehåller typ i-kollagen kräver att MMP-1 initialt omvandlar kollagen till gelatin, så celler i såret måste först släppa MMP-1 för att ändra typ i-kollagen till gelatin för att få denna fördel. porstorlek och yta. Porstorlek av kollagenförband är viktigt för att tillåta celler att komma in i förbandet och koncentrera sig däri. Dessutom spelar ytarea en roll för att hantera exsudat. Typiskt ju större ytan är, desto mer exsudat absorberas.

slutsats

tidigare ansågs kollagener fungera endast som strukturellt stöd; emellertid kontrollerar kollagen och kollagenderiverade fragment många cellulära funktioner, inklusive cellform och differentiering, migration och syntes av ett antal proteiner. Kollagen spelar också en avgörande roll i alla faser av sårläkning (hemostas, inflammation, proliferation och ombyggnad). Det är också klart att medan mycket av MoA av de olika kollagen förband är liknande, det finns viktiga skillnader samt. Disclosure: Denna recension skrevs på uppdrag av och betalades av Smith & Nephew, Inc., (St. Petersburg, FL). Författaren är anställd av Smith & brorson.