Морфологические изменения тканей после имплантации биодеградируемых нитей для коррекции инволюции кожи тыльной поверхности кисти

Введение. На коже тыльной поверхности кистей первые видимые признаки старения проявляются наиболее рано, что связано с морфофункциональными особенностями ее строения: тонкий эпидермис, истонченная дерма с небольшим количеством сальных желез, незначительный объем подкожно-жировой клетчатки. Кожа рук постоянно подвергается воздействию факторов, повреждающих кожный барьер (ультрафиолетовое излучение, агрессивные компоненты бытовой химии) [1-2]. Процесс старения тыла кожи кисти начинается с 30 лет и непрерывно прогрессирует до преклонного возраста. С возрастом кожа рук становится пигментированной, сухой, морщинистой с подчеркнутым кожным рисунком, снижается тонус, отмечается истончение и атрофия жировых прослоек, как подкожных, так и межмышечных, теряется эластичность с формированием избытка гипоэластичной истонченной дермы с появлением выраженных кожных складок, особенно при разгибании лучезапястного сустава [1]. С потерей объема подкожной клетчатки отмечается явление «скелетизации» тыла кисти, венозные сосуды и сухожилия на тыльной стороне кисти контурируются, а суставы пальцев кажутся увеличенными и подагрическими. Формируется характерная клиническая картина «стареющей» кисти или так называемая «птичья лапка». Для описания возрастных изменений кожи предложен термин «дерматопороз», который проявляется в потери эластичности кожи вследствие разрушения коллагеновых и эластических волокон, что, по мнению некоторых исследователей, связано со снижением содержания гиалуроновой кислоты и потерей экспрессии основных поверхностных рецепторов клеток в дерме, в частности рецептора CD44 [3-4].

В последние годы для коррекции инволюционных изменений кожи тыльной поверхности кисти, восполнения утраченного объема жировой клетчатки и ее увлажнения активно используются жидкие имплантаты на основе гиалуроновой кислоты, полимолочной кислоты, гидроксиапатита кальция и гладкие нитевые имплантаты из соединений поликапролактона и поли-L-молочной кислоты (далее - PCL-PLLA), полидиоксанона [5-8]. Используются также нити PCL-PLLA с насечками [9], однако детальная характеристика их ревитализирующих эффектов и процессов их структурной деградации в литературе отсутствует.

Цель исследования : морфологическая оценка эффективности коррекции инволюционных изменений кожи тыльной поверхности кисти нитевыми имплантатами с насечками на основе поликапролактона и поли-L-молочной кислоты.

Материалы и методы исследования. Для установки имплантатов была выбрана пациентка 50 лет без соматических заболеваний с выраженными признаками старения кожи в области тыла кистей. На проведение исследований получено разрешение локального этического комитета медицинского института Российского университета дружбы народов. Получение материала осуществлялось в Швейцарском Центре омоложения «Versua Clinic» (Москва, Россия). Пациентка была информирована о цели исследования и от нее получено письменное согласие.

Состав нитевых имплантатов: PCL-поликапролактон и PLLA-L–лактид полимолочной кислоты; толщина – 2/0 USP (по стандартам Фармакопеи США) с насечками; сроки биодеградации имплантантов от 12-ти до 24 месяцев (рис. 1в) [10]. Установка нитей проведена с соблюдением правил асептики и антисептики после предварительно проведенной инфильтрационной анестезии. Нити имплантировались в область надапоневротической клетчаточной щели (подкожное пространство) по веерной методике. Суммарно на каждой кисти установили по 5 нитевых имплантатов. Нити частично пересекались в центре тыла кисти, формируя ромбовидную сетку (рис. 1а).

Проведено электронно-микроскопическое исследование фрагментов кожи тыльной поверхности кисти отобранных при помощи панч-биопсии до процедуры имплантирования и через 3 месяца после процедуры (рис. 1б). Панч-биоптаты кожи размером приблизительно 1,5 мм3 фиксировались в 2,5% растворе глутарового альдегида и 1% растворе четырехокиси осмия, обезвоживались в спиртах возрастающей концентрации (50, 70, 96 и 100%), пропитывались в смеси окись пропилена-аралдитовая смола и заливались в аралдитовую смолу в капсулы, которые помещались в термостат при температуре 60оС на 48 часов. Из полученных блоков готовились полутонкие срезы толщиной 1,5-2 мкм которые окрашивались толуидиновым синим. Предварительно срезы исследовали на светомикроскопическом уровне. Ультратонкие срезы толщиной 100-200 нм получали на ультрамикротоме фирмы LKB (Швеция). Ультраструктурное изучение препаратов проводили при помощи электронного микроскопа JEM 100-CX (JEOL, Япония) в трансмиссионном режиме при ускоряющем напряжении 80КВ.

1а                           1б                           1в

Рис. 1. Кисти пациентки в процессе имплантации биодеградируемых нитей; 1а - схема установки нитей PCL+PLLA; 1б - участок кожи кисти после панч-биопсии для проведения морфологического исследования; 1в - фрагмент биодеградируемой нити из PCL+PLLA с микронасечкой.

Клиническую оценку результатов производили через 3, 6 и 12 месяцев после имплантации нитей используя шкалы оценки качества кожи Merz Hand Grading Scale [5] и глобальную шкалу эстетического улучшения и безопасности процедуры GAIS [11].

Результаты и обсуждение . До введения биодеградируемых нитей выявлены морфологические признаки возрастных изменений кожи тыльной поверхности кисти. Отмечено истончение эпидермиса, уплощение дермально-эпидермального соединения, снижение количества фибробластов в дерме, дезинтеграция коллагеновых и эластических волокон, уменьшение числа и размеров кровеносных сосудов. При электронномикроскопическом исследовании отмечали деструктивные изменения коллагеновых и эластических волокон дермы, утолщение стенок сосудов, атрофию потовых и сальных желез, а также гиподермы. Из-за уменьшения количества и снижения функциональной активности клеток соединительной ткани - фибробластов, нарушается (снижается) синтез коллагена и эластина, что приводит к уменьшению толщины дермы и снижению ее плотности. Между измененными коллагеновыми волокнами отмечали функционально малоактивные фибробласты - фиброциты, имеющие удлиненную форму с длинными тонкими цитоплазматическими отростками и узкий ободок цитоплазмы с единичными гипертрофированными митохондриями (рис. 2а).

Сеть коллагеновых волокон в сетчатом слое дермы плотная, волокна утолщены и сплетены в пучки с беспорядочной ориентацией, что приводит к уменьшению или потере способности к растяжению (рис. 2б). Если в молодой коже в сосочковом слое коллагеновые волокна образуют тонкую сетку, то в измененной с возрастом коже отмечаются признаки склероза - короткие плотные коллагеновые волокна с единичными капиллярами, что указывает на недостаточную трофику верхних слоев дермы. Эластические волокна дегенеративно изменены - отмечаются набухание, разволокнение, фрагментация, образование глыбок, истончение волокон с образованием в сетчатом слое дермы лакун, в пределах сосочкового слоя формировалась сеть из тонких разнонаправленных волокон (рис. 2в). Нарушение васкуляризации кожи связано с уменьшением количества капилляров и деструктивными изменениями в эндотелиоцитах, что приводит к ухудшению терморегуляции кожи и снижению трофики тканей (рис. 2г).

2а

2б

2в

2г

Рис. 2. Морфология кожи тыльной поверхности кисти женщины 50 лет; 2а – фиброцит среди коллагеновых волокон. Электронограмма. Ув.: х12000; 2б – разнонаправленные пучки коллагеновых волокон. Электронограмма. Ув.: х23000; 2в – деструктивно измененное эластическое волокно. Электронограмма. Ув.: х17000; 2г – деструктивно измененный капилляр. Электронограмма. Ув.: х14000.

Из-за малого размера ткани, взятой для электронно-микроскопического исследования во время панч-биопсии (1,5 мм3), фрагмент нити и клеточная реакция непосредственно вокруг нее через 3 месяца после имплантации не были исследованы. Присутствие в подкожном пространстве биодеградируемых нитей PCL+PLLA с насечками привело к оживлению клеточной реакции во всех слоях кожи. Через 3 месяца после введения нитей отмечали увеличение толщины эпидермиса за счет ускорения обновления клеток в базальном слое эпидермиса (рис. 3а). Появились эпидермальные выросты. Признаков воспаления не было. На улучшение васкуляризации сосочкового слоя дермы указывали капилляры среди тонких фибрилл коллагена и эластина. Отмечали улучшение гистоархитетоники дермы, упорядоченное строение коллагеновых и эластических волокон, коллагеновые волокна чаще располагались параллельно друг другу или под углом. Структура коллагеновых фибрилл не нарушена. Между коллагеновыми волокнами находились фиброциты - клетки удлиненной формы с длинными цитоплазматическими

Морфологические ведомости – Morphological Newsletter: 2020 Том 28 Выпуск 1 отростками и с низким уровнем функциональной активности, выполняющие в основном опорную функцию (рис. 3б).

Наиболее выраженная клеточная реакция наблюдалась в области гиподермы. Фибробласты с различным уровнем функциональной активности находились на близком расстоянии друг от друга. Это были в основном функционально активные белоксинтезирующие клетки с характерной ультраструктурной организацией, практически весь объем цитоплазмы был занят умеренно расширенными канальцами гранулярной цитоплазматической сети, что указывало на превалирование функции синтеза белков, в том числе и коллагена, над секрецией синтезированных белков. В клетках с резко расширенными канальцами, которые образовывали большие полости с хлопьевидным содержимым (синтезированный белок), коллаген-продуцирующая функция была в основном завершена и клетки находились в стадии секреции коллагена во внеклеточное пространство. В результате вокруг фибробластов отмечали скопления хлопьевидного материала и тонких фибрилл коллагена (рис. 3в). Таким образом, запускается процесс неоколлагенеза, результатом которого становится повышение тургора кожи. Внешне это выражалось в уплотнении кожного покрова, разглаживании рельефа его поверхности. В гиподерме отмечено улучшение трофики, сосуды микроциркуляторного русла с активным эндотелием находились преимущественно в этой зоне. О функциональной активности эндотелиоцитов судили по большому количеству цитоплазматических выростов на люминальной и базальной поверхностях (рис. 3г). Таким образом, имплантация в подкожное пространство тыльной поверхности кисти биодеградируемых нитей из PCL+PLLA стимулирует функциональную активность клеток гиподермы, митотическую активность клеток, в частности базального слоя эпидермиса, приводящих к увеличению его толщины. Происходит стимуляция коллагеногенеза и ангиогенеза.

При оценке клинических результатов имплантации в подкожное пространство тыльной поверхности кисти биодеградируемых нитей PCL-PLLA c насечками максимальный эффект отмечен через 3 месяца и он сохранялся на протяжении 18 месяцев после имплантации. Согласно шкалам оценки Merz Hand Grading и Scale кожа тыльной стороны кисти с 3-й степени до процедуры улучшилась до 2-й степени после имплантирования, а по GAIS оценена в 5 баллов, как врачом, так и пациентом.

Результатом старения кожи является избыточность ткани и снижение эластичности кожи тыла кисти, что затрудняет процессы омоложения, так как введение жидких филлеров дает лишь ограниченное восполнение потерянного объема, а при использовании большего объема филлера - неестественный результат [12]. При проведении имплантирования нитей из PCL-PLLA c насечками в подкожное пространство кисти клинической целью было достижение сокращения поверхности кожи с сохранением естественности внешнего вида тыла кисти. Изучение влияния нитей из PCL-PLLA на клетки кожи показало биостимулирующий эффект, который обусловлен сочетанным воздействием механического, биологического и химического факторов. При имплантации в организм любого чужеродного материала возникает воспалительно-репаративная реакция на механическое повреждение и на инородное тело, которая является выражением защитной и репаративной функций соединительной ткани. Выраженность реакции зависит от биосовместимости материала с тканями организма, от поверхностных свойств материала, его формы. Биодеградируемые нити на основе поликапролактона и поли-L-молочной кислоты не отторгаются тканями и не вызывают аллергических реакций. Имплантация нитей взывает иммунный ответ организма и образование зоны асептического воспаления вокруг нитей, которое ведет к пролиферации фибробластов и продукции ими коллагеновых волокон и других компонентов экстрацеллюлярного матрикса.

Биостимулирующий эффект биодеградируемых нитей связан и с их химическим составом. По многочисленным данным литературы, входящая в состав нитей и выделяемая в процессе биодеградации L-молочная кислота стимулирует неоколлагенез в коже [13-15].

3б

3в

3г

Рис. 3 . Морфология кожи тыльной поверхности кисти женщины 50 лет через 3 месяца после имплантации в подкожное пространство биодеградируемых нитей PCL-PLLA с насечками. 3а - митоз базальных кератиноцитов. Окраска толуидиновым синим. Ув.: х200; 3б - фиброцит сосочкового слоя дермы - стрелка, эластическое волокно -звездочка, коллагеновые волокна - ромб. Электронограмма. Ув.: х12000; 3в -функционально активный фибробласт гиподермы с умеренно расширенными канальцами гранулярной эндоплазматической сети. Расширения гранулярной цитоплазматической сети - стрелки, коллагеновое волокно - ромб. Электронограмма.

Ув.: х23000; 3г - капилляр гиподермы. Электронограмма. Ув.: х10000.

Эффективность нитей из PCL-PLLA обусловлена также тем, что разнонаправленные микронасечки обеспечивают фиксацию нитей в тканях и дополнительную стимуляцию процессов фиброплазии [12].

Заключение. Таким образом, имплантация в подкожное пространство тыльной поверхности кисти биодеградируемых нитей из PCL-PLLA с насечками повышает репаративный потенциал тканей. Через 3 месяца после имплантации нитей отмечается стимуляция неоколлаганеза и ангиогенеза в дерме и гиподерме, усиливается сосудистая, клеточная функциональная и пролиферативная активность. Стимуляция митотической активности клеток в базальном слое эпидермиса привела к увеличению его толщины. Биодеградация нитей происходит в течение 1,5-2 лет, можно предположить, что ревитализация в коже тыльной поверхности кисти будет происходить до момента полного гидролиза нитей, и будет способствовать замедлению процессов старения.

Авторы сообщают об отсутствии каких-либо конфликтов интересов при планировании, выполнении, финансировании и использовании результатов настоящего исследования.