Применение серицина, полученного на основе местного сырья, для лечения ожогов кожи и ее рубцовых деформаций

Уровень ожогов. Ожоги, которые затрагивают только поверхностные слои кожи, известны как поверхностные или ожоги первой степени [1]. Они кажутся красными, без волдырей, и боль обычно длится около трех дней. Когда травма распространяется на часть нижележащего слоя кожи, это ожог частичной толщины или второй степени. Волдыри часто присутствуют, и они часто очень болезненны. Заживление может занять до восьми недель, впоследствие возможно возникновение рубцов. При ожоге полной толщины или третьей степени повреждение распространяется на все слои кожи. Часто боли нет и обожженная область жесткая, исцеление само по себе обычно не происходит. Ожог четвертой степени дополнительно включает повреждение более глубоких тканей, таких как мышцы, сухожилия или кости. Ожог обычно бывает черным и часто приводит к потере обожженной части (рис.1).

Осложнения ожогов. Может возникнуть ряд осложнений, причем наиболее распространенными являются инфекции. В порядке убывания частоты встречаемости потенциальные осложнения включают в себя: пневмонию, целлюлит, инфекции мочевыводящих путей и дыхательную недостаточность [4]. К факторам риска инфицирования относятся: ожоги более 30% кожных покровов, ожоги полной толщины, экстремальные возрастные изменения (молодые или пожилые), а также ожоги ног или промежности. Пневмония особенно часто встречается у людей с ингаляционными травмами [5]. Часто встречается анемия, вторичная по отношению к ожогам полной толщины более 10% кожного покрова. Электрические ожоги могут привести к компартмент-синдрому или рабдомиолизу из-за распада мышечных волокон [6]. По различным оценкам, процессы свертывания крови в венах ног усиливались у 6-25% людей [7]. Гиперметаболическое состояние, которое может сохраняться в течении многих лет после серьезного ожога, может привести к снижению плотности костной ткани и потере мышечной массы. Келоидные рубцы могут образовываться после ожогов, особенно у тех, кто молод и темнокож. Дети после ожога могут получить значительную психологическую травму и долгое время испытывать посттравматическое стрессовое расстройство [9].

При правильном и быстром лечении прогноз для ожогов первой и второй степени благоприятный. Эти ожоги редко оставляют рубцы, но могут привести к изменению пигментации кожи, которая была обожжена. Главное - свести к минимуму дальнейшее повреждение и заражение. Обширные повреждения от тяжелых ожогов второй и третьей степени могут привести к проблемам в глубоких тканях кожи, костях и органах. Очень важно получить адекватное физическое лечение ожогов. Пациентам может потребоваться: хирургическое вмешательство, физиотерапия, реабилитация, пожизненная вспомогательная помощь [10].

При ожогах частичной и полной толщины лечение острых ожогов включает в себя множество мероприятий, включая защиту раны от дальнейшего повреждения, первоначальное очищение и обработку, а также определение повязок с местным антимикробным агентом или без него [14,15].

Жидкостная реанимация, профилактика переохлаждения и обезболивание также являются критическими аспектами лечения ожогов и управления ими [13,16]. При больших по площади ожогах стандартные хирургические процедуры включают иссечение/удаление раны и покрытие аутологичным расщепленным кожным трансплантатом (АРКТ) из донорского участка [17].

Рисунок 1. Основные данные по ожогам приведены в табличной форме.

Для пациентов с большими ожогами и ограниченной доступностью подходящей донорской кожи кожные трансплантаты иногда соединяются и расширяются, чтобы обеспечить больший охват. Созревание сетчатого трансплантата может занять несколько недель и, в зависимости от тяжести и локализации раны и степени зацепления, косметический результат часто бывает неудовлетворительным. Кроме того, могут возникнуть такие осложнения, как инфекция или контрактуры, что может привести к дальнейшему лечению и процедурам, а также к затягиванию заживления [18]. Поэтому существует необходимость в разработке новых методов лечения для улучшения лечения острых ожогов и, следовательно, улучшения качества жизни пациентов с ожогами [19].

В данной статье произведен анализ литературных данных и научных работ в данном направлении, и на основе этого анализа предлагается использовать вещество серицин для лечения ожогов, т.к. применение данного вещества в процессе лечения может иметь некоторые преимущества по сравнению с имеющимися технологиями. Серицин как вещество, получаемое из шелка, может иметь целый ряд преимуществ при лечении ожогов и их последствий. Серицин - это натуральный белок, который вырабатывается Bombyx mori (червями-шелкопрядами) при производстве шелка. Шелк - это волокно, выделяемое шелкопрядом при производстве его кокона. Он состоит в основном из двух белков, фиброина и серицина.

Почему мы заинтересовались серицином? Лечение ожоговых повреждений кожи это довольно важная и актуальная проблема современной реконструктивной хирургии, так как эстетически повреждения кожи наиболее заметны и очевидны. Кожа - это наша первая линия обороны и она постоянно подвержена внешнему воздействию биологических и экологических факторов [11]. Восстановление кожи зависит от степени повреждения. Для изучения перспектив нового биологического материала двухслойная конструкция кожи изготавливается in-vitro с использованием белка шелка серицина и гидрогелей хитозана с использованием дермальных фибробластов и кератиноцитов человека. Анализ гидрогелей in-vitro показал повышенную адгезию, пролиферацию и миграцию клеток кожи с координированным взаимодействием между собой, приводящим к синтезу коллагена IV и матриксной металлопротеиназы (ММП2 и ММП9). Оценка in-vivo указывает на регенерацию кожи с плотно упакованным коллагеном и образование зрелых кровеносных сосудов у животны, с имплантированными серицинсодержащими гидрогелями. Кроме того, местный и системный иммунный ответ, определенный in-vivo, демонстрирует биобезопасность гидрогелей на основе серицина. Кроме того, анализ поперечного сечения имплантированных гидрогелей показывает инфильтрацию клеток кожной ткани в гидрогели, отмечая их биосовместимость и нетоксичность. Совокупный анализ наблюдений in-vitro и in-vivo показывает, что гидрогели на основе серицина являются невоспалительными, поддерживают регенерацию и восстановление кожной ткани.

Группа ученых прокомментировала качества серицина на основе своих исследований: изготовленные гидрогели серицин-хитозана усиливают прикрепление, пролиферацию и миграцию клеток кожи (фибробластов и кератиноцитов), что приводит к образованию двухслойной кожеподобной конструкции [11]. Присутствие серицина усиливает выработку коллагена и матриксной металлопротеиназы, которая образует внеклеточный матрикс, поддерживающий рост кожной ткани. Эти гидрогели, имплантированные подкожно крысам Вистар, демонстрируют ремоделирование, аналогичное нормальной ткани кожи с интактным эпидермисом и плотно упакованными коллагеновыми фибриллами в дерме. Животные, имплантированные серицинсодержащими гидрогелями, демонстрируют большую васкуляризацию в дерме без какого-либо дополнительного фактора роста, что свидетельствует о роли серицина в стимулировании образования кровеносных сосудов и тем самым питании кожного слоя новообразованной кожной ткани. Инфильтрация клеток кожи в гидрогели подтверждает их биосовместимость. Анализ in-vitro и in-vivo показывает, что гидрогели на основе серицина являются биосовместимыми, невоспалительными и способствуют восстановлению кожной ткани. Настоящее исследование установило, что гидрогели на основе серицина способствуют восстановлению кожи.

Согласно данным другой группы ученых выявлено, что среди природных полимеров фиброин шелка и серицин привлекли большое внимание в области тканевой инженерии; однако клиническое применение каркасов фиброин/серицин шелка в комбинированной форме было поставлено под сомнение из-за возможной провоспалительной реакции против нативных конструкций шелка и фиброин/серицин 3D [20]. Целью данного исследования было создание 3D губчатых каркасов фиброин/серицин и изучение структурных, биологических и иммунологических свойств различных соотношений фиброина и серицина. Структурная характеристика выявила высокопористую структуру (>91%) с большой площадью поверхности и способностью поглощения воды для всех различных фиброин/серициновых каркасов. Примечательно, что каркасы показали повышенные механические свойства и более высокую скорость деградации с увеличением содержания серицина. Превосходное прикрепление клеток и отсутствие значительной цитотоксичности наблюдались во всех типах скаффолдов через 7 дней после посева остеобластоподобных клеток MG63. Экспрессия генов провоспалительных маркеров TNF-a, CXCL10 и CD197, а также секреция TNF-a производными THP-1 макрофагами не выявили значимого иммунного ответа на все типы фиброин/серициновых скаффолдов по сравнению с образцами без серицина

F1:S0 и контрольной группой TCP (Mɸ). Эти результаты демонстрируют, что губчатые фиброин/серициновые каркасы способны поддерживать рост остеобластоподобных клеток, не вызывая провоспалительной реакции, что является перспективным материалом для разработки костной ткани.

Серицин является побочным продуктом производства в шелководстве и производстве шелка и имеет перспективы использования в этой области, что объясняется его полезными свойствами [21-25]. Сообщается, что как шелковичный, так и не шелковичный серицин обладает антиоксидантными, устойчивыми к ультрафиолетовому излучению и антиапоптотическими свойствами [26-29]. Ткани кожи нуждаются в этих свойствах, так как они поддерживают рост и регенерацию клеток кератиноцитов. Серицин обладает этими свойствами, которые делают его эффективным биоматериалом для изучения в этой области медицины. Для правильного прикрепления и жизнеспособности клеток необходимо, чтобы каркасы проявляли свойства естественного внеклеточного матрикса (EВM). Это поддерживает пролиферацию, миграцию и дифференцировку клеток для конкретной ткани или органа. Серицин способствует активации выработки коллагена и вызывает очень низкие иммунные реакции [30-32]. Кожная ткань в основном состоит из трех слоев: эпидермиса (наружного), дермы (внутреннего) и подкожной клетчатки (внутреннего). Эффективная регенерация слоев кожи необходима для правильного заживления наряду с васкуляризацией [33]. Комбинированные эффекты кератиноцитов и фибробластов человека с аллогенной или ксеногенной децеллюляризированной дермой были изучены in-vitro для понимания межклеточных взаимодействий [34]. Трансплантат материалы не должны быть токсичными, иммуногенными или воспалительными и без какого-либо риска вызывать инфекционные заболевания. Серицин и его смеси имеют потенциальное применение в фармакологической, биомедицинской и биотехнологической областях [21-24,29]. Предполагается, что высокогидрофильная природа серицина способствует заживлению ран без проявления какого-либо повышенного иммунного ответа [31]. Серицин способствует адгезии и росту клеток кожи человека (кератиноцитов и фибробластов), таким образом заживляя рану [35], что также проверено клинически [36]. Из-за высокой гигроскопичности серицина он не может быть использован в одиночку и должен быть смешан или сшит с другими гелеобразующими ингредиентами для повышения стабильности матрицы. Хитозан является антибактериальным биополимером с перспективами применения в лечении ран [37,38]. Хитозан усиливает миграцию полиморфноядерных лейкоцитов [39,40]. Ожидается, что хитозан и серицин будут потенциальным хорошим природным сырьем для подходящей матрицы для поддержки роста кожной ткани in-vitro и/или in-vivo с важными потенциальными преимуществами, такими как биосовместимость, химическая универсальность и контролируемая разлагаемость.

Вывод: Косметические дефекты и шрамы, которые остаются на коже после ожогов, продолжают оставаться актуальной проблемой комбустиологии, пластической реконструктивной хирургии и косметологии. В приведенной статье объясняется актуальность своевременного лечения осложнений ожогов и послеожоговых рубцовых повреждений кожи. Авторами отмечено, что на современном этапе для лечения ожогов необходимо проведение новых перспективных исследований в данном направлении. Как пример и одно из многообещающих направлений в решении указанной проблемы представлены результаты исследований и выводы по применению вещества серицин как средства профилактики грубых послеожоговых деформаций кожного покрова. Разработка инновационных методов получения и методик применения данного вещества при вышеуказанной патологии будет способствовать ускорению сроков лечения

ожоговых ран, уменьшению нахождения больного в стационаре, снижению общей себестоимости лечения и профилактике развития тяжелых осложнений ожогового повреждения кожи и её грубых рубцовых деформаций.