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创伤的病理,纤维性修复

纤维性修复首先通过肉芽组织增生,溶解、吸收损伤局部的坏死组织及其它异物,并填补组织缺损,以后肉芽组织转化成以胶原纤维为主的瘢痕组织,这种修复便告完成。

真皮结缔组织由数量不多的细胞和丰富的细胞外基质组成。细胞成分包括成纤维细胞、肥大细胞、巨噬细胞和少量淋巴细胞等。细胞外基质包括:①胶原:真皮中胶原纤维由I型和II型胶原构成,成熟真皮中I型胶原约占胶原的85%,越年幼的皮肤含III型胶原的比例越高。②弹性蛋白。③非胶原糖蛋白:如纤维粘连蛋白。④蛋白聚糖:为氨基聚糖与核心蛋白质构成的共价化合物。其中氨基聚糖可分为透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸角质素、肝素和硫酸乙酰肝素等。

再生可分为生理性再生及病理性再生。生理性再生是指在生理过程中,有些细胞、组织不断老化、消耗,由新生的同种细胞不断补充,始终保持着原有的结构和功能,维持着机体的完整与稳定。例如,表皮的表层角化细胞经常脱落,而表皮的基底细胞不断地增生、分化,予以补充;消化道粘膜上皮约1~2天就更新一次;子宫内膜周期性脱落,又由基底部细胞增生加以恢复;红细胞平均寿命为120天,白细胞的寿命长短不一,短的如中性粒细胞,只存活1~3天,因此不断地从淋巴造血器官输出大量新生的细胞进行补充。本章乃指病理状态下细胞、组织缺损后发生的再生,称为病理性再生。

创伤的病理变化有局部与全身两方面。局部的病理变化过程,除了创伤直接造成的组织破坏和功能障碍,主要是创伤性炎症、细胞增生和组织修复过程。伤后的全身性反应则是机体对各种刺激因素的防御、代偿或应激效应,为维持自身稳定所需要。一般而言,较轻的创伤如小范围的浅部软组织挫伤或切割伤,全身性反应轻微;轻重的创伤则有明显的全身性反应,而且因此容易引起并发症。

一、肉芽组织

真皮纤维化是以胶原为主的细胞外基质成分在真皮中过度积聚的结果。它既见于硬皮病等皮肤病中,还见于皮肤创伤愈合过程中发生的肥厚性瘢痕和瘢痕疙瘩中。现将免疫细胞化学技术在上述常见的真皮纤维化性疾病研究中的应用简介如下:

一、组织的再生能力

创伤性炎症

肉芽组织乃由旺盛增生的毛细血管及纤维结缔组织和各种炎性细胞组成,肉眼表现为鲜红色,颗粒状,柔软湿润,形似鲜嫩的肉芽故名。

一、确定细胞外基质成分在真皮的分布

各种组织有不同的再生能力,这是在动物长期进化过程中形成的。一般说来,低等动物组织的再生能力比高等动物强,分化低的组织比分化高的组织再生能力强,平常容易遭受损伤的组织以及在生理条件下经常更新的组织,有较强的再生能力。反之,则再生能力较弱或缺乏。按再生能力的强弱,可将人体组织细胞分为三类。

组织受伤后,局部有出血、血凝块、失活的细胞等,其周围未损伤的部分可发生炎症。炎症起始于微血管的反应,先可发生短暂的收缩,继而发生扩张和充血;同时血管通透性增高,水分、电解质和血浆蛋白可掺入组织间隙。而且白细胞可从内皮细胞间进入组织间隙和裂隙内。如果创伤外加细菌沾染和异物进入,炎症反应就较迅速、剧烈。

镜下可见大量由内皮细胞增生形成的实性细胞索及扩张的毛细血管,向创面垂直生长,并以小动脉为轴心,在周围形成袢状弯曲的毛细血管网。在毛细血管周围有许多新生的纤维母细胞,此外常有大量渗出液及炎性细胞。炎性细胞中常以巨噬细胞为主,也有多少不等的中性粒细胞及淋巴细胞,因此肉芽组织具有抗感染功能。巨噬细胞能分泌PDGF、FGF、TGF-β、IL-1及TNF,加上创面凝血时血小板释放的PDGF,进一步刺激纤维母细胞及毛细血管增生。巨噬细胞及中性粒细胞能吞噬细菌及组织碎片,这些细胞破坏后释放出各种蛋白水解酶,能分解坏死组织及纤维蛋白,肉芽组织中毛细血管内皮细胞亦有吞噬能力,并有强的纤维蛋白溶解作用。

利用各种细胞外基质的抗体,借助免疫细胞化学技术对细胞外基质在真皮中的分布进行定位,尚可经图像分析系统对染色强度等参数定量化,所获得数据经统计学处理能更准确地反映细胞外基质分布和含量上的量化差异程度。用ABC法显示,硬皮病真皮中III型胶原大量沉着,其分布方式与免疫电镜所见相符,即标记III型胶原抗体的细纤维大量聚积于真表皮交界处基底膜下;而在真皮深部,这种细纤维与标记I型胶原抗体的粗纤维相间分布,形成光镜下所见的粗大纤维束。纤维粘连蛋白也可大量沉积于硬皮病真皮深层胶原纤维束之间,但有些文献报道的结果并不一致。免疫荧光法显示,纤维粘连蛋白在肥厚性瘢痕和瘢痕疙瘩中量沉积,呈线状或卷曲排列,其分布符合组织学上所见结节 性结构的特点。近来用不同蛋白聚糖的单克隆抗体,借助APAAP法发现,肥厚性瘢痕组织中含有大量4-或6-硫酸软骨素,只有少量硫酸皮肤素。其中血管周围浸润的T淋巴细胞与4-硫酸软髓素密切相关。

1.不稳定细胞 这类细胞总在不断地增殖,以代替衰亡或破坏的细胞,如表皮细胞、呼吸道和消化道粘膜被覆细胞、男性及女性生殖器官管腔的被覆细胞、淋巴及造血细胞、间皮细胞等。这些细胞的再生能力相当强。

创伤性炎症的发生机理是复杂的,至今尚在研究中,但已知有许多介质参与炎症反应。伤后血液中的激肽、补体和凝血因子等发生变化,可产生缓激肽、补体碎片、纤维蛋白降解物等。组织细胞可释出血管活性胺、前列腺素、血栓质、白三烯、血小板活化因子、肿瘤坏死因子、白介素等,以及氧自由基、蛋白酶等。炎症介质的释出还可互相关连,结果导致上述的急性炎症组织改变。

肉芽组织中一些纤维母细胞的胞浆中含有肌细丝,有收缩功能,因此应称为肌纤维母细胞。纤维母细胞产生基质及胶原。早期基质较多,以后则胶原越来越多。

二、研究纤维化皮损中细胞的表型特征和功能状态

2.稳定细胞(stable cells) 在生理情况下,这类细胞增殖现象不明显,似乎在细胞增殖周期中处于静止期,但受到组织损伤的刺激时,则进入DNA合成前期,表现出较强的再生能力。这类细胞包括各种腺体或腺样器官的实质细胞,如肝、胰、涎腺、内分泌腺、汗腺、皮脂腺和肾小管的上皮细胞等;还包括原始的间叶细胞及其分化出来的各种细胞。它们不仅有强的再生能力,而且原始间叶细胞还有很强的分化能力,可向许多特异的间叶细胞分化。例如骨折愈合时,间叶细胞增生,并向软骨母细胞及骨母细胞分化;平滑肌细胞也属于稳定细胞,但一般情况下其再生能力弱。

表13-1 创伤性炎症的有关介质

图2-4 肉芽组织镜下结构模式图

成纤维细胞

3.永久性细胞 属于这类的细胞有神经细胞、骨骼肌细胞及心肌细胞。不论中枢神经细胞及周围神经的神经节细胞,在出生后都不能分裂增生,一旦遭受破坏则成为永久性缺失。但这不包括神经纤维,在神经细胞存活的前提下,受损的神经纤维有着活跃的再生能力。心肌和横纹肌细胞虽然有微弱的再生能力,但对于损伤后的修复几乎没有意义,基本上通过瘢痕修复。

炎症组织改变血浆源和细胞源的介质微循环改变PGE2、PGI2、PGA,PGF2、TXA2,LT,组胺血管通透性增高,血浆成分渗出缓激肽、C5a、3a、组胺、5-羟色胺、FDP、PAF、TNF、LT白细胞粘附、趋化C5a、3a、6、7、IL、TNF、PAF、淋巴趋化因子、FDP细胞受损变质氧自由基、蛋白酶、磷脂酶等

图示新生毛细血管、纤维母细胞及各种炎性细胞

1.合成功能活跃除了上述对已形成胶原的分布进行观察外,利用抗体I型前胶原氨基末端的单克隆抗体,可确定新合成未加工的I型前胶原。正常人皮肤显示了真表皮交界部I型前胶原的灶性沉着。而硬皮病皮损及其未受累皮肤中,真皮上部有连续广泛的I型胶原着色。这反映了硬皮病成纤维细胞活跃的合成功能。

二、各种组织的再生过程

创伤性炎症有利于创伤修复。如渗入伤口间隙内的纤维蛋白原变为纤维蛋白,可充填裂隙和作为细胞增生的网架;又如中性细胞能对抗侵入伤口的细菌,单核细胞变为巨噬细胞有清除颗粒、加强免疫监视等作用。损伤后炎症反应抑制,会延迟愈合时间。但炎症反应强烈或广泛时不利于创伤治愈。如伤后肿胀使局部组织内张力过高,可引起血循环障碍;渗出过多可使血容易减少。在这些情况下应即作相应的处理。

1.胶原纤维的生成及分解 纤维母细胞在PDGF、FGF、IL-1及TNF等刺激下合成由三股α-肽链互相扭结呈螺旋状的前胶原,前胶原分泌到细胞外后,有的被内切酶切去两端的球形结构而成为原胶原(tropocollagen),相邻的原胶原分子互相错开1/4平行排列交联成胶原原纤维,在电镜下呈现64nm周期性横纹。胶原原纤维再聚合则成较宽的胶原纤维。从化学成分不同可将胶原分为15种,间质中的胶原纤维主要由Ⅰ、Ⅲ型胶原组成。网状纤维是由Ⅲ型胶原组成的胶原原纤维,由于其纤维表面粘附有较多的蛋白多糖,故染色具有嗜银性,PAS反应阳性。

2.HLA-II类抗原的表达正常皮肤及正常瘢痕的成纤维细胞并不表达HLA-II类抗原。但在硬皮病、瘢痕疙瘩和肥厚性瘢痕中,可见许多表达HLA-II类抗原的成纤维细胞。由于HLA-II类抗原为递呈特定抗原触发免疫应答所必需,推测在上述疾病中,表达HLA-II类抗原的成纤维细胞参与了局部免疫反应。

上皮组织的再生

如果不并发感染、异物存留,伤后炎症可在3~5日趋向消退。

胶原一般十分稳定,在生理条件下转换率很慢,半生期为数周至数年不等。在病理条件下及胚胎时期转换加快。胶原转换是组织改建所必需的,首先发生胶原的降解,然后由新的胶原形成另外的结构,或者被另一型胶原所取代。胶原对一般蛋白水解酶的抵抗力很强,先要由胶原酶将胶原分子切断,才能由一般的蛋白水解酶降解。胶原酶可由纤维母细胞、巨噬细胞、中性粒细胞及上皮细胞等产生,经某些蛋白酶激活后才能具有活性。不同来源的胶原酶对不同类型胶原的降解能力不同。

3.细胞间粘连分子1型的表达硬皮病炎症期皮损中可见一些成纤维细胞样细胞上有ICAM-1的表达。流式细胞仪检测发现,与正常成纤维细胞相比,体外培养的硬皮病成纤维细胞中高水平表达ICAM-1的细胞比例增ICAM-1与淋巴细胞功能相关抗原1型是一对配体受体系统,它们可介导成纤维细胞与T细胞结合。高水平表达ICAM-1的成纤维细胞可促使拥有LFA-1的MHC-II类限制性T辅助细胞的活化。推测由此产生能促进成纤维细胞合成细胞外基质成分的细胞因子。

1.被覆上皮再生 鳞状上皮缺损时,由创缘或底部的基底层细胞分裂增生,向缺损中心迁移,先形成单层上皮,以后增生分化为鳞状上皮。粘膜如胃肠粘膜上皮缺损后,同样也由邻近的基底部细胞分裂增生来修补,新生的上皮细胞起初为立方形,以后增高变为柱状细胞。

全身性反应

2.细胞外基质 主要有两大类:①粘连蛋白如纤维粘连蛋白及层粘连蛋白。纤维粘连蛋白除纤维母细胞外,内皮细胞、巨噬细胞及许多上皮细胞均可合成。间质中的纤维粘连蛋白在基质各成分之间及与细胞之间起连接作用。层粘连蛋白存在于基底膜中,由基底膜上的细胞如上皮细胞、内皮细胞等合成。如前所述,这两种粘连蛋白对细胞的生长与分化有调控作用;②氨基多糖与蛋白多糖。氨基多糖(glycosaminglycan)亦称酸性粘多糖,包括透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸角质素、硫酸乙酰肝素等,在肉芽组织中主要是透明质酸及硫酸软骨素。除透明质酸外,其他氨基多糖能与核心蛋白结合而形成蛋白多糖,以前称粘蛋白。氨基多糖及蛋白多糖组成多孔亲水的凝胶结构,有利于水分及小分子的渗透,有的对细胞的生长、分化有胶原形成还有调节作用。它们由纤维母细胞及类似细胞合成,一些多糖酶如透明质酸酶可将其降解。

肌纤维母细胞

2.腺上皮再生腺上皮虽有较强的再生力,但再生的情况依损伤的状态而异:如果仅有腺上皮的缺损而腺体的基底膜未被破坏,可由残存细胞分裂补充,完全恢复原来腺体结构。如腺体构造被完全破坏,则难以再生。构造比较简单的腺体如子宫腺、肠腺等可从残留部细胞再生。肝细胞有活跃的再生力,肝再生可分为三种情况:①肝大部分切除后,剩余的肝细胞分裂增生十分活跃,短期内就能使肝恢复原来的大小。例如大白鼠肝切除90%后,只需2周就可恢复原肝的重量,不过以后要经过较长时间的结构改建,形成新的肝小叶,才能恢复原结构。②肝细胞坏死时,不认范围大小,只要肝小叶网状支架完整,从肝小叶周边区再生的肝细胞可沿支架延伸,恢复正常结构。③肝细胞坏死较广泛,肝小叶网状支架塌陷,网状纤维转化为胶原纤维,或者由于肝细胞反复坏死及炎症刺激,纤维组织大量增生,形成肝小叶内间隔,此时再生肝细胞难以恢复原来小叶结构,成为结构紊乱的肝细胞团,例如肝硬变时的再生结节。

1.体温反应 伤后常有发热,为一部分炎症介质作用于体温中枢的效应。并发感染时体温明显增高;并发深度休克时体温反应受抑制。体温中枢受累严重可发生高热或体温过低。

肉芽组织在修复过程中的作用:①机化血凝块、坏死组织及其他异物;②抗感染及保护创面;③填补伤口及其它组织缺损。

在肥厚性瘢痕以及其它一些病理情况下,存着一种具有成纤维细胞和平滑肌细胞超微结构特征的细胞,即肌纤维母细胞。其起源尚不明确。利用不同细胞骨架蛋白的抗体,对肌纤维母细胞的表型特征进行了研究,证实了异质性纤维母细胞群的存在。其一部分显示成纤维细胞的特征,而其余的则显示有不同程度的平滑肌分化的特征。

纤维组织的再生

2.神经内分泌系统的变化由于疼痛、精神紧张、失血、失液等,下丘脑-垂体轴和交感神经-肾上腺髓质轴可出现应激效应。前者的促肾上腺皮质激素、抗利尿激素、生长激素等释出增多;交感神经和肾上腺髓质释出儿花样本分胺增多。此外,如果血容量减少,肾素-血管加压素-本钱固酮的释出增多。胰高糖素、甲状腺素等也可能在伤后增加。

二、瘢痕组织

单一核浸润细胞

在损伤的刺激下,受损处的纤维母细胞进行分裂、增生。纤维母细胞可由静止状态的纤维细胞转变而来,或由未分化的间叶细胞分化而来。幼稚的纤维母细胞胞体大,两端常有突起,突起亦可呈星状,胞浆略显嗜碱性。电镜下,可见胞浆内有丰富的粗面内质网及核蛋白体,说明其合成蛋白的功能很活跃;胞核体积大,染色淡,有1~2个核仁。当纤维母细胞停止分裂后,开始合成并分泌前胶原蛋白,在细胞周围形成胶原纤维,细胞逐渐成熟,变成长梭形,胞浆越来越少,核越来越深染,成为纤维细胞。

以上变化对较重的伤员有重要的意义。因为。就维持生命的首要条件而言,机体必须有足够的有效循环血量,对生命器官进行灌流供氧。肾上腺素、去甲基肾上腺素等释出增多,心率加快和心肌收缩增强,外周和多数内脏的血管收缩,但心、脑和肺一般仍保持血液灌流,血压可保持或接近正常。同时儿花样本分胺可使肾血管收缩和灌流量降低,ADH可使肾小管回收水分增多,故尿量减少;醛固酮可使肾保钠排钾,对维持血容量能起有利作用。当然,伤后机体维持有效循环的代偿能力是有限的。如果创作严重或失血过多、且急救不及时,就会出现休克和其他器官衰竭。

瘢痕组织的形成是肉芽组织逐渐纤维化的过程。此时网状纤维及胶原纤维越来越多,网状纤维胶原化,胶原纤维变粗,与此同时纤维母细胞越来越少,少量剩下者转变为纤维细胞;间质中液体逐渐被吸收,中性粒细胞、巨噬细胞、淋巴细胞和浆细胞先后消失;毛细血管闭合、退化、消失,留下很少的小动脉及小静脉。这样,肉芽组织乃转变成主要由胶原纤维组成的血管稀少的瘢痕组织,肉眼呈白色,质地坚韧。

在硬皮病、瘢痕疙瘩及肥厚性瘢痕中,常有不同程度单一核浸润细胞增加,弥散分布或位于血管周围。应用淋巴细胞和单核细胞的单克隆抗体检测发现,主要为T淋巴细胞和巨噬细胞。这些细胞可能通过释放某些与纤维有关的细胞因子而参与真皮纤维化的发生。此外还发现,硬皮病皮损中血管周围浸润细胞处有ICAM-1和整合素β1和β2的免疫染色强度增加。这些细胞粘连分子在淋巴细胞迁移、定位以及粘附在细胞外基质上起重要作用。

图2-1 纤维母细胞产生胶原纤维并转化为纤维细胞模式图

3.代谢变化伤后机体的静息能量消耗增加,尤其在重伤以后,糖原分解、蛋白质和脂肪的分解都加速,与儿花样本分胺、皮腩激素、胰高糖素、TNF、IL等释出增多相关。分解代谢亢进一方面可以提供能量,提供氨基酸重新组成修复创作所需的蛋白质;另一方面可导致细胞群减缩、体重减低、肌无力、免疫力降低等,显然不利于机体。为此,需要适宜的营养支持。

瘢痕形成宣告修复完成,然而瘢痕本身仍在缓慢变化:如常发生玻璃样变,有的瘢痕则发生瘢痕收缩,这种现象不同于创口的早期收缩,而是瘢痕在后期由于水分的显著减少所引起的体积变小,有人认为也与肌纤维母细胞持续增生以至瘢痕中有过多的肌纤维母细胞有关。由于瘢痕坚韧又缺乏弹性,加上瘢痕收缩可引起器官变形及功能障碍,如在消化道、泌尿道等腔室器官则引起管腔狭窄,在关节附近则引起运动障碍;一般情况下,瘢痕中的胶原还会逐渐被分解、吸收,以至改建,因此瘢痕会缓慢地变小变软;但偶尔也有的瘢痕胶原形成过多,成为大而不规则的隆起硬块,称为瘢痕疙瘩,易见于烧伤或反复受异物等刺激的伤口,其发生机制不明,一般认为与体质有关。那些容易出现瘢痕疙瘩的人的体质称为瘢痕体质。瘢痕疙瘩中的血管周围常见一些肥大细胞,故有人认为,由于持续局部炎症及低氧,促进肥大细胞分泌多种生长因子,使肉芽组织过度生长,因而形成瘢痕疙瘩。

内皮细胞和肥大细胞

软骨组织和骨组织的再生

伤后全身性反应可随着炎症急性期出现和消退,其中分解代谢增高的时间稍久,继而有合成代谢加速,利于创伤修复。

硬皮病皮损中,内皮细胞上ICAM-1和内皮细胞白细胞连分子1型免疫染色阳性。这两种分子的表达是内皮细胞活化的表现,它们可能与淋巴细胞附着在活化的内皮细胞上有关。硬皮病、瘢痕疙瘩和肥厚性瘢痕中,肥大细胞与纤维化也有密切关系。肥大细胞根据它所含中性蛋白酶的组成和含量可分为两型,一种含类胰蛋白酶,而胃促胰酶含量极少,即MCT;另一种则含这两种酶,即MCTC。应用这两种酶的单克隆抗体,对硬皮病皮损区MC的数量、表型和分布进行研究,结果提示MC参与了该病的发生。

软骨组织再生起始于软骨膜的增生,这些增生的幼稚细胞形似纤维母细胞,以后逐渐变为软骨母细胞,并形成软骨基质,细胞被埋在软骨陷窝内而变为静止的软骨细胞。软骨再生力弱,软骨组织缺损较大时由纤维组织参与修补。

创伤修复

三、检测与纤维发生有关的细胞因子

骨组织再生力强,骨折后可完全修复。

基本方式是由伤后增生的细胞和细胞间质,充填、连接或代替缺损的组织。现代外科已能用异体的组织或人造材料辅助修复某些创伤,但自身的组织修复功能仍是创伤治愈的基础。

转化生长因子β和血小板衍生的生长因子与纤维化发生密切相关。用免疫细胞化学技术,在硬皮病皮损中检出了PDGF及其β型受体和TGF-β的存在,在瘢痕疙瘩皮损中也检出了TGF-β的存在。

血管的再生

理想的创伤修复,是组织缺损完全由原来性质的细胞来修复,恢复原有的结构和功能。然而,人体各种组织细胞固有的增生能力有所不同,如表皮、粘膜、血管,内膜等的细胞增生能力强,而心肌,骨骼肌等的增生能力弱。因此,各种组织创伤后修复情况不一。若某种组织创伤不能靠原来性质的细胞修复,则由其他性质的细胞增生来代替。其形态和功能虽不能完全复原,但仍能修复创伤,有利于内环境稳定。

四、其它

1.血管的再生 毛细血管多以生芽方式再生。首先在蛋白分解酶作用下基底膜分解,该处内皮细胞分裂增生形成突起的幼芽,随着内皮细胞向前移动及后续细胞的增生而形成一条细胞索,数小时后便可出现管腔,形成新生的毛细血管,进而彼此吻合构成毛细血管网。增生的内皮细胞分化成熟时还分泌IV型胶原、层粘连蛋白和纤维粘连蛋白,形成基底膜的基板。纤维母细胞分泌Ⅲ型胶原及基质,组成基底膜的网板,本身则成为周细胞(即血管外膜细胞)。至此毛细血管的结构逐告完成。新生的毛细血管基底膜不完整,内皮细胞间空隙较多较大,故通透性较高。为适应功能的需要,这些毛细血管还会不断改建:有的管壁增厚发展为小动脉、小静脉,其平滑肌等成分可能由血管外未分化间叶细胞分化而来。

1.组织修复过程 可分三个阶段:

免疫荧光法是检测自身抗体的常用方法。系统性硬皮病患者血清中常存在多种自身抗体。在瘢痕疙瘩患者中也发现了抗成纤维细胞的抗核抗体。免疫荧光法还显示,瘢痕疙瘩和肥厚性瘢痕组织中IgM、IgG和IgA水平增高。瘢痕疙瘩与免疫的关系已引起注意并有待进一步研究。

2.大血管的修复 大血管离断后需的手术吻合,吻合处两侧内皮细胞分裂增生,互相连接,恢复原来内膜结构。但离断的肌层不易完全再生,而由结缔组织增生连接,形成瘢痕修复。

(1)纤维蛋白充填:受伤后伤口和组织隙先为血凝块所充填,继而发生炎症时继续有纤维蛋白附加其间。其功用首先是止血和封闭创面,可减轻损伤。

图2-2 毛细血管再生模式图

(2)细胞增生:创伤性炎症出现不久,即可有新生的细胞在局部出现。例如:一般的皮肤切割伤,伤后6小时左右,伤口边缘可出现成纤维细胞;约24~48小时有血管等共同构成肉芽组织,可充填组织裂隙。而原有的血凝块、坏死组织等,可被酶分解、巨噬细胞吞噬、吸收或从伤口排出。成纤维细胞能合成前胶原和氨基多糖,肉芽组织内的胶原纤维逐渐增多,其硬度与张力强度随之增加。肉芽组织终于变为纤维组织,架接于断裂的组织之间。同时,还有上皮细胞从创缘向内增生,肌成纤维细胞可使创缘周径收缩。于是伤口趋向愈合。除了成纤维细胞、内皮细胞和上皮细胞的增生,伤后不有成软骨细胞、成骨细胞、间叶细胞等增生。

1.基底膜分解,内皮细胞肥大、增生,形成幼芽

细胞增生伴有细胞间的基质沉积。后者的主要成分是各种胶原和氨基多糖,对组织修复也具有重要意义。伤后新产生的胶原大部分来自成纤维细胞,增生的上皮细胞、内皮细胞、成骨细胞等也可产生胶原。胶原能使新的组织具有张力强和韧性。氨基多糖类如透明质酸、软骨素、皮肤素等,由各种细胞产生,在胶原纤维间和细胞间可起接续作用。

2.内皮细胞向前移动,其后的内皮细胞分裂增生,靠近血管处的内皮细胞先分化成熟,并有新的基底膜形成

(3)组织塑形:经过细胞增生和基质沉积,伤处组织可以初步修复。然而所形成的新组织如纤维组织、骨痂等,在数量和质量方面并不一定都适宜于生理功能需要。例如瘢痕内含胶原过多,可使瘢痕过硬,不利于修复处的活动。随着机体状态好转和活动恢复,新生的组织可以变化调整。如瘢痕内的胶原和其他基质有一部分被转化吸收,使瘢痕软化又仍保持张力强度。又如骨痂,可以在运动应力作用下,一部分被吸收,而瓣骨的坚强性并不减弱或更增加。

肌组织的再生

以上细胞增生和组织塑形的过程中,有巨噬细胞和多种介质参与。巨噬细胞能释出多种因子促进细胞增生,而且能释出酶类影响基质的增减。血小板、淋巴细胞等其他细胞也释出各种因子参与组织修复过程。

肌组织的再生能力很弱。横纹肌的再生依肌膜是否存在及肌纤维是否完全断裂而有所不同。横纹肌细胞是一个多核的长细胞,可长达4cm ,核可多达数十乃至数百个,损伤不太重而肌膜未被破坏时,肌原纤维仅部分发生坏死,此时中性粒细胞及巨噬细胞进入该部吞噬清除坏死物质,残存部分肌细胞分裂,产生肌浆,分化出肌原纤维,从而恢复正常横纹肌的结构;如果肌纤维完全断开,断端肌浆增多,也可有肌原纤维的新生,使断端膨大如花蕾样。但这时肌纤维断端不能直接连接,而靠纤维瘢痕愈合。愈合后的肌纤维仍可以收缩,加强锻炼后可以恢复功能;如果整个肌纤维均破坏,则难以再生,而通过瘢痕修复。

在局部代谢方面,组织修复前期以合成代谢为主,为新生的细胞和基质较快增加提供物质;至塑形期有一部分分解代谢加速,使一部分基质减少。无论合成和分解均有酶类的催化作用。例如:胶原的合成需要羟化酶、转肽酶等参与,胶原的分解则有胶原酶参与。可见酶类在创伤修复中起着重要作用。

平滑肌也有一定的分裂再生能力,前面已提到小动脉的再生中就有平滑肌的再生,但是断开的肠管或是较大血管经手术吻合后,断处的平滑肌主要通过纤维瘢痕连接。

2.不利于创伤修复的因素凡有抑制创伤性炎症、破坏或抑制细胞增生和基质沉积的因素,都将阻碍创伤修复使伤口不能及时愈合。

心肌再生能力极弱,破坏后一般都是瘢痕修复。

感染:是破坏组织修复的最常见原因。金黄色葡萄球菌、溶血性链球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌等致病菌,都可损害细胞和基质,使局部成为化家性病性。

神经组织的再生

异物存留或失活组织过多:伤处组织裂隙被此类物质充填,阻隔新生的细胞和基质连接,成为组织修复的不利因不素。

脑及脊髓内的神经细胞破坏后不能再生,由神经胶质细胞及其纤维修补,形成胶质瘢痕。外周神经受损时,如果与其相连的神经细胞仍然存活,则可完全再生。首先,断处远侧段的神经纤维髓鞘及轴突崩解,并被吸收;近侧段的数个Ranvier节神经纤维也发生同样变化。然后由两端的神经鞘细胞增生,形成带状的合体细胞,将断端连接。近端轴突以每天约1mm的速度逐渐向远端生长,穿过神经鞘细胞带,最后达到末梢鞘细胞,鞘细胞产生髓磷脂将轴索包绕形成髓鞘。此再生过程常需数月以上才能完成。若断离的两端相隔太远,或者两端之间有瘢痕或其它组织阻隔,或者因截肢失去远端,再生轴突均不能达到远端,而与增生的结缔组织混合在一起,卷曲成团,成为创伤性神经瘤,可发生顽固性疼痛。为防止上述情况发生,临床常施行神经吻合术或对截肢神经断端作适当处理。

血流循环障碍:较重的休克使组织处于低灌流,各种细胞受到不同程度损害,伤后组织修复势将延迟。伤口包扎或缝合过紧,使局部缺血。止血带使用时间过久,也可使用时间过久,也可使远侧组织缺血难以恢复。伤前原有闭塞性脉管病、静脉曲张或淋巴管性水肿的肢体,伤后组织修复迟缓。

图2-3 神经纤维再生模式图

局部制动不够:因组织修复需要局部稳定,否则新生的组织受到继续损伤。

①正常神经纤维 ②神经纤维断离,远端及近端的一部分髓鞘及轴突崩解③神经膜细胞增生,轴突生长 ④神经轴突达末梢,多余部分消失

全身性因素:①营养不良,如蛋白、维生素C、铁、铜、锌等微量元素的缺少,使细胞增生和基质形成缓慢或质量欠佳。②使用皮质激素、消炎痛、细胞毒药物、放射线等,创伤性炎症和细胞增生可受抑制。③免疫功能低下的疾病,如糖尿病、肝硬变、尿毒症、白血病或艾滋病等,使中性粒细胞、单核-巨噬细胞、淋巴细胞的功能降低,影响组织修复过程。

三、再生的调控

临床上处理创伤时,必须重视上述不利因素,采取相应的措施。

就单个细胞而言,细胞增殖是受基因控制的,细胞周期出现的一系列变化是基因活化与表达的结果,已知的有关基因包括癌基因及细胞分裂周期基因也许参与了接触抑制的调控。肿瘤细胞丧失了接触抑制特性。

3.创伤愈合类型 基本上有两类: ①组织修复以上本来细胞为主,如上皮细胞修复皮肤和粘膜、成骨细胞修复骨骼、内皮细胞修复血等等,修复处仅含少量纤维组织,称为一期愈合或原发愈合。愈后功能良好。②组织修复以纤维组织为主,称为二期愈合或瘢痕愈合。愈后功能不良,不仅缺少原有的生理功能,而且可能有瘢痕挛缩或增生,引起畸形、管道狭窄、骨不连等。显然治疗创伤应争取一期愈合。

2.细胞外基质对细胞增殖的作用 实验证明,正常细胞只有粘着于适当的基质才能生长,脱离了基质则很快停止于G1或G0期。基质各种成分对不同细胞的增殖有不同的作用,如层粘连蛋白可促进上皮细胞增殖,抑制纤维母细胞的增殖,而纤维粘连蛋白的作用则正好相反。组织中层粘连蛋白与纤维粘连蛋白的相对比值可能对维持上皮细胞与间质细胞之间的平衡有一定的作用。

3.生长因子及生长抑素的作用 近年来分离出许多因子,乃某些细胞分泌的多肽类物质,能特异性地与某些细胞膜上的受体结合,激活细胞内某些酶,引起一系列的连锁反应,从而调节细胞生长、分化。能刺激细胞增殖的多肽称为生长因子,能抑制细胞增殖的则称为抑素(chalon)。

目前已分离、纯化出一些重要的生长因子,如①表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF),对上皮细胞、纤维母细胞、胶质细胞及平滑肌细胞都有促进增殖的作用;②血小板源性生长因子,来源于血小板α颗粒,在凝血过程中释放,对纤维母细胞、平滑肌细胞及胶质细胞的增生有促进作用;③纤维母细胞生长因子(fibroblast growth FGF),能促进多种间质细胞增生及小血管再生;④转化生长因子(transforming growth factor,TGF),最初从肉瘤病毒转化的细胞培养基中分离出来,故名。其实许多正常细胞都分泌TGF。TGF-α与EGF在氨基酸序列方面有33%~44%同源,也可与EGF受体结合,故有相同作用。TGF-β能刺激间质细胞增生;⑤许多细胞因子也是生长因子,例如白介素Ⅰ和肿瘤坏死因子能刺激纤维母细胞的增殖及胶原合成,TNF还能刺激血管再生。此外还有许多生长因子,如造血细胞集落刺激因子、神经生长因子、IL-2等,在此不赘述。

与生子因子相比,对抑素的了解甚少,至今还没有一个抑素被纯化和鉴定。抑素具有组织特异性,似乎任何组织都可产生一种抑素抑制本身的增殖。例如已分化的表皮细胞能分泌表皮抑素,抑制基底细胞增殖。当皮肤受损使已分化的表皮细胞丧失时,抑素分泌中止,基底细胞分裂增生,直到增生分化的细胞达到足够数量和抑素达到足够浓度为止。前面提到的TGF-β虽然对某些间质细胞增殖起促进作用,但对上皮细胞则是一种抑素。此外干扰素-α,前列腺素E2和肝素在组织培养中对纤维母细胞及平滑肌细胞的增生都有抑制作用。

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