Fisiopatologia della guarigione delle ferite

1. Fisiopatologia della guarigione delle ferite Barbara Zavan, Dipartimento di Istologia, Microbiologia e Biotecnologie Mediche Università di Padova

2. Introduzione • Il processo di guarigione delle ferite • Le fasi del processo di guarigione • I differenti tipi di guarigione • La classificazione delle ferite

3. La guarigione patologica • I processi di guarigione a livello della parete addominale • La guarigione delle ferite della parete intestinale • L’ingegneria dei tessuti

4. Introduzione Ferita – lesione traumatica di un organo/tessuto causata da un agente fisico esterno e caratterizzata dall’interruzione della continuità tessutale. Processo di guarigione– combinazione ordinata di eventi rigenerativi e di riparo (sintesi di nuova matrice extracellulare, contrazione della ferita, riepitelizzazione) che conduce al ripristino della continuità del tessuto leso.

5. Introduzione • Tutti i tessuti del corpo rispondonopiu’ o meno con la stessa sequenza di eventi biochimici e cellulari in risposta ad un danno.

6. Introduzione • La comprensione degli eventi biochimici e cellulari che guidano il processo di guarigione è la base della chirurgia e permette di pianificare in modo razionale la terapia delle ferite, dall’ulcera da decubito alla sutura estetica di una ferita cutanea.

7. Il processo di guarigione

8. Il processo di guarigione Il processo di guarigione ha luogo in maniera ordinata e sequenziale • Coagulazione • Flogosi • Chemiotassi • Proliferazione cellulare • Sintesi di collagene • Sintesi della matrice extracellulare • Contrazione della ferita

9. Il processo di guarigione Le 3 FASI PRINCIPALI DEL PROCESSO DI GUARIGIONE: • Fase infiammatoria • Fase proliferativa • Fase di rimodellamemento

10. Le cellule coinvolte nel processo di guarigione

11. Fase infiammatoria

12. Fase infiammatoria • Caratterizzata dall’emostasi e dall’infiammazione e dall’inizio della migrazione degli elementi epiteliali • Il suo obiettivo è di limitare il danno tessutale: • Fermando il sanguinamento • Impermeabilizzando la superficie della ferita • Rimuovendo tessuti necrotici, corpi estranei e batteri

13. FASE INFIAMMATORIA

14. L’infiammazione è un evento positivo 2- 4 giorni Le cellule dell’infiammazione uccidono i microrganismi e rilasciano proteasi (MMP, elastasi) che rimuovono i componenti non vitali della ECM e permettono la prosecuzione del processo di guarigione.

15. EMOSTASI • I vasi danneggiati mettono in contatto il collagene IV e V con le piastrine promuovendone l’aggregazione • Le piastrine vengono attivate e secernono: - PDGF - Fibronectina - TGF- - Fibrinogeno - IGF-1 - Trombospondina - VWF • Inoltre rilasciano serotonina che causa vasodilatazione ed aumento della permeabilità capillare

16. EMOSTASI Sia la via intrinseca che quella estrinseca della coagulazione vengono attivate, portando alla formazione di trombina: • Ulteriore attivazione delle piastrine • Conversione del fibrinogeno in fibrina • Le maglie di fibrina intrappolano i globuli rossi, permettendo così la formazione del coagulo

17. EMOSTASI Le maglie di fibrina forniscono anche l’impalcatura per l’adesione e proliferazione delle altre cellule coinvolte nel processo di guarigione: • Cellule endoteliali • Cellule dell’infiammazione • Fibroblasti

18. INFIAMMAZIONE La serotonina secreta dalle piastrine e l’istamina secreta dai mastociti aumentano la permeabilità vascolare. Il PDGF e il TGF-attirano (CHEMIOTASSI) ed attivano i PMN e i MACROFAGI nel sito della lesione. Queste cellule aderiscono alla parete dei vasi e migrano attraverso di essa.

19. INFIAMMAZIONE CHEMIOTASSI

20. NEUTROFILI Degradano i frammenti di tessuto necrotico, i corpi estranei ed i batteri Una loro azione prolungata può portare anche alla distruzione del tessuto sano

21. NEUTROFILI

22. MACROFAGI I monociti vengono convertiti in macrofagi a livello della ferita Rilasciano numerose citochine in grado di stimolare ed orchestrare le fasi successive del processo diguarigione Continuano il lavoro di fagocitosi iniziato dai neutrofili

24. MACROFAGI

25. MACROFAGI I macrofagi producono enzimi proteolitici, secernono collagenasi proseguendo gli eventi colliquativi. Secernono inoltre fattori di crescita che stimolano la proliferazione dei fibroblasti, la secrezione di collagene e l’angiogenesi. Coordinano l’iniziale sviluppo del tessuto di granulazione.

26. Principali citochine coinvolte nel processo di guarigione

27. I macrofagi attivati coordinano lo sviluppo del tessuto di granulazione • Rilasciano citochine e fattori di crescita che promuovono: • l’angiogenesi • l’attivazione dei fibroblasti che producono nuova ECM • provvedono alla rimozione della matrice provvisoria, formatasi durante le fasi precoci del processo di guarigione

28. MACROFAGI CONTRAZIONE DELLA FERITA TESSUTO DI GRANULAZIONE ↑ Collagene Rimodellamento INFIAMMAZIONE GIORNI

29. FASE PROLIFERATIVA

30. FASE PROLIFERATIVA Qunado la fase dell’emostasi e dell’infiammazione acuta si stanno concludendo, si inizia a creare una matrice ricca difattori per il proseguimento degli eventi di riparo. Inizia la fase PROLIFERATIVA della guarigione, che incomincia 2-3 giorni dopo il trauma e si protrae per circa 2-4 settimane

31. FASE PROLIFERATIVA È rappresentata da: • Angiogenesi (endoteli) • Fibroplasia (fibroblasti) • Riepitelizzazione (cheratinociti)

32. FASE PROLIFERATIVA Caratterizzata dallaformazione del tessuto digranulazione • Fitta rete di microcapillari • Fibroblasti • Macrofagi • Fibre collagene, fibronectina, acido ialuronico

33. Il tessuto di granulazione I fibroblasti secernono grandi quantità di collagene III e I e fibronectina che costituiscono una matrice tridimensionale per lo scorrimento di nuovi vasi (angiogenesi) e del nuovo epitelio.

34. TESSUTO DI GRANULAZIONE • È un tessuto specializzato, transitorio (presente solo dove e quando è necessario) • Il suo sviluppo è coordinato dai macrofagi che rilasciano fattori di crescita e citochine con attività angiogenetica • Le prime cellule presenti nel suo contesto sono le cellule endoteliali ed i fibroblasti

35. TESSUTO DI GRANULAZIONE È ricchissimo di micro-capillari derivanti dalle cellule endoteliali originarie dai vasi pre-esistenti e dal sangue periferico (cellule endoteliali progenitrici circolanti). Ha la funzione di portare ossigeno, nutrienti, fattori di crescita, anticorpi, necessari al proseguimento degli eventi di riparo.

36. Eventi molecolari e cellulari a livello di una ferita cutanea durante i primi 4-8 giorni.

37. La matrice provvisoria di fibrina viene progressivamente sostituita dal tessuto cicatriziale I fibroblasti, con il progredire del processo di guarigione, vengono stimolati a produrre nuovo collagene, elastina e glicoproteine che rimpiazzano la matrice provvisoria di fibrina e iniziano a formare la cicatrice.

38. ANGIOGENESI È necessaria per il proseguimento degli eventi diriparo Viene stimolata da diverse citochine: • FGF • TGF-α, TGF- • TNF-α • VEGF È stimolata dall’ipossia, dalla fibronectina e dall’acido ialuronico che si trovano in grande quantità a livello del letto della ferita

39. ANGIOGENESI • Proteolisi • Migrazione e chemiotassi • proliferazione • Formazione del lume vasale • Aumento della permeabilità capillare

40. FIBROPLASIA I fibroblasti attirati dagli stimoli chemiotattici a livello della ferita, proliferano e producono i principali componenti della matriceextracellulare Vengono stimolati ed attivati dai fattori rilasciati dalle piatrine e daimonociti Producono principalmente glicosaminoglicani e pro-collagene

41. COLLAGENE • È la molecola dominante nel contesto della matrice della ferita e del tessutocicatriziale • Costiuisce una sottile maglia che conferisce proprietà cellulari e meccaniche alla ferita

42. COLLAGENE • Il collagene di tipo 3 viene attivamenete secreto durante le prime fasi del processo di guarigione • I livelli di collagene aumementano nel corso dellle prime tre settimane • Con l’aumentare della quantità di collagene diminuisce il numero dei fibroblasti • Il collagene di tipo 1 viene quasi completamente sostituto dal collagene di tipo 3 durante il processo di maturazione della cicatrice (Rapporto nella cute normale 4:1)

43. Principali tipi di collagene e loro distribuzione

44. RIEPITELIZZAZIONE Inizia già nelle prime ore dopo la ferita Segue sempre un’ordinata sequenza di eventi: • Mobilizzazione • Migrazione • Mitosi • Differenziazione cellulare

45. RIEPITELIZZAZIONE I follicoli piliferi presenti sono la principale fonte di cheratoniciti ad alta potenzialità rigenerativa Nelle fasi di riparo e rigenerazione, la migrazione dei cheratinociti dai margini della ferita o dai follicoli piliferi rappresenta l’evento fondamentale

46. RIEPITELIZZAZIONE MEMBRANA BASALE FOLLICOLO PILIFERO

47. RIEPITELIZZAZIONE - MOBILIZZAZIONE I cheratinociti presenti nei tessuti circostanti la lesione: • Cambiano morfologia • Si appiattiscono • Si distaccano dalle cellule circostanti e dalla membrana basale

48. RIEPITELIZZAZIONE - MIGRAZIONE Lo stimolo alla migrazione è dato dalla perdita della inibizione dacontatto Quando le cellule iniziano a migrare dai margini della ferita, le cellule a loro immediatamente vicine entrano nella fase dimobilizzazione Questi eventi caratterizzano il flusso dei cheratinociti lungo il letto dellaferita Il processo continua fintantochè le cellule confluiscono incontrandosi → INIBIZIONE DA CONTATTO

49. RIEPITELIZZAZIONE - MITOSI Durante la migrazione il numero dei cheratinociti è mantenuto attraverso la mitosicellulare Le cellule della membrana basale iniziano I processi di mitosi per rimpiazzare le cellule che stannomigrando Con il progredire del processo di riepitelizzazione le cellule che stanno migrando si dividono e si differenziano aumentano lo spessore del nuovo epitelio

50. RIEPITELIZZAZIONE - DIFFERENZIAZIONE Quando i cheratinociti hanno ristabilito la continuità dell’epitelio al di sopra della ferita, riprendono i normali processi differenziativi Cellule basali in attiva mitosi → Cheratinociti differenziati