烧伤创面进行性加深的形成机制
烧伤创面早期进行性损害的发生和发展是一序贯过程,多因素参与了这一病理过程,而且与组织进行性损害有关的各种因素之间还存在着复杂的调控关系。迄今,人们对组织进行性损害现象的确切机制尚未完全了解,现有的研究资料提示,烧伤后局部的组织水肿、烧伤后抗凝—纤溶系统功能改变所致的血液高凝状态或血栓前状态、因创面坏死组织存在或感染所致的局部过强炎性反应是组织进行性损害发生的重要原因。
(一)烧伤创面局部水肿形成机制
烧伤后创面局部水肿被认为是创面进行性加深的原因之一。水肿形成过程不仅导致血液浓缩,加重血流淤滞,而且组织水肿还可导致组织压增加,压迫局部微循环,造成淤滞带组织血流进一步淤滞,加重组织缺血缺氧。而减轻组织水肿程度,则有利于组织的灌流,提示了组织水肿在创面进行性损害发生发展病理机制中的作用。
血管通透性增加是烧伤水肿形成的主要原因,引起血管渗透性增加的原因之一是热量造成毛细血管和小静脉内皮细胞受损,细胞肿胀、细胞间连接破坏、缝隙形成,易致水分通过扩大的血管内皮间隙丢失。烧伤创面释放的化学介质如组胺、缓激肽以及氧自由基等也是引起血管(主要是毛细血管后静脉)通透性增加的原因。
血液中小分子物质和大分子蛋白从血管中渗出可增加组织间隙的渗透压。众所周知,毛细血管缝隙直径大于大分子蛋白的直径,因此蛋白也可以从血管缝隙中渗出,但蛋白质实际渗出量却比小分子物质要少得多。分析烧伤水肿渗出液后可以得知:同样是蛋白质,小分子白蛋白比大分子球蛋白、纤维蛋白原的渗出量大,其比例失调。这提示尽管血管缝隙直径较大,但血液中物质向外渗出时,血管对大分子物质具有选择性通透的特点,导致其中大部分仍被保留在管腔中。有依据推测,烧伤后毛细血管基底膜可能作为后备的渗透性屏障,将那些从内膜损伤的血管中渗出的血液成分保留下来。
烧伤早期在热力作用下透明质酸和胶原纤维的迅速降解,以及被破坏细胞高渗性物质的释放是组织间隙渗透压升高的主要原因。此外,氧自由基的释放同样可以破坏间质组织中的透明质酸和胶原,使组织渗透压明显升高,成为水肿形成的重要原因之一。
Arturson公式指出液体渗出压在200~300mmHg范围内时可以导致大量水肿形成。研究认为毛细血管静水压力是导致水肿发生的一个可能因素。Pitt发现烧伤早期毛细血管压几乎增加了两倍。首先提出的机制是化学介质的参与,例如伤后由肥大细胞释放出的组胺,具有扩血管作用。而组胺受体拮抗剂(如H2受体阻断剂)可以阻断烧伤水肿的发生。有关组胺的最新研究表明,它是通过释放介质一氧化氮而发挥扩血管功能的。然而另一种观点认为,组胺可能是通过刺激氧自由基的释放而参与烧伤水肿的发生。烧伤后体液中各种前列腺素也可能参与了水肿的发生。人们研究前列腺素产物抑制剂(例如吲哚美辛、烟碱酸、布洛芬)对水肿的影响时发现这些物质可以减轻水肿,但淋巴液中蛋白含量无明显改变,说明使用这类药物后毛细血管缝隙直径未发生改变。提示烧伤后水肿发生过程中前列腺素类物质主要是通过扩张血管增加毛细血管压,而不是增加毛细血管通透性。毛细血管后静脉中红细胞淤滞和黏附可影响静脉回流,可导致毛细血管滤过压增加;而红细胞淤滞则可能与体液丢失,或热力所致的红细胞变形能力降低有关。此外,血小板和中性粒细胞黏附至毛细血管和静脉内皮表面,亦与红细胞淤滞有关。五羟色胺等介质可引起静脉收缩,是导致毛细血管滤过压增加的另一原因。
还有一些观点认为烧伤水肿形成可能与间质组织改变有关。Lund和他的同事们发现严重烧伤患者伤后早期间质组织静水压明显下降,这可能是由于胶原纤维损伤导致纤维相互分离、间质空间体积增加、产生真空效果所致。该区域的负压约为120mmHg,在如此大的负压下,并有其他因素的共同存在,这就不难解释伤后2~3小时内能快速形成烧伤创面局部水肿的现象。
鉴于以上描述,烧伤后局部水肿的形成原因可概括如下:
(1)热力对内皮细胞的作用以及烧伤创面介质释放的作用导致毛细血管和静脉渗透性增加。
(2)化学介质引起近端血管舒张或远端血管收缩以及内皮细胞损伤等因素造成远端血供阻断,导致静水压增加。
(3)热力造成胶原结构破坏,导致间质组织静水压急剧下降。
(4)间质渗透压增加导致间质肿胀、压力相对增加。
烧伤创面局部水肿形成过程中,血管内水分外渗最初是渗透压的作用,以后则随着血管通透性的增加而加快。
烧伤创面水肿的形成具有一定的时相特点。由于烧伤创面水肿可影响创面局部血液循环、组织氧供并可使感染易感性增加,因此,了解烧伤创面水肿形成的时相特点,对把握创面的转归非常重要。Demling等报道:烧伤后2~3小时创面水肿明显增加,6~8小时水肿形成速度最快,16~24小时达高峰,36~48小时水肿仍维持在高水平,然后开始缓慢回吸收。水肿形成的快慢及范围常受烧伤严重程度的影响,水肿吸收的速度亦同样受烧伤程度、创面情况及病人体质等因素影响。烧伤后水肿不仅发生在创面局部,同时也发生在创面邻近组织,我们在10%深Ⅱ度烫伤的大鼠模型中发现,创面组织含水量在伤后6小时、24小时、48小时均高于正常对照值,至伤后72小时恢复正常。而创面邻近组织含水量在伤后6小时、24小时也同样高于正常对照值,但水肿消退较快,于伤后48小时恢复正常。实验结果见表8-1。
表8-1 烫伤大鼠创面组织及创面邻近组织含水量的动态观察(g%,n=5)

注:与正常对照值比较,*P<0.05,#P<0.01
(引自张远贵等资料,中华整形烧伤外科杂志,1998,14:100)
(二)烧伤后的血栓前状态
烧伤后即刻可发生凝血、抗凝和纤溶功能的改变,呈现血液的高凝状态,即血栓前状态。众多的研究认为,烧伤后早期发生的创面进行性损害与烧伤后即刻发生的血栓前状态有密切的关系。
1.烧伤后早期血液高凝状态的临床证据 孙珍等通过对78例轻度、中度、重度和特重度不同程度烧伤的病人进行有关凝血、抗凝、纤溶和血小板等21项指标检测的研究发现,烧伤病人早期处于血栓前状态,具有以下几个特点:
(1)血凝因子的增加,表现为Fg∶Ag、VWF∶Ag增加。
(2)抗凝功能减弱,呈现AT-Ⅲ∶A、AT-Ⅲ∶Ag、FPS下降,PC∶A在特重组有下降。
(3)纤溶功能相对不足:烧伤患者FDP增加与凝血中形成的激肽释放酶激活纤溶系统,并导致PLG∶Ag的增加,可视为集体的抗损伤措施,但由于PAI∶Ag的升高,导致纤溶活力的降低,所以体内仍纤溶功能相对不足。
(4)TXB2明显增加、PGF显著降低,表示血小板被激活、血管内皮损伤,从而有利于血管收缩、血小板聚集;血小板减少与参与微血栓形成有关,PAdT、PagT下降与血小板被激活后内容物释放以及酸中毒有关。
(5)血黏度和红细胞压积增高。显然,这些证据充分表明了烧伤后早期存在明显的血液高凝状态。这一外周血的血栓前状态可能是导致创面微血栓形成的重要因素之一。此外,研究还发现,烧伤后早期患者血液存在的高凝状态在重度组和特重组极为明显,说明高凝状态与患者的烧伤严重程度密切相关。
2.外周血和创面局部抗凝纤溶功能改变的特点及其与创面加深的关系 近期有研究在深Ⅱ度烧伤大鼠模型中发现,血浆AT-Ⅲ∶A在伤后6小时、24小时、48小时显著低于正常对照组;在伤后2小时血浆tPA∶A明显增高,而PLG∶A明显降低,提示在纤溶反应激活的同时有抗纤溶作用的加强。这种促纤溶和抗纤溶的对抗持续时间并不长,在伤后24小时则表现为tPA∶A降至正常,而PLG∶A则仍处于低水平,同时还出现2-AP∶A的升高并持续至伤后10天,提示了抗纤溶作用占优势。在伤后72小时起至伤后10天的时相中,血浆FDP水平呈现降低,表明了抗纤溶作用进一步加强。同样,在创面组织伤后2小时纤溶功能的检测中也反映了纤溶反应激活伴有抗纤溶加强的现象,表现为FDP水平tPA∶A以及PAI∶A的升高,但这一现象在伤后24小时即被逆转,呈现FDP水平持续降低和PAI∶A、2-AP∶A的持续升高。研究结果见表8-2至表8-6。结果表明,烧伤后2小时创面纤溶反应激活,但在伤后24小时已呈抑制状态,并持续至伤后10天,分析认为纤溶抑制因素可能来自伤后早期活性即已显著增强的创面纤溶酶原激活抑制物以及伤后24小时起活性即已显著增强的2-抗纤溶酶。
表8-2 深Ⅱ度烫伤大鼠创面和血浆FDPS(1 μg/ml)的动态变化(
±s)

注:与对照组比较,★P<0.05,★★P<0.01,★★★P<0.001
(引自方培耀等资料,中华整形烧伤外科杂志,1997,13:259)
表8-3 深Ⅱ度烫伤大鼠创面和血浆PLG∶A(IU×10-2/ml)的动态变化(
±s)

注:与对照组比较,★P<0.05,★★P<0.01,★★★P<0.001
(引自方培耀等资料,中华整形烧伤外科杂志,1997,13:259)(https://www.daowen.com)
表8-4 深Ⅱ度烫伤大鼠创面和血浆tPA∶A(IU/ml)和PAI∶A(IU/ml)的动态变化(
±s)

注:与对照组比较,★P<0.05,★★P<0.01,★★★P<0.001
(引自方培耀等资料,中华整形烧伤外科杂志,1997,13:259)
表8-5 深Ⅱ度烫伤大鼠创面和血浆α2-AP∶A(%)的动态变化(
±s)

注:与对照组比较,★P<0.05,★★P<0.01,★★★P<0.001
(引自方培耀等资料,中华整形烧伤外科杂志,1997,13:259)
表8-6 深Ⅱ度烫伤大鼠创面和血浆AT-Ⅲ∶A(%)的动态变化(
±s)

注:与对照组比较,★P<0.01
(引自方培耀等资料,中华整形烧伤外科杂志,1997,13:259)
创面纤溶反应变化可能是机体的主动调节过程,烫伤后创面纤溶反应激活的同时创面内PAI∶A增强,外周血抗纤溶酶活性增强,PLG∶A由此升高,创面FDPS随之下降,提示机体对创面纤溶反应激活的抑制性调节。这一调节有利于纤维蛋白在创面局部继续沉积,并通过与凝血因子Ⅷ和钙离子交联形成网络,以黏附阻止细菌入侵,并可吸引炎性细胞发挥杀菌作用和参与创面愈合。但随着纤维蛋白在局部的大量沉积,则可使创面已淤滞的微循环阻塞,导致组织缺血坏死,发生创面进行性加深。AT-Ⅲ∶A在创面加深后的72小时呈现增高被认为是机体对纤维蛋白大量沉积的反馈性调控作用,以避免纤维蛋白的过多沉积,同时又抑制纤溶酶使局部已沉积的纤维蛋白得以保护。此外,研究还发现,烧伤后抗凝纤溶功能及其多种调控机制的改变与局部组织学观察所见的微血栓的形成以及Masson's染色中变性胶原面积随病程进展而扩大的结果相吻合。Ehrlich等用去纤维蛋白制剂分解降低烫伤大鼠血内纤维蛋白原使创面血管得以畅通。这一研究发现进一步证实了烧伤后抗凝纤溶功能的改变可使创面局部的纤维蛋白不致溶解,从而成为创面早期进行性加深的一个重要因素。
3.创面局部炎性反应 创面局部在受到烧伤打击后即可引起炎症反应,炎症反应是创面愈合过程的启动阶段,为创面愈合所必需,但过强炎症反应则可引起局部损伤,导致进行性损害的发生。
(1)炎症反应对局部的损害机制。皮肤烧伤可激活补体、激肽/缓激肽、凝血和纤溶系统进而激活血液循环中的细胞成分,促使多种细胞因子和炎性介质的释放,从而构成一个复杂的相互作用的网络。资料表明:烧伤后4小时起外周血炎症细胞以及中性粒细胞的数量明显增加,而代表中性粒细胞被激活的表面CD11/CD18分子表达在伤后半小时即已出现一个高峰,在伤后24小时再次出现第二个高峰,见表8-7。提示了烧伤早期即发生了中性粒细胞的激活。近年来的研究发现,烧伤后皮肤组织炎性介质的释放是区域性和针对性的,表现为IL-8在烧伤创面组织、创缘组织和正常皮肤组织的释放水平[(54.59±12.44)ng/ml,(3.01±1.62)ng/ml,(1.56±1.33)ng/ml]存在极大的差异。分析认为,烧伤创面这一区域性的高水平IL-8释放可能是机体为了吸引和趋化炎性细胞,针对抵抗局部微生物入侵和启动创面愈合过程的一种自身调节机制。此外,众多的文献资料也表明了烧伤早期创面组织局部IL-1、IL-6、IL-8、TNF、C3a、C5a等炎症介质水平明显升高。通过细胞因子和炎症介质的作用,吸引中性粒细胞、巨噬细胞到达创面局部并先后与血管内皮细胞黏附、游出,在组织间释放氧自由基和蛋白水解酶等,可导致组织的损害。依赖黏附分子与内皮细胞发生黏附是中性粒细胞游出的关键环节。当血流减慢时,中性粒细胞在血管壁上滚动,其表面选择素分子LECAM与内皮细胞上相应的配体ECAM结合而发生黏附,但这种黏附是不稳定的,只有当中性粒细胞表面CD11/CD18分子与内皮细胞上的ICAM-1结合,中性粒细胞才能牢固地附着在血管壁上,借助蛋白水解酶的水解作用,黏附分子以及黏附分子相连接的胞内骨架结构的变动,中性粒细胞游出血管到达组织间隙。烧伤早期中性粒细胞表面CD11/CD18分子的高度表达无疑为其向局部组织浸润创造了条件。髓过氧化物酶(MPO)是中性粒细胞(PMNs)特征性酶,组织中MPO活性可间接反映PMNs数量,通过检测创面局部MPO活性发现,深Ⅱ度烫伤大鼠创面组织中PMNs数量在伤后24小时有明显增高,见表8-8。同时应用免疫组化方法观察中性粒细胞表面CD11/CD18分子阳性表达,发现这些被激活的中性粒细胞向创面局部浸润在伤后4小时即已增加,至伤后24小时达高峰。同时,创面组织中由氧自由基激发系列连锁反应的一种终产物丙二醛(MDA)的含量在烧伤后48小时明显增高,见表8-8,表明中性粒细胞在创面局部的呼吸爆发作用加强,氧自由基释放增加。虽然如表8-8所示,在同期存在着创面组织过氧化物歧化酶活性的增高,但结合表8-9组织学观察所见的变性坏死胶原成分增加以及Vimentin抗原表达减少的结果,提示了过强的中性粒细胞激活、局部浸润及其所产生的氧自由基对组织的损伤超过了机体的抗氧化等保护机制,导致创面组织进行性损害的发生。
表8-7 深Ⅱ度烫伤大鼠外周血中性粒细胞数量及其CD11/CD18的表达

注:与正常对照组比较,*P<0.05,**P<0.01
(引自王世筠等资料,上海第二医科大学1998年硕士学位论文)
适度的炎性反应为创面愈合所必需,炎性反应的不足或过度均会导致创面愈合“失控”,即创面愈合延迟或创面进行性加深等不良转归。而如何界定“适度炎性反应”,如何量化“炎性反应不足或过强”,是一个有助于我们调控炎性反应,把握创面愈合转归的关键问题。就目前人们对炎性反应的机制及其对愈合进程调控规律的认识还远不足以圆满地回答这些问题。但寻找和探索影响炎性反应的相关因素,将有助于我们揭开炎性反应对创面愈合调控机制的神秘面纱,明确炎性反应在创面进行性加深机制中的地位和作用。
表8-8 深Ⅱ度烫伤大鼠创面组织中MPO活性、MDA含量、SOD活性的动态观察

注:与正常对照组比较,*P<0.05,**P<0.01;与前一时相点比较,##P<0.01
(引自王世筠等资料,上海第二医科大学1998年硕士学位论文)
表8-9 深二度烫伤大鼠创面组织Masson's染色和抗Vimentin染色的形态学分析

注:与正常对照组比较,*P<0.05,**P<0.01
(引自王世筠等资料,上海第二医科大学1998年硕士学位论文)
(2)创面坏死组织对局部炎症反应的影响及其与创面加深的关系。组织进行性损害的发生与创面局部炎性反应程度过强有关,而创面坏死组织的存在是引起局部过强炎症反应的重要原因之一。皮肤组织经烧伤后可合成一种脂蛋白复合物的毒性物质,对组织细胞均有损害作用。实验发现,大量坏死组织可以激活巨噬细胞、淋巴细胞和中性粒细胞,释放氧自由基、溶酶体酶、细胞因子、前列腺素、白三烯等介质。体外实验也证实,烧伤皮肤不仅含有TNF-α等炎性介质,而且其浸出液对培养中的血管内皮细胞等有明显的损害作用。这些坏死组织释放出的大量炎性介质不仅能进一步激活局部炎症细胞产生过度炎症反应,对局部组织产生损害作用,而且还可直接或间接地损伤创缘和创面残存的组织修复细胞,如成纤维细胞、内皮细胞和角朊细胞,并阻止这些修复细胞向创面迁移而影响修复。此外,坏死组织存在于创面可成为细菌的良好培养基,增加创面感染的机会,加重局部的炎症反应。
烧伤创面如延迟手术,使创面坏死组织持续存在,可使创面局部炎症反应加重,创面加深,愈合延迟。近年的一项临床研究发现,深Ⅱ度烧伤创面在伤后3~5天其创面局部IL-8的水平为54.59ng/ml±12.44ng/ml,如在伤后3~5天给予削痂,至伤后10~14天时IL-8水平降至15.28ng/ml±8.68ng/ml。但是如将坏死组织保留至伤后10~14天,则可见创面局部IL-8水平明显升高,达65.80ng/ml±21.00ng/ml,这一烧伤局部高浓度的IL-8可吸引大量中性粒细胞向局部创面组织浸润,炎性反应程度明显加重,组织坏死范围亦明显扩大,原来残存的皮肤附件亦因炎症加重而消失,创面坏死组织向深层推进,创面愈合延迟。在坏死组织持续存在的创面形态学观察中发现,Masson's染色被红染的坏死组织范围进一步扩大,而亮绿色的正常组织范围缩小,同时,Vimentin抗原阳性细胞数量明显减少,表明创面组织发生了进行性坏死。这可能由于坏死组织的持续存在和IL-8等一系列炎性介质持续的高水平释放,使中性粒细胞进一步地被趋化和激活,被激活的中性粒细胞通过CD18受体等有关分子的表达黏附于血管内皮,并通过颗粒释放和氧自由基释放损伤血管内皮,导致血栓形成,使创面发生进行性加深。而经削痂手术去除创面坏死组织可明显逆转上述的组织学变化,进一步提示了烧伤创面坏死组织存在可激发创面局部的过度炎症反应,导致创面进行性损害的发生。同时,通过早期去除坏死组织还可见局部EGF、PDGF-AB、bFGF等生长因子水平升高,局部新生毛细血管形成、新生胶原产生、部分上皮修复提前。结果见表8-10至表8-12。
表8-10 局部组织释放生长因子水平的影响(pg/ml,
±s)

注:与削痂对照组比较,*P<0.05,**P<0.01,***P<0.005。
[引自陆树良等资料,上海第二医科大学学报,1997,17(增刊):23]
表8-11 深Ⅱ度创面坏死组织存在对局部炎性反应影响的形态学观察#

注:+,局部炎性反应的程度;#,表中数据表示各级炎性反应程度的发生例数。[引自陆树良等资料,上海第二医科大学学报,1997,17(增刊):23]
表8-12 深Ⅱ度创面坏死组织存在对组织修复影响的形态学观察#

注:+,表示新生肉芽形成和表皮修复的程度;#,表中数据表示各级组织修复程度的发生例数。
[引自陆树良等资料,上海第二医科大学学报,1997,17(增刊):23]