Revoluce kožních náhrad – kožní kryty v moderní éře zdravotnictví

ÚVOD

Termín tkáňové inženýrství označuje obor propojující hned několik oblastí inženýrství, fyziky, matematiky a samozřejmě znalostí medicínských věd [1–3]. Cílem tkáňového inženýrství je dosažení obnovy poškozených tkání s pomocí biologických materiálů a růstových faktorů [4–7]. Specifickou definici uvádějí ve své knize lékaři

A. Atala a R. Lanza, kde tkáňové inženýrství popisují jako interdisciplinární obor, který spojuje principy inženýrství a vědy o živých tkáních ve vývoji biologických náhrad k udržení, obnově i zlepšení funkce tkání [8]. Samotný původ oboru sahá až do období 80. let 20. století [9].

O pár let později popsal doktor Haseltine nově vznikající obor. Regenerativní medicína využívá tkáně vytvořené in vitro k implantaci s využitím přirozených lidských součástí [9]. Propojuje tak odvětví tkáňového inženýrství, molekulární biologie i nanotechnologie [10]. Principy, které využívá tkáňové inženýrství, tak jak ho známe dnes, se používají již několik desítek let. Nicméně celý koncept sahá až do antických dob [11–14]. Mezi historické příklady patří použití štěpů tělu vlastních tkání u rekonstrukce nosu již v 16. století na území renesanční Itálie [15]. Ale i náhrady z materiálů, jako je kov, k produkci zubních implantátů nahrazujících poškozené zuby [16]. Nejvíce objevů v medicíně, které se využívají v současnosti, se však datuje přibližně do období posledních 100 let.

Zásadní milník v dějinách medicíny představuje nepochybně objev kmenových buněk. Zatímco myšlenka kmenových buněk jako buněk schopných diferencovat se do specializovanějších typů se objevila na konci 19. století, jejich existence jako multipotentních buněk nebyla potvrzena až do 60. let 20. století, kdy byly zpozorovány hematopoetické buňky v myší slezině schopné diferencovat se v erytrocytární, granulocytární a megakaryocytární řadu [17]. Tím se posunul vývoj tkáňového inženýrství značně dopředu. Již od roku 1968 se prováděly transplantace kmenových buněk [18,19].

Další objev na sebe nenechal dlouho čekat a v roce 1980 vyšla publikace popisující základní principy modelu umělé kůže [20]. Medicína se tak posunula o krok vpřed a pacienti po rozsáhlých kožních ztrátách a poraněních dostali novou šanci na kvalitnější život. Na přelomu 80. a 90. let 20. století se vědci z USA zaměřili na buněčné kultury z technického úhlu pohledu a na jejich možnou aplikaci jako umělou kůži či náhradu orgánů [21,22].

Prostřednictvím tkání vyrobených pomocí tkáňového inženýrství má rekonstrukční chirurgie potenciál k revoluci v klinické praxi v případě řešení nedostatků dárcovských tkání a v minimalizaci až odstranění morbidity [23]. Může jít často o jedinou možnost, která umožní rychlejší uzavření rány u pacientů s enormní ztrátou kůže [24].

Avšak navzdory dostupnosti produktů tkáňového inženýrství nadále čelíme výzvám v podobě jejich mikrostruktury, příliš vysokých nákladů a nekonzistentního přihojení. Týká se to hlavně popálenin v plné tloušťce kůže [25], kdy úskalí představuje vaskularizace složitějších tkáňových konstruktů, u kterých je difuze kyslíku značně omezená vzdáleností a také vyššími metabolickými nároky implantovaných buněk [23].

Všechny konstrukty by měly splňovat bezpečnost pro pacienta, klinickou účinnost a vhodnost pro manipulaci a aplikaci. „Ideální“ náhrady kůže by neměly být, dle MacNeila, toxické, imunogenní, spojené s přenosem nemocí a způsobující nadměrný zánět. Použitý biomateriál by měl být biologicky odbouratelný, schopný napomáhat rekonstrukci normálního tkaniva s vlastnostmi podobnými kůži, poskytovat úlevu od bolesti, ochranu před infekcí a zabránit ztrátám tepla a tekutin [24].

V porovnání s přirozenými strukturami mají umělé kožní náhrady určité výhody, ale i nevýhody. Za výhodu lze považovat přesněji kontrolovatelné složení produktu. Do produktu lze rovněž přidat různé přísady, jako jsou růstové faktory pro zvýšení účinků. U těchto produktů lze zabránit komplikacím spojeným s přenosem nemocí. Za nevýhodu se považuje skutečnost, že syntetické produkty nemají bazální membránu a jejich architektura je odlišná od původní kůže [26].

Cílem našeho sdělení je zaměřit se a přehledně porovnat vybrané materiály, které se využívají v současnosti v hojení ran. Shrneme jejich výhody i nevýhody a budeme diskutovat o jejich využitelnost v klinické praxi. Přehled vybraných současných komerčně dostupných kožních náhrad je uveden v Tab. 1. Dále uvádíme podrobnější rozbor vybraných kožních náhrad.

Tab. 1: Přehled současných vybraných komerčně dostupných kožních náhrad Tab. 1: Overview of currently selected commercially available skin substitutes

Přehled vybraných kožních náhrad

Integra® (Integra LifeSciences, Plainsboro, New Jersey, USA) je biosyntetická acelulární náhrada kožního krytu složená z porózní vrstvy prostorově uspořádaných snopců bovinního kolagenu a žraločích glykosaminoglykanů (chondroitin-6-sulfát), jež slouží jako matrix pro migraci buněčných elementů a revaskularizaci, a z vrstvy silikonové, která slouží jako dočasná náhrada epidermis [34]. Silikonová vrstva působí jako bariéra proti infekci a odpařování vody, navíc poskytuje mechanickou ochranu.

Léčba defektů pomocí Integry je dvoustupňový proces, kdy v první fázi se aplikuje dvouvrstvá Integra® na lůžko defektu, po 2 až 3 týdnech se silikonová vrstva odstraní a je nahrazena tenkým dermo-epidermálním kožním štěpem [33].

Nutný předpoklad pro aplikaci Integry je pečlivá příprava lůžka – časná nekrektomie všech avitálních a kontaminovaných ploch, před aplikací musí být lůžko vitální, s kapilárním krvácením, bez infekce a hematomů [35].

Integra® byla původně vytvořena z nutnosti poskytovat dočasné krytí pacientům s rozsáhlými popáleninami při nedostatku odběrových míst. Od doby, kdy byla poprvé použita při léčbě popálenin, se však její klinický význam značně rozšířil [34]. Tento produkt získal široké použití při klinické léčbě hlubokých popálenin, kožních defektů v celé tloušťce různé etiologie, chronických ran a defektů měkkých tkání. Díky vynikajícím výsledkům je Integra® také použitelná pro rekonstrukce jizev [33]. Mezi hlavní výhody použití Integry patří možnost okamžitého překrytí defektů velkého rozsahu při nedostatku odběrových míst [36]. Poskytuje lepší estetické a funkční výsledky ve srovnání s použitím samotného autologního kožního štěpu částečné tloušťky [37].

MatriDerm® (MedSkin Solutions Dr. Suwelack AG, Billerbeck, Germany) je dermální náhrada tvořená nativním (nesíťovaným) bovinním kolagenem typu I, III, V s elastinem [38]. Jedná se o vysoce porózní materiál, který slouží jako matrice pro prorůstání buněk a cév. V další fázi fibroblasty produkují vlastní extracelulární matrix, a jelikož jde o biokompatibilní materiál, po aplikaci se Matriderm rychle vstřebává [39]. Indikací k jeho použití jsou podobně jako u Integry akutní povrchové i hluboké popáleniny, ale i chronické defekty. Na rozdíl od Integry, která má díky přítomnosti chondroitin-6-sulfátu mírné antigenní vlastnosti, může kombinace kolagenu a elastinu v Matridermu podporovat rychlejší vaskularizaci a migraci buněk [35]. Elastinová složka pak zlepšuje stabilitu a elasticitu hojící se tkáně, snižuje riziko kontrakce. Další výhodou oproti Integře je možnost aplikace Matridermu v rámci jednokrokové procedury s okamžitým krytím tenkým dermo-epidermálním štěpem [40].

Alloderm® (LifeCell Corporation, Bridgewater, NJ, USA) je acelulární dermální matrice získaná z lidské kadaverózní kůže schválená FDA (Food and Drug Administration). Je složená z komplexu bazální membrány a extracelulární matrix, ve které jsou hlavními složkami kolagenové svazky a elastická vlákna, buněčné složky jsou odstraněny [41]. Tyto vlastnosti umožňují revaskularizaci, prorůstání novotvořené tkáně a pružnost a elasticitu výsledné jizvy. Díky decelularizaci je Alloderm imunologicky inertní a lze jej aplikovat bez významné imunitní reakce. Využívá se v řadě odvětví – při operacích rozštěpu patra a intraorálních operacích, u meningeálních/durálních operací, při ošetření hlubokých i povrchových popálenin včetně rekonstrukcí jizevnatých kontraktur, při rekonstrukcích prsu, plastice břišní kýly a dalších [42].

Dermagraft® (Organogenesis Inc., MA, USA) je kryokonzervovaná dermální náhrada vytvořená z lidských neonatálních dermálních fibroblastů na biologicky vstřebatelné polyglaktinové síťce. Fibroblasty vylučují kolagen, další proteiny extracelulární matrix a růstové faktory, tudíž tato náhrada obsahuje metabolicky aktivní buňky a zlepšuje výsledný vzhled jizvy [43]. Indikace pro použití Dermagraftu jsou hluboké popáleniny, chronické rány a diabetické ulcerace [38]. Ve srovnání s použitím alogenního štěpu poskytuje Dermagraft® stejně dobré výsledky, co se týká infekce a doby hojení defektů, oproti aloštěpu se však lépe odstraňuje a jeho použití je pro pacienty komfortnější [44].

Epicel® (Genzyme Corporation, Cambridge MA, USA) je krytí ran, které je složeno z autologních keratinocytů umístěných na mastný tyl či gázu. Keratinocyty jsou získány biopsií z nepoškozené kůže pacienta a kultivovány ex vivo po dobu 16–21 dní. Jeho aplikace je indikována FDA pro hluboké popáleniny přesahující 30 % celkové plochy povrchu těla. Lze jej aplikovat jako dočasné krytí s pozdější nutností sekundárního krytí defektu autologním kožním štěpem či jako trvalé krytí v případě nedostatku odběrových míst. Použití Epicelu je omezené kvůli jeho křehkosti, zvýšené náchylnosti k infekcím, zhoršenému hojení a vysokým výrobním nákladům [45,46].

Oasis® (Smith & Nephew Inc. Fort Worth, TX, USA) je biomateriál vytvořený ze submukózních vrstev prasečího jejuna. Jedná se o extracelulární matrix na bázi kolagenu, ve které jsou zachovány i další složky, jako jsou glykosaminoglykany (kyselina hyaluronová), proteoglykany, fibronektin a několik biologicky aktivních růstových faktorů včetně základního fibroblastového růstového faktoru a transformujícího růstového faktoru-beta v bioaktivních formách [47]. Tyto složky stimulují angiogenezi, buněčnou proliferaci a migraci buněk do rány. Je využíván při léčbě dekubitů, chronických defektů, bércových vředů a hlubokých popálenin.

Glyaderm® (Euro Skin Bank (ESB), Beverwijk, The Netherlands) je acelulární dermální náhrada vytvořená z lidské kůže a konzervovaná v glycerolovém roztoku, který nepoškozuje struktury kůže a má virucidní a antimikrobiální vlastnosti. Je používán v jednokrokové nebo dvoukrokové aplikaci s nutností krytí materiálu tenkým dermo-epidermálním štěpem. Jeho aplikace vede k významnému zlepšení výsledného vzhledu a kvality jizev ve srovnání s pouhou aplikací dermo-epidermálního štěpu [48].

EZ Derm® (Mölnlycke Health Care AB, Gothenburg, Sweden) je aldehydem zesíťovaná prasečí dermis, ze které se při přípravě odstraní veškerá epidermis a zůstane pouze sterilní acelulární matrix, kterou lze využít jako krytí u chronických defektů či popálených ploch. Její použití je spojeno s minimálními komplikacemi, snadnou aplikací, sníženou bolestivostí a cenovou dostupností [49].