Изучение ранозаживляющего действия наночастиц серебра и церия при лечении неосложненных кожных ран в эксперименте

Лечение кожных ран различного генеза остается актуальной проблемой в медицине, несмотря на значительное развитие современных технологий и совершенствование методов оказания медицинской помощи [1—3]. Согласно исследованиям, ежегодно до 15% от общего числа обращений за медицинской помощью в экономически развитых странах приходится на раны различной локализации и этиологии, в связи с чем данная проблема имеет значимый медико-социальный характер [4]. Заживление ран — сложный, поликомпонентный механизм, тонко регулирующийся множеством факторов [2, 5]. В процессе ранозаживления принимает участие огромное количество клеток, тесно взаимосвязанных между собой, продуцирующих медиаторы воспаления, молекулы матрикса, межклеточные мессенджеры, хемокины и цитокины, необходимые для поддержания и успешного завершения процессов репарации и регенерации [5].

Лечение кожных ран является достаточно дискутабельной темой в научном сообществе, включающей разные подходы. Существует множество лекарственных препаратов, ускоряющих заживление ран, но зачастую они не соответствуют всем необходимым критериям, ввиду этого интерес к данной проблеме не угасает [6]. По мнению практикующих специалистов, среди лекарственной терапии следует отдавать предпочтение препаратам местного применения. Такой способ приложения позволяет добиться прицельного воздействия на патологически измененную область и избежать проявления системных побочных эффектов [7, 8]. Терапия должна стимулировать основные звенья регенерации и, независимо от вида кожных повреждений, соответствовать трем основным задачам: профилактика вторичных инфекционных осложнений, ускорение заживления кожного дефекта и предотвращение возможного патологического ранозаживления [3].

Среди антибактериальных препаратов для местного применения при кожных ранах наиболее подходящими являются хлорамфеникол и офлоксацин [1]. Однако повсеместное применение антибиотиков создает проблему антибиотикорезистентности микроорганизмов. В связи с этим большой интерес вызывает использование препаратов на основе наночастиц металлов, которые стимулируют ранозаживление и оказывают противомикробный эффект [9—12].

Несмотря на обилие имеющихся методов терапии кожных ран и разнообразие лекарственных препаратов, остается потребность в поиске средств, оказывающих комплексное воздействие на все звенья патогенеза регенерации тканей при лечении кожных ран.

Цель исследования: оценка эффективности ранозаживления неосложненных плоских ран на фоне топического применения наночастиц церия и серебра в составе спрея в эксперименте на лабораторных крысах.

Экспериментальное исследование выполнено на 40 крысах линии Wistar, полученных из питомника филиала «Андреевка» ФГБУН НЦБМТ ФМБА России и содержавшихся в виварии Сеченовского Университета. В операционной с соблюдением асептических условий под общим обезболиванием животным удаляли шерсть в области холки с последующим созданием округлой послойной раны по заранее изготовленному трафарету площадью 225 мм² с помощью хирургического скальпеля и ножниц. Животные были случайным образом разделены на 4 группы: 1-я группа животных (n=10) была контрольной (группа К), у которой рана ничем не обрабатывалась; 2-й группе животных (n=10) на сформированную рану наносили спрей, содержащий наночастицы серебра — НС (группа С); в 3-й группе животных (n=10) рану обрабатывали спреем с наночастицами церия — НЦ (группа Ц); в 4-й группе животным (n=10) на поверхность раны наносили препарат сравнения — декспантенол (группа Д). Исследуемые соединения в течение 7 дней наносили на поверхность раны 1 раз в день по одному дозируемому распылению. Каждый день измеряли площадь ран животных с помощью специальной миллиметровой сетки с заранее высчитанной площадью ячеек (рис. 1), а также проводили фотовидеофиксацию.

Рис. 1. Измерение площади раны с помощью специальной миллиметровой сетки.

На 7, 14, 21 и 30-е сутки под общей анестезией выводили животных из эксперимента по 3 особи из каждой группы. Иссекали кожный дефект, изготавливали морфологические препараты по стандартной методике с окрашиванием гематоксилином и эозином (ООО «БиоВитрум», Россия), оценку изготовленных срезов проводили с использованием микроскопа Микромед 3 вар. 3-20М (Россия) с камерой для микроскопии Микромед серии TOUPCAM UA1000CA (Россия). Тяжесть воспалительной реакции, количество фибробластов и тучных клеток, уровень эпителизации оценивали по количественной шкале A. Shekhter и соавт. [13].

У животных, выведенных из исследования на 30-е сутки, выполняли оценку косметического вида рубца по шкале SCAR [14].

Полученные данные анализировали с помощью методов сравнительной и описательной статистики. Определяли однородность и дисперсию полученных данных. Использовали тест ANOVA (analysis of variance) с последующим определением критерия Сиджела—Тьюки. Базу данных вели в среде Excel.

В послеоперационном периоде состояние животных было удовлетворительным. В 1-е сутки послеоперационного периода регистрировали увеличение площади раневого дефекта в группах К и Д, которая составила 251,6±11,9 и 253,8±16,5 мм² соответственно. В группах С и Ц подобного эффекта не наблюдали, площадь раны сокращалась и составляла в группе с НС 208,5±5,1 мм², в группе с НЦ — 202±4,2 мм²(рис. 2). К 7-м суткам после прекращения нанесения на область раны исследуемых веществ средняя площадь раневого дефекта составила в группе К 132,2±1,8 мм²; в группе С — 67,2±1,1 мм²; в группе Ц — 67,7±0,9 мм²; в группе Д — 109,4±6,8 мм². На 21-е сутки в каждой из групп С и Ц у 2 из 4 крыс рана полностью зажила и образовался рубец. У всех остальных животных из групп К и Д сохранялись раны со струпом без признаков воспалительных изменений. Средняя площадь составила в группе К — 3,2±0,2 мм², в группе С — 0,2±0,1 мм², в группе Ц — 0,1±0,1 мм², в группе Д — 0,4±0,2 мм². Время полного ранозаживления достигало в группе К (n=1) 30 сут, в группе С (n=2) — 21±0,5 сут, в группе Ц (n=2) — 21±0,5 сут, в группе Д (n=2) — 22 сут.

Рис. 2. Динамика ранозаживления неосложненных плоских кожных ран.

К — контрольная группа; С — группа животных, обрабатываемых НС; Ц — группа животных, обрабатываемых НЦ; Д — группа животных, обрабатываемых декспантенолом. * — различия при сравнении с контролем статистически значимы (p<0,05; ANOVA, критерий Сиджела—Тьюки).

На 7-е сутки у животных всех групп раны по-прежнему были покрыты струпом. В группе К края ран были гиперемированы, в остальных группах изменений тканей, окружающих раневую поверхность, не наблюдались

При изучении макроморфологической структуры раны на 3-и сутки у 4 из 10 животных контрольной группы К наблюдалось инфицирование раны; в группах, получавших исследуемые вещества, подобные осложнения отсутствовали. К 7-м суткам у животных экспериментальных групп раны были покрыты созревающей грануляционной тканью. В группе К края ран были гиперемированы, покрыты струпом. В остальных группах изменения тканей, окружающих раневую поверхность (рис. 3), не наблюдались. К 14-м суткам раны всех групп очищались от струпа, покрывались формирующимся эпителием.

Рис. 3. Внешний вид плоской раны при топическом применении исследуемых веществ.

К — контрольная группа; С — группа животных, обрабатываемых НС; Ц — группа животных, обрабатываемых НЦ; Д — группа животных, обрабатываемых декспантенолом.

На 21-е сутки в экспериментальных группах С и Ц рана полностью эпителизировалась с образованием рубца. У всех остальных животных из групп К и Д сохранялись раны со струпом без признаков воспалительных изменений.

Микроморфологическая картина раны контрольной группы на 7-е сутки характеризовалась наличием слоя тонкого рыхлого фибрина с множеством нейтрофильных гранулоцитов, наличием макрофагов и тучных клеток, в глубоких слоях определялись пролиферирующие фибробласты. К 14-м суткам часть дна раны была покрыта пучками фибрина, грануляционная ткань содержала макрофаги, лимфоциты, от периферии к центру отмечалась эпителизация (см. таблицу). К 21-м суткам рана закрывалась эпителием, по периферии содержались зрелые пучки коллагена.

Комплексная оценка морфологических изменений в ране у животных на фоне воздействия исследуемых веществ

Примечание. 0 — отсутствие признака, 1 — легкая степень, 2 — умеренная степень, 3 — выраженная (высокая) степень наличия (тяжести) признака (процесса).

Топическое нанесение спрея с наночастицами церия приводило к формированию грануляционной ткани с большим количеством формирующихся капилляров, а также параллельно ориентированными фибробластами к 7-м суткам. У экспериментальных групп по периферии раны происходила эпителизация, лимфогистиоцитарная инфильтрация сохранялась, но ее выраженность была меньше, чем в группе сравнения. К 14-м суткам раны экспериментальных групп эпителизировались, в подлежащей дерме регистрировали отдельные пучки коллагеновых волокон.

На 30-е сутки в группе контроля рубец был четко выражен, имел эритематозный характер, гладкую поверхность и умеренную плотность. В остальных группах следов рубцовой деформации, очаговых уплотнений и эритемы не отмечалось. Была проведена оценка характеристик рубцов на 30-е сутки по шкале SCAR (максимальный балл = 11). Итоговый результат для группы К составил 5 баллов, в группе С — 1 балл, в группе Ц — 1 балл, в группе Д — 2 балла (рис. 4).

Рис. 4. Внешний вид рубца на 30-е сутки.

К — контрольная группа; С — группа животных, обрабатываемых НС; Ц — группа животных, обрабатываемых НЦ; Д — группа животных, обрабатываемых декспантенолом.

Исходя из полученных результатов, можно отметить преобладающую по скорости динамику ранозаживления в группах животных, получавших наночастицы серебра и церия в виде спрея в течение 7 сут. Кроме того, можно сделать вывод о стимулировании регенеративного процесса НС и НЦ, что согласуется с данными, представленными в литературе другими авторами [15]. Отмеченное раннее инфицирование ран в группе К в течение 1-й недели от создания раневых дефектов и отсутствие подобных осложнений в других группах может свидетельствовать о наличии антимикробного эффекта у НС и НЦ. Кроме того, в этих группах отмечались лучшие косметические результаты

Использование наночастиц церия и серебра в виде спрея ускоряет ранозаживление, оказывает противовоспалительное действие, приводит к формированию рубца с меньшей площадью поверхности и более благоприятным косметическим видом.

Терапия кожных ран с использованием лекарственных веществ, содержащих наночастицы металлов размером 10—15 нм, является перспективным и многообещающим направлением.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Климентов С.М., Романов М.Д., Блинова Е.В.

Сбор и обработка материала — Зинченко И.А., Струц И.С., Сорокваша И.Н.

Статистическая обработка — Елдырева М.В., Тимошкин С.П.

Написание текста — Миронцев А.В., Блинова Е.В.

Редактирование — Дыдыкин С.С.

Participation of authors:

Concept and design of the study — Klimentov S.M., Romanov M.D., Blinova E.V.

Data collection and processing — Zinchenko I.A., Struts I.S., Sorokvasha I.N.

Statistical processing — Eldyreva M.V., Timoshkin S.P.

Text writing — Mirontsev A.V., Blinova E.V.

Editing — Dydykin S.S

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.