Sterile Wunden heilen nicht! Bakterien und Wunde eine notwendige Koexistenz? Dipl.-Biochem. C. Schwarzkopf PD Dr. med. A. Schwarzkopf Warum ist das für Praktiker interessant? Wundbettkonditionierung ist ein zukunftsträchtiges Stichwort in der praktischen Wundbehandlung Darunter wird die Veränderung der biochemischen Situation der Wunde verstanden mit der Hoffnung auf schnellere Heilung Immer mehr Arzneimittel und Medizinprodukte werden so beworben Warum ist das für Praktiker interessant? Wundbettkonditionierung bei steckengebliebenen (chronischen) Wunden eine Heilung iniitieren. Immer mehr Arzneimittel und vor allem Medizinprodukte werden als heilungsanstoßend oder fördernd ausgelobt Dabei wird ein bestehendes Ungleichgewicht betont und soll ausgeglichen werden. Recht: Therapie und Standards Pflege- und Wundmanagement-Standards müssen wie die Versorgung allgemein dem Stand der Technik und damit der Wissenschaft entsprechen. Sie sind rechtlich Selbstverpflichtungen der Einrichtung(en), die jährlich aktualisiert werden müssen (Audit) Die Wundversorgung muss patientenindividuell geplant werden (Dokumentation!) Die Auslobungen der Industrie sind zu hinterfragen: Welches Medizinprodukt für welchen Patienten? Was geht in Wunden vor? Wie es normal abläuft und wann es kritisch-chronisch wird Phasen der Wundheilung 5-Phasen-Modell 4-Phasen-Modell 3-Phasenmodell Akutphase Stunden Entzündung/ Reinigung 1-4 Tage Proliferationsphase 2 14 Tage Remodellierung 3 30 Tage Narbenbildung Monate - Jahre Homöostase Stunden Exsudative Phase Reinigungsphase 1-4 Tage Resorptive Phase Proliferationsphase 2-14 Tage Proliferative Phase Remodellierung 3-30 Tage Reparative Phase Reinigungsphase 1-4 Tage Granulationsphase 2-14 Tage Epithelisierung Tissue remodelling 3-21 Tage 1
Zur Darstellung wurde das 5-Phasenmodell gewählt. Die Phasen gehen ineinander über und werden hier mit A-C angesprochen, da D und E nicht mehr für Wundbehandelnde von Interesse sind. Phase A = Hämostase und provisorischer Wundverschluss I Reflexe und Schmerzreiz bewirken Vermeidung weiterer Schäden Initiale adrenerge Vasokontriktion zur Minimierung des Blutverlustes Aktivierung der Gerinnungs- und Komplementkaskade Gerinnung: Notdürftiger Wundverschluss (Thrombozyten) Komplement: Abtötung von Bakterien und Anlocken von Makrophagen Verbesserung der Wundversorgung durch Vasodilatation mit Zunahme der Gefäßpermeabilität (Adrenalinabbau, Histamin, Serotonin) Die Wunde nässt oder ein Wundödem ist die Folge Bildung einer provisorischen Matrix aus Fibrin und Komponenten der ECM Def.: Extrazelluläre Matrix (ECM) Sammelbegriff für alle Matrix-Komponenten im extrazellulären Raum aller Grundgewebstypen. Besteht aus: Fasern: Kollagenfibrillen (kollagene und retikuläre Fasern) elastische Fasern und Grundsubstanz: Glykosaminglykane (GAG) Proteoglykane (PG) Adhäsionsproteine (Glykoproteine) extrazelluläre Flüssigkeit Aufgaben der ECM Schutz vor Bakterien und Wasserverlust Reservoir für Wachstumsfaktoren Basis für nachfolgende Haftung, Wanderung und Proliferation von Zellen Dann erfolgt Austrocknung der Wundoberfläche: fester Wundschorf biologischer Verband Darunter können die nächsten Phasen erfolgen. Hierzu werden Matrixmetalloproteasen (MMP) benötigt. Def.: Matrixmetalloproteinasen (MMP) Kollagenasen, Gelatinasen, Stromelysine u.a. Gegenspieler: Tissue-Inhibitor-Metalloproteasen (TIMP) Produziert von Zellen und Bakterien Haben unterschiedliche Zielproteine und die Schnittprodukte sind oft biologisch aktiv, haben also weitere Effekte Notwendig zur Entfernung der Matrixbarrieren und zur Zellmigration Beim initialen Wunddebridement Während des kontinuierlichen Matrixumsatzes während der Proliferations- und Remodellierungsphase (Phasen c e) MMP: Matrixmetalloproteinasen Akute Wunde Strenge Regulation der Produktion und Aktivität durch MMP-Inhibitoren Förderung der (heilsamen) Entzündung, Angiogenese und letztlich Epithelialisierung Gleichgewicht zwischen katabolen und anabolen Prozessen zugunsten der anabolen Prozesse 2
Chronische Wunde Störung der Regulation Folge: überschießender Abbau von Matrixproteinen, Degeneration von Wachstumsfaktoren und deren Rezeptoren Ungleichgewicht zugunsten der katabolen Prozesse In der Phase B kommt es entscheidend auf die biochemische Situation an Chronifizierung droht! Diese wird im Wesentlichen durch Zellen und Sauerstoff gestaltet! Phase B: Zellen in der Wunde I Mastzelle Erhöht die Gefäßpermeabilität Histaminproduktion und ausschüttung (beginnt bereits in Phase A) Unterstützt die nachfolgende Entzündungsphase und damit Makrophagen und neutrophile Granulozyten Bakterien Sie bieten mit ihren Stoffwechselproteinen einen Anreiz für die Entzündungsreaktion Sie können mit Toxinen direkt in das Heilungsgeschehen eingreifen Endotoxine aus der Zellwand (Lipopolysaccharide) stellen einen wichtigen Anreiz zur Neoangiogenese dar. Aber: Die Dosis macht das Gift Mikroorganismen und Wunde Definitionen Kontamination (Attachment, keine oder geringe Vermehrung, bei Schnittwunden und gut adaptierten postoperativen Wunden) Kolonisation (Vermehrung ohne Infektionszeichen, regelhaft bei Brand- und Schürfwunden, diabetischen Füßen, Ulcera), < 100.000/g Wundmaterial Kritische Kolonisation (chronische Wunde, Vermehrung, Heilungsverzögerung oder stillstand durch Stoffwechsel der Erreger/ Toxine), > 100.000/ g Wundmaterial Infektion ( lokal mit typischen Zeichen oder systemisch mit Streuung in Blut und/oder Lymphe), Reduktion der Speziesvielfalt Phase B: Zellen in der Wunde II Makrophagen Wundphagozytose (Abräumen von Nekrosen und Bakterien) Produktion von Zytokinen und Wachstumsfaktoren Geordnete Rekrutierung von Fibroblasten und Endothelzellen Freisetzung von Mediatoren zur Ausbildung von Granulationsgewebe Bei Fehlen: mangelhaftes Debridement und verzögerte Bindegewebsproliferation Neutrophile Granulozyten Synthetisieren und setzen Entzündungsmediatoren frei Fibroblasten und Epithelzellen werden aktiviert Produktion und Speicherung großer Mengen von Proteasen und Sauerstoffradikalen Keratinozyten Einwanderung (1-2 Tage nach Verletzung) in den Wundrand und Anheftung an Kollagenfasern, später Matrixproteine Zur schnellen Fortbewegung Veränderung des Zytoskelettes, Formung von Lamellipodien, mit denen sie an Strukturen der ECM entlangleiten Produktion von Proteasen zur Beseitigung des provisorischen Gewebes 3
Phase B = Entzündungsphase, Der Ablauf I Freisetzung von Wachstumsfaktoren und Zytokinen aus Thrombozyten (unmittelbar während und nach Phase A) Histamin der Mastzellen ermöglicht erneute Sauerstoffversorgung des Wungewebes und damit Übergang zu Phase B. Diese wird gestaltet durch Einwanderung der Leukozyten Wundreinigung durch Neutrophile Granulozyten (Autodebridement) Monozyten und deren Umwandlung zu Gewebsmakrophagen (Beseitigung bzw. in Schach halten von Bakterien) Einwanderung von weiteren Mastzellen (Angiogenese, = Gefäßneubildung), getriggert auch durch bakterielles Endotoxin Keratinozyten werden aktiv Warum wird eine Wunde chronisch? Die Rolle des Sauerstoffs Sauerstoff gelangt über Blut und von außen an den Wundgrund Zellen und Enzyme, aber auch UV-Licht, wandeln ihn in hochreaktive Radikale um Superoxid-Radikal (antimikrobiell) Hydroxyl-Radikal (zelltoxisch) Makrophagen produzieren Sauerstoffradikale mittels NADPH-Oxidase Sauerstoffmangel der Wunde: Kapillare 50-60 mm Hg Partialdruck Subkutanes Gewebe 30-50 mm Hg Wunde: 5-20 mm Hg Zur Bedeutung von Sauerstoff in Phasen A und B Ein höherer Sauerstoffpartialdruck im Gewebe begünstigt die Abwehrzellen (den Bakterien als fakultativen Anaerobiern ist es in der Regel egal ) Temporärer Sauerstoffmangel führt Stimulation von: Migration der Keratinozyten Angiogenese Proliferation von Fibroblasten Def.: Angiogenese Griechisch: die Gefäßentstehung Physiologisch = Reparaturprozess Ablauf in 4 Schritten: Das Gefäß umgebende Gewebe wird aufgelöst Migration kleiner Zellausläufer (Endothelien) Proliferation am Zielort Umwandlung in Arteriolen (Sauerstofftransport) Stimulation durch Wachstumsfaktoren (u.a. Vascular Endothel Growth Factor) und Hypoxie, Lactat Zur Rolle des ph-wertes Akute Wunde, normale Heilung Haut-pH (Hydrolipidfilm): 5,5-5,9 Wund-pH : 2,9-5,5 Bakterien werden inhibiert ( Lieblings-pH : 6-9, Optimum 7,42) Angiogenese wird gefördert Fibroblasten werden gefördert Chronische Wunde Wundverhältnisse eher alkalisch 4
Nekrosen begünstigen alkalischen ph Startkredit für Bakterien, die dann durch Proteinabbau ihr meist im alkalischen Bereich liegendes Lieblingsmilieu schaffen Wachstumsfaktoren werden vermindert produziert Zur Rolle von Schmerzen Schmerzen führen zu Dauerstress und damit Corticoidauschüttung (Abwehrhemmung, Entzündungsund Heilungshemmung durch Störung der Matrixmodulation und Kollagensynthese) Die negative Beeinflussung von Tiefschlafphasen führt zu weiterer Abwehrschwäche und begünstigt damit Erreger Ausreichende Schmerzstillung ist also obligat Die Phase C zu erreichen, ist das Ziel des modernen Wundmanagementes. Die chronische Wunde verharrt also in der Phase B. Ursachen für chronische Phase B Beispiele Unterversorgung der Wunde mit Sauerstoff Anämie, Gefäßmangel, -verengung Nikotinabusus (ggf. mit Gestagenen) pavk, Ulcus cruris arteriosum Diabetischer Fuß Unterversorgung mit Proteinen Leberzirrhose, Malignome, Anorexie etc. Fehlende Müllabfuhr Venöse Insuffizienz, Lymphödem Typische Wundbeispiele Wundmilieu beim Ulcus cruris venosum (fehlende Müllabfuhr ) Bestimmt durch hochaggressive Sauerstoffradikale, bindegewebsabbauende Matrix- Metalloproteinasen, Serinproteasen und proinflammatorische Zytokine Umbauprozesse der Bindegewebsstrukturen mit Abbau der provisorischen Matrix (Ersatzgewebe) und Abbau von angiogenesefördernden Wachstumsfaktoren (VEGF) kennzeichnen das Ulcus cruris venosum und führen zu dessen Persistenz. In diesem "hochaggressiven Mirkomilieu" finden Hautzellen kaum eine Überlebensmöglichkeit. Diabetes mellitus als Beispiel für die multifaktorielle Genese gestörter Wundheilung Bei primär und sekundär heilenden Wunden Histologisch: gestörte Epithelialisierung, Neovaskularisation, Granulationsbildung Tierexperimentell: Wachstumsfaktoren vermindert Fibroblasten zeigen verminderte Proliferations- und Kollgensyntheserate Erhöhte Infektanfälligkeit möglicherweise im Zusammenhang mit verminderter Phagozytosefähigkeit von Makrophagen und Granulozyten (Sauerstoffmangel, Erhöhte Glucocorticoid-Spiegel) Fazit: Die Bakterien als Kolonisten gehören nicht zu den Ursachen von Wundheilungstörungen Sie sind Nutzniesser und helfen (ein bisschen)! Wichtig ist eine angemessene Anzahl und ein Bakterieller Mix! Die Infektion stellt natürlich eine massive Wundheilungsstörung dar. 5