Category Archives: Level 4

4 Redenen voor celdood

Voor de genezing van wonden is vijfennegentig van de honderd keer het ontdekken en wegnemen van de oorzaak voldoende. Als dat niet lukt kan een chronische wond ontstaan. Om dan gericht te kunnen interveniëren is sterk vereenvoudigde kennis van enkele processen op celniveau handig. Ik merk op nascholingen dat die kennis veel inzicht oplevert.

Basaal in het ontstaan en genezen van wonden is inzicht in de manier waarop cellen omgaan met stress. In de meeste wonden is in de wond rand geen abrupte overgang van gezond weefsel naar necrose maar is er een zone waarin de omstandigheden voor cellen steeds slechter worden. Die zone is onder te verdelen in een gezond deel, een deel onder stress, een deel wat herstelbaar schade heeft en een deel wat onherstelbare schade heeft. Deze zone indeling is voor ieder type weefsel anders waardoor bijvoorbeeld een ondermijning kan ontstaan doordat een onderliggend weefsel al onherstelbaar schade kent terwijl de schade van het bovenliggend weefsel nog herstelbaar is.

Cel-stress en -schade ontstaat vaak door de inwerking van krachten op het weefsel, zuurstofgebrek en/of gebrek aan voedingsstoffen. Stress en schade kunnen leiden tot celdood, de meest voorkomende manier van celdood is echter apoptose, geprogrammeerde celdood waarbij het lichaam ervoor kiest om cellen op te ruimen.

De inwerking van krachten op cellen leidt tot druk, trek- en schuifkrachten. Drukverhoging kan leiden tot het lek raken van de celmembraan, trekkrachten kunnen leiden tot het scheuren van cellen en schuifkrachten kunnen dat allebei doen. Bij de inwerking van krachten op cel lijkt druk de grootste oorzaak van problemen maar dat is waarschijnlijk niet het geval. Weefsels zijn vaak anisotroop is, dat betekent dat ze niet even sterk zijn in alle richtingen. Veel weefsels hebben een speciale constructie om krachten uit een bepaalde richting te verwerken. Als er uit een “verkeerde” richting aan een cel of weefsel wordt geduwd of getrokken kan zij gemakkelijk vervormen en beschadigen. Daarnaast leidt grotere vervorming vaak tot het lekken van de celmembraan waardoor er calciumionen in de cel komen wat direct leidt tot problemen[1,2]. De cel meet de krachten die op haar inspelen met de hulp van de celkern[3], daarmee kan ze vaststellen hoe groot de stress en schade is en reageren.

De beschikbaarheid van zuurstof kan ook voor problemen zorgen. Een humane cel is voor de zuurstofvoorziening vrijwel volledig afhankelijk van hemoglobine. Als een cel niet langer door rode bloedlichaampjes van zuurstof kan worden voorzien zal zij sterven. Problemen met zuurstof leiden op het algemeen tot problemen in het mitochondrion. Als een cel zuurstoftekort heeft zal het mitochondrion hierop reageren met aangepaste processen voor het blijven produceren van energie waarbij ook de reactieve zuurstofdeeltjes en stikstofoxiden ontstaan. Deze reactieve stoffen vertellen de cel en haar omgeving dat er sprake is van (oxidatieve) stress. Om dat te veel reactieve zuurstofdeeltjes leiden tot cel schade zorgen deze stoffen ook voor het activeren van het immuunsysteem zodat eventueel niet meer levensvatbare cellen worden opgeruimd. Hierdoor kan het weefsel ook met minder zuurstof blijven functioneren[4].

Gebrek aan bouw en brandstoffen kunnen het metabolisme in de cel verstoren waardoor een cel moeite krijgt om zichzelf in stand te houden. Hierbij wordt vooral de werking van het endoplasmatisch reticulum verstoord.

Het endoplasmatisch reticulum is belangrijk het cel metabolisme. Het heeft de rol van een chemische fabriek. Als het endoplasmatisch reticulum niet langer in staat is om haar werkzaamheden goed uit te voeren spreekt men van endoplasmatisch reticulum stress (ER-stress)[5].

Als nu een cel problemen krijgt door krachten, zuurstofgebrek of gebrek aan bouwstoffen, worden er allerlei stoffen in de cel geproduceerd die, als problemen groot zijn, de samenwerking van de celkern, de mitochondria en het endoplasmatisch reticulum verder verstoren[2]. Het is natuurlijk in het belang van een cel om ervoor te zorgen dat de omgeving weet van de problemen. De cel gaat signalen uitzenden waardoor omliggende cellen kunnen reageren. Deze signalen zijn heel specifiek zodat de omliggende cellen en de rest van het lichaam vrij nauwkeurig weten wat de problemen zijn[6,7].

Cellen zitten samen in een weefsel, om de kwaliteit van het weefsel in stand te houden is het zinvol zijn om cellen die niet goed functioneren op te ruimen. Dit is de meest voorkomende reden van celdood. Een cel wordt opgeruimd als zij versleten of beschadigd is, als zijn niet goed functioneert of als de huidige functionaliteit niet meer nodig is. Het lichaam ruimt cellen het liefst op een gecontroleerde manier op waarbij de cellen netjes worden afgebroken en gerecycled, apoptose. Als cellen niet netjes worden opgeruimd maar uiteen vallen spreekt men van necrose, ongecontroleerde celdood wat leidt tot het tot het vrijkomen van cel restanten in het weefsel. Deze resten die wijzen op ongecontroleerde processen te hebben een sterke signaalfunctie, dit zijn de zogenoemde damps en pamps (damage-associated molecular patterns en pathogen-associated molecular patterns).

Omdat de aanwezigheid van deze signalen wijst op ongecontroleerde omstandigheden reageert het lichaam hier met een sterke immuunrespons op. Zowel apoptose als necrose kennen een aantal varianten[8].

Het zal duidelijk zijn dat een cel niet meteen overlijdt aan druk, zuurstofgebrek of gebrek aan bouwstoffen. Op praktische gronden is een indeling te maken in stress (geen schade, eng stress) – verwonding (herstelbaar, eng injury) – schade (onherstelbaar – eng damage). Voor stress is geen regeneratie nodig, verwond weefsel is in principe volledig te regenereren, alleen beschadigd weefsel wordt niet volledig geregenereerd maar de belangrijkste functies worden hersteld. Overigens is het aangedane gebied dus vaak groter dan de wond zelf, op het oog vitaal weefsel hoeft dat niet te zijn.

Weefsel kan door zich snel aan te passen onder moeilijke omstandigheden overleven. Het lichaam houdt daarbij zorgvuldig de gebeurtenissen in de gaten en zal op basis van de signalen reageren. Het kan dan op korte termijn bijvoorbeeld cellen met signaalstoffen aansturen om met deze met minder zuurstof om te laten gaan, een bloedvat open te zetten of een immuunreactie te starten, op lange termijn kan het het weefsel aanpassen door bijvoorbeeld andere structuren te laten ontstaan. (extra bloedvaten om een tekort aan bloed te compenseren of collageen oriëntatie veranderen.)

Ongeacht hoe een wond is ontstaan, in het wondbed is door gebrek aan perfusie altijd sprake van tekorten aan zuurstof en bouwstenen, daarnaast is de extracellulaire structuur aan het wondoppervlak vaak verstoord waardoor ook veel vervorming van cellen optreedt. De structuren waarmee het lichaam normaal gesproken de toestand van het weefsel analyseert zoals sensoren, vaten en zenuwen ook beschadigd. De cellen rond om het wondbed, en dat is meer dan een paar millimeter, hebben door de schade aan het weefsel veel stress. Het zal duidelijk zijn dat beschadigde weefsels, structuren en cellen allemaal signalen uitzenden, deze kakofonie verstoord de communicatie tussen cellen en weefsels. Onder normale omstandigheden, dat wil zeggen in een jongere patiënt, zijn die problemen goed te hanteren. Zodra de wond groter en/of complexer is of de patiënt meer pathologie heeft kunnen de normaal soepel lopende processen voor de aanmaak van nieuw weefsel ineens niet meer soepel verlopen[9,10]. Sterker nog het kan zo zijn dat door “communicatiefouten” signalen verkeerd worden afgegeven of geïnterpreteerd. Dat lijkt wat abstract maar in de praktijk heet dat een chronische wond. Een niet goed aangestuurde ontstekingsreactie kan bijvoorbeeld tot dusdanig veel extra schade in het wondbed leiden dat de daarbij ontstane damps de (mogelijk steriele) ontsteking alleen maar verder aanjagen. Door het te laat reageren op zuurstofgebrek blijven bloedvaten soms te lang open staan waardoor reperfusion injury[11,12] kan ontstaan wat weer tot schade ergens anders in het lichaam kan leiden[13]. En door een wirwar aan signalen weten bijvoorbeeld stamcellen niet goed wat te doen. En dit zijn maar een paar van de vele oorzaken van een chronische wond.

Hoewel de onderliggende pathologie vaak verschillend is, kent de problematiek van chronische wonden op cel en weefselniveau verrassende overeenkomsten. Bovendien zijn veel van deze processen te beïnvloeden. Helaas ontbreekt het op de werkvloer vaak aan voldoende kennis over mogelijke interventies, bijvoorbeeld over pentoxifylline [14–16]. Er zijn nog tientallen gedocumenteerde medische interventies, zoals in dit voorbeeld pentoxifylline[16–18], beschikbaar. Ook op de andere 4 levels in de wondzorg is veel bekend.

Er is nog veel te ontdekken, gelukkig is ook veel nu al beschikbaar, het moet nog wel de werkvloer bereiken.

 

Literatuur:

1         Carafoli E, Krebs J. Why calcium? How calcium became the best communicator. J Biol Chem 2016;291:20849–57. doi:10.1074/jbc.R116.735894
2         Hill S, Van Remmen H. Mitochondrial stress signaling in longevity: A new role for mitochondrial function in aging. Redox Biol 2014;2:936–44. doi:10.1016/j.redox.2014.07.005
3         Belaadi N, Aureille J, Guilluy C. Under Pressure: Mechanical Stress Management in the Nucleus. Cells 2016;5:27. doi:10.3390/cells5020027
4         Schieber M, Chandel NS. ROS function in redox signaling and oxidative stress. Curr Biol 2014;24:R453–62. doi:10.1016/j.cub.2014.03.034
5         van Vliet AR, Agostinis P. When under pressure, get closer: PERKing up membrane contact sites during ER stress. Biochem Soc Trans 2016;44:499–504. doi:10.1042/BST20150272
6         Krebs J, Agellon LB, Michalak M. Ca2+ homeostasis and endoplasmic reticulum (ER) stress: An integrated view of calcium signaling. Biochem Biophys Res Commun 2015;460:114–21. doi:10.1016/j.bbrc.2015.02.004
7         Elks PM, Renshaw S a, Meijer AH, et al. Exploring the HIFs, buts and maybes of hypoxia signalling in disease: lessons from zebrafish models. Dis Model Mech 2015;8:1349–60. doi:10.1242/dmm.021865
8         Nikoletopoulou V, Markaki M, Palikaras K, et al. Crosstalk between apoptosis, necrosis and autophagy. Biochim Biophys Acta – Mol Cell Res 2013;1833:3448–59. doi:10.1016/j.bbamcr.2013.06.001
9         van Beek JHGM, Kirkwood TBL, Bassingthwaighte JB. Understanding the physiology of the ageing individual: computational modelling of changes in metabolism and endurance. Interface Focus 2016;6:20150079. doi:10.1098/rsfs.2015.0079
10       Yin F, Sancheti H, Liu Z, et al. Mitochondrial function in ageing: coordination with signalling and transcriptional pathways. J Physiol 2015;0:n/a-n/a. doi:10.1113/JP270541
11       Manson PN, Anthenelli RM, Im MJ, et al. The role of oxygen-free radicals in ischemic tissue injury in island skin flaps. Ann Surg 1983;198:87–90. doi:10.1097/00000658-198307000-00017
12       Lejay A, Meyer A, Schlagowski AI, et al. Mitochondria: Mitochondrial participation in ischemia-reperfusion injury in skeletal muscle. Int J Biochem Cell Biol 2014;50:101–5. doi:10.1016/j.biocel.2014.02.013
13       Mansour Z, Charles AL, Kindo M, et al. Remote effects of lower limb ischemia-reperfusion: Impaired lung, unchanged liver, and stimulated kidney oxidative capacities. Biomed Res Int 2014;2014. doi:10.1155/2014/392390
14       Sharma K, Ishaq M, Sharma G, et al. Pentoxifylline triggers autophagy via ER stress response that interferes with Pentoxifylline induced apoptosis in human melanoma cells. Biochem Pharmacol 2016;103:17–28. doi:10.1016/j.bcp.2015.12.018
15       Sharma R, Randhawa PK, Singh N, et al. Bradykinin in ischemic conditioning-induced tissue protection: Evidences and possible mechanisms. Eur J Pharmacol 2015;768:58–70. doi:10.1016/j.ejphar.2015.10.029
16       Jull A, Waters J, Arroll B. Pentoxifylline for treatment of venous leg ulcers: a systematic review. Lancet 2002;359:1550–4. doi:10.1016/S0140-6736(02)08513-6
17       Jull AB, Arroll B, Parag V, et al. Pentoxifylline for treating venous leg ulcers ( Review ). Cochrane database Syst Rev 2012;12:CD001733. doi:10.1002/14651858.CD001733.pub3
18       Falanga V, Fujitani RM, Diaz C, et al. Systemic treatment of venous leg ulcers with high doses of pentoxifylline: efficacy in a randomized, placebo-controlled trial. Wound Repair Regen 1999;7:208–13.

 

Zenuwen en wondgenezing

Tijdens de Buurtzorg training werd gevraagd naar de relatie tussen wondgenezing en innervatie.

Uiteraard kom ik daar graag op terug.

Het is een hele goede vraag die voor velen een heel nieuw gebied in de wondgenezing blootlegt.

Het lijkt erop dat angiopathie leidt tot neuropathie. En we weten dat zenuwen en neuropathie een rol hebben in het ontstaan van wonden. (zie onder)

neuropathie

Maar de rol bij de genezing van wonden is minder bekend. Het verhaal begint bij de amfibie. Bij amfibieën is volledige regeneratie mogelijk. Maar alleen met goede innervatie. Zonder zenuwen en geen  nieuwe ledematen.1

Foetaal weefsel kan ook goed regenereren.  Bij ongeboren lammetjes is een normaal wondje na enkele dagen  al 14% kleiner. Als je bij een ongeboren lammetjes de zenuwen doorsnijdt is de wond in dezelfde tijd dan juist 60% groter geworden. Ergens is dit wel logisch omdat je voor wondcontractie spiercellen (myofibroblasten) gebruikt en spiercellen worden nu eenmaal vaak aangestuurd door zenuwen.2

Het zijn echter niet alleen de myofibroblasten die niet goed functioneren als een (gevoels)zenuw niet functioneert. De regulatie van celdeling en celdood wordt voor een deel ook door zenuwen uitgevoerd. Bij neuropathie kan teveel granulatie weefsel ontstaat wat leidt tot een vergrote wond en een groter litteken.

Het gaat nog verder, zoals bekend regenereren nagels en vingertopjes wel, ook bij mensen. Dwz afhankelijk van je leeftijd en hoeveel weefsel er weg is. Bij muizen is ontdekt dat dat gebeurt omdat er een blastema wordt gevormd, een soort groeikern van mesenchym cellen.4 Deze groeikern komt heel veel voor in de natuur, zowel bij planten als dieren.

Deze blastema groeit alleen maar als hij voorzien is van zenuwen, als dat niet lukt zal de nagel niet regenereren bij de muis en mogelijk ook bij de mens, maar daar kon ik geen verslag van vinden.5  Wel dit plaatje.eh50341a54

In de diabetische huid zijn de zenuwen soms ook beschadigd, dit is een van de redenen waarom “diabetische” wondgenezing minder goed verlooptZo’n huid is vaak droog en schilferig en re-epithelialiseerd sub-optimaal.

Een ander gevolg is het niet of minder optreden van vasodilatatie.

Bij een bepaalde groep patiënten is het heel duidelijk dat zenuwen een rol hebben in de wondgenezing. Alle onderzoeken kwamen op gang toen zag dat dwarslaesiepatiënten veel slechtere wondgenezing hadden “voorbij” de laesie in het ruggenmerg.7

Bij deze groep patiënten werd dus snel duidelijk dat zenuwen een rol hebben in de wondgenezing.

Al met al lijkt het zo te zijn dat de zogenaamde C-zenuwvezels (waarmee ook pijnprikkels worden getransporteerd) belangrijk te zijn voor een goed verloop van de wondgenezing. Ze spelen een rol in de directe aansturing van cellen maar zijn ook organisatorisch belangrijk omdat de neuromediatoren een aantal rollen in de regeneratie van weefsel spelen. Ook hebben de zenuwvezels een effect op proliferatie van bijvoorbeeld myofibroblasten.8

neuromediators

Bij zenuwdegeneratie ontstaan dus grotere littekens,  wordt meer granulatie weefsel aangemaakt, ontstaat vertraagde re-epithelialisatie, verminderde contractie, minder vasodilatatie en langzamere proliferatie. Dat los je niet op met een verband.  Het goede nieuws is dat de aanmaak van dit type zenuwweefsel mogelijk met behulp van geneesmiddelen en elektriciteit gestimuleerd kan worden.9

Dus ja, de innervatie van het wondbed heeft invloed op de wondgenezing. Meer dan je zou denken.

  • s je een opmerking hebt hoor ik het graag, dan kan ik weer wat leren.
  • Als je een vraag hebt hoor ik het graag, kan ik weer wat uitzoeken.
  • Als je het oneens bent kunnen we discussieren, komen we allebei verder.

#proudtobeabiologist

referenties:

  1. Cannata, S. M., Bagni, C., Bernardini, S., Christen, B. & Filoni, S. Nerve-independence of limb regeneration in larval Xenopus laevis is correlated to the level of fgf-2 mRNA expression in limb tissues. Dev. Biol. 231, 436–446 (2001).
  2. Stelnicki, E. J. et al. Nerve dependency in scarless fetal wound healing. Plast. Reconstr. Surg. 105, 140–7 (2000).
  3. Smith, P. G. & Liu, M. Impaired cutaneous wound healing after sensory denervation in developing rats: Effects on cell proliferation and apoptosis. Cell Tissue Res. 307, 281–291 (2002).
  4. Neufeld, D. A. Partial blastema formation after amputation in adult mice. J. Exp. Zool. 212, 31–36 (1980).
  5. Takeo, M. et al. Wnt activation in nail epithelium couples nail growth to digit regeneration. Nature 499, 228–232 (2013).
  6. Spenny, M. L. et al. Neutral endopeptidase inhibition in diabetic wound repair. Wound Repair Regen. 10, 295–301 (2002).
  7. Basson, M. D. & Burney, R. E. Defective wound healing in patients with paraplegia and quadriplegia. Surg. Gynecol. Obstet. 155, 9–12 (1982).
  8. Ashrafi, M., Baguneid, M. & Bayat, A. The Role of Neuromediators and Innervation in Cutaneous Wound Healing. Acta Derm. Venereol. (2014). doi:10.2340/00015555-2321
  9. Kao, C. H. et al. High-frequency electrical stimulation can be a complementary therapy to promote nerve regeneration in diabetic rats. PLoS One 8, (2013).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wond en wetenschap

Dit eenvoudige overzicht van belangrijke reviews uit Cell magazine, geeft aan wat zij de belangrijke onderwerpen in de “life sciences” vinden. Het is aardig om deze indeling eens te gebruiken als een soort landkaart voor de wetenschap van de wondbehandeling.  Het verbinden van wond-wetenschap met deze, blijkbaar, belangrijke wetenschappelijke gebieden is een aardige oefening.

Landmark cell reviews

Laten we per gebied eens kijken of er een relatie met wonden, het ontstaan of genezen daarvan is.

Veroudering (Aging); het toekomstig zwaartepunt in de wetenschap van wonden zal liggen in de veroudering. Iedereen kan zien dat de meeste “wondeigenaren” wat ouder zijn. Helaas is de precieze relatie tussen leeftijd en regeneratiesnelheid onduidelijk. Toch zal onderzoek naar de verouderende mens een sterke relatie met vertraagde wondgenezing opleveren. Zo zal bijvoorbeeld het, ook in Nederland uitgevoerde, onderzoek naar “inflammaging”  en de bijbehorende wiskundige modellen gaan in de toekomst veel  informatie voor wondwetenschap opleveren.

Kanker (Cancer); hoewel wetenschappelijk niet direct relevant, is kanker, als we het beschouwen als een uit de hand gelopen regeneratie misschien toch relevant. Al was het maar om de hoeveelheid tijd en geld die wordt gestoken in hetonderzoek. Juist in kankeronderzoek kunnen we veel leren van de processen die een rol spelen in weefsel regeneratie en neoangiogenese. (overigens is het duidelijk aan het worden dat het hebben van een wond een behoorlijke risicofactor is.)

Celbiologie (Cell biology); onderzoekt hoe iedere cel en groepen van cellen functioneren.  Hoewel de hoofrolspelers in de genezende wond bekend zijn, weten we niet hoe ze reageren in een complexe situatie of in een stressrijke omgeving. Hier moeten we de stap van  wondgenezing in een gezond jong proefdier naar een kwetsbare oudere maken. Die stap is vooralsnog nog te groot zoals blijkt uit de vele meta-analyses.

Immunologie (Immunology); hoewel ons immuunsysteem evolutionair gezien jonger is dan ons weefselherstel systeem speelt het desalniettemin een belangrijke rol in de wondgenezing.  In de genezende wond zorg het immuunsysteem niet alleen voor het verwijderen van bacteriën, maar heeft het een complexe regulerende rol. Helaas is het immuunsysteem niet onfeilbaar en kan het zowel een oorzaak als een symptoom zijn van een niet genezende wond zijn.

Neurowetenschappen (Neuroscience); behalve door het waarnemen van ischemie en de waarschuwende functie van pijn vraag ik me af welke rol het neurale stelsel heeft bij de genezing van wonden. Desalniettemin weet ik zeker dat ook net neurale systeem een belangrijke rol speelt in de regulatie van wondgenezing. (zie Goethe)

Niet-coderend RNA (Noncoding RNA’s); deze tak van sport is nu niet relevant voor wondgenezing. Niet omdat het niet belangrijk is,  maar omdat we deze rol pas over ongeveer 5 jaar gaan ontdekken.

Metabolisme (Metabolism) is als het ware de tegenhanger van de anatomie en beschrijft de processen van wondgenezing. Metabolisme is het sturend mechanisme van de wondgenezing. Ieder fysiologisch of anatomisch probleem zal uiteindelijk van invloed zijn op het celmetabolisme wat leidt tot een wijziging in functie, proliferatie en/of apoptose.

Transcriptie en epigenetica (Transcription and epigenetics); De genetica van wond genezing wordt al sporadisch onderzocht, al was het maar door te kijken naar het verband tussen telomeer lengte en wond incidentie bij diabeten. Hoe de genen worden afgelezen in diverse omstandigheden blijft nog gissen. Ook kijk ik uit naar de eerste artikelen die beschrijven hoe de DNA-methylering de stofwisseling in chronische wonden beïnvloedt.

Signalen (Signaling); het onderzoek naar groeifactoren en andere signalen die verband houden met het reguleren van weefsel(re)generatie zal nog wel even voortduren. Vooral de wijzigende rol van kleine moleculen in de diverse stadia van wondgenezing zal voor verassingen zorgen.

Stamcellen (Stem cells); wondgenezing en regeneratie is gebaseerd op het vormen van nieuw weefsel. Dit kan gebeuren door eenvoudige deling van epidermale cellen, door het prolifereren van cel soorten of door het aanvoeren van nieuwe (stam) cellen in het wondbed.

Ontwikkelingsbiologie (Development); dit veld zal, samen met stamcelonderzoek duidelijk maken waarom en hoe iedere specifieke cel en funtie op de juiste plaats in het nieuwe weefsel terecht komt. Deze kennis zal ons ook leren hoe en waar dit proces ontspoort bij een verstoorde wondgenezing.

Microbiologie (Microbiology); de rol van microorganismen in het lichaam wordt met de dag duidelijker maar ook ingewikkelder.  En ze zijn niet allemaal slecht. Wat we leren over de bewoners van onze ingewanden zal op de wonden toegepast moeten worden. Misschien leren we ooit wel dat de snelheid van wondgenezing voor een groot deel afhankelijk is van wat er in die wond leeft.  En dan blijft de vraag bestaan of die bacterien nu een oorzaak of een gevolg zijn van een vertraagde genezing, en hoe weet je wat wat is. In ieder geval zal Armand aanstaande vrijdag duidelijk maken dat het nemen van swabs geen toegevoegde waarde heeft.

 

Nu alle blokjes besproken zijn is het natuurlijk verleidelijk om na te gaan hoe een “blokkendoos” voor wond wetenschap eruit zou kunnen zien.

We kunnen nadenken over de volgende blokjes
Anatomie en fysiologie; medische klassiekers die nog steeds te vaak over het hoofd worden gezien in de wondgenezing. (Angiosoom!) Een onderbelicht gedeelte van de fysiologie is de medicamenteuze behandeling van wonden, al was het maar het verbeteren van de epitheelfunctie in haarvaten. (vraag maar na bij de plaatselijke cardioloog)

Systems biology; daar is geen goede Nederlandse term voor, deze integrale benadering van de levende natuur gaat door haar “wetenschappelijk slagkracht” veel opleveren, de huidige stand van de wetenschap en interesse in het vakgebied staat ons voorlopig niet toe dit in te zetten voor de wondgenezing.

Genetica; rechttoe rechtaan genetisch onderzoek heeft de wond wetenschap nog veel te bieden. Al was het maar om de genetische fatoren achter het ulcus cruris op te helderen. Het is onderzoek wat al jaren geleden uitgevoerd had moeten zijn.

Wiskundige modellen; als de hoeveelheid  informatie die per keer onderzocht kan worden exponentieel toeneemt. Bijvoorbeeld door de inzet van genomics, proteomics, metabolomics en lipidomics ontsluiten zich enorme onderzoeksgebieden in zowel kwalitatieve als kwantitatieve zin. Deze informatie is alleen nog te behappen met wiskundige modellen uit het netwerk onderzoek. Als men zich realiseert dat een wond niet alleen een fysiek contact tussen verschillende weefsels is maar ook op (abstract) netwerkniveau een verbinding is kunnen we een grote sprong maken.

Al met al een leuke vingeroefening om wond wetenschap te verbinden met “mainstream”  wetenschap. Hopelijk valt ook op dat we volledig voorbij gaan aan de oorzaak van de wond. 

Het goede nieuws is dat de wetenschap van wondgenezing nog volop kan profiteren van de vooruitgang op andere gebieden. Het slechte nieuws is dat dat bijna niet gebeurt.

Laten we eindigen met een citaat:

In der lebendigen Natur geschieht nichts, was nicht in einer Verbindung mit dem Ganzen stehe, und wenn uns  die Erfahrungen nur isoliert erscheinen, wenn wir die Versuchen nur als isolierte Fakta anzusehen haben, so wird dadurch nicht gesagt, daß sie isoliert sein, es ist nur die Frage: wie finden wir die Verbindung dieser Phänomene, dieser Begebenheiten?

Johann Wolfgang von Goethe

(Zeer vrij vertaald” alle levende zaken zijn verbonden, als je het verband niet ziet moet je nog even verder zoeken.)

#proudtobeabiologist

Op zoek naar wonddiagnose methoden

Bij het doorlopen van de posters van WoundsUk 2015  blijkt dat de meest gebruikte-inclusie criteria om een bepaalde behandeling voor een patiënt te kiezen zijn: A vertraagt de wondgenezing en B geschiktheid van de patiënt. Dit zijn nu niet bepaald nauwkeurige criteria.

Uiteraard hebben we Time Wagner etcetera etcetera. Maar deze zijn gebaseerd op oppervlakkige waarneming. Zelfs na beoordeling van de wond zijn er patiënten die zich niet aan de verwachtingen wensen te houden. De oorzaak ligt erin dat de huidige diagnose systemen de toestand van de wond maar gedeeltelijk kunnen beschrijven. Zij beschrijven niet volledig  waarom de wond nu vertraagd is.    Iat zou het fijn zijn om onder de motorkap te kunnen kijken en meer informatie te krijgen over wat er nu precies aan de hand is in het wondgenezingsproces. Eigenlijk is het verbazingwekkend dat we nog steeds niet een standaardset van gegevens hebben die informatie opleveren over het te verwachten beloop van de wondgenezing.

Gelukkig is de medische wetenschap meer dan alleen wondbehandeling waarmee de mogelijkheid bestaat om in andere vakgebieden te zoeken naar vooruitgang. Hier zijn een paar ideeën.

 

m_coverDe eerste gedachte is om een immuno essay uit te voeren. In de arthroplastiek heeft men ontdekt dat een postoperatieve analyse van het bloed een sterke aanwijzing geeft over de duur van het herstel. In de studie hieronder wordt aangetoond dat ook analyse van de bloed voor de operatie een aanwijzing kan geven van de te verwachte hersteltijd. Dit houdt automatisch in dat men op basis van het onderzoek kan besluiten om een operatie nog even uit te stellen om de patiënt in een betere conditie te brengen. http://anesthesiology.pubs.asahq.org/Article.aspx?articleid=2470768 Een wond uitstellen is onmogelijk maar het is natuurlijk wel interessant om na te gaan of deze bevindingen zijn door te vertalen naar de wondgenezing.

Er zijn nog meer factoren de moeite waard om eens nader te bekijken. Bijvoorbeeld kan zijn serum albumine. Dit is niet alleen een maat voor de voedingstoestand van de patiënt maar heeft ook een relatie met IL6 and TNFα. Zie http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25782627 Bij de behandeling van de diabetische voet wordt het al toegepast http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26554804 en ook in de distale bypass chirurgie heeft het een toepassing.  http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26482994. 

Daarnaast kan het bijhouden van een aantal eenvoudige basale parameters al de nodige aanwijzingen opleveren.http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26246260

En dit zijn dan nog de wat oudere technieken, wat zouden we kunnen vinden met de  modernere analytische technieken.

Al met al, het vinden van aanwijzingen over het te verwachten beloop is niet heel moeilijk maar tot op heden nog niet gebeurd.

Het breder verband; de weg vinden in de de menselijke stofwisseling

Wond behandeling wordt zeer interessant als je verder kijkt dan observaties en vergelijking van interventies. Vooral door de “omic”-diagnostische technieken is het sinds de eeuwwisseling makkelijker geworden om grote en complexe systemen te analyseren. Hierdoor zijn we in staat om in plaats van de gebruikelijke “trial and error” onderzoeken ons verder in de wond te verdiepen. In het algemeen wordt artikelen over wondgenezing tegenwoordig gesproken over genen en eiwitten. Genen en eiwitten zijn een belangrijk onderdeel van de procesbesturing van het lichaam. Daarom is het zinvol om te onderzoeken hoe ze (samen) werken in regenererend weefsel. Want, vrij naar Goethe; alle levende zaken zijn met elkaar verbonden, als je de verbinding niet ziet heb je niet goed genoeg gekeken. Dus we zouden alle “spelers” in de regeneratie (genen, eiwitten, vetten etc) met elkaar moeten kunnen verbinden. Dat doen o.a.  we door de beschikbare literatuur door te nemen en door onderzoek te doen. Maar deze kennis is verdeeld en het is vaak lastige artikelen met elkaar te verbinden. Gelukkig zijn hier een paar gereedschappen om kennis in een  breder verband te plaatsen beschikbaar; de site reactome laat zien hoe de processen op basaal niveau zijn georganiseerd en de plug in ferret levert diepte en achtergronden voor artikelen op pubmed. Het zijn beide gereedschappen voor onze zoektocht om het gebrek aan logica in het huidige wondonderzoek kunnen begrijpen.

http://www.reactome.org/

http://www.ferret.ai/

Epic Fail: Hyperbaric oxygen therapy for treating chronic wounds

Cochrane publiceerde de review “Hyperbare zuurstoftherapie voor de behandeling van chronische wonden” (hier is het originele artikel)

Dit zijn de resultaten:

  • Voor diabetische ulcera lijkt HBOT de kans op genezing op korte termijn te verbeteren (tot zes weken) maar niet op langere termijn follow-up. HBOT kan het aantal grote amputaties bij mensen met diabetes die chronische voetulcera hebben verminderen.
  • Voor chronische wonden met vasculaire oorzaak kan HBOT kan de wond  verkleinen.
  • Voor chronische arteriële ulcera of chronische decubitus was geen bewijs van de werkzaamheid van HBOT.

Deze resultaten zijn te verwachten. Niet omdat HBOT niet werkt, maar omdat de onderzoekers cruciale informatie missen. Dit doen zij omdat het niet beschikbaar is. De Cochrane review laat op onvermijdelijke en reproduceerbare wijze zien dat er vrijwel geen bewijs te vinden is, maar dat ligt niet aan de Cochrane stichting.

De problemen beginnen met de inclusie criteria. Dus nog voor er ook maar iets is getest. Als het inclusie criterium “een niet genezende wond” is, bent je vanaf het begin verloren. En dat is wat ongeveer alle studies gemeen hebben. (De echte criteria staan onder) Wonden kunnen om heel veel redenen niet genezen. Deze redenen kunnen patiëntgebonden, wond gerelateerd, mechanisch of metabool zijn. (Level 1,2,3 en 4, die meestal onafhankelijk zijn.)

Allereerst moeten we ons realiseren dat bij een chronische wond datgene wat de wond veroorzaakte niet noodzakelijk datgene is wat het genezen tegenhoudt. Toch gooien we allen wonden in een studie op een hoop: niet genezend. Vaak wordt er nog een indeling gemaakt op oorzaak van de wond (logische fout “1”). Probeer dan maar eens aan te tonen dat jouw interventie x is werkt. Dat is een schending van de werkelijkheid.

Als resultaat kunt je, als je geluk hebt/per ongeluk, ontdekken hoeveel van deze niet-genezende wonden reageren op je interventie  passen. Dat is heel wat anders dan het effect van je interventie aantonen. (logische fout “2”) Het is door de opzet van de studie al bijna onmogelijk om te ontdekken hoe effectief de interventie is. Omdat we geen goede gereedschappen hebben om de oorzaak van de wond te ontdekken hebben we helaas ook geen andere keuze dan de wonden maar bij elkaar op een hoop te vegen. Het is misschien wel verontrustend dat we op voorhand ons niet realiseren dat de kans op succes daarmee vrijwel 0 is. (logische fout 1 + 2)

En nu het echte probleem: het zou heel interessant zijn om erachter te komen welke wonden reageren; en waarom en hoe ze dat doen. Dit helpt om meer oorzaken van het openblijven van de wond te vinden. Dan zouden we deze oorzaken kunnen herkennen voor we weer eens een dure behandeling toepassen.

Als je hulp nodig hebt: harmjsmit@gmail.com

Inclusion criteria varied in these trials. Doctor 1992 included any person with diabetes with a chronic foot lesion (time not specified); Faglia 1996a included people with diabetes and Wagner grade 2, 3 or 4 lesions (Wagner 1987); Lin 2001 and Kessler 2003 people with “early diabetic feet”, Wagner grades 0, 1 or 2, while Duzgun 2008; Abidia 2003 and Londahl 2010 included people with diabetes whose lesions had been present for more than four weeks, six weeks and three months respectively. In addition, Londahl 2010
required evidence of good standard wound care in a specialist clinic setting for a minimum of two months. Exclusion criteria generally followed from the specific inclusions detailed above, but Abidia 2003 also specifically excluded participants for whom vascular surgical procedures were planned and Kessler 2003 excluded all patients with transcutaneous oxygen tensions of < 30 mmHg. Ma 2013 included patients with diagnosed diabetes, at least one fullthickness wound below the ankle (Wagner grades III or less) for > 3 month, standard care for > 2 month, TcPO2 > 30 mmHg. Khandelwal 2013 included patients with a diabetic foot ulcer of at least 8 weeks duration, patients with only stage III and IV diabetic foot ulcer and the absence of vascular insufficiency.

Microbioom; herder en kudde

Veel bacteriën in de wond kennen wij nog niet. Daarom noemen we deze het in het onderstaande artikel donkere materie. We weten dat er is maar we kunnen het niet zien. Het complete levende systeem in een wondbed heet de microbioom en kan worden vergeleken met een stad in haar diversiteit en complexiteit. We beginnen nu voorzichtig te begrijpen wat dit betekent voor wondgenezing. In een gezonde persoon kan de microbioom best een onderdeel zijn van het normale genezingsproces terwijl het in een complexe wond een hele andere rol speelt.

Een reden om in deze donkere materie te gaan kijken is natuurlijk gewoon nieuwsgierigheid. Een andere reden kan zijn om nieuwe bacteriën en nieuwe manieren waarop microben en menselijke cellen samenleven in de wond te ontdekken. De laatste en meer intrigerende reden is dat bijvoorbeeld S. aureus en P. aeruginosa niet de directe boosdoeners zijn maar gewoon kuddedieren terwijl een andere bacterie de rol van herder heeft. Dit kennen we uit de mond heelkunde waar bekend is dat de lage concentratie voorkomende P. gingivalis als een soort schaapherder het hele microbioom van de wond controleert. Meta genoom onderzoek kan ons nieuwe inzichten bieden, bijvoorbeeld om uit te maken wie de herder en wie de kudde is. Maar het zal veel brengen om het onderscheid kunnen maken tussen schadelijke microben en de microbe die juist een gunstige invloed hebben op de wondgenezing.

Uiteindelijk zal dit onderzoek ons kunnen helpen om te beslissen wanneer en hoe we de microbioom willen aanpakken en wanneer het zinvol is om juist een meer probiotische benadering te kiezen.

 


  1. http://www.nature.com/news/mining-the-microbial-dark-matter-1.17774
  2. Hajishengallis, G. Lamont, R. J. Breaking bad: Manipulation of the host response by Porphyromonas gingivalis.  Eur. J. Immunol. 44.2.1521-4141  http://dx.doi.org/10.1002/eji.201344202
  3. http://www.nature.com/nrmicro/posters/metagenomics/posters.pdf
  4. https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Pseudomonas_aeruginosa_infection
  5. http://www.nature.com/nrmicro/posters/pseudomonas/posters.pdf

Brandstof voor de cel

Elegant artikel over het aanbieden van intracellulair ATP in een “level 3” diermodel. Het is alsof de brandstoftank wordt bijgevuld. Door de ischemie kunnen de cellen in de wond een energietekort hebben. Externe energie in de vorm van ATP in vetbolletjes reikt blijkbaar tot in de cel. Deze energie boost leidt tot snellere genezing in het konijnen oor. Niet alle cellen reageren hetzelfde. Granulatieweefsel lijkt met een soort hypergranulatie te reageren, blijkbaar is granulatieweefsel gevoeliger voor ATP of ontvangt het gewoon meer ATP omdat het aan de oppervlakte van het wondbed ligt. In het artikel wordt verder nog diepgaand naar een aantal parameters gekeken. Zij hebben nu eens gekeken naar de energie huishouding in het wondbed en de cel. Een verfrissend invalshoek op de wond genezing waar men tegenwoordig vooral concentreert op ontsteking en infectie. Wat zou er gebeuren als we deze “level 4” stofwisselingsbenadering combineren met een shotgun analyse van het proteoom of het metaboloom? Tot die tijd blijft onze kennis beperkt tot, zoals de auteurs een artikel uit 1943 (!) citeren: “Epithelialisatie begint na een latent periode van 3-6 dagen waarbij nauwelijks enige regeneratie optreedt; een gezond granulerend wondbed is nodig om de epithelialisatie te laten beginnen en de noodzaak tot regelmatige verbandwisselingen verlengt de latent periode omdat door bij het verwijderen van het verband ook de regenererende cellen worden verwijderd”. Het lijkt erop dat onze wond behandeling nog in de vorige eeuw zit. (slik)

Howard JD, Sarojini H, Wan R, Chien S. Rapid Granulation Tissue Regeneration by Intracellular ATP Delivery-A Comparison with Regranex. Yamamoto M, ed.PLoS ONE. 2014;9(3):e91787. doi:10.1371/journal.pone.0091787. /  http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0091787
E L Howes. The rate and nature of epithelization in wounds with loss of substance SGO 1943 Vol 76 (738-745)

Bacteriën en fagocytose

De gastheer-microbe relatie wordt steeds interessanter.

Als een bacterie is opgegeten door een macrofaag is het toch over en uit?…  Dan kan zo zijn, maar het hoeft niet.

Blijkbaar vinden sommige bacteriën het niet erg te worden opgegeten. P. aeruginosa en E. Coli hebben een paar genen waardoor de in staat zijn om het lysosoom vocht te gebruiken als voeding. Daardoor gaan ze niet dood in de macrofaag. Liften ze  dan mee met de macrofaag naar plekken te komen waar ze anders nooit zouden komen? En het is een kwestie van tijd voor we S. aureus op hetzelfde trucje betrappen. Deze vertoont ook al verdacht gedrag.

Hoe denk je nu over wondgenezing en de microbioom?  Veel complexer dan alleen een paar beestjes in een wond.

Bacterial itaconate degradation promotes pathogenicity.
Sasikaran J, Ziemski M, Zadora PK, Fleig A, Berg IA.
Nat Chem Biol. 2014 May;10(5):371-7. doi: 10.1038/nchembio.1482. Epub 2014 Mar 23.

Kicking Out Pathogens in Exosomes.
Sergeeva OA1, van der Goot FG2.Cell. 2 015 Jun 4;161(6):1241-2. doi: 10.1016/j.cell.2015.05.040.

http://nl.wikipedia.org/wiki/Fagocytose
http://www.bioplek.org/animaties/afweer/inhoudafweer.html

Omgekeerd bewijs

Iedereen weet al sinds 1962 dat wonden zonder korstje tot 40% sneller dichtgaan dan wonden met een korstje. Dat is getest op 2 varkens (Winter) en 7 gevangenen (Hinman), allemaal relatief gezonde proefdieren en  proefpersonen. Dus wordt er sinds 1962 gekeken of dat ook werkt als je bijvoorbeeld een 83-jarige diabeet bent. 40% sneller, dat zou je in de praktijk makkelijk moeten zien. Anders gezegd, als je een verband een week kan laten zitten ipv de hele tijd natte gazen te verwisselen, hoeveel sneller zou dat dan gaan? Antwoord op die vraag is na ruim 50 jaar geprobeerd te beantwoorden in de MOKUM-trial.  Daarin bleek dat vochtige wondbehandeling niet beter en eerder slechter is dan de conventionele gazen (Ubbink DT et al, Arch Surg 2008). Dit geldt echter alleen voor wonden met een acute etiologie (dus na trauma of operatie).

Eh… wat voor wonden waren dat bij Winter en Hinman dan?

Maar één zwaluw maakt nog geen zomer. Maar als je gaat zoeken vind je veel meer. Daarom zijn er organisaties die heel goed naar bewijs kijken. Bijvoorbeeld de Cochrane stichting. Zij hebben als doel je te helpen goed onderbouwde beslissingen te nemen voor medische (be)handelingen.  Dat doen ze door strenger dan streng te zijn op de onderzoeken en alle fouten eruit te halen. <http://www.cochrane.org/about-us> . Niets is makkelijker dan naar de website te gaan en te lezen wat ze te vertellen hebben.  Wat ze daar vertellen is echt iets om over na te denken.

Ik doe een willekeurige greep: negatieve druk therapie; conclusie: het bewijs is onduidelijk. (niet alleen Cochrane zegt dat ook bijv Vig S et al,  J. of Tissue Viability 2011) Alginaat conclusie: er is op dit moment geen bewijs dat alginaat beter werkt dan een ander verband. Schuimverbanden conclusie idem, er is geen bewijs. Hydrogel, de enige “uitschieter” met als conclusie: er is enig bewijs dat hydrogels effectiever zijn bij de genezing van wonden dan andere verbanden. Zilver, onvoldoende bewijs. Het gaat maar door. Ik heb even snel geteld maar na 105 studies met bijna 10.000 patiënten is het met geen enkel “vochtig” product mogelijk om ook maar in de buurt van de 40% te komen. Dus ga je nadenken, als het geen 40% sneller is, is het dan misschien 20, of 10 of 5%. Maar zelfs dat staat er niet, er staat in het gunstigste geval “er is enig bewijs”, dat is heel wat anders dan 5% sneller. Geen enkel vochtig product kan bewijzen dat het de genezing met procenten versnelt.

Dat is nogal een probleem lijkt me. De volgende vraag is dan werkt het eigenlijk wel.  Leidt vochtige wondbehandeling wel tot snellere genezing. Die vraag is eigenlijk heel makkelijk te beantwoorden. Want als je de vraag die in al die studies omkeert krijg je deze: Een vochtig wondmilieu leidt niet tot snellere wondgenezing.

Dat betekent niet dat Winter ongelijk had en heeft. Het betekent ook niet dat een vochtig milieu niet belangrijk is voor snellere genezing. Dat betekent wel dat andere zaken belangrijker zijn of een wond meer tegenhouden dan een al dan niet vochtig milieu.

Hoe sterk is het bewijs dan dat een vochtig milieu niet belangrijk is voor de wondbehandeling, Dus niet goed of slecht maar gewoon niet relevant. Hm, ruim 100 studies met meer dan 10.000 patiënten allemaal hoogwaardige studies die voldoen aan de regelen van de kunst. Dat is niet een beetje sterk, maar heel sterk bewijs.  Het betekent dat door de moderne vochtige verbanden de wonden niet sneller dicht gaan. Overigens betekent dit niet dat je nu droog moet gaan behandelen. Want voor iedereen nu gaat hyperventileren. Er is een verschil tussen verzorgen en behandelen. Er zijn nog steeds heel veel redenen om voor moderne behandeling te kiezen. Het is minder pijnlijk en je kunt het verband een paar dagen laten zitten etc. Dus ga vooral door met wat je aan het doen bent, alleen moeten we eens goed gaan nadenken over wondbehandeling. Het is namelijk wel zo dat een goede wondbehandelaar wonden wel 50% sneller dicht krijgt, hoe zit dat dan?  (eerder gepubliceerd in de WCS nieuwsbrief.)