La cicatrización es un proceso fisiológico complejo cuyo objetivo es restablecer la homeostasis tras un daño de la superficie epidérmica. Las fases del proceso de cicatrización incluyen la inflamación, la reepitelización y la formación de la cicatriz (Shaw y Martin, 2009). Tras una lesión tisular, se desencadena un proceso inflamatorio y los polimorfonucleares y monocitos migran al tejido cutáneo afectado.
La función principal de estas células inmunitarias en la cicatrización de las heridas consiste en eliminar los restos celulares, el tejido desvitalizado y las bacterias, con la ayuda de las metaloproteinasas liberadas (MMP; Krejner y Grzela, 2015). Mientras que las heridas agudas cicatrizan en días o semanas, las heridas crónicas requieren más tiempo o no llegan a curarse por completo. La causa principal suele ser la degradación excesiva de la matriz extracelular (ECM), situación asociada a niveles desequilibrados de MMP, elastasa de neutrófilos humanos (HNE) y calprotectina humana (HCP),
junto con sus inhibidores (Krejner y Grzela, 2015).
Las MMP son una familia de proteinasas dependientes de zinc y, junto con sus inhibidores, desempeñan un papel esencial y beneficioso en todas las fases normales de la cicatrización (Power et al, 2017). Estas proteinasas ayudan a la eliminación de la ECM y a la migración de las células inmunitarias al tejido dañado, además de actuar como mediadoras de la reepitelización (Cabral-Pacheco et al, 2020). En condiciones normales, los niveles de MMP aumentan rápidamente durante los primeros días tras la lesión y comienzan a disminuir a partir del quinto día. Se han observado concentraciones elevadas de MMP en heridas crónicas (Krishnaswamy et al, 2017). Se ha demostrado que el aumento de los niveles en el exudado de la herida se correlaciona con una mala cicatrización (Sabino et al, 2015).
La elastasa de neutrófilos humanos (HNE), una serina elastasa, puede alcanzar concentraciones elevadas durante la cicatrización (Ferreira et al, 2017). La inflamación mediada por neutrófilos, como se observa en las heridas agudas, da lugar a la liberación local de HNE (Fujishima et al, 1995). Normalmente, los inhibidores de proteinasas protegen a las células epiteliales de la proteólisis por la HNE (Henriksen y Sallenave 2008). Sin embargo, las altas concentraciones de HNE pueden contribuir a la degradación de la matriz extracelular.
De manera similar a la HNE, la calprotectina humana (HCP) es una proteína citosólica que se expresa en los neutrófilos y se induce durante la inflamación (Hu et al, 1996). Participa en la expresión de citocinas proinflamatorias como IL-1B, TNF-a e IL-6 (Jukic et al, 2021). Si no se mantiene la homeostasis durante la inflamación, la HCP puede contribuir a una mayor inflamación (Schonthaler et al, 2013).
Entre las estrategias para reducir la actividad excesiva de las proteasas en las heridas crónicas se incluyen el tratamiento de la causa subyacente, la preparación del lecho de la herida y el estado general del paciente (Kolahreez et al, 2024).
Existen productos diseñados para modular o absorber el exceso de biomoléculas como las MMP, la HNE y la HCP (Krejner y Grzela, 2015; Veličković et al, 2020). También se han desarrollado apósitos para heridas a base de espuma que absorben los niveles elevados de producción de exudado y tienen mayores niveles de absorción que los apósitos tradicionales a base de algodón y gasa (Gefen et al, 2023). Si bien algunos apósitos de espuma tienen niveles relativamente altos de absorción de líquidos, su mecanismo de acción limitado restringe las opciones de aplicación.
Los apósitos desarrollados recientemente con polímero de poliacrilato han demostrado una mayor capacidad de absorción que los de espuma convencionales (Veličković et al, 2022; Cutting y Westgate, 2023). Las versiones más recientes incluyen una capa de silicona para proteger la piel circundante y reducir el dolor del paciente durante los cambios de apósito (Barrett
et al, 2020). La eliminación del exudado proteico y la protección de la herida del paciente favorecen una cicatrización más eficaz (Power et al, 2017).
En este estudio, se evaluó la capacidad del apósito de poliacrilato con silicona RespoSorb® Silicone Border (Paul Hartmann AG), para modular las MMP, la HNE y la HCP. Los resultados se compararon con los de seis apósitos de espuma con silicona, algunos de ellos con una capa de retención de poliacrilato y uno compuesto solo por la capa de contacto con la herida.
Aprobación ética
Este estudio no requirió aprobación ética.
Métodos
Apósitos evaluados
Se analizaron ocho apósitos:
- RespoSorb® Silicone Border (Paul Hartmann AG; apósito de poliacrilato con silicona).
- ALLEVYN® Life (Smith+Nephew; apósito de espuma con silicona 1).
- Mepilex® Border Flex (Molnlycke; apósito de espuma con silicona 2).
- Biatain® Silicone (Coloplast; apósito de espuma con silicona 3).
- ALLEVYN® Gentle Border (Smith+Nephew; apósito de espuma con silicona 4).
- Aquacel® Foam (Convatec; apósito de espuma con silicona 5).
- Aquacel® Foam Pro (Convatec; apósito de espuma con silicona 6).
- N A™ Knitted Viscose (solo capa de contacto con la herida sin silicona).
Modulación de la actividad de las MMP
Los ocho apósitos (apósito de poliacrilato con silicona, apósitos de espuma con silicona 1-6 y apósito compuesto solo por la capa de contacto con la herida) se cortaron de forma aséptica en trozos de 1,0 × 1,0 cm (por triplicado) y se colocaron en placas de 24 pocillos (Falcon; Corning, Reino Unido). Se activaron con 1 ml de agua desionizada. Los pocillos de control se prepararon solo con agua desionizada. Se prepararon soluciones de MMP-2 y MMP-9 humana recombinante (Abcam, Reino Unido) a 5 ng/ml según las instrucciones del fabricante y se añadió una alícuota de 250 µl de cada proteinasa a sus respectivos apósitos y pocillos de control. Las placas se incubaron a 37 ± 2 °C y 50 ± 5 rpm durante 24 horas. Tras la incubación, se retiraron los apósitos y se añadió 1 ml de solución salina tamponada con fosfato estéril (Scientific Laboratory Supplies) a cada pocillo. Las placas se incubaron de nuevo en una plataforma de agitación (50 ± 5 rpm) durante 1 hora a 37 ± 2 °C, y a continuación se recogieron los sobrenadantes y se agitaron en un vórtex. La cantidad de MMP-2 y MMP-9 recuperada de cada apósito se analizó utilizando los kits Human MMP2 SimpleStep ELISA® y Human MMP9 SimpleStep ELISA® (Abcam, Cambridge, Reino Unido), respectivamente, siguiendo las instrucciones del fabricante.
Las densidades ópticas se midieron a 450 nm y 550 nm para MMP-2 y a 450 nm y 570 nm para MMP-9. También se realizaron curvas de concentración estándar de cada MMP-2 y MMP-9 a las longitudes de onda correspondientes y los datos se representaron según las instrucciones del fabricante. Las densidades ópticas se normalizaron con respecto a la detección de fondo y se compararon con la curva estándar respectiva para obtener la concentración final de proteína.
Modulación de la actividad de la elastasa de neutrófilos humanos y de la calprotectina humana
Se prepararon ocho apósitos (apósito de poliacrilato con silicona, apósitos de espuma con silicona 1-6 y apósito compuesto solo por la capa de contacto con la herida) de la misma manera que en el ensayo de MMP. Se prepararon soluciones de trabajo de elastasa de neutrófilos humanos (HNE) (10 000 pg/ml) y calprotectina humana (7000 pg/ml) recombinantes y se añadió una alícuota de 250 µl de cada proteína a los respectivos apósitos y pocillos de control. Las placas se incubaron y procesaron como se describió para el ensayo de MMP.
Para cada muestra individual, se analizaron 100 µl por duplicado utilizando el kit Human Neutrophil Elastase ELISA (Abcam, Reino Unido) o el kit Human Calprotectin ELISA (Abcam, Reino Unido). Las densidades ópticas se midieron a 450 nm y 550 nm, y se procesaron como se describió para el ensayo de MMP.
Análisis estadístico
Se evaluó la normalidad de los datos antes de realizar comparaciones individuales utilizando el análisis de Shapiro-Wilk. Las comparaciones de la media entre los tipos de apósitos se realizaron mediante la prueba t de Student con dos muestras. Los datos se consideraron significativos con p<0,05, p<0,01 o p<0,001.
Resultados
Modulación de la captura de proteínas
Captura de MMP
Tras 24 horas de incubación con el apósito de poliacrilato con silicona, se observó una reducción del 100 % en MMP-2 y MMP-9 (p<0,001) en comparación con la capa de contacto con la herida. Todos los demás apósitos evaluados mostraron una reducción <48,1 % en MMP-2. Cuando se analizaron para
MMP-9, tres apósitos de espuma con silicona mostraron una reducción >90 % en MMP-9
(apósito 2 = 92,00 %, apósito 3 = 93,25 % y apósito 5 =
92,78 %) en comparación con el apósito con solo capa de contacto con la herida, mientras que los demás apósitos de espuma con silicona (apósitos 1,
4 y 6) mostraron reducciones de entre el 38,5 %
y el 47,8 % [Tabla 1 y Figura 1].
Captura de elastasa de neutrófilos humanos
Tras 24 horas de incubación con el apósito de poliacrilato con silicona, se observó una reducción significativa >99,99 % en la HNE (p<0,001) en comparación con la capa de contacto con la herida [Tabla 1 y Figura 2]. En lo que respecta a los apósitos de espuma con silicona, los apósitos 3, 5 y 6 mostraron una reducción significativa >98 %, mientras que los apósitos 2 y 4 presentaron una reducción >64 %. No se identificó ninguna reducción en la concentración de HNE en el apósito de espuma con silicona 1.
Captura de calprotectina humana
Tras 24 horas de incubación con el apósito de poliacrilato con silicona, se observó una reducción significativa del 85,43 % en la calprotectina humana (p<0,001) en comparación con la capa de contacto con la herida[Tabla 1 y Figura 3]. Los apósitos de espuma con silicona 1 y 3 mostraron una reducción <74 % en la calprotectina humana. No se identificó ninguna reducción en la concentración de calprotectina humana en los apósitos de espuma con silicona 2, 4, 5 o 6.
Análisis
La cicatrización de heridas es un proceso complejo que se inicia tras una lesión cutánea. Se han desarrollado varios tipos de apósitos con composiciones distintas para el tratamiento de heridas. Un apósito óptimo mantiene la humedad de la herida, controla el exceso de exudado y proteinasas, y previene o controla las infecciones (Lin et al, 2016). La producción de exudado favorece la cicatrización al mantener la humedad del lecho de la herida, movilizar las células reparadoras de tejidos y eliminar el tejido desvitalizado. Un exceso de exudado puede retrasar el proceso de cicatrización, en parte debido al desequilibrio en los niveles de MMP y sus inhibidores (Brown, 2017; Kandhwal et al, 2022). La maceración, las fugas, el mal olor, el dolor, las molestias y el mayor riesgo de infección de la piel perilesional son problemas asociados a niveles elevados de exudado, típicos de las heridas crónicas (Brown, 2017). Por lo tanto, el control del exceso de exudado es un proceso crítico en el tratamiento de las heridas y representa un importante desafío en la práctica clínica. Este estudio presenta una comparación de las capacidades de los distintos apósitos para modular varias proteínas clave en el proceso de cicatrización.
Las MMP son responsables de iniciar la degradación del tejido cutáneo dañado durante la cicatrización. Si bien la presencia de estas proteinasas producidas por las células inmunitarias es esencial para activar el proceso de cicatrización, su actividad tiende a disminuir en fases posteriores debido a la acción de inhibidores tisulares. En las heridas de difícil cicatrización suelen detectarse proporciones anómalas de MMP/inhibidores, lo que indica un posible efecto negativo de las MMP en las fases finales de la cicatrización (Barrett et al, 2020). Esto incluye heridas crónicas como las úlceras del pie diabético (Liu et al, 2009; Muller et al, 2008).
En el presente estudio, de los ocho apósitos evaluados por su capacidad para modular MMP-2 y MMP-9, solo el apósito de poliacrilato con silicona fue capaz de lograr una reducción total de ambas proteinasas. Este resultado sugiere que dicho apósito constituye una opción mejorada para el tratamiento de heridas crónicas difíciles de curar en comparación con los apósitos de espuma.
La HNE actúa tanto como proteasa enzimática como agente antimicrobiano; se almacena en los gránulos azurófilos y se libera en fases más tardías que otras proteasas como las MMP (Wilgus et al, 2013). La degradación de la matriz extracelular favorece la extravasación de neutrófilos durante la inflamación (Watanabe et al, 1990). Sin embargo, se han detectado concentraciones elevadas en heridas crónicas (Vogl et al, 2004), y el aumento de la actividad de las proteasas puede incrementar el daño epitelial (Wilgus et al, 2013). El apósito de poliacrilato mostró una capacidad de captura de HNE significativamente superior a la mayoría (4/6) de los apósitos a base de espuma, con una concentración promedio de 0,07 pg/ml en la placa después del período de absorción.
La HCP desempeña un papel importante en la modulación del proceso inflamatorio y en el reclutamiento de biomoléculas (como los leucocitos) hacia el foco de inflamación durante la fase inicial de cicatrización (Vogl et al, 2004). Su presencia también contribuye a la quimiotaxis de los neutrófilos (Jukic et al, 2021). Sin embargo, si no se controla, un exceso de HCP puede causar un efecto perjudicial en los tejidos inflamados (Yui et al, 2003).
En el presente estudio, los apósitos de poliacrilato mostraron una mayor capacidad de captura de HCP que los apósitos de espuma, con una concentración significativamente mayor a la de 3 de esos 6 apósitos. Favorecer la eliminación del exudado en la zona de la herida previene los efectos negativos de la HCP si la inflamación se prolonga, contribuyendo así al curso normal de la cicatrización.
Las heridas con niveles moderados o elevados de exudado se tratan principalmente con apósitos de poliacrilato, mientras que los apósitos de espuma, alginato, hidrofibra e hidropolímero se recomiendan como opciones de segunda línea (Velickovic et al, 2023), en consonancia con la mayor eficacia de absorción de los apósitos de poliacrilato observada en comparación con los apósitos a base de espuma (Cutting y Westgate, 2012; Veličković et al, 2022). Los apósitos con alta capacidad de absorción minimizan la frecuencia de los cambios de apósito durante el tratamiento de la herida, lo que tiene un impacto directo en el tiempo, los costes y la calidad de vida del paciente (Barrett et al, 2020). Los apósitos de poliacrilato han demostrado que mejoran los procesos de cicatrización de heridas con niveles de exudado moderados o elevados, reduciendo el daño en la piel perilesional y, en consecuencia, el dolor del paciente (Barrett et al, 2020).
Las diferencias estructurales entre los distintos tipos de apósitos pueden contribuir a las variaciones observadas en los niveles de proteínas en el exudado. En el caso de los apósitos de poliacrilato, las capas están diseñadas para retener los fluidos en la capa de absorción, lejos de la herida, lo que podría explicar su mayor capacidad de retención frente a los apósitos de espuma.
Conclusión
El apósito de poliacrilato con silicona demostró ser una opción más eficaz para afecciones que simulan heridas con problemas de cicatrización o niveles elevados de inhibidores de la cicatrización. Este apósito modula con éxito el exceso de proteinasas en comparación con los apósitos similares a base de espuma, reduciendo las posibilidades de contaminación y la necesidad de cambios frecuentes de apósito. Teniendo en cuenta los múltiples aspectos a evaluar en los apósitos para heridas, este estudio in vitro sugiere que el apósito de poliacrilato con silicona puede aportar una serie de beneficios clínicos relevantes para los pacientes durante el tratamiento de las heridas. No obstante, es necesario seguir investigando los beneficios reales del apósito de poliacrilato con silicona en situaciones clínicas reales.
Agradecimientos: Los autores agradecen al Dr. Fabien Merckel su contribución en la fase inicial del estudio.
