Dokonujący się w ostatnim czasie rozwój medycyny i nauk jej pokrewnych nie ominął także chirurgii plastycznej. Nowe techniki chirurgiczne, bioinżynieria tkankowa, diagnostyka obrazowa oraz nowe technologie powstałe na styku medycyny i nauk biomedycznych to tylko niektóre przykłady postępu jaki dokonał się w ciągu ostatnich lat. Omówienie wszystkich ważnych doniesień ze względu na zakres zagadnienia nie jest możliwe, dlatego autorzy zdecydowali się skupić tylko na wybranych. W pracy przedstawiono nową drabinę rekonstrukcyjną uzupełnioną o nowe możliwości terapeutyczne, dotychczasowe osiągnięcia i problemy związane z przeszczepianiem twarzy i kończyny górnej oraz postępy w inżynierii tkankowej, która staje się nowym narzędziem rekonstrukcji tkanek.

Jednym z wyzwań chirurgii plastycznej w dalszym ciągu pozostaje rekonstrukcja i zamykanie ubytków tkanek o różnej etiologii i lokalizacji. Algorytm postępowania w takich przypadkach, zwany drabiną rekonstrukcyjną, został zaproponowany na początku lat 80. i początkowo obejmował tylko pięć opcji terapeutycznych, tj. pierwotne zamknięcie ubytku, gojenie przez ziarninowanie, przeszczep skóry, plastyki miejscowe i płaty z odległych okolic ciała (1). W połowie lat 90. Gottlieb i wsp. poszerzyli wachlarz tych możliwości o wolne płaty i ekspandery tkankowe wprowadzając pojęcie windy rekonstrukcyjnej (2).

Intensywne badania nad patofizjologią gojenia ran, rozwój biofizyki i inżynierii tkankowej doprowadziły w 2011 roku do wprowadzenia kolejnych „szczebli” drabiny rekonstrukcyjnej: miejscowej terapii podciśnieniem (negative-pressure wound therapy) i matryc skóry właściwej (dermal matrices) (3).

Miejscowa terapia podciśnieniem polega na wytworzeniu w obrębie rany ciśnienia niższego od ciśnienia atmosferycznego, z jednoczasowym drenażem ssącym zakażonej wydzieliny. Korzyści wynikające z jej zastosowania obejmują pobudzenie i przyspieszenie ziarninowania, zmniejszenie obrzęku wokół rany, krótszy czas gojenia, mniejszą częstotliwość zmiany opatrunków, kontrolę zakażenia i finalnie niższy koszt leczenia rany (4-7).

W leczeniu stopy cukrzycowej większość randomizowanych badań porównujących terapię podciśnieniem z różnymi opatrunkami (m.in. hydrożele, alginaty) wykazała jej przewagę w pobudzaniu gojenia rany i zmniejszenie ilości wykonywanych amputacji (8). Dodatkowo wykazano, że podciśnienie w obrębie rany, poza pobudzeniem ziarninowania i zmniejszeniem powierzchni rany, poprawia ukrwienie podłoża, co ułatwia wgajanie się przeszczepów skóry lub jej substytutów (9).

W leczeniu odleżyn podciśnienie stosowane jest przez kilka dni po usunięciu odleżyny celem przygotowania rany do plastyki płatowej (ewakuacja wysięku, zmniejszenie ilości bakterii, pobudzenie gojenia i zwiększenie ukrwienia), a także, w przypadku powierzchownych odleżyn, jako leczenie przygotowawcze przed pokryciem rany przeszczepem skóry (10).

Właściwości terapii podciśnieniem wykorzystywane są też w leczeniu „otwartego brzucha”, jednak jej skuteczność oceniana w randomizowanych badaniach nie ma przewagi nad powszechnie stosowanymi metodami (11).

Znacznie lepsze wyniki uzyskuje się w leczeniu przewlekłych ran okolicy mostkowej będących następstwem sternotomii. Kilkudniowe leczenie podciśnieniem przyspiesza oczyszczanie i zmniejszanie się rany, zmniejsza odsetek zakażeń, czas hospitalizacji i śmiertelność (12, 13).

Ponadto terapia podciśnieniem zwiększa wgajalność przeszczepu skóry, gdy stosowana jest jednoczasowo (14, 15), zapobiega powstawaniu trudno gojących się ran po otwartych złamaniach podudzia (16, 17) oraz powoduje ziarninowanie w obrębie małych ubytków z odsłonięciem kości, ścięgien, a nawet stabilizatorów złamań (18, 19).

Matryca skóry właściwej zbudowana jest z kolagenu i siarczanu chondroityny. Po kilku tygodniach ulega waskularyzacji od podłoża w takim stopniu, że możliwe jest usunięcie zewnętrznej warstwy imitującej naskórek i zastąpienie jej przeszczepem skóry lub uzyskanymi drogą inżynierii tkankowej liniami komórkowymi odtwarzającymi właściwości naskórka (np. keratynocyty, autologiczne komórki naskórka). Uzyskana w ten sposób skóra jest znacznie lepszej jakości, większej grubości i elastyczności niż wgojony przeszczep skóry (20, 21). Dotychczas matryce skóry stosowane były głównie w leczeniu ran oparzeniowych. W ostatnim czasie stosuje się je z powodzeniem w leczeniu ran o słabym ukrwieniu podłoża, uniemożliwiającym wgajanie się przeszczepu skóry (kość bez okostnej, ścięgno bez ościęgna, chrząstka bez ochrzęstnej). W tych przypadkach waskularyzacja matrycy postępuje nie od dna rany, lecz od jej brzegów.

Rekonstrukcja skalpu jest kolejnym przykładem zastosowania matrycy skóry, dającym bardzo dobre wyniki leczenia (22, 23).

Uważa się, że matryce skóry właściwej powinny być stosowane w przypadkach dużych ubytków tkanek z odsłonięciem kości i ścięgien, podczas gdy małe ubytki mogą ulec zagojeniu przy użyciu miejscowej terapii podciśnieniem (3).

Pomimo zachęcających wyników pokazujących różne zastosowanie matryc skóry właściwej należy zaznaczyć, że opisywana w literaturze wgajalność przeszczepu skóry na matrycy waha się od 35-96% i stosunkowo często opisywane są powikłania w postaci krwiaka i infekcji przeszczepu (24, 25).

Reasumując, przedstawione powyżej metody mogą być stosowane wymiennie, w zależności od rodzaju rany, stanu i oczekiwań pacjenta, umiejętności chirurga i zasobności systemu opieki zdrowotnej, a zaproponowana nowa drabina rekonstrukcyjna jest raczej poszerzonym wachlarzem dostępnych metod leczenia ubytków tkanek niż algorytmem postępowania.

Idea przeszczepiania twarzy przestała pozostawać w sferze marzeń od lat 80. ubiegłego wieku, kiedy po wprowadzeniu cyklosporyny nastąpił szybki rozwój badań immunologicznych (26). Od tego czasu do wykonania pierwszego przeszczepu upłynęło 25 lat intensywnych przygotowań, w czasie których rozwiązywano nie tylko problemy immunologiczne i techniczne, ale równie trudne problemy psychologiczne i etyczne.

Przeszczep twarzy, w przeciwieństwie do innych przeszczepianych organów, nie jest „ukryty” w ciele pacjenta. W związku z tym niepowodzenie operacji lub odrzucanie przeszczepu jest widoczne gołym okiem nie tylko dla pacjenta, ale także dla jego otoczenia, co znacznie wpływa na jego psychikę i interakcje społeczne. Poza tym akceptacja nowej twarzy, która będzie swoistą hybrydą twarzy dawcy i biorcy oraz intensywna rehabilitacja pooperacyjna warunkująca powrót funkcji nerwów sprawiają, że do przeszczepu twarzy powinni być kwalifikowani ściśle wyselekcjonowani kandydaci o odpowiednim profilu psychologicznym (27).

Znacznym problemem okazało się też uzyskanie zgody Komisji Bioetycznej. Główne problemy etyczne dotyczyły zagadnień, takich jak: czy niosący za sobą duże ryzyko i długotrwałe konsekwencje przeszczep twarzy jest konieczny, czy nie można go zastąpić innymi metodami rekonstrukcyjnymi, czy nie jest to tylko operacja estetyczna poprawiająca wygląd i jakie są wskazania do jej przeprowadzenia.

W odpowiedzi na te pytania podkreślano, że przeszczep twarzy nie jest zabiegiem estetycznym, ponieważ odtwarza nie tylko formę (wygląd), ale także funkcje twarzy (jedzenie, picie, mówienie, uśmiech, powonienie, całowanie), co umożliwia pacjentowi funkcjonowanie w społeczeństwie i zachowanie dobrostanu psychofizycznego (28).

Pierwszy przeszczep twarzy zastał przeprowadzony 27 listopada 2005 roku przez zespół prof. Dubernard w Amiens we Francji. Od tego czasu we Francji, USA, Chinach i Hiszpanii wykonano jeszcze 12 przeszczepów twarzy różniących się między sobą zakresem i składem (przeszczep skórno-mięśniowy lub skórno-mięśniowo-kostny). Wskazaniami do przeszczepu twarzy były głownie zniekształcenia pourazowe (rany postrzałowe, pogryzienia, upadek z wysokości), zniekształcenia pooparzeniowe i neurofibromatoza (29). Średni czas operacji wynosił 17 h, a w leczeniu immunosupresyjnym stosowano różne kombinacje i dawki prednizonu, takrolimusu, immunoglobulin, mykofenolanu mofetilu i tymoglobulin. W niektórych przypadkach wykonywano także iniekcje komórek szpiku kostnego dawcy i plazmaferezę. Pełna ocena wyników przeszczepiania twarzy nie jest możliwa, ponieważ dotychczas opisano późne wyniki tylko u czterech pacjentów (31-34).

Czucie w obrębie twarzy zaczęło powracać u tych pacjentów średnio po 3 miesiącach, a mimika twarzy po 6, jednak nie u wszystkich w pełnym zakresie.

Wśród powikłań zanotowano odrzucanie przeszczepu, które wystąpiło przynajmniej raz u każdego z pacjentów oraz powikłania związane z przyjmowaniem leków immunosupresyjnych (niewydolność nerek, anemia, trombocytopenia, nadciśnienie, opryszczka, mięczak zakaźny). Istotnym problemem okazało się także przeniesione od dawcy zakażenie cytomegalowirusem i krętkiem bladym. Niektórzy pacjenci wymagali niewielkich wtórnych korekcji obejmujących wycięcie nadmiaru tkanek czy korekcję ektropionu.

Spośród wszystkich pacjentów poddanych transplantacji twarzy do chwili obecnej zmarło dwóch. Pierwszy pacjent zmarł w Chinach, po 2 latach od przeszczepu, a jego śmierć spowodowana była rezygnacją z leczenia immunosupresyjnego. Drugi zmarł we Francji, w wyniku wstrząsu septycznego, który rozwinął się po dwóch miesiącach od jednoczasowego przeszczepu twarzy i kończyny górnej (29).

Na podstawie własnych doświadczeń autorzy przeszczepów twarzy zgodnie powtarzają, że o sukcesie decyduje głównie odpowiedni dobór pacjenta, który musi wykazywać chęć długotrwałej współpracy i intensywnej pooperacyjnej rehabilitacji (34). Wskazaniami do przeszczepu twarzy, poza odpowiednim profilem psychologicznym pacjenta, winny być zniekształcenia twarzy, których leczenie nie jest możliwe z użyciem obecnych technik rekonstrukcyjnych, a więc rozległe zniekształcenia pooparzeniowe i zniekształcenia w obrębie środkowego piętra twarzy (29). Z chwilą opracowania nowych, mniej szkodliwych schematów immunosupresji wskazania do przeszczepu twarzy mogą zostać rozszerzone (gordon). Przyszłe badania naukowe, poza stworzeniem akceptowalnego schematu immunosupresji, powinny mieć na celu określenie cech idealnego kandydata do przeszczepu twarzy oraz opracowanie efektywnego planu rehabilitacji.

W przeciwieństwie do przeszczepu twarzy, przeszczep kończyny górnej, choć budzi mniej dylematów etycznych, stanowi istotny problem ze względu na jego immunogenność (obecność dużej ilości szpiku kostnego dawcy) oraz wywoływane zaburzenia metaboliczne (duża masa tkankowa).

Próby przeszczepiania kończyn podejmowano już w 1964 roku w Ekwadorze, jednak z powodu braku odpowiedniego protokołu leczenia immunosupresyjnego zakończyły się one niepowodzeniem (35, 36). Pierwszy udany przeszczep przeprowadził prof. Dubernard we Francji w 1998 roku (37). Od tego czasu na świecie przeprowadzono ponad 60 przeszczepów jednej lub obu kończyn górnych, różniących się między sobą poziomem zespolenia (od nadgarstka do ramienia) (38).

Dostępne w literaturze prace opisują wyniki przeszczepu 49 kończyn (39, 40).

Kandydatami do przeszczepu byli głównie mężczyźni w wieku 32 lat (od 19-54 lat), a czas obserwacji wynosił od miesiąca do 11 lat. U wszystkich pacjentów w ciągu roku powróciło czucie ochronne, stereognozja u 90%, a dwupunktowa rozdzielczość czucia u 82,3%. Powrót funkcji mięśni rozpoczynał się od grupy zginaczy, poprzez grupę prostowników, a skończywszy na mięśniach wewnętrznych ręki, które podejmowały funkcje nawet po 15 miesiącach (41, 42). Wykonane badania obrazowe mózgu wykazały powrót reprezentacji korowej ręki zarówno w jej części motorycznej, jak i czuciowej (43, 44). Im bardziej obwodowy był poziom transplantacji tym wyniki funkcjonalne były lepsze. Odzyskana funkcja ręki pozwoliła pacjentom na swobodne wykonywanie czynności życia codziennego, a mierzona obiektywnie jakość życia uległa znacznej poprawie u 75% pacjentów. Poza tym, większość pacjentów po intensywnej rehabilitacji zdolna była wrócić do aktywności zawodowej (39, 40, 45).

Powikłania obejmowały głównie epizody odrzucania przeszczepu, które wystąpiły u 85% pacjentów w ciągu pierwszego roku, zakażenia oportunistyczne CMV, Clostridium i wirusem opryszczki (87% pacjentów) i obecne u połowy pacjentów zaburzenia metaboliczne spowodowane długotrwałą immunosupresją (cukrzyca, osteoporoza, niewydolność nerek) (40, 42, 46, 47). Do utraty przeszczepu doszło w 2 przypadkach: w wyniku rezygnacji z leczenia immunosupresyjnego (39, 47) oraz z powodu niedokrwienia spowodowanego przerostem śródbłonka naczyń w następstwie przewlekłego odrzucania przeszczepu (48).

Zachęcające wyniki przeszczepiania kończyny górnej oraz nowoczesne protokoły leczenia immunosupresyjnego spowodowały, że wskazania do przeszczepu stale się rozszerzają. Problematycznym wskazaniem nadal pozostają osoby niewidome, u których, ze względu na brak wzroku, nie jest możliwa prawidłowa rehabilitacja, reorganizacja kory mózgowej i uzyskanie optymalnego wyniku funkcjonalnego (49).

Poza ograniczeniem wiekowym (do 55 lat) większość ośrodków transplantacyjnych w wyborze kandydata kieruje się jego motywacją (chęć długotrwałej współpracy i intensywnej rehabilitacji), która podobnie jak w przypadku przeszczepu twarzy, warunkuje sukces leczenia.

Inżynieria tkankowa jest multidyscyplinarną dziedziną, która wykorzystuje zasady inżynierii i nauk przyrodniczych w celu przywracania, utrzymywania lub poprawiania funkcji tkanek (35, 36, 50, 51). Zastąpienie brakującego lub źle działającego narządu wyhodowanym „na zamówienie”, choć brzmi obiecująco, w dalszym ciągu stanowi wyzwanie dla współczesnych naukowców. Obecne badania koncentrują się głównie na izolacji komórek macierzystych z różnych tkanek, badaniu substancji modulujących ich zachowanie oraz opracowywaniu matryc, które stanowią rusztowanie dla dzielących się komórek (35, 50). Dotychczasowe osiągnięcia inżynierii tkankowej dotyczą niemalże każdej tkanki organizmu, jednak z punktu widzenia chirurgii rekonstrukcyjnej istotne jest omówienie tylko wybranych.

Tradycyjne hodowle skóry polegają na zasiedlaniu naturalnych lub sztucznych matryc skóry właściwej keratynocytami i/lub fibroblastami imitującymi naskórek. Wyhodowana w ten sposób skóra, ze względu na brak komórek macierzystych prekursorowych, nie ma właściwości regeneracyjnych, co skraca jej żywotność i ogranicza zastosowanie (37, 52).

Nowsze metody hodowli skóry w celu odtworzenia warstwy naskórkowej wykorzystują m.in. autologiczne hodowane komórki naskórka (38, 53), epidermalne komórki macierzyste, które wyizolowane z napletków noworodków i wysiane na podłoże kolagenowe mogą różnicować się we wszystkie warstwy naskórka (39, 54) oraz keratynocyty z melanocytami, które są zdolne do odtworzenia barwnikowo zrekonstruowanego naskórka (40, 55). Obiecujące doniesienia dotyczą także tłuszczowych komórek macierzystych, które są zdolne do wytworzenia 3-warstwowej skóry zbudowanej z elementów naskórka, skóry właściwej i tkanki podskórnej (41, 56). Pomimo znacznego postępu w hodowli skóry w chwili obecnej możliwe jest jedynie częściowe odtworzenie jej właściwości fizycznych, a nie wytworzenie pełnowartościowej pod względem funkcjonalnym skóry. Odtworzenie homeostazy w obrębie skóry, termoregulacji, mechanopercepcji czy pigmentacji jest prawdziwym wyzwaniem dla inżynierii tkankowej i będzie krokiem milowym przede wszystkim w leczeniu ciężkich oparzeń (42, 57).

Tłuszczowe komórki macierzyste dzięki dostępności (liposukcja, abdominoplastyka) oraz możliwości różnicowania się w inne komórki pochodzenia mezenchymalnego (kość, mięsień, chrząstka) stanowią obiecujące i niewyczerpalne źródło komórek macierzystych u dorosłych (43, 58). Obecnie, poza korektą blizn, ich główne zastosowanie obejmuje zabiegi powiększania piersi przeszczepem tłuszczu. Dodanie wyizolowanych uprzednio tłuszczowych komórek macierzystych do przeszczepianego tłuszczu zwiększa unaczynienie i przeżywalność komórek tłuszczowych, zmniejszając tym samym stopień ich wchłaniania (44, 45, 59, 60). Udoskonalenie metod otrzymywania tłuszczowych komórek macierzystych i opracowanie matryc zapobiegających utracie kształtu i objętości przeszczepianego tłuszczu zwiększy zakres ich zastosowania (43, 58). Ponadto wykorzystanie ich możliwości różnicowania się w kość, chrząstkę czy mięśnie może stanowić w przyszłości podstawę do wytworzenia bardziej złożonych, wielotkankowych konstrukcji (46, 61).

Ze względu na brak własnego unaczynienia możliwy był znaczny postęp w wytwarzaniu chrząstki. Ostatnio opublikowano zachęcające wyniki leczenia niedorozwoju małżowiny usznej przy użyciu pierwszej wytworzonej drogą inżynierii tkankowej chrząstki. U czterech pacjentów z fragmentów chrząstki niewykształconej małżowiny pobrano autologiczne chondrocyty, które po namnożeniu wszczepiono na 6 miesięcy pod skórę brzucha w celu dalszego rozrostu i dojrzewania. Następnie z otrzymanego w ten sposób bloku chrzęstnego uformowano rusztowanie i wszczepiono w sposób typowy. W okresie 2-5 lat nie stwierdzono oznak resorpcji chrząstki (47, 62). Przy zastosowaniu powyższej metody możliwe było uzyskanie jedynie małej ilości chrząstki, ponieważ dojrzałe chondrocyty mają ograniczoną możliwość proliferacji (48, 63). Dlatego obecne badania koncentrują się na wykorzystaniu mezenchymalnych komórek macierzystych i perichondrocytów jako źródła komórek prekursorowych chrząstki (49, 50, 64, 65).

W ostatniej dekadzie ukazało się wiele publikacji prezentujących próby wytworzenia tkanki kostnej. Prezentowane w nich metody wytworzenia kości różnią się materiałem z jakiego wytwarzane jest rusztowanie (fosforan wapnia, hydroksyapatyt, silikon, kolagen, tytan), komórkami jakimi zasiedlane jest to rusztowanie (osteoblasty, mezenchymalne, tłuszczowe, embrionalne komórki macierzyste, komórki mięśni szkieletowych) oraz obecnością substancji pobudzających kościotworzenie (51, 52, 66, 67). Pomimo licznych badań nie udało się do chwili obecnej ustalić optymalnej kombinacji wyżej wymienionych elementów. W związku z tym zastosowania kliniczne wytworzonej drogą inżynierii tkankowej kości ograniczają się do jednostkowych przypadków leczenia dużych ubytków kości (53, 68), czy dwuetapowej rekonstrukcji szczęki, gdzie w pierwszym etapie wszczepiono bioimplant w mięsień najszerszy grzbietu, który posłużył jako bioreaktor przyspieszający kościotworzenie, a następnie po 7 tygodniach prefabrykowany w ten sposób płat przeniesiono w miejsce ubytku kości (54, 69).

W celu wytworzenia nerwu stosuje się obecnie mezenchymalne komórki macierzyste lub komórki Schwanna, czynniki wzrostu oraz odpowiednie prowadnice nadające odpowiedni kierunek wrastającemu nerwowi. Dotychczasowe badania na zwierzętach, choć zachęcające, nie mogą mieć jeszcze przełożenia klinicznego, ponieważ dopracowania wymaga sposób dostarczania i biodostępność komórek macierzystych (55, 70).

Jak widać, zastosowanie inżynierii tkankowej w chirurgii plastycznej stale się rozszerza. W przyszłości jej osiągnięcia ze względu na pozyskiwanie tkanek de novo (bez uszkadzania miejsca biorczego) mogą stanowić metodę z wyboru w leczeniu rekonstrukcyjnym.

Przy obecnym postępie, jaki dokonuje się w medycynie, bioinżynierii i naukach pokrewnych, przedstawienie wszystkich publikowanych w ostatnim czasie osiągnięć chirurgii plastycznej jest niemożliwe. Omówione powyżej nowe metody leczenia ubytków tkanek, pierwsze doświadczenia z przeszczepianiem twarzy i kończyny górnej, czy dotychczasowe osiągnięcia inżynierii tkankowej to tylko niektóre przykłady postępu, które świadczą o tym, że chirurgia plastyczna, w coraz większym stopniu, zbliża się do realizacji jej odwiecznego celu – restitutio ad integrum.