Introducción

La curación de heridas, un proceso sumamente complejo y dinámico, es consecuencia de múltiples eventos celulares coordinados y superpuestos. Las principales fases del proceso consisten en la hemostasia, la respuesta inflamatoria, la proliferación y la remodelación dérmica. La hemostasia detiene el sangrado inducido por el daño vascular; comienza con la vasoconstricción y es seguida por la agregación plaquetaria y la formación de tapones plaquetarios (hemostasia primaria). Luego, se activa la cascada de la coagulación, convirtiendo el fibrinógeno soluble en filamentos insolubles que forman la red de fibrina (hemostasia secundaria). La capa de plaquetas y la red de fibrina se unen para formar el trombo, que interrumpe el flujo sanguíneo. En la fase inflamatoria participan células residentes y células reclutadas del sistema inmunitario innato y adaptativo; esta fase tiene como objetivo la limpieza de las heridas. Los patrones moleculares asociados con patógenos (pathogen-associated molecular patterns [PPAM]) y los patrones moleculares asociados con peligro (danger-associated molecular patterns [DPAM]) son reconocidos por receptores celulares específicos, como los receptores tipo Toll (TLR); el resultado final es la activación de las células del sistema inmunitario. Los DPAM incluyen restos de ADN y moléculas citoplasmáticas liberadas por células muertas. La interacción entre los TLR y los PPAM o DPAM activa varias vías de señalización intracelular; el resultado final es la síntesis de citoquinas inflamatorias, como el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α, por su sigla en inglés) y la interleuquina (IL)-1, moléculas antimicrobianas y quimioquinas, como CXCL1, CXCL5 y CXCL8. Cuando se produce una lesión, los queratinocitos liberan citoquinas proinflamatorias, como TNF-α, IL-1, IL-6 e IL-8, que estimulan la migración y la proliferación de neutrófilos y macrófagos en el sitio de la herida. En la curación normal de heridas cutáneas, la inflamación suele durar entre 2 y 5 días; finaliza una vez que se eliminan los estímulos dañinos.

A medida que la inflamación disminuye, comienza la fase de proliferación, caracterizada por la reepitelización de la herida, el desarrollo de nuevos vasos sanguíneos y la formación de tejido de granulación, con gran cantidad de fibroblastos, granulocitos, macrófagos, vasos sanguíneos y haces de colágeno que contribuyen en la reconstitución de la estructura y la función de la piel dañada. La reepitelización es estimulada por diversas señales, entre ellas el óxido nítrico, las citoquinas y los factores de crecimiento, liberados por diversos tipos de células en el lugar de la lesión. Durante esta fase, los queratinocitos de los bordes de la herida y las células madre epiteliales de los folículos pilosos proliferan y migran para cubrir la herida. El proceso de migración se detiene cuando las células entran en contacto entre sí y forman nuevas estructuras de adhesión; finalmente se genera una fina capa epitelial que cubre la herida. Diversos factores de crecimiento, como el factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF-A), el factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF) y el factor de crecimiento básico de fibroblastos (bFGF), estimulan la angiogénesis. En esta etapa, las células endoteliales proliferan para formar nuevos vasos que transportan oxígeno y nutrientes al sitio dañado. En respuesta a una lesión, las células endoteliales expresan receptores en su superficie, como la selectina P, la selectina E y las moléculas de adhesión ICAM-1 y VCAM-1, que promueven la adhesión y la infiltración de leucocitos en el sitio dañado. La remodelación es el último paso del proceso de curación, que conduce a la maduración de la herida. Durante esta fase, la neovascularización retrocede y el tejido de granulación es reemplazado por tejido cicatricial. El tejido de granulación está compuesto principalmente de colágeno tipo III, que luego es reemplazado por colágeno tipo I, el componente principal de la piel sana. Este proceso es consecuencia del equilibrio entre la síntesis de colágeno tipo I y la degradación del colágeno tipo III, lo que resulta en la remodelación de la matriz extracelular (MEC).

Sistema inmunitario de la piel

La piel es el órgano más extenso del organismo y representa la primera línea de defensa contra las infecciones; actúa como barrera física, libera biomoléculas e interactúa entre las células residentes y las reclutadas. La piel incluye dos capas estructurales distintas: la epidermis y la dermis. La epidermis es un epitelio estratificado y queratinizado que actúa como barrera física e impide la entrada de sustancias químicas y patógenos. La dermis es un tejido muy vascularizado con folículos pilosos, terminaciones nerviosas y glándulas secretoras. La dermis está compuesta por fibroblastos que sintetizan proteínas de la MEC, que aportan elasticidad y fuerza. Los péptidos antimicrobianos, como las defensinas, contribuyen a generar el PH ácido y las funciones protectoras de la piel. En la piel hay células inmunitarias residentes y otras reclutadas, incluidos mastocitos, células dendríticas, linfocitos y macrófagos. Las células residentes y reclutadas forman el sistema inmunitario de la piel. En caso de lesiones, las células inmunitarias de la sangre periférica son reclutadas en el área dañada e interactúan con las células residentes; la cascada de eventos posteriores tiene por objetivo eliminar la lesión y reparar la herida. Los queratinocitos y los melanocitos, junto con las células inmunitarias reclutadas, desempeñan funciones cruciales para una respuesta inmunitaria adecuada contra potenciales patógenos. Las bacterias que colonizan las heridas pertenecen principalmente a las familias Staphylococcaceae y Pseudomonaceae. En particular, las bacterias pertenecientes al género Staphylococcus son las primeras en invadir las heridas, seguidas por bacterias gramnegativas, como Pseudomonas spp., E. coli, Klebsiella pneumoniae y Enterobacter spp. Los queratinocitos expresan TLR, que reconocen los PPAM típicos de los organismos patógenos. La activación de los TLR se asocia con la inducción de segundos mensajeros, como los inflamasomas y el NFkB. Además, los queratinocitos liberan diversas citoquinas proinflamatorias, como IL-1, IL-6, interferón gamma (INF-γ) y TNF-α, y quimioquinas, como CCL27, esenciales para la activación y el reclutamiento de las células del sistema inmunitario. Los melanocitos expresan diversos TLR, incluidos TLR1, TLR2 y TLR6, y regulan la respuesta inmune mediante la liberación de diversas citoquinas y quimioquinas, como CCL2 y CCL3, que participan en el reclutamiento de los leucocitos. Además, los melanocitos promueven la fagocitosis de patógenos.

Papel del sistema inmunitario de la piel en la cicatrización de heridas cutáneas

Las plaquetas son las principales células implicadas en la hemostasia. No interactúan con las células endoteliales; en condiciones fisiológicas circulan cerca de la pared vascular. La integridad del endotelio proporciona una barrera que evita la activación y agregación plaquetaria por medio de la liberación de óxido nítrico y prostaciclinas. Las células dañadas liberan vasoconstrictores, como la endotelina, para reducir el sangrado. La vasoconstricción también está regulada por catecolaminas circulantes, adrenalina, noradrenalina y prostaglandinas. Las plaquetas se adhieren al endotelio dañado mediante la interacción entre el receptor plaquetario GPIb-IX-V y el factor von Willebrand (vWF) unido al colágeno. La hemostasia inicia la activación plaquetaria, lo que lleva a la generación de trombina, que contribuye a la formación de un tapón hemostático. Las plaquetas también desempeñan un papel importante en la inmunidad y la inflamación, ya que al estar activadas liberan una gran cantidad de citoquinas y quimioquinas que promueven el reclutamiento de células del sistema inmunitario y regulan los pasos posteriores del proceso de curación. Las plaquetas tienen tres tipos distintos de gránulos citoplasmáticos, que contienen más de 300 moléculas, incluido el factor plaquetario 4, el factor de crecimiento epidérmico, el factor de crecimiento derivado de plaquetas, IL-1, IL-6 y TGF-β, así como quimioquinas, como CXCL1, CXCL8, CCL3 CXCL4, CXCL5 y CXCL7 para neutrófilos, monocitos y fibroblastos. El TGF-β1 estimula la proliferación de queratinocitos, y la remodelación y regeneración de la capa epidérmica. La quimioquina CXCL4 induce la activación de los neutrófilos. La formación de tapones hemostáticos y el reclutamiento de células inmunitarias, mediados por plaquetas activadas, evitan el pasaje de microbios al torrente sanguíneo. Las plaquetas vinculan las respuestas inmunes innatas y adaptativas, y expresan moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) de clase I en su superficie. Estudios in vitro mostraron que las biomoléculas derivadas de plaquetas promueven la reparación de tejidos y facilitan el proceso de curación de heridas al estimular la polarización de macrófagos fenotipo M2.

Los neutrófilos son las primeras células del sistema inmunitario en migrar al sitio de la lesión y siguen siendo las células más abundantes en las primeras 24 h. Los neutrófilos degradan y eliminan patógenos mediante la liberación de sustancias antimicrobianas, especies reactivas de oxígeno (ROS) y proteasas contenidas en gránulos citoplasmáticos. Los gránulos azurófilos (gránulos primarios) son ricos en peroxidasa, azurocidina, lisozima y defensinas, mientras que los gránulos secundarios tienen lactoferrina, metaloproteasas (MMP-8) y catelicidina (hCAP-18), una proteína antimicrobiana. Los neutrófilos fortalecen sus capacidades antimicrobianas mediante la formación de trampas extracelulares de neutrófilos (NET, por su sigla en inglés), con niveles locales altos de moléculas citotóxicas. Sin embargo, experimentos in vitro y con modelos con animales mostraron que las NET ejercen un papel crucial en la patogénesis de algunas enfermedades metabólicas, autoinmunes, autoinflamatorias y sépticas que aumentan la morbilidad y la mortalidad. Los neutrófilos son importantes en el proceso de reparación de heridas. En el proceso normal de curación, los neutrófilos del lugar de la herida sufren apoptosis después de cumplir sus funciones. Los macrófagos fagocitan los neutrófilos apoptóticos y participan en la resolución inflamatoria. De hecho, la actividad excesiva de los neutrófilos y la persistencia en el sitio de la herida dan como resultado un estado inflamatorio prolongado y heridas crónicas. Los macrófagos son fundamentales para la cicatrización de heridas y la regeneración de tejidos. En la piel intacta, los macrófagos residentes funcionan como centinelas homeostáticos. En presencia de lesiones cutáneas, los PPAM y los DPAM estimulan la polarización de los macrófagos residentes al fenotipo proinflamatorio M1 o macrófagos activados clásicamente, con liberación de citoquinas, como IL-1β, IL-12, TNF-α, IL-6 e IL-23. Los macrófagos M1 pueden activar los linfocitos T debido a la abundancia de moléculas del MHC de clase I y clase II, así como de moléculas coestimuladoras CD80/CD86 en su superficie. Además, los macrófagos M1 previenen la infección, por medio de la fagocitosis de fagosomas patógenos ricos en ROS. Los macrófagos proinflamatorios también secretan metaloproteinasas, incluida la MMP-9, que degradan la MEC y el trombo de fibrina. En la medida en que el proceso inflamatorio disminuye, los macrófagos cambian del fenotipo inflamatorio al fenotipo antiinflamatorio M2. Los macrófagos M2, o macrófagos activados de manera alternativa, expresan mediadores antiinflamatorios como IL-10, TGF-β, VEGF-A y factor de crecimiento similar a la insulina-1 (IGF-1). También promueven la proliferación de fibroblastos, la síntesis de MEC y la angiogénesis. La transición de M1 a M2 es crucial para resolver la inflamación y lograr la reparación del tejido. En la fase proliferativa, los macrófagos M2 liberan TGF-β, VEGF-A y otras citoquinas que desencadenan la transición de fibroblastos a miofibroblastos, con la liberación de metaloproteinasas que degradan la matriz provisional y sintetizan componentes de la MEC, como fibronectina, colágeno y proteoglucanos, importantes para la formación de tejido de granulación.

Los mastocitos son células del sistema inmunitario que se originan a partir de células progenitoras de la médula ósea CD34⁺/CD117⁺. Están involucrados en procesos inflamatorios y reacciones alérgicas, mediante la liberación de mediadores almacenados en gránulos citoplasmáticos. Los mastocitos activados liberan mediadores vasoactivos y proinflamatorios, entre ellos histamina, triptasa, TNF-α, VEGF-A, IL-6 e IL-8. La triptasa y la histamina inducen vasodilatación e infiltración de neutrófilos y mediadores de la inflamación en el sitio de la lesión. La triptasa promueve la migración y proliferación de fibroblastos y estimula la liberación de proteínas de la MEC. Por lo tanto, los mastocitos liberan mediadores que son relevantes no solo en la fase inflamatoria, sino también en las últimas etapas del proceso de curación de la herida. En la fase inflamatoria del proceso de curación se reclutan linfocitos colaboradores (Th) 1 en el lugar de la herida que liberan citoquinas proinflamatorias. Las células Th1 también apoyan el proceso inflamatorio al promover la polarización de macrófagos fenotipo M1. Los linfocitos Th2 producen citoquinas, como IL-4, IL-5, IL-13 e IL-10, que inducen la síntesis de colágeno por parte de los fibroblastos. Las IL-13 e IL-4 son los principales estimuladores del depósito de MEC. La transición de la respuesta inflamatoria de tipo 1 al proceso reparador de tipo 2 es fundamental para la cicatrización de heridas. Diversos estudios mostraron que la IL-22, producida por dos subgrupos de linfocitos T (Th17 y Th22), contribuye fuertemente en el proceso de reparación de la piel. En particular, la IL-22 estimula la formación de nuevos vasos sanguíneos y de tejido de granulación y la proliferación de queratinocitos, promoviendo la reepitelización. Por su parte, las células T reguladoras (Treg) reducen de la respuesta inflamatoria durante el proceso de curación. Estas células liberan citoquinas, como IL-10 y TGF-β, que estimulan la polarización de los macrófagos M2 y suprimen la respuesta inflamatoria. Las Treg también participan en la fibrosis patológica de los queloides. En ratones, una población de células T γδ residentes en la epidermis con morfología dendrítica participa en el mantenimiento de la homeostasis de la piel y la promoción de la reparación de heridas mediante la liberación del factor de crecimiento similar a la insulina-1 (IGF-1), factor estimulante de colonias de granulocitos y macrófagos (GM-CSF), IL-17, IL-13 y varias quimioquinas que mantienen la supervivencia de los queratinocitos y promueven el reclutamiento de leucocitos. Las células de Langerhans (CL) son células presentadoras de antígenos profesionales de origen mieloide residentes en la epidermis. Las CL expresan constitutivamente MHC de clases I y II y presentan antígenos a los linfocitos T CD8⁺ y CD4⁺. La membrana de las CL es rica en estructuras que permiten la adhesión a las células T o actúan como coestímulos para su activación (CD80, CD86). Cuando se exponen a mediadores de la inflamación y otros activadores, las CL migran desde la epidermis a los ganglios linfáticos para activar la respuesta inmune adaptativa. Las CL activadas aumentan la expresión de moléculas MHC-II y promueven la activación de las células T. El papel de las CL en el proceso de reparación de heridas no se conoce con precisión, pero la información en conjunto sugiere que podrían inhibir la proliferación en la epidermis. Las células dendríticas dérmicas migran a los ganglios linfáticos y actúan como células presentadoras de antígenos a las células T, de manera similar a las CL; existen células dendríticas convencionales tipo 1 y células convencionales tipo 2, con funciones distintivas. Las células dendríticas plasmocitoides solo se observan en la piel en condiciones inflamatorias.

Células inmunitarias y remodelación de la cicatrización de heridas

La remodelación representa la última etapa del proceso de reparación de la herida y se caracteriza por la regresión de la angiogénesis, la sustitución del colágeno tipo III por colágeno tipo I y la transición del tejido de granulación a tejido cicatricial. Además, la mayoría de las células implicadas en las etapas anteriores sufren apoptosis. Las principales células implicadas en esta fase son los miofibroblastos y los macrófagos, que liberan MMP que inducen reorganización de la MEC. Además, los macrófagos presentes en el sitio de la herida, con fenotipo fibrolítico, degradan el exceso de fragmentos de la MEC y fagocitan células muertas y desechos. En un proceso de reparación normal, al final de la fase de remodelación, los miofibroblastos también sufren apoptosis y son fagocitados por los macrófagos. La falla de la apoptosis se asocia con la formación de cicatrices hipertróficas.

Conclusión

La desregulación de la actividad de las células inmunitarias en cualquier etapa del proceso de reparación de heridas puede asociarse con heridas crónicas, heridas hipertróficas o queloides. Las heridas crónicas, hasta la fecha, representan una causa importante de morbilidad y mortalidad. De hecho, un rasgo característico de las heridas crónicas es la presencia de un proceso inflamatorio crónico, debido a la presencia prolongada de células proinflamatorias en la herida. Las estrategias moduladoras del sistema inmunitario podrían constituir un enfoque terapéutico innovador para el tratamiento o la prevención de heridas crónicas.