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Où se produit la vasoconstriction dans les membres ?

Où se produit la vasoconstriction dans les membres ?


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En cas de froid ou de choc, les vaisseaux sanguins d'une personne se contractent afin de conserver la chaleur ou de déplacer le flux sanguin pour protéger les organes vitaux. Je suis intéressé par le mécanisme par lequel cela est réalisé. Cela se produit-il sur toute la longueur du membre ou existe-t-il des « points de pincement » (par exemple, est-il possible d'avoir simplement un point de vasoconstriction juste en dessous de l'épaule qui réduirait le flux sanguin vers l'ensemble du bras) ? Ai-je raison de penser que la réponse est neurologique plutôt qu'endocrinologique ?


La réduction du flux sanguin vers une région du corps se produit par le biais de 2 mécanismes principaux.

1) Les fibres musculaires lisses de la couche médiane des artères se contractent et réduisent le diamètre de l'artère, limitant le flux sanguin en raison d'une résistance accrue (c'est le mécanisme de la réponse de @agrimaldi).

2) Les fibres musculaires lisses à orientation circulaire à la jonction d'une métartériole (l'extrémité distale d'une artériole) et d'un lit capillaire forment un sphincter précapillaire, qui sert de valve et empêche le flux sanguin dans le lit capillaire.

Donc pour répondre à ta question, c'est les deux. Le rétrécissement des artères se produirait de manière plutôt continue à travers le membre, mais il existe des « points de pincement » où les métatérioles rejoignent les lits capillaires.

Les systèmes endocrinien et nerveux sont assez intégrés, donc dans la plupart des cas, ce serait le résultat des actions des deux systèmes.


La vasoconstriction est un phénomène qui peut être causé par de nombreux facteurs, des événements mécaniques (comme les étirements) aux hormones (épinéphrine, neurépinéphrine, angiotensine…). Mais quelle qu'en soit la cause, le résultat final est une augmentation de la concentration de calcium intracellulaire dans les cellules musculaires lisses (qui composent les artères et les veines). Il semble donc que la constriction ne se produise pas en des points spécifiques mais plutôt tout au long du membre. De plus, les récepteurs de l'angiotensine se trouvent en forte concentration dans les cellules musculaires lisses [1], ce qui suggère que chacune de ces cellules a la capacité de changer sa morphologie afin d'induire une vasoconstriction.

Quant à votre deuxième point, je pense que la réponse est autant endocrinologique que neurologique, puisqu'elle implique à la fois des régulations périphériques et centrales. (Eh bien, en passant, les systèmes endocriniens n'ont rarement aucune interaction avec les systèmes centraux).

Récepteurs de l'angiotensine : distribution, signalisation et fonction


Changements liés à l'âge dans la thermoréception et la thermorégulation

Rétention de chaleur autonome par vasoconstriction périphérique

La vasoconstriction périphérique est une réponse autonome importante à l'exposition au froid, qui limite le transfert de chaleur du noyau vers l'environnement à travers la peau. La vasoconstriction périphérique est plus dépendante de la température centrale que de la température de la peau (cf. Bulcao et al., 2000 Cheng et al., 1995 Daanen, 1996 Grahn et al., 1998 ). La vasoconstriction cutanée est principalement contrôlée par la partie sympathique du système nerveux autonome. La plupart des activations sympathiques favorisent la vasoconstriction. Pendant le stress dû au froid, la noradrénaline est libérée par les terminaisons nerveuses sympathiques et induit une vasoconstriction via les récepteurs α ou une vasodilatation via les récepteurs . La peau des extrémités contient principalement α2 récepteurs et montre ainsi une forte vasoconstriction (cf. Frank et al., 1997 Kellogg et al., 1989). En revanche, la capacité vasoconstrictrice du visage est faible, ce qui entraîne une perte de chaleur mal atténuée de ce site lors d'une exposition au froid (cf. MacKenzie, 1996 ).

Lorsqu'il est exposé au froid, l'augmentation du débit sympathique vers la médullosurrénale l'incite à libérer plus d'épinéphrine ainsi qu'un peu de noradrénaline dans la circulation sanguine. Comme mentionné ci-dessus, la norépinéphrine est un puissant agent vasoconstricteur, tout comme l'épinéphrine, mais dans une moindre mesure. D'autres agents vasoconstricteurs puissants sont l'angiotensine, agissant sur toutes les artérioles, et la vasopressine (cf. Guyton, 1991).

Changements liés à l'âge : dans des conditions ambiantes thermoneutres, les personnes âgées ont une température cutanée plus basse aux extrémités (Rasmussen et al., 2001), suggérant une vasoconstriction accrue. La réponse vasoconstrictrice à l'exposition au froid, cependant, est atténuée chez les personnes âgées, plus chez les hommes que chez les femmes, et cela peut être le facteur le plus important impliqué dans une mauvaise défense contre le froid ( Florez-Duquet & amp McDonald, 1998 ). La perte de vasoconstriction liée à l'âge est présente au seuil, au gain et au niveau maximum. Frank et ses collègues (2000) ont démontré que le seuil de vasoconstriction induite par le froid se situe à une température centrale plus basse chez les personnes âgées et que la vasoconstriction maximale est réduite, probablement en raison d'une libération atténuée de noradrénaline. Le mécanisme sous-jacent à la diminution de la vasoconstriction induite par le froid est très probablement une augmentation de la rigidité de la paroi artérielle. Une diminution de la densité des récepteurs α-adrénergiques des muscles lisses a également été démontrée, qui est cependant compensée par une augmentation de l'activité du système nerveux sympathique, laissant le résultat net inchangé (cf. Florez-Duquet & McDonald, 1998).

En résumé, la réponse vasoconstrictrice à évolution retardée et plus lente à un environnement frais contribuera à une température corporelle plus basse et plus variable chez les personnes âgées.


Nageur Solitaire

Cette réponse physiologique a été mentionnée tellement de fois que j'ai décidé qu'elle avait besoin de son propre article spécifique pour se connecter à la section des articles sur la natation en eau froide.

Vasoconstriction périphérique dans les doigts démontrée à l'aide de l'infrarouge, le rouge est le plus chaud, le bleu est le plus froid

Qu'est-ce que la vasoconstriction périphérique?

Après immersion dans l'eau froide, le flux sanguin est réduit dans les membres humains et la peau.

Pourquoi la vasoconstriction périphérique arriver?

La vasoconstriction périphérique se produit pour permettre au corps de retenir la chaleur centrale plus longtemps comme protection contre l'hypothermie en permettant à la peau d'agir comme une couche isolante entre les organes centraux et l'eau.

Il permet également de fournir plus d'oxygène aux organes importants et sensibles à l'oxygène tels que le cœur et le cerveau.

Quand la vasoconstriction périphérique arriver?

Immédiatement en entrant dans l'eau froide, il est déclenché par des récepteurs froids (également appelés thermorécepteurs, qui sont différents types de nerfs détectant la chaleur ou le froid) dans la peau. Le corps n'a pas besoin d'être complètement immergé, il suffit d'avoir le bas des jambes dans l'eau froide.

Une partie du corps n'est-elle pas affectée par vasoconstriction périphérique ?

La tête n'est pas affectée. (La perte de chaleur pendant l'immersion dans l'eau froide est la plus importante dans la tête, le cou, le haut de la poitrine et l'aine).

A quelle température de l'eau la vasoconstriction périphérique arriver?

Certaines sources semblent indiquer que la vasoconstriction périphérique se produit à des températures inférieures à la température critique inférieure (LCT). La température critique inférieure est la température à laquelle la chaleur quittera le corps indépendamment de la vasoconstriction périphérique. Le LCT peut atteindre 35º Celsius (95º Fahrenheit), bien que cela soit basé sur une personne qui ne nage pas. Pour les nageurs, le LCT est affecté par de nombreux autres facteurs tels que la taille du corps, la graisse sous-cutanée, le taux métabolique, le travail musculaire et le vent. Dans l'eau à température thermo-neutre, c'est-à-dire l'eau entre 35 °C et la température corporelle, la vasoconstriction périphérique à elle seule est suffisante pour retenir la chaleur corporelle centrale.

Il est important de noter que la différence entre la température de l'eau et celle de l'air ambiant joue un rôle important. Pour les nageurs acclimatés au froid, le LCT sera beaucoup plus froid que 35º. Les études scientifiques sur l'hypothermie dans l'eau froide utilisent 18 °C (64 °F) comme niveau supérieur de l'eau « froide ».

Quels sont les effets de la vasoconstriction périphérique ?

  • Toute la surface du corps deviendra froide et la peau sera moite, même lorsque la température centrale normale est maintenue. (J'ai mesuré ma propre température cutanée à 17° Celsius après une baignade alors que je me sentais encore bien et vous pouvez voir sur l'image ci-dessous qu'après une courte baignade, le sujet dépassait à peine les 17° Celsius).
  • Les doigts et les orteils deviendront blancs.
  • La pression artérielle va augmenter.
  • Il y aura un désir soudain d'uriner (en raison de l'augmentation de la pression artérielle). C'est ce qu'on appelle la diurèse d'eau froide (alias “pourquoi dois-je faire pipi après la baignade ?“)
  • Les effets à plus long terme ou plus graves tels que la perte de contrôle moteur et les frissons, etc. sont des effets de l'hypothermie.

Vasoconstriction périphérique dans le corps démontrée à l'aide de l'infrarouge – les zones bleues sont les plus froides

Combien de temps dure la vasoconstriction périphérique ?

La vasoconstriction périphérique n'est pas un processus continu. Un article de recherche indique que l'immersion dans l'eau froide peut également provoquer une réponse paradoxale d'une vasodilatation périphérique récurrente intermittente (Vasodilatation induite par le froid ou CIVD), qui ouvre les vaisseaux sanguins et accélère la perte de sang. Cela semble alterner avec une vasoconstriction périphérique avec le cycle se répétant de trois à cinq fois par heure.

Quand la vasoconstriction périphérique arrêter?

Un facteur important de la vasoconstriction périphérique est qu'elle s'arrête peu de temps après avoir quitté l'eau et que la personne retrouve une position debout. Il en résulte l'effet bien connu d'Afterdrop pour les nageurs en eau libre. L'afterdrop se produit parce que le sang froid à la périphérie qui agissait auparavant comme couche barrière et protection s'écoule rapidement dans le noyau plus chaud et provoque une baisse soudaine de la température des organes internes.


Veines

Veines sont définis comme des vaisseaux sanguins qui transportent le sang vers le cœur. Le sang qui circule dans les veines n'est pas sous pression du cœur qui bat. Il obtient de l'aide pour se déplacer par l'action de compression des muscles squelettiques, par exemple, lorsque vous marchez ou respirez. Il est également empêché de refluer par des valves dans les plus grosses veines, comme illustré à la figure 14.4.3. et comme on le voit sur l'image échographique de la figure 14.4.4. Les veines sont appelées vaisseaux sanguins capacitifs, car la majorité du volume total de sang du corps (environ 60 %) est contenue dans les veines.

Figure 14.4.3 Les deux volets qui composent une valve veineuse ne peuvent s'ouvrir que dans une seule direction, de sorte que le sang ne peut circuler que dans une seule direction à travers la veine. Figure 14.4.4 Ici, vous pouvez voir la valve veineuse s'ouvrir et se fermer pour permettre au sang de s'écouler plus près du cœur à chaque contraction du muscle squelettique environnant.

La plupart des veines transportent du sang désoxygéné, mais il existe quelques exceptions, dont les quatre veines pulmonaires. Ces veines transportent le sang oxygéné des poumons vers le cœur, qui pompe ensuite le sang vers le reste du corps. Dans pratiquement toutes les autres veines, l'hémoglobine est relativement insaturée en oxygène (environ 75 pour cent).

Figure 14.4.5 Les veines caves supérieure et inférieure sont les plus grosses veines du corps. Ils délivrent du sang désoxygéné directement dans l'oreillette droite.

Les deux plus grosses veines du corps sont la veine cave supérieure - qui transporte le sang du haut du corps directement vers l'oreillette droite du cœur - et la veine cave inférieure, qui transporte le sang du bas du corps directement vers l'oreillette droite (illustré dans 14.4.5). Comme les artères, les veines forment un système complexe et ramifié de vaisseaux plus gros et plus petits. Les plus petites veines sont appelées veinules. Ils reçoivent le sang des capillaires et le transportent vers de plus grosses veines. Chaque veinule reçoit du sang de plusieurs capillaires. Voir les principales veines du corps humain sur la figure 14.4.6.

Figure 14.4.6 Ce diagramme montre le cœur et les veines principales du système cardiovasculaire. Les artères pulmonaires sont incluses dans le schéma car, comme les veines, elles transportent du sang désoxygéné.


Résumé

Contexte et objectif Certains patients victimes d'un AVC se plaignent d'une sensation désagréable de froid dans le bras hémiplégique. Cette étude visait à déterminer la prévalence de ce symptôme et les caractéristiques associées.

Méthodes Un questionnaire sur les symptômes des bras a été envoyé aux patients au moins 12 mois après un AVC. La dystrophie sympathique réflexe (DSR) a été diagnostiquée si quatre symptômes typiques étaient présents dans le bras.

Résultats Cent patients ont été recrutés et 75 réponses complètes ont été reçues. L'âge moyen des patients était de 74 ans et le délai moyen depuis l'AVC était de 19 mois. Quarante patients (53%) ont présenté une froideur unilatérale dans le bras hémiplégique. Chez 14, cette sensation était constante et 10 ont évalué le symptôme comme gênant. Le symptôme s'est développé dans un délai médian d'un mois après l'AVC, mais seuls 13 patients (32 %) ont demandé conseil à un médecin. Les symptômes sensoriels et les douleurs aux bras et aux épaules étaient fréquents, mais les seuls symptômes associés au froid étaient un engourdissement (P<.001) et changement de couleur (P<.05). Quinze patients remplissaient les critères diagnostiques de la DSR, 13 d'entre eux n'avaient de froid que dans le bras hémiplégique.

Conclusion Une sensation de froid dans le bras hémiplégique est fréquente et pénible. Elle est associée à un engourdissement et à des changements de couleur dans le bras. Certains cas sont causés par la DSR, mais d'autres patients ont une froideur qui peut être due à d'autres causes telles qu'une anomalie vasomotrice.

Un certain nombre de phénomènes unilatéraux se produisent dans le bras hémiplégique après un accident vasculaire cérébral. 1 2 3 4 Nous avons remarqué que certains patients se plaignent d'une sensation de froid désagréable dans le bras affecté. La fréquence à laquelle le symptôme survient et son importance pour les patients après un AVC ne sont pas connus. Le froid a été hautement considéré comme un symptôme important par rapport aux autres symptômes causés par un accident vasculaire cérébral dans une étude, mais les chiffres étaient faibles. 5 Les patients souffrant de froid dans le bras hémiplégique ont un flux sanguin réduit vers la main et un réchauffement anormal après une épreuve d'effort au froid. 5 Ces changements vasomoteurs peuvent être responsables de la sensation de froid, mais d'autres mécanismes peuvent être importants, notamment les troubles sensoriels ou perceptuels causés par l'accident vasculaire cérébral, la dystrophie sympathique réflexe (DSR) ou simplement l'inactivité.

Les objectifs de cette étude étaient de déterminer la prévalence du froid dans le bras hémiplégique et d'identifier toutes les caractéristiques associées qui pourraient améliorer notre compréhension des raisons pour lesquelles certains patients victimes d'un AVC développent ce symptôme.

Sujets et méthode

Un questionnaire a été conçu pour obtenir des détails sur les patients et les symptômes actuels dans les bras. Une seule question standard consistait à détecter la présence de chacun des symptômes. Plusieurs questions supplémentaires sur les symptômes de froid et de douleur ont été utilisées pour obtenir plus de détails. La conception globale était courte (trois feuilles de format légal), simple et produite en gros caractères. Le questionnaire a d'abord été utilisé à titre d'essai par six patients hospitalisés ayant subi un AVC et s'est avéré clair et sans ambiguïté. Le questionnaire a ensuite été envoyé aux patients victimes d'AVC vivant à domicile.

Les sujets étaient des patients consécutifs atteints d'hémiplégie, âgés de 60 ans ou plus, qui avaient obtenu leur congé d'un hôpital général de district après un nouvel AVC. L'AVC a été défini selon les critères de l'Organisation mondiale de la santé. 6 Les patients ont été recrutés dans tous les services de l'hôpital et avaient subi un accident vasculaire cérébral qui avait causé un nouveau handicap (entraînant une diminution du score de l'indice de Barthel modifié par rapport au score avant l'admission).

Le questionnaire a été envoyé aux patients au moins 1 an après l'AVC car nous avions observé que le symptôme ne se développait pas immédiatement après l'AVC chez de nombreux patients. Ces patients ayant des difficultés de langage ont été évalués par un auteur (A.F.) à l'aide du test de dépistage de l'aphasie Frenchay 7 et n'ont pas été inclus dans l'étude s'ils ne pouvaient pas terminer le test de manière satisfaisante (score <25).

Des tomodensitogrammes crâniens ont été recherchés pour tous les patients ayant répondu au questionnaire. L'étude a été approuvée par le comité d'éthique local. Le questionnaire couvrait les domaines suivants : (1) détails du patient (âge, sexe, médicaments) et détails de l'AVC (2) froid dans les bras (3) symptômes sensoriels (engourdissement, fourmillements) (4) changements cutanés (sécheresse ou peau moite) (5) gonflement et changement de couleur dans le bras affecté (6) douleur à l'épaule et (7) autre douleur au bras (et son site).

La gravité globale du symptôme de froid a été évaluée sur une échelle visuelle analogique de 0 (pas de problème) à 5 (problème grave).

Nous nous sommes particulièrement intéressés à la prévalence du symptôme de froid et à sa relation avec les symptômes sensoriels et la DSR. Le diagnostic de DSR était basé sur les critères décrits par Veldman et al 8 et consistait en la présence des symptômes suivants dans le bras : froid, gonflement, changement de couleur, douleur à l'épaule, douleur au bras, peau sèche et peau moite. . La DSR a été diagnostiquée comme définitive si quatre des symptômes ci-dessus étaient présents et possible si seulement trois étaient présents.

En l'absence de réponse, le patient a été téléphoné et le questionnaire rempli verbalement. Dans certains cas, le patient a préféré envoyer le questionnaire écrit après l'appel téléphonique.

Les résultats ont été analysés pour la différence entre les patients avec et sans froid avec l'utilisation du test χ2.

Résultats

Cent patients ont été recrutés pour l'étude et 82 réponses ont été reçues (3 par enquête téléphonique). Sept des questionnaires retournés étaient incomplets et n'ont donc pas été inclus. Parmi les répondants, 44 étaient des hommes et 31 étaient des femmes, avec un âge moyen de 74 ans (extrêmes, 61 à 88 ans). Trente-cinq patients avaient eu une hémiplégie gauche et 40 une hémiplégie droite. Le délai moyen depuis le début de l'AVC était de 19 mois (extrêmes, 12 à 32 mois). Un scanner crânien avait été réalisé dans 21 cas : 9 patients avaient des infarctus corticaux (8 territoire de l'artère cérébrale moyenne, 1 territoire postérieur), 5 avaient des infarctus sous-corticaux, 4 avaient des infarctus multiples, 2 avaient des hémorragies et 1 scanner était normal.

Quarante-huit patients (64%) avaient froid au bras. Quarante patients (53%) avaient froid uniquement dans le bras hémiplégique, et 8 avaient froid dans les deux bras. D'autres détails ont été obtenus de ces patients présentant une froideur unilatérale du bras hémiplégique. Chez 26 patients, la sensation était peu fréquente, mais chez 14, le symptôme était constamment présent. Sur la base de notre échelle d'évaluation de 0 à 5, le score moyen des symptômes était de 2,4, avec 10 patients évaluant le symptôme comme 4 ou 5 (tableau 1). On peut également voir à partir du tableau 1 que 5 patients avaient un froid sévère constant.

Les mesures prises par les patients pour atténuer le froid comprenaient la chaleur locale (10), le frottement (7), des gants ou l'enveloppement de vêtements (6), ou un mouvement vigoureux du bras (2). Cependant, chez 8 patients, il n'y avait rien que le patient puisse faire pour soulager le symptôme. Le temps médian entre l'AVC et le développement du froid était de 1 mois (intervalle interquartile, 0 à 6). Aucune association n'a été trouvée entre la froideur et le site ou le type d'accident vasculaire cérébral sur la tomodensitométrie, bien que le nombre de tomodensitométries chez les patients présentant une froideur unilatérale était faible (n = 9). Sur les 40 patients présentant une froideur unilatérale, seuls 13 (32 %) avaient parlé du symptôme à un médecin.

Les symptômes sensoriels et perceptuels étaient courants dans l'ensemble du groupe de 75 répondants (tableau 2). Trente-cinq patients avaient un engourdissement et 28 se sont plaints d'un symptôme de fourmillements dans le bras.

Les changements cutanés étaient moins fréquents, avec 26 patients notant une peau anormalement sèche et 10 notant une transpiration excessive du côté hémiplégique. Seuls 15 patients ont eu un gonflement du bras hémiplégique durant un mois ou plus. Des changements de couleur intermittents se sont produits dans le bras hémiplégique dans 16 cas : 9 patients ont signalé une couleur bleue, 3 patients un changement au rouge, 2 un changement au violet et 2 un changement au blanc.

La douleur dans le bras hémiplégique était également courante, avec 43 personnes souffrant de douleurs à l'épaule et 15 ayant des douleurs ailleurs dans le bras. La douleur à l'épaule n'était présente qu'au mouvement chez 25 patients, constante chez 10, nocturne chez 7 et occasionnelle chez 1. Une douleur ailleurs dans le bras était ressentie au niveau du coude ou du haut du bras chez 11 patients, à la main chez 2, à le poignet en 1, et généralisé en 1.

Nous avons également pris en compte la prévalence des symptômes du bras dans le sous-groupe de patients présentant une sensation de froid dans le bras. Huit patients ont eu une sensation de froid dans les deux bras. La signification du symptôme dans ce groupe est moins claire et ils peuvent avoir un trouble généralisé plutôt qu'un trouble spécifiquement lié au bras hémiplégique. Nous avons donc exclu ce groupe de patients lors de l'analyse de l'association des symptômes. Les patients présentant une froideur unilatérale du bras hémiplégique ont signalé plus de symptômes du bras dans l'ensemble que ceux sans froideur (tableau 3). Les divers symptômes du bras ont été analysés dans les groupes avec et sans froid pour évaluer les associations possibles. Le symptôme de froideur unilatérale était associé à un engourdissement (P<.001) et changement de couleur (P<.05). Le froid dans le bras hémiplégique n'était pas associé au côté de l'hémiplégie ou à l'un des autres symptômes.

En utilisant notre classification, nous avons trouvé que 15 patients (20 %) remplissaient les critères diagnostiques de la DSR et 14 (19 %) avaient une DSR possible. Treize patients avec DSR et 11 patients avec DSR possible avaient une froideur unilatérale du bras hémiplégique 16 patients avec une froideur unilatérale dans le bras hémiplégique n'avaient pas de signe de DSR.

Discussion

Plusieurs phénomènes unilatéraux se produisent dans le bras hémiplégique, notamment un clubbing unilatéral, 1 épargne d'arthrite, 2 eczéma unilatéral, 3 et une dose minimale d'érythème réduite pour la lumière UV. 4 Nous avons remarqué que certains patients développent une sensation désagréable de froid au bras hémiplégique, que certains ont du mal à soulager. Nous avons déjà montré que des anomalies vasomotrices existent dans ce groupe de patients présentant une vasoconstriction anormale survenant dans le bras hémiplégique. 5

Les résultats de notre présente enquête montrent que la froideur du bras hémiplégique est courante, étant présente chez 48 (64%) des patients que nous avons étudiés. Cette sensation de froid a été ressentie uniquement dans le bras hémiplégique dans 40 cas (53%). Bien que la plupart de ces patients souffraient de froid au bras par intermittence, chez 14 sujets, le symptôme était constant.

Ce problème n'est pas familier aux cliniciens qui s'occupent de patients ayant subi un AVC. Pourquoi est-ce? Premièrement, le symptôme peut se développer après quelques mois lorsque le patient peut être sorti du suivi hospitalier. Deuxièmement, le symptôme est variable dans sa gravité, et seulement 32 % des patients présentant le problème ont demandé conseil à un médecin.

Il y a probablement plusieurs causes de froid dans le bras hémiplégique. Une possibilité est que la froideur soit causée par RSD. La DSR est un terme désignant un trouble complexe qui survient après un traumatisme direct ou indirect d'un membre. Les caractéristiques de la maladie sont la douleur, une amplitude de mouvement limitée, un œdème et une température et une couleur de la peau altérées. Les symptômes se produisent généralement de manière diffuse dans le membre affecté et sont souvent pires après utilisation. 8 La DSR est difficile à étudier car il n'existe pas de critères diagnostiques standardisés ni de test diagnostique suffisamment sensible et spécifique. 8 De plus, certaines caractéristiques de la RSD peuvent être altérées par l'AVC. Un exemple de ceci est l'augmentation des symptômes des membres après utilisation qui se produit dans la DSR. Cela peut être plus difficile à déterminer chez les patients dont la fonction du bras est limitée après un AVC. Un autre symptôme qui peut être moins spécifique de la DSR après un AVC est la douleur diffuse inexpliquée. Cette douleur peut être due à d'autres causes telles que la douleur centrale (« syndrome thalamique ») après un accident vasculaire cérébral. 9 L'enflure du bras hémiplégique est fréquente mais peut être due à l'inutilisation résultant de l'accident vasculaire cérébral ou peut-être à la suite d'une thrombose de la veine axillaire.

Avec ces limitations à l'esprit, nous avons défini la DSR probable et possible en utilisant une classification similaire à celle de Veldman et al 8 basée sur les symptômes communs de la maladie. On rapporte que la DSR survient chez 12 à 25 % des patients après un AVC. 10 11 Des anomalies vasomotrices surviennent dans de nombreux cas de DSR, mais les changements de température cutanée associés sont variables. 12 13 14 Dans une récente enquête complète auprès de patients atteints de DSR, plus de 90 % des patients ont décrit des changements de température de la peau du membre affecté, mais dans seulement 13 %, le membre était plus froid selon une évaluation objective par les enquêteurs. 8 Cependant, cette étude n'a inclus que 2 patients ayant subi un AVC sur 829 étudiés. Nous avons constaté que parmi les 40 patients présentant une froideur unilatérale, 13 avaient une RSD probable et 11 avaient une RSD possible.

La DSR est associée à la froideur dans le bras hémiplégique, mais 16 patients de notre étude avaient une froideur unilatérale inexpliquée sans autre caractéristique de la DSR. Nous n'avons pas abordé la relation entre la gravité de la paralysie et la froideur dans cette étude. Cependant, le froid n'était pas associé à une paralysie plus sévère dans une étude précédente plus petite. 5 Les seuls symptômes associés au froid unilatéral étaient un engourdissement et un changement de couleur. Cela confirme l'idée que la froideur est liée à des déficits sensoriels chez certains patients, bien que le mécanisme ne soit pas clair. Cependant, si c'était le seul facteur impliqué, on pourrait s'attendre à ce que la froideur soit plus fréquente chez les patients atteints d'hémiplégie gauche, car ces patients sont plus susceptibles de développer des anomalies d'interprétation des entrées sensorielles. Il n'y avait pas une telle association entre le côté de l'hémiplégie et la sensation de froid.

L'instabilité vasomotrice peut provoquer les changements de couleur notés fréquemment par les patients ayant froid. Nos travaux antérieurs ont montré des changements objectifs de la température cutanée et du flux sanguin chez des patients présentant une froideur symptomatique du bras hémiplégique. Les patients souffrant de froid dans le bras hémiplégique avaient un débit sanguin réduit dans la main et un réchauffement anormal après un stress dû au froid par rapport à un groupe sans symptôme de froid. 5 Cela suggère qu'une vasoconstriction anormale est responsable de la sensation de froid dans ce groupe. Après une inspiration profonde ou une toux, une vasoconstriction se produit dans les membres, qui est médiée par la colonne vertébrale. 15 16 Cette vasoconstriction est plus importante chez les sujets tétraplégiques, indiquant une influence inhibitrice descendante sur la zone de la moelle responsable de la réponse. 17 Une vasoconstriction persistante anormale due à un réflexe rachidien expliquerait la diminution du flux sanguin vers la main hémiplégique précédemment rapportée chez les patients ayant froid.

Le meilleur traitement pour ce froid angoissant n'est pas connu, bien que certains patients aient essayé des mesures locales simples telles que frotter, envelopper ou réchauffer le bras. Le RSD se prête à un traitement simple avec des analgésiques, de la chaleur ou des compresses froides. L'exercice pour le membre affecté peut être efficace s'il est commencé tôt au cours de la maladie, mais dans les cas tardifs, il est décevant. 18 D'autres traitements, y compris les vasodilatateurs 19 20 et le blocage local du système sympathique avec des perfusions de guanéthidine ou une sympathectomie, 21 ont été utilisés avec un succès limité.

Si le froid est causé par un déficit sensoriel, il n'existe actuellement aucun traitement connu pour produire un bénéfice.

Chez les patients sans caractéristiques de DSR et de vasoconstriction anormale, certains peuvent bénéficier des vasodilatateurs. Il n'y a pas eu d'essais contrôlés de ces agents chez les patients avec un bras hémiplégique froid, c'est maintenant le sujet de notre recherche actuelle.

Sommaire

Le symptôme de froid dans le bras hémiplégique est fréquent après un accident vasculaire cérébral. Certains patients trouvent cela très pénible, bien que relativement peu se plaignent à un médecin. La froideur peut être produite par un certain nombre de conditions, y compris le RSD et les changements vasomoteurs causés par l'AVC. Le rôle des déficits sensoriels n'est pas clair, bien qu'une sensation de froid soit associée à un engourdissement dans le bras. Tous les cliniciens et thérapeutes qui s'occupent de patients victimes d'un AVC doivent être conscients du problème. Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour trouver des traitements du bras hémiplégique froid qui soient à la fois efficaces et bien tolérés.

Tableau 1. Gravité du symptôme de froideur unilatérale


Métartérioles et lits capillaires

UNE métatériole est un type de vaisseau qui a des caractéristiques structurelles à la fois d'une artériole et d'un capillaire. Légèrement plus gros que le capillaire typique, le muscle lisse de la tunique moyenne de la métartériole n'est pas continu mais forme des anneaux de muscle lisse (sphincters) avant l'entrée des capillaires. Chaque métateriole naît d'une artériole terminale et se ramifie pour fournir du sang à un lit capillaire qui peut être constitué de 10 à 100 capillaires.

Les sphincters précapillaires, des cellules musculaires lisses circulaires qui entourent le capillaire à son origine avec la métartériole, régulent étroitement le flux sanguin d'une métartériole vers les capillaires qu'elle alimente. Leur fonction est critique : si tous les lits capillaires du corps s'ouvraient simultanément, ils contiendraient collectivement chaque goutte de sang dans le corps et il n'y en aurait pas dans les artères, les artérioles, les veinules, les veines ou le cœur lui-même. Normalement, les sphincters précapillaires sont fermés. Lorsque les tissus environnants ont besoin d'oxygène et ont un excès de déchets, les sphincters précapillaires s'ouvrent, permettant au sang de circuler et d'échanger avant de se refermer (voir Figure 5). Si tous les sphincters précapillaires d'un lit capillaire sont fermés, le sang s'écoulera de la métartériole directement dans un voie de circulation puis dans la circulation veineuse en contournant entièrement le lit capillaire. Cela crée ce qu'on appelle un shunt vasculaire. De plus, un anastomose artérioveineuse peut contourner le lit capillaire et conduire directement au système veineux.

Figure 5. Dans un lit capillaire, les artérioles donnent naissance à des métatérioles. Les sphincters précapillaires situés à la jonction d'une métatériole avec un capillaire régulent le flux sanguin. Un canal de voirie relie la métateriole à une veinule. Une anastomose artérioveineuse, qui relie directement l'artériole à la veinule, est représentée en bas.


Qu'est-ce qui peut provoquer une vasoconstriction ou un rétrécissement des vaisseaux sanguins?

Maintenant que nous avons vu ce qu'est la vasoconstriction, passons directement aux causes. La vérité est qu'il existe de nombreux facteurs différents qui peuvent contribuer à la vasoconstriction. La vasoconstriction et la pression artérielle sont étroitement liées. À mesure que les vaisseaux sanguins se contractent, le flux sanguin change, ce qui peut entraîner une augmentation de la pression artérielle. Si la constriction se poursuit, cela pourrait entraîner une hypertension artérielle chronique, qui est un facteur de risque de crise cardiaque et accident vasculaire cérébral.

Voici un aperçu de certaines causes spécifiques de vasoconstriction, à commencer par l'alimentation.

  • Aliments et boissons contenant de la caféine: Le café, le thé, les sodas et les chocolats peuvent en fait rétrécir les vaisseaux sanguins. Alors qu'un peu de caféine ne nuit généralement pas à une personne, trop de caféine peut entraîner une vasoconstriction.
  • Le sel: Le sodium provoque une rétention d'eau et la rétention d'eau augmente le volume de sang dans votre système qui a le potentiel de contracter les vaisseaux. Les personnes qui ont une alimentation riche en sel sont sujettes à la vasoconstriction. Éviter les aliments transformés est une façon de réduire le sodium.
  • Mauvais cholestérol: Les aliments qui contiennent des graisses saturées et trans ont un impact négatif sur la circulation sanguine, il est donc préférable de choisir des aliments contenant du cholestérol sain si vous voulez éviter la vasoconstriction.
  • Glucides raffinés : La consommation d'aliments qui augmentent le taux de glucose peut entraîner une vasoconstriction. Le pain blanc et les pâtes blanches en sont des exemples. Les glucides complexes, tels que les grains entiers, les légumes et les fruits, peuvent vous aider à éviter la constriction des vaisseaux sanguins.
  • Stress et anxiété : La recherche montre que le stress peut avoir un impact sur les vaisseaux sanguins.

Un mode de vie sédentaire peut également exposer les gens à un risque plus élevé de vasoconstriction. Il en va de même pour la toxicomanie, y compris les drogues de la rue. Ci-dessous, nous examinons les médicaments et les substances qui peuvent provoquer une vasoconstriction.

  • Décongestionnants
  • Alcool (Consommation modérée)
  • MSG (glutamate monosodique)
  • Médicaments stimulants
  • Cocaïne
  • Nicotine
  • Tyramine (Substance naturelle dans les aliments)
  • Sympathomimetic drugs (Used to treat hypotension)
  • Vasopressin analogs (Used to treat low sodium levels in blood)

There can be cases where an underlying health issue is causing the vasoconstriction, including some of the health conditions noted below:

  • Raynaud&rsquos disease: Small arteries narrow, limiting blood supply to the skin
  • Buerger&rsquos disease: Swelling and inflammation of the blood vessels
  • Migraine sufferers: Severe headache, accompanied by nausea and vision issues
  • Post-traumatic dystrophy: Pain, swelling, and vasomotor dysfunction of an extremity
  • Inflammatory diseases: Conditions that involve severe inflammation

When we think about vasoconstriction, we have to consider RCVS as well. RCVS stands for reversible cerebral vasoconstriction syndrome. It is a group of disorders that include severe headaches and narrowing of the blood vessels in the brain. While RCVS can be reversed and many patients have been known to recover in a matter of a few months, the diagnosis is often missed. RCVS occurs when there is persistent vasoconstriction and as a result, blood flow and oxygen delivery is reduced to the affected area of the body. When constriction to blood vessels of the brain occurs, it is referred to as cerebral vasoconstriction.

RCVS can lead to serious complications when it is not diagnosed and treated quickly. Stroke is one potential complication.


Vasoconstriction in Athletes

Cold therapy is often used for injuries caused during sports or in athletes. Cold therapy is nothing but induced vasoconstriction in the injured area as well as its surroundings and can actually help in speeding up the healing procedure. Not only does it reduce the swelling and the pain, but also stops the blood flow by constricting the blood vessels so that too much blood isn’t lost. Moreover, lower blood to the injured area reduces the rate of metabolism in that area, thus diminishing the rate of cell death and promoting faster recovery.


Phases of Acute Wound Healing

Haemostasis

Haemostasis occurs immediately following an injury. 5 To prevent exsanguination, vasoconstriction occurs and platelets undergo activation, adhesion and aggregation at the site of injury. Platelets become activated when exposed to extravascular collagen (such as type I collagen), which they detect via specific integrin receptors, cell surface receptors that mediate a cell’s interactions with the extracellular matrix. Once in contact with collagen, platelets release the soluble mediators (growth factors and cyclic AMP) and adhesive glycoproteins, which signal them to become sticky and aggregate. The key glycoproteins released from the platelet alpha granules include fibrinogen, fibronectin, thrombospondin, and von Willebrand factor. As platelet aggregation proceeds, clotting factors are released resulting in the deposition of a fibrin clot at the site of injury. The fibrin clot serves as a provisional matrix. 6 the aggregated platelets become trapped in the fibrin web and provide the bulk of the clot (Figure 23.2). Their membranes provide a surface on which inactive clotting enzyme proteases are bound, become activated and accelerate the clotting cascade.

FIGURE 23.2

Haemostasis Phase. At the time of injury, the fibrin clot forms the provisional wound matrix and platelets release multiple growth factors initiating the repair process.

Growth factors are also released from the platelet alpha granules, and include platelet derived growth factor (PDGF), transforming growth factor beta (TGF-β), transforming growth factor alpha (TGF-α), basic fibroblast growth factor (bFGF), insulin-like growth factor-1 (IGF-1), and vascular endothelial growth factor (VEGF). Major growth factor families are presented in Table 23.1. Neutrophils and monocytes are then recruited by PDGF and TGF-β from the vasculature to initiate the inflammatory response. A breakdown fragment generated from complement, C5a, and a bacterial waste product, f-Met-Leu-Phe, also provide additional chemotactic signals for the recruitment of neutrophils to the site of injury. Meanwhile, endothelial cells are activated by VEGF, TGF-α and bFGF to initiate angiogenesis. Fibroblasts are then activated and recruited by PDGF to migrate to the wound site and begin production of collagen and glycosaminoglycans, proteins in the extracellular matrix which facilitate cellular migration and interactions with the matrix supporting framework. Thus, the healing process begins with hemostasis, platelet deposition at the site of injury, and interactions of soluble mediators and growth factors with the extracellular matrix to set the stage for subsequent healing events. 1 , 2 , 7

TABLE 23.1

Major growth factor families.

Inflammation

Inflammation, the next stage of wound healing occurs within the first 24 hours after injury and can last for up to 2 weeks in normal wounds and significantly longer in chronic non-healing wounds (Figure 23.3). Mast cells release granules filled with enzymes, histamine and other active amines, which are responsible for the characteristic signs of inflammation, the rubor (redness), calor (heat), tumeur (swelling) and dolor (pain) around the wound site. Neutrophils, monocytes, and macrophages are the key cells during the inflammatory phase. They cleanse the wound of infection and debris and release soluble mediators such as proinflammatory cytokines (including IL-1, IL-6, IL-8, and TNF-α), and growth factors (such as PDGF, TGF-β, TGF-α, IGF-1, and FGF) that are involved in the recruitment and activation of fibroblasts and epithelial cells in preparation for the next phase in healing. Cytokines that play important roles in regulating inflammation in wound healing are described in Table 23.2.

FIGURE 23.3

Inflammation Phase. Within a day following injury, the inflammatory phase is initiated by neutrophils that attach to endothelial cells in the vessel walls surrounding the wound (margination), change shape and move through the cell junctions (diapedesis), (more. )

TABLE 23.2

Cytokines involved in wound healing.

In addition to the growth factors and cytokines, a third important group of small regulatory proteins, listed in Table 23.3, has been identified, and are collectively named chemokines, from a contraction of chemoattractive cytokine(s). 8 , 9 , 10 the structural and functional similarities among chemokines were not initially appreciated, and this has led to an idiosyncratic nomenclature consisting of many acronyms that were based on their biological functions, (e.g., monocyte chemo-attractant protein-1 (MCP-1), macrophage inflammatory protein-1, MIP-1), their source for isolation (platelet factor-4, PF-4) or their biochemical properties (interferon-inducible protein of 10 kD a (IP-10), or regulated upon activation normal T-cell expressed and secreted, RANTES). As their biochemical properties were established, it was recognized that the approximately 40 chemokines could be grouped into four major classes based on the pattern of cysteine residues located near the N-terminus. In fact, there has been a recent trend to re-establish a more organized nomenclature system based on these four major classes. In general, chemokines have two primary functions: 1) they regulate the trafficking of leukocyte populations during normal health and development, and 2) they direct the recruitment and activation of neutrophils, lymphocytes, macro-phages, eosinophils and basophils during inflammation.

TABLE 23.3

Chemokine familes involved in wound healing.

Neutrophiles

Neutrophils are the first inflammatory cells to respond to the soluble mediators released by platelets and the coagulation cascade. They serve as the first line of defense against infection by phagocytosing and killing bacteria, and by removing foreign materials and devitalized tissue. During the process of extravasation of inflammatory cells into a wound, important interactions occur between adhesion molecules (selectins, cell adhesion molecules (CAMS) and cadherins) and receptors (integrins) that are associated with the plasma membranes of circulating leukocytes and vascular endothelial cells. 11 , 12 Initially, leukocytes weakly adhere to the endothelial cell walls via their selectin molecules which causes them to decelerate and begin to roll on the surface of endothelial cells. While rolling, leukocytes can become activated by chemoattractants (cytokines, growth factors or bacterial products). After activation, leukocytes firmly adhere to endothelial cells as a result of the binding between their integrin receptors and ligands such as VCAM and ICAM that are expressed on activated endothelial cells. Chemotactic signals present outside the venule then induce leukocytes to squeeze between endothelial cells of the venule and migrate into the wounded tissue using their integrin receptors to recognize and bind to extracellular matrix components. The inflammatory cells release elastase and collagenase to help them migrate through the endothelial cell basement membrane and to migrate into the extracellular matrix (ECM) at the site of the wound. Neutrophils also produce and release inflammatory mediators such as TNF-α and IL-1 that further recruit and activate fibroblasts and epithelial cells. After the neutrophils migrate into the wound site, they generate oxygen free radicals, which kill phagocytized bacteria, and they release high levels of proteases (neutrophil elastase and neutrophil collagenase) which remove components of the extracellular matrix that were damaged by the injury. The persistent presence of bacteria in a wound may contribute to chronicity through continued recruitment of neutrophils and their release of proteases, cytokines and reactive oxygen species. Usually neutrophils are depleted in the wound after 2 to 3 days by the process of apoptosis, and they are replaced by tissue monocytes.

Macrophages

Activated macrophages play pivotal roles in the regulation of healing, and the healing process does not proceed normally without macrophages. Macrophages begin as circulating monocytes that are attracted to the wound site beginning about 24 hours after injury (Figure 23.4). They extravasate by the mechanisms described for neutrophils, and are stimulated to differentiate into activated tissue macrophages in response to chemokines, cytokines, growth factors and soluble fragments of extracellular matrix components produced by proteolytic degradation of collagen and fibronectin. 13 Similar to neutrophils, tissue macrophages have a dual role in the healing process. They patrol the wound area ingesting and killing bacteria, and removing devitalized tissue through the actions of secreted MMPs and elastase. Macrophages differ from neutrophils in their ability to more closely regulate the proteolytic destruction of wound tissue by secreting inhibitors for the proteases. As important as their phagocytic role, macrophages also mediate the transition from the inflammatory phase to the proliferative phase of healing. They release a wide variety of growth factors and cytokines including PDGF, TGF-β, TGF-α, FGF, IGF-1, TNFα, IL -1, and IL-6. Some of these soluble mediators recruit and activate fibroblasts, which will then synthesize, deposit, and organize the new tissue matrix, while others promote angiogenesis. The absence of neutrophils and a decrease in the number of macrophages in the wound is an indication that the inflammatoire phase is nearing an end, and that the proliferative phase is beginning.

FIGURE 23.4

Proliferation Phase. Fixed tissue monocytes activate, move into the site of injury, transform into activated wound macrophages that kill bacteria, release proteases that remove denatured ECM, and secrete growth factors that stimulate fibroblasts, epidermal (more. )

Proliferative phase

The milestones during the proliferative phase include replacement of the provisional fibrin matrix with a new matrix of collagen fibers, proteoglycans, and fibronectin to restore the structure and function to the tissue. Another important event in healing is angiogenesis, the in-growth of new capillaries to replace the previously damaged vessels and restore circulation. Other significant events in this phase of healing are the formation of granulation tissue and epithelialization. Fibroblasts are the key cells in the proliferative phase of healing.

Fibroblast migration

Fibroblasts migrate into the wound in response to multiple soluble mediators released initially by platelets and later by macrophages (Figure 23.4). Fibroblast migration in the extracellular matrix depends on precise recognition and interaction with specific components of the matrix. Fibroblasts in normal dermis are typically quiescent and sparsely distributed, whereas in the provisional matrix of the wound site and in the granulation tissue, they are quite active and numerous. Their migration and accumulation in the wound site requires them to change their morphology and to produce and secrete proteases to clear a path for their movement from the ECM into the wound site.

Fibroblasts begin moving by first binding to matrix components such as fibronectin, vitronectin and fibrin via their integrin receptors. Integrin receptors attach to specific amino acid sequences (such as R-G-D or arginine-glycine-aspartic acid) or binding sites in these matrix components. While one end of the fibroblast remains bound to the matrix component the cell extends a cytoplasmic projection to find another binding site. When the next site is found, the original site is released (apparently by local protease activity), and the cell uses its cytoskeleton network of actin fibers to pull itself forward.

The direction of fibroblast movement is determined by the concentration gradient of chemotactic growth factors, cytokines and chemokines, and by the alignment of the fibrils in the ECM and provisional matrix. Fibroblasts tend to migrate along these fibrils as opposed to across them. Fibroblasts secrete proteolytic enzymes locally to facilitate their forward motion through the matrix. The enzymes secreted by the fibroblasts include three types of MMPs, collagenase (MMP-1), gelatinases (MMP-2 and MMP-9) which degrade gelatin substrates, and stromelysin (MMP-3) which has multiple protein substrates in the ECM.

Collagen and extracellular matrix production

The collagen, proteoglycans and other components that comprise granulation tissue are synthesized and deposited primarily by fibroblasts. PDGF and TGF-β are two of the most important growth factors that regulate fibroblast activity. PDGF, which predominantly originates from platelets and macro-phages, stimulates a number of fibroblast functions including proliferation, chemo-taxis, and collagenase expression. TGF-β, also secreted by platelets and macrophages is considered to be the master control signal that regulates extracellular matrix deposition. Through the stimulation of gene transcription for collagen, proteoglycans and fibronectin, TGF-β increases the overall production of matrix proteins. At the same time, TGF-β down-regulates the secretion of proteases responsible for matrix degradation and also stimulates synthesis of tissue inhibitor of metalloproteinases (TIMP), to further inhibit break down of the matrix. Recent data indicate that a new growth factor, named connective tissue growth factor (CTGF), mediates many of the effects of TGF-β on the synthesis of extracellular matrix. 14

Once the fibroblasts have migrated into the matrix they again change their morphology, settle down and begin to proliferate and to synthesize granulation tissue components including collagen, elastin and proteoglycans. Fibroblasts attach to the cables of the provisional fibrin matrix and begin to produce collagen. At least 20 individual types of collagen have been identified to date. Type III collagen is initially synthesized at high levels, along with other extracellular matrix proteins and proteoglycans. After transcription and processing of the collagen mRNA, it is attached to polyribosomes on the endoplasmic reticulum where the new collagen chains are produced. During this process, there is an important step involving hydroxylation of proline and lysine residues. Three protein chains associate and begin to form the characteristic triple helical structure of the fibrillar collagen molecule, and the nascent chains undergo further modification by the process of glycosylation. Hydroxyproline in collagen is important because it plays a major role in stabilizing the triple helical conformation of collagen molecules. Fully hydroxylated collagen has a higher melting temperature. When levels of hydroxyproline are low, for example in vitamin C-deficient conditions (scurvy), the collagen triple helix has an altered structure and denatures (unwinds) much more rapidly and at lower temperatures. To ensure optimal wound healing, wound care specialists should be sure patients are receiving good nutritional support with a diet with ample protein and vitamin C.

Finally, procollagen molecules are secreted into the extracellular space where they undergo further processing by proteolytic cleavage of the short, non-helical segments at the N-and C-termini. The collagen molecules then spontaneously associate in a head-to-tail and side-by-side arrangement forming collagen fibrils, which associate into larger bundles that form collagen fibers. In the extra-cellular spaces an important enzyme, lysyl oxidase, acts on the collagen molecules to form stable, covalent, cross-links. As the collagen matures and becomes older, more and more of these intramolecular and intermolecular cross-links are placed in the molecules. This important cross-linking step gives collagen its strength and stability, and the older the collagen the more cross-link formation has occurred.

Dermal collagen on a per weight basis approaches the tensile strength of steel. In normal tissue, it is a strong molecule and highly organized. In contrast, collagen fibers formed in scar tissue are much smaller and have a random appearance. Scar tissue is always weaker and will break apart before the surrounding normal tissue.

Angiogensis

Damaged vasculature must be replaced to maintain tissue viability. The process of angiogenesis is stimulated by local factors of the microenvironment including low oxygen tension, low pH, and high lactate levels. 15 Also, certain soluble mediators are potent angiogenic signals for endothelial cells. Many of these are produced by epidermal cells, fibroblasts, vascular endothelial cells and macrophages, and include bFGF, TGF-β, and VEGF. It is now recognized that oxygen levels in tissues directly regulate angiogenesis by interacting with oxygen sensing proteins that regulate transcription of angiogenic and anti-angiogenic genes. For example, synthesis of VEGF by capillary endothelial cells is directly increased by hypoxia through the activation of the recently identified transcription factor, hypoxia-inducible factor (HIF), which binds oxygen. 16 when oxygen levels surrounding capillary endothelial cells drop, levels of HIF increase inside the cells. HIF-1 binds to specific DNA sequences and stimulates transcription of specific genes such as VEGF that promote angiogenesis. When oxygen levels in wound tissue increase, oxygen binds to HIF, leading to the destruction of HIF molecules in cells and decreased synthesis of angiogenic factors. Regulation of angiogenesis involves both stimulatory factors like VEGF and anti-angiogenic factors like angiostatin, endostatin, thrombospondin, and pigment epithelium-derived factor (PEDF).

Binding of angiogenic factors causes endothelial cells of the capillaries adjacent to the devascularized site to begin to migrate into the matrix and then proliferate to form buds or sprouts. Once again the migration of these cells into the matrix requires the local secretion of proteolytic enzymes, especially MMPs. As the tip of the sprouts extend from endothelial cells and encounter another sprout, they develop a cleft that subsequently becomes the lumen of the evolving vessel and complete a new vascular loop. This process continues until the capillary system is sufficiently repaired and the tissue oxygenation and metabolic needs are met. It is these new capillary tuffs that give granulation tissue its characteristic bumpy or granular appearance.

Granulation

Granulation tissue is a transitional replacement for normal dermis, which eventually matures into a scar during the remodelling phase of healing. It is characterized from unwounded dermis by an extremely dense network of blood vessels and capillaries, elevated cellular density of fibroblasts and macrophages and randomly organized collagen fibers. It also has an elevated metabolic rate compared to normal dermis, which reflects the activity required for cellular migration and division and protein synthesis.

Epithelialization

All dermal wounds heal by three basic mechanisms: contraction, connective tissue matrix deposition and epithelialization. Wounds that remain open heal by contraction the interaction between cells and matrix results in movement of tissue toward the center of the wound. As previously described, matrix deposition is the process by which collagen, proteoglycans and attachment proteins are deposited to form a new extracellular matrix. Epithelialization is the process where epithelial cells around the margin of the wound or in residual skin appendages such as hair follicles and sebaceous glands lose contact inhibition and by the process of epiboly begin to migrate into the wound area. As migration proceeds, cells in the basal layers begin to proliferate to provide additional epithelial cells.

Epithelialization is a multi-step process that involves epithelial cell detachment and change in their internal structure, migration, proliferation and differentiation. 17 The intact mature epidermis consists of 5 layers of differentiated epithelial cells ranging from the cuboidal basal keratinocytes nearest the dermis up to the flattened, hexagonal, tough keratinocytes in the uppermost layer. Only the basal epithelial cells are capable of proliferation. These basal cells are normally attached to their neighboring cells by intercellular connectors called desmosomes and to the basement membrane by hemi-desmosomes. When growth factors such as epidermal growth factor (EGF), keratinocyte growth factor (KGF) and TGF-α are released during the healing process, they bind to receptors on these epithelial cells and stimulate migration and proliferation. The binding of the growth factors triggers the desmosomes and hemi-desmosomes to dissolve so the cells can detach in preparation for migration. Integrin receptors are then expressed and the normally cuboidal basal epithelial cells flatten in shape and begin to migrate as a monolayer over the newly deposited granulation tissue, following along collagen fibers. Proliferation of the basal epithelial cells near the wound margin supply new cells to the advancing monolayer apron of cells (cells that are actively migrating are incapable of proliferation). Epithelial cells in the leading edge of the monolayer produce and secrete proteolytic enzymes (MMPs) which enable the cells to penetrate scab, surface necrosis, or eschar. Migration continues until the epithelial cells contact other advancing cells to form a confluent sheet. Once this contact has been made, the entire epithelial mono layer enters a proliferative mode and the stratified layers of the epidermis are re-established and begin to mature to restore barrier function. TGF-β is one growth factor that can speed up the maturation (differentiation and keratinization) of the epidermal layers. The intercellular desmosomes and the hemi-desmosome attachments to the newly formed basement membrane are also re-established. Epithelialization is the clinical hallmark of healing but it is not the final event – remodelling of the granulation tissue is yet to occur.

Recent studies by Sen, et al. have demonstrated that under conditions of hypoxia, HIF-1alpha is stabilized which in turn induces the expression of specific micro RNAs that then down-regulate epithelial cell proliferation (1). Therefore it appears that there are very complex mechanisms involved in the role of oxygen and hypoxia during the process of wound healing.

Remodelling

Remodelling is the final phase of the healing process in which the granulation tissue matures into scar and tissue tensile strength is increased (Figure 23.5). The maturation of granulation tissue also involves a reduction in the number of capillaries via aggregation into larger vessels and a decrease in the amount of glycosaminoglycans and the water associated with the glycosaminoglycans (GAGs) and proteoglycans. Cell density and metabolic activity in the granulation tissue decrease during maturation. Changes also occur in the type, amount, and organization of collagen, which enhance tensile strength. Initially, type III collagen was synthesized at high levels, but it becomes replaced by type I collagen, the dominant fibrillar collagen in skin. The tensile strength of a newly epithelialized wound is only about 25% of normal tissue. Healed or repaired tissue is never as strong as normal tissues that have never been wounded. Tissue tensile strength is enhanced primarily by the reorganization of collagen fibers that were deposited randomly during granulation and increased covalent cross-linking of collagen molecules by the enzyme, lysyl oxidase, which is secreted into the ECM by fibroblasts. Over several months or more, changes in collagen organization in the repaired tissue will slowly increase the tensile strength to a maximum of about 80% of normal tissue.

FIGURE 23.5

Remodelling Phase. The initial, disorganized scar tissue is slowly replaced by a matrix that more closely resembles the organized ECM of normal skin.

Remodelling of the extracellular matrix proteins occurs through the actions of several different classes of proteolytic enzymes pro-duced by cells in the wound bed at different times during the healing process. Two of the most important families are the matrix metalloproteinases (MMPs) (Table 23.4), and serine proteases. Specific MMP proteases that are necessary for wound healing are the collagenases (which degrade intact fibrillar collagen molecules), the gelatinases (which degrade damaged fibrillar collagen molecules) and the stromelysins (which very effectively degrade proteoglycans). An important serine protease is neutrophil elastase which can degrade almost all types of protein molecules. Under normal conditions, the destructive actions of the proteolytic enzymes are tightly regulated by specific enzyme inhibitors, which are also produced by cells in the wound bed. The specific inhibitors of the MMPs are the tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMPs) and specific inhibitors of serine protease are 㬑-protease inhibitor (㬑-PI) and 㬒 macroglobulin.

TABLE 23.4

Matrix metalloproteinases and tissue inhibitors of metalloproteinases.

Summary of acute wound healing

Cellular functions during the different phases of wound healing are regulated by key cytokines, chemokines and growth factors. Cell actions are also influenced by interaction with components of the ECM through their integrin receptors and adhesion molecules. MMPs produced by epidermal cells, fibroblasts and vascular endothelial cells assist in migration of the cells, while proteolytic enzymes produced by neutrophils and macrophages remove denatured ECM components and assist in remodelling of initial scar tissue.


Images

Stage13

Stage14

Historic Images

Fig. 233. Lateral view of a human embryo at the 28th day, showing the Limb Buds, Lateral Edges, and Primitive Segments.

Fig. 234. Development of the Upper Limb.

Fig. 235. Development of the Lower Limb.

Fig. 237. Section of the Arm Bud of a human embryo at the end of the 4th week.

Fig. 238. Schematic Section showing the Origin and Arrangement of the Muscles and Nerves of the Limbs.

Fig. 239. The Distribution of the Posterior Roots of the Spinal Nerves on the Flexor Aspect of the Arm.

Fig. 240. Diagram to show the typical Manner in which the Posterior Nerve Roots are distributed in the Lower Limb.

Fig. 241. Flexor Aspect of the Lower Limb showing the Sensory Distribution of the Segmental or Spinal nerves.

Fig. 242. Diagram of the Pelvic Girdle of a Lizard.

Fig. 243. The Pelvic Girdle of a Human Foetus at the 5th week.

Fig. 244. The Shoulder Girdle of Ornithorynchus.

Fig. 245. The Parts in the Shoulder Girdle of a human foetus which correspond with those of Ornithorynehus.

Fig. 246. The Carpal Bones of a Tortoise.

Fig. 247. The Os Trigenum and Bones of the Tarsus

Fig. 248. The Foetal and Adult (in dotted outline) Forma of the Astralagus contrasted.

Fig. 249. Latissimo-condyloideus Muscle.

Fig. 250. The Morphology of the Short Muscles of the Digits.

Fig. 251. Showing the Origin of the Ligamentum Teres and Reflected Bundle of the Capsular Ligament.

Fig. 252. Showing the Origin of the Crucial Ligaments of the Knee.