Extra Cellulaire Matrix componenten / Biomaterialen
Extracellulaire matrix componenten zijn eiwitten die de driedimensionale structuur aan de huid geven, zoals collageenvezels, elastinevezels, en de vulstoffen die daartussen zitten zoals hyaluronzuur en fibrine. Er zijn er nog veel meer, maar dit zijn de belangrijkste.

De huid is een ingewikkeld orgaan, opgebouwd uit levende cellen maar ook uit eiwitten en vetten. De opperhuid bijvoorbeeld (de epidermis) bestaat vooral uit epitheelcellen (keratinocyten). Maar deze keratinocyten zijn gehecht aan een membraan, de basaalmembraan genoemd, die bestaat uit gespecialiseerde eiwitten (verschillende typen collageenvezels). De daaronder gelegen lederhuid (dermis) bevat ook talloze cellen, zoals bindweefselcellen (fibroblasten), vaatwandcellen (endotheel cellen), en cellen van het immuunsysteem (leukocyten, macrofagen, lymfocyten, Langerhanscellen, mestcellen). De structuur van de dermis bestaat echter uit een wijdvertakt en onderling verbonden netwerk van eiwitten, vooral collageenvezels en elastine vezels, maar ook eiwitten zoals hyaluronzuur, fibrine, fibronectine. Deze eiwitten geven de driedimensionale structuur aan de dermis (The Matrix), waarbinnen cellen kunnen leven en zich bewegen, en waarin bloedvaten kunnen ingroeien. Al deze eiwitten samen worden de extracellulaire matrix eiwitten genoemd.

Collageen vezels zijn sterk, ze geven stevigheid aan de huid. De maximale uitrekbaarheid van de huid wordt bepaald door de collageenvezels. Elastine vezels zijn elastisch, ze zijn als elastiekjes uitgespannen tussen de collageenvezels, en ze geven de elasticiteit aan de huid. Elastinevezels zorgen ervoor dat de huid strak gespannen staat om het lichaam, ze zorgen er ook voor dat een wond openspringt als de hechtingen het begeven. Op oudere leeftijd verliezen elastinevezels hun elasticiteit en dan ontstaan er rimpels. Eiwitten als hyaluronzuur vullen de ruimten op, ze binden vocht en vormen een visceuze (glycerine-achtige) substantie. Fibrine is een eiwit dat een belangrijke rol speelt in wondgenezing. Fibrine is als voorloper aanwezig in de bloedvaten, in de vorm van het eiwit fibrinogeen. Als het vat scheurt, bij een verwonding, dan komt fibrinogeen in aanraking met dermale eiwitten zoals collageen en dan wordt het omgezet in fibrine. Fibrine vult de wonden, vormt een dikke laag (wordt ook wel eiwitbeslag genoemd), en vormt uiteindelijk, als het uitdroogt ook de korst op een wond. Kleine wondjes, krasjes en schaafwonden die droog verbonden worden genezen met korstvorming: deze korst bestaat uit uitgedroogd fibrine. Fibrine kan worden beschouwd als het ultieme reparatie eiwit: uitwendig vormt het de korst, daaronder vult het de holte en dient als een tijdelijke matrix voor de cellen die moeten ingroeien om de wond te repareren.

De belangrijkste reparatie cel is de fibroblast: alle bovengenoemde eiwitten worden door de fibroblasten gemaakt. De cellen van het afweersysteem zijn ook belangrijk: leukocyten en macrofagen ruimen dood weefsel en bacteriën op. Ze beschikken daarvoor over enzymen die allerlei materiaal kunnen afbreken. Ook collageen kan worden afgebroken (door collagenasen). Al deze processen worden nauw gereguleerd en aangestuurd door groeifactoren (ook wel cytokinen genoemd). Dit zijn signaal eiwitten die de communicatie tussen cellen verzorgen. De macrofaag lijkt hierin een belangrijke rol te spelen. In het begin, als er veel op te ruimen is, verspreid de macrofaag vooral cytokinen die nog meer ontstekingscellen aantrekken naar het wondgebied. Als het opruimen min of meer voltooid is schakelt de macrofaag over op productie van groeifactoren die gericht zijn op herstel: groeifactoren die de fibroblasten aanzetten tot de productie van extracellulaire matrix eiwitten, en die endotheelcellen aanzetten tot deling en ingroei, zodat er nieuwe bloedvaten gevormd worden.




In de loop der jaren zijn er verschillende pogingen gedaan om wondgenezing te stimuleren door extracellulaire matrix eiwitten aan te bieden. Soms in de vorm van complete stukken dermis van dierlijke herkomst (schapencollageen, rundercollageen). Of als matjes van oplosbaar (biocompatibel) materiaal zoals polyglactin. De oorspronkelijke gedachte was dat deze materialen zouden worden ingebouwd in het weefsel en daar de dermis gingen vervangen. Waarna na verloop van tijd via afbraak en heropbouw door de fibroblasten, nieuw lichaamseigen materiaal zou ontstaan. In sommige gevallen lukt dat, producten van biocompatibel, inert of afbreekbaar materiaal worden op beperkte schaal gebruikt in de chirurgie. Bijvoorbeeld matjes die een buikwand verstevigen na een opengesprongen buikwond, of vaat prothesen om een aorta te repareren. In chronische wonden is het gebruik van ECM componenten in de vorm van lagen of matjes nog niet erg succesvol gebleken. Meestal wordt dit niet ingebouwd in het wondbed maar blijft er als vreemd lichaam opliggen waaronder de wond geneest.

De tweede toepassing, of theorie achter de toepassing is dat het aanbrengen van extracellulaire matrix componenten de wondgenezing kan stimuleren. Er zijn aanwijzingen dat dat het geval is. En er zijn meerdere hypothesen over de manier waarop dat werkt. Een hypothese is dat de ECM eiwitten een interactie aangaan met de fibroblasten en endotheelcellen in het wondbed, in de zin dat contact leidt tot meer ingroei en deling van deze cellen, die samen granulatieweefsel vormen. Een andere hypothese is dat de ECM eiwitten die in de wond komen worden afgebroken door de leukocyten en macrofagen. Hierbij ontstaan allemaal korte eiwitfragmenten. Deze stukjes eiwit (peptide fragmenten) blijken meer leukocyen en macrofagen aan te trekken naar het wondbed.

Er bestaan diverse producten gemaakt uit extracellulaire matrix eiwitten, zoals collageen en hyaluronzuur. Deze ECM producten kunnen, indien van buitenaf aangebracht in het wondbed, de vorming van granulatieweefsel stimuleren. Deze extracellulaire matrices zijn meestal bereid uit dierlijke materialen (varken, rund, hanekam). Voorbeelden van dermale matrices zijn Biobrane, Dermagraft, Hyalofill, Integra, Oasis, Promogran, Promogran Prisma, Suprasorb C en Xelma.

Niet alle producten die in de loop der jaren op de markt zijn gebracht zijn op dit moment nog leverbaar. Sommige producten waren niet succesvol of te duur en zijn weer teruggetrokken van de markt.

Collageen is in diverse ECM materialen verwerkt. Er bestaan sponsachtige wondbedekkers, gemaakt van bewerkt collageen, zoals Suprasorb C (Lohmann & Rauscher). Collageen heeft, naast een mogelijke stimulerende invloed op de wondgenezing, ook de eigenschap dat het de bloedstolling activeert (haemostatische eigenschappen, zie ook onder haemostatische wondbedekkers). Er zijn ook collageen lagen met een stevigere consistentie zoals Integra (Johnson & Johnson), en intacte stukken bindweefsel van dierlijke herkomst, zoals Oasis. Oasis (Biologiq) is een vlies gemaakt van speciaal bewerkte varkensdarm, en bevat collageen en andere ECM eiwitten. Promogran en Promogran Prisma (Systagenix) zijn een combinatie van een collageen matrix en een proteaseremmer. Promogran Prisma bevat daarnaast ook nog zilver. Collageen wordt ook gebruikt als drager voor gekweekte huid. Gekweekte huid equivalenten kunnen bijvoorbeeld bestaan uit een laagje collageen, daarop levende fibroblasten, en daarop levende keratinocyten (epitheelcellen). Een voorbeeld was Dermagraft (Shire), een collageenmatrix ingezaaid met fibroblasten (afkomstig van donoren). Zie verder onder gekweekte huid.

Hyaluronzuur is een van de vulstoffen in de dermis. Deze groep eiwitten worden ook wel aangeduid als proteoglycanen. Hyaluronzuur wordt ook gebruikt in de cosmetische industrie, als filler (vulstof) om rimpels mee weg te spuiten. Het voordeel van hyaluronzuur fillers is dat ze volledig afbreekbaar zijn, en geen gruwelijke ontstekingsreacties veroorzaken zoals andere fillers. Hyaluronzuur kan de wondgenezing stimuleren, met name de vorming van granulatieweefsel. Voor deze indicatie was het beschikbaar in de vorm van de producten Hyaff, Hyalogran en Hyalofill (Convatec). Deze producten zijn nu niet meer verkrijgbaar in Nederland. Heal (Biologiq) is ook een hyaluronzuur product in de vorm van een spray. Ook Xelma, amelogenine (Mölnlycke) is een extracellulair matrix eiwit; het bevat extracellulaire matrix proteinen, propyleenglycol, en alginaat. Xelma is inmiddels niet meer leverbaar.

Biobrane (Smith & Nephew) bestaat uit collageen op een net van nylon en een siliconenmembraan. Van het materiaal kunnen bijzondere vormen worden gemaakt, zoals handschoenen. Het werd vooral toegepast bij de behandeling van complexe brandwonden.

Fibrine wordt ook gebruikt in wondgenezing, namelijk als fibrinelijm. Dit wordt geleverd als een 2 componentenlijm, in dubbele spuitjes waarbij in de ene spuit fibrinogeen zit (oplosbaar) en in de andere spuit een component die fibrinogeen omzet in fibrine. Deze fibrinelijm wordt gebruikt als biocompatibele (volledig afbreekbare) weefsel lijm. Ook is fibrinelijm gebruikt als basis voor gekweekte keratinocyten, in het product Bioseed (Baxter). Deze keratinocyten werden in circa 3 weken gekweekt uit een huidbiopt van de patient. De keratinocyten werden aangeleverd als suspensie in de fibrinogeen oplossing, in een tweecomponenten fibrinelijm spuit. Ook Bioseed in van de markt gehaald. Zie verder onder huidlijm en onder gekweekte huid.

Links naar tabel met bestelinformatie:
 - Extracellulaire Matrix Componenten