Local Treatment of Ischemic Skin Wounds Using a Unique Drug Mixture in Combination with Magnetic Therapy

Alexey G. Terekhov; Терехов Алексей Геннадьевич; Tatyana A. Pankrusheva; Панкрушева Татьяна Александровна; Marina S. Chekmareva; Чекмарева Марина Семеновна; Ekaterina S. Mishina; Мишина Екатерина Сергеевна; Arsen Yu. Grigoryan; Григорьян Арсен Юрьевич; Elena G. Klueva; Клюева Елена Геннадиевна; Ludmila Yu. Zaitseva; Зайцева Людмила Юрьевна

doi:10.18499/2070-478X-2024-17-3-112-119

Local Treatment of Ischemic Skin Wounds Using a Unique Drug Mixture in Combination with Magnetic Therapy

Authors: Terekhov A.G.¹, Pankrusheva T.A.¹, Chekmareva M.S.¹, Mishina E.S.¹, Grigoryan A.Y.¹, Klueva E.G.¹, Zaitseva L.Y.¹
Affiliations:
1. Kursk State Medical University
Issue: Vol 17, No 3 (2024)
Pages: 112-119
Section: Original articles
URL: https://vestnik-surgery.com/journal/article/view/1774
DOI: https://doi.org/10.18499/2070-478X-2024-17-3-112-119
ID: 1774

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Introduction. The main cause of ischemic wounds is peripheral arterial disease (PAD). The overall prevalence of PAD varies within 3-10%, increasing to 15-20% among patients over 70 years of age. The PAD prevalence is slightly higher in men than in women. This problem is crucial for healthcare, since such wounds can lead to the need to amputate the lower extremities in case of ulcerative-necrotic processes and gangrene, being one of the common causes of increased disability and mortality in the population.

The aim of the study was to investigate features of the wound process when healing ischemic skin wounds with local application of a unique mixture of benzalkonium chloride, dexpanthenol and pentoxifylline in combination with magnetotherapy.

Materials and methods. Ischemic skin wounds were simulated on the hind limbs of 90 male Wistar rats (RU Patent for Invention No. 2807383). The animals were divided into three groups based on the features of the treatment performed. In animals of the 1st group, a unique mixture of benzalkonium chloride, dexpanthenol and pentoxifylline was applied to the skin defect; in animals of the 2nd group, magnetotherapy was used; in animals of the 3rd group, the unique medicinal mixture and magnetotherapy were used simultaneously. The analysis of the results included an assessment of the wound area, microcirculation, pH of the wound surface and the local temperature. The results were recorded on the 1st, 3rd, 5th, 8th and 10th days of the study. Microsoft Excel 2014 and Statistica 13.0 programs with the Kruskal-Wallis test were used to process data statistically. Significant differences were considered at p<0.05.

Results. A combination of benzalkonium chloride, dexpanthenol and pentoxifylline with the simultaneous use of magnetic therapy is effective in the treatment of ischemic wounds. The third group showed the greatest effectiveness, where the area of wounds significantly decreased on the 10th day by 1.9 times compared to group 1 and 9.4 times compared to group 2, respectively. The healing rate was also significantly higher in group 3 compared to group 1 (1.3 times) and group 2 (1.7 times), respectively. The third group also showed the best result during the assessment of microhemocirculation and a shift in pH to the slightly acidic side already on the 3rd day; only on the 8th day there were significant differences of 1.1 times between the 1st and 3rd groups.

Conclusions. The use of the specifically developed unique medicinal combination of drugs applied together with magnetic therapy has confirmed its effectiveness if compared with the control treatment groups. This treatment option has a beneficial effect on the healing process of ischemic skin wounds and allows recommending it for further preclinical studies.

Keywords

peripheral arterial diseases, wound healing, wound treatment, benzalkonium chloride, dexapanthenol, pentoxifylline, magnetic therapy

Full Text

Эпидемиологические исследования последних нескольких лет показали, что имеется тенденция к увеличению количества больных, страдающих от заболеваний периферических артерий, доля которых составляет около 19,1 %, из которых около 16,9 % мужчины и 20,5 % женщины [1, 2]. ЗПА играют ключевую роль в возникновении ран в условиях ишемии. Недостаточное кровоснабжение при механических повреждениях мягких тканей препятствует заживлению кожного дефекта, что в свою очередь создает риск развития язвенно-некротических процессов и даже гангрены конечности, а также приводит к необходимости выполнения ампутаций, доля которых составляет около 13,7 - 32,3 случаев на каждые 100 тыс. человек [2]. Последствия такой операции приводят к смертности примерно в 50% случаев в первый год после ее проведения. В свете этих фактов, решение данной проблемы становится особенно важной в современной хирургии.

Несомненно, при лечении таких ран необходимо в первую очередь восстановить артериальный кровоток. Однако, хирургические реваскуляризирующие вмешательства не всегда удаётся выполнить. Местное лечение, в свою очередь, должно быть разнонаправленным [3].

Одним из главных методов в лечении ран является активное противодействие инфекции, вызываемой патогенными и условно-патогенными микроорганизмами. Это достигается путём применения антисептических средств, среди которых стоит выделить бензалкония хлорид. Это вещество с поверхностно-активными свойствами обладает бактерицидным действием в отношении микроорганизмов [4].

Регенерирующая способность раны может быть достигнута препаратами - производными пантотеновой кислоты (дексапантенол и его аналоги).

Декспантенол (производное пантотеновой кислоты) – водорастворимый витамин B, входит в состав коэнзима А. Стимулирует регенерацию кожи, нормализует клеточный обмен и повышает резистентность коллагеновых волокон. При поражении кожи или тканей может наблюдаться повышенная потребность в пантотеновой кислоте, дефицит которой можно компенсировать местным применением декспантенола [5].

При лечении ран в условиях ишемии необходимо также уделять внимание звену терапии, направленному на более активное развитие коллатерального кровоснабжения зоны поражения. Перфузия периферических тканей имеет решающее значение для поддержания клеточного метаболизма и восстановления. Одним из зарекомендовавших себя препаратов, улучшающих микроциркуляцию в области кожного дефекта, является пентоксифиллин и его аналоги.

Пентоксифиллин – производное ксантина, обладает сосудорасширяющим свойством, которое способствует улучшению микроциркуляции и реологии крови, насыщению кислородом гемоглобина эритроцитов, а также обладает противовоспалительным, иммуномодулирующим и антиоксидантным свойствами [6, 7].

В последнее время, в качестве основы для мазей, гелей, плёнок и других раневых покрытий рекомендуют использовать натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ) [8]. Известно, что пленки на основе Na-КМЦ способствуют формированию новой ткани, активно влияют на процессы фибриллогенеза и проявляют сильное стимулирующее действие на репаративные процессы в инфицированных ранах кожи [9]. Кроме того, гели, содержащие Na-КМЦ, применяются в качестве профилактического средства против высыхания брюшины во время операций и образования спаек после операций на органах, покрытых серозной оболочкой [8].

Стандартные подходы в лечении ран в условиях ишемии могут быть дополнены физиотерапевтическими методами, одним из которых является магнитотерапия. Магнитное поле стимулирует ангиогенез, ингибирует высвобождение провоспалительных цитокинов, активирует ферменты, способствующие превращению фиброцитов в фибробласты, синтезирующих коллаген, который, в свою очередь, способствует реэпителизации и закрытию раны [10].

Исходя из вышесказанного, возникает необходимость в комбинированном и разнонаправленном местном лечении ран в условиях ишемии, сочетая при этом одновременно фармако- и физиотерапию.

Цель

Изучить особенности течения раневого процесса при заживлении кожной раны в условиях ишемии при местном применении оригинальной комбинации бензалкония хлорида, декспантенола и пентоксифиллина в сочетании с магнитотерапией.

Материалы и методы

Дизайн исследования

Исследование, проведенное in vivo, было осуществлено с использованием 90 белых самцов крыс породы "Вистар" на базе лаборатории экспериментальной хирургии и онкологии научно-исследовательского института экспериментальной медицины ФГБОУ ВО КГМУ Минздрава России. В рамках исследования проведено разделение животных на 3 группы, по 30 животных в каждой. Крысы, отобранные для эксперимента, были массой 180,0±20,0 г и не проявляли никаких внешних признаков заболевания. Оперативное вмешательство выполняли под ингаляционным наркозом при помощи аппарата "R340, RWD Life Science (КНР)". Для моделирования контаминированных кожных ран в условиях ишемии с использовалась авторская методикиа (патент на изобретение «Способ моделирования кожной раны в условиях ишемии» № 2807383). Исследование проводилось при строгом соблюдении правил асептики и антисептики.

На основании проведенного эксперимента была разработана комбинация лекарственных средств, содержащая бензалкония хлорид - 0,02 г, декспантенол - 5,0 г, раствор пентоксифиллина 2% - 100 г, натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы (Na- КМЦ) - 4,0 г.

Описание медицинского вмешательства

В группе № 1 наносили по 0,5 мл геля разработанной оригинальной лекарственной комбинации на рану каждый день в течение 10 дней.

В группе № 2 накладывалась марлевая повязка на рану без применения лекарственных средств, после чего проводилась магнитотерапия каждый день в течение 10 дней.

В группе № 3 ежедневно, после удаления остатков геля от предыдущей перевязки, наносилась исследуемая комбинация, после чего выполнялся сеанс магнитотерапии каждый день в течение 10 дней.

Для процедуры магнитотерапии использовался магнито-ИК-светолазерный аппарат "Милта-Ф-8-01" (ГОСТу 25052-87) в режиме магнитотерапии. Частоты, применяемые во время лечения, составляли 80, 150, 300, 600, 1500, 5000 Гц, мощность - 50 мВт, продолжительность сеанса - 6 минут (по 1 минуте на каждую частоту).

В каждой из экспериментальных групп проводились ежедневные перевязки раны один раз в сутки в течение 10 дней.

На 1, 3, 5, 8 и 10-е сутки оценивались следующие показатели: площадь ран, микроциркуляция ран, кислотно-щелочное состояние ран (рН), локальная температура ран и активность щелочной фосфатазы [11].

Расчет площади раны был выполнен с использованием программы "Lesion Meter". Микрогемоциркуляторный статус раны и окружающих тканей был измерен с помощью лазерной допплеровской флоуметрии на лазерном анализаторе капиллярного кровотока (модуль LDF100C, Biopac system Inc., США) с применением датчика "TSD-144". pH-метр PH98110 "Kelilong " (Китай) использовался для измерения показателей pH на поверхности раны. Локальная температура раны была измерена с использованием инфракрасного термометра B. Well WF-5000 (Швейцария) [12, 13].

Проведение данного эксперимента было одобрено региональным этическим комитетом ФГБОУ ВО КГМУ Минздрава России (протокол № 7 от 30 ноября 2020 г.). Серии экспериментов, проведенных на животных, условия их содержания соответствовали принципам Страсбургской конвенции по защите прав животных [14].

Статистическая обработка результатов исследования выполнялась с использованием программного обеспечения Microsoft Excel 2014 и "Statistica 13.0". Количественные характеристики были представлены в виде медианы, 25-го и 75-го процентиля (Me (25; 75)). Для множественного сравнения групп использовался тест Краскела-Уоллиса с последующим сравнением средних рангов по группам. Было принято решение, что при значении р<0,05 различия определялись как статистически достоверными.

Результаты

Планиметрическая оценка развития раневого процесса позволила нам провести детальный анализ данных, по результатам которого наиболее значительные изменения показателей площади уменьшения поверхности раны, где разница во времени составила от 31% до 42%, отмечались в группе, получавшей лечение оригинальной лекарственной комбинацией совместно с магнитотерапией (группа №3).

На 10-й день площадь ран в группе «Бензалкония хлорид + декспантенол + пентоксифиллин (местно) + Na-КМЦ + магнит» была в 1,9 раза меньше, чем в группе «Бензалкония хлорид + декспантенол + пентоксифиллин (местно) + Na-КМЦ» и в 9,4 раза меньше по сравнению с группой «Магнит». Эти различия имели статистическую значимость. Результаты исследования представлены на рисунке 1.

Рис. 1. Исследование динамики процента уменьшения площади (ПУП) ран, (%).

Fig. 1. Investigation of the dynamics of the percentage of reduction in the area (PAR) of the wounds, (%).

Примечание / Note: *-p<0,05 при сопоставлении группы № 1 с группами № 2 и № 3 / when comparing group № 1 with groups № 2 and № 3; **-p<0,05 при сопоставлении группы № 2 с группой № 3 / when comparing group № 2 with group № 3.

Проведя анализ полученных данных, мы пришли к выводу о статистически значимом преимуществе в скорости заживления ран (СЗ) использование оригинальной лекарственной комбинации совместно с магнитотерапией (группа №3). Показатели СЗ в этой группе превышали показатели в группе, где использовалась только оригинальная лекарственная комбинация в 1,3 раза и в группе, где использовалась только магнитотерапия в 1,7 раз. Высокая скорость заживления ран в группе № 3 наблюдалась в первые 5 дней эксперимента, что свидетельствует о преимущественной активности оригинальной лекарственной комбинации в сочетании с магнитотерпией в первой фазе раневого процесса (рис. 2).

Рис. 2. Исследование динамики скорости заживления ран у экспериментальных животных в процессе лечения.

Fig. 2. Study of the dynamics of wound healing rate in experimental animals during treatment.

При сравнении показателей исследования микроциркуляции ран в первый и третий день статистически значимых различий между группами не было.

Согласно проведенному исследованию, использование оригинальной лекарственной комбинации совместно с магнитотерпией (группа № 3) при лечении хронических ран приводило к статистически значимому увеличению тканевой микроциркуляции в 1,1 раза, по сравнению с использованием только оригинальной лекарственной комбинации (группа № 1), и в 1,2 раза по сравнению с применением только магнитотерапии (группе № 2). Представленные изменения показателей представлены на рисунке 3.

Рис. 3. Исследование динамики изменения микрогемоциркуляции ран.

Fig. 3. Study of the dynamics of changes in the microhemocirculation of wounds.

При оценке рН ран было отмечено, что в экспериментальной группе № 3, где использовалась оригинальная лекарственная комбинация совместно с магнитотерпией, сдвиг рН в слабо-кислую сторону отмечался уже на 3-й день наблюдения, а в группе № 2, где использовалась только оригинальная лекарственная комбинация только на 8-10 сутки (рис. 4). Статистически значимые различия между группами № 3 и № 1 наблюдались только на восьмые сутки.

Рис. 4. Исследование динамики показателей кислотно-щелочного состояния раневого процесса.

Fig. 4. Study of the dynamics of indicators of the acid-base state of the wound process.

При анализе данных, представленных на рисунке 5, отмечано, что достоверных различий в изменении динамики локальной температуры в первый день исследования между группами не было обнаружено. Однако, были зарегистрированы достоверно более высокие значения местной температуры в группах № 1 и № 3 на 3-й день лечения, по сравнению с группой № 2. На 8-й и 10-й дни в группах № 1 и № 3 были зарегистрированы достоверно более низкие показатели локальной температуры.

Рис. 5. Динамика изменения локальной температуры.

Fig. 5. Dynamics of changes in the local temperature.

Как показали результаты эксперимента, в группе №2 наблюдалось регулярное повышение температуры раневого ложа, то есть она оказалась наименее эффективной. Приведённые изменения показателей на протяжении всего исследования могут свидетельствовать о развитии воспалительного процесса в ране.

Обсуждение

Таким образом, данные, полученные в ходе эксперимента, свидетельствуют о высокой эффективности оригинальной комбинации бензалкония хлорида, декспантенола и пентоксифиллина, иммобилизированных на основе натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы, в сочетании с магнитотерапией, при лечении кожной раны в условиях ишемии.

Изученные нами литературные данные показывают схожие результаты при применении отдельных компонентов нашей комбинации и магнитотерапии, но комплексное применение данных препаратов в сочетании с магнитотерапией ранее не проводилось.

Так, в ходе исследования, проведенного Jin S.G. и соавторами, было установлено, что применение гидроколлоидной повязки с добавлением бензалкония хлорида обладает высокой антимикробной активностью против золотистого стафилококка, кишечной палочки и синегнойной палочки. Кроме того, данная повязка способствует более эффективному заживлению ран и регенерации тканей при, инфекциях и ссадинах у крыс, по сравнению с коммерческими раневыми повязками [15], что соответствует полученным нами результатам.

В ходе проведенных исследований Heise R. и соавторами было обнаружено, что применение декспантенолсодержащей мази способствует более быстрому заживлению поражений от лазера. Определение диаметра поражений показало значительные различия в скорости заживления поражений, обработанных декспантенолсодержащей мазью на первый и второй дни, в сравнении с поражениями, обработанными вазелином. В результате сравнительного исследования было установлено, что использование декспантенолсодержащей мази для послеоперационной обработки кожи с применением лазера приводит к более быстрому затягиванию раны, особенно на ранних стадиях заживления [16], что также нашло отражение в нашем исследовании.

В результате исследования, проведенного Najafi E. и соавторами, было обнаружено, что местное применение пентоксифиллина существенно уменьшает различия в размерах (длине и ширине) пролежней у пациентов в состоянии критической ишемии. Эффект достигается на протяжении временных интервалов по сравнению с пациентами, получающими плацебо. Исследование подтвердило, что у пациентов, получавших 5% мазь пентоксифиллина дважды в день в течение 14 дней, тяжесть и размер пролежней значительно улучшились, по сравнению с пациентами, получавшими плацебо [17].

Работа Amareswari V.H. и соавторов показала, что использование импульсного электромагнитного поля у пациентов, страдающих диабетической ангиопатией, приводит к ускорению заживления раны в 1,5 раза по сравнению с отсутствием лечения. Проведенные исследования показали положительное воздействие магнитотерапии на процесс заживления раны [18].

Заключение

Исходя из анализа планиметрических данных, микрогемоциркуляции ран, кислотно-щелочного баланса и термометрии раневого ложа, можно сделать вывод о наиболее эффективном заживлении ран в группе, где применялась оригинальная комбинация бензалкония хлорида, декспантенола и пентоксифиллина, иммобилизированных на основе натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы в сочетании с магнитотерапией. В связи с этим, рекомендуется использовать данную комбинацию для дальнейших доклинических исследований в области лечения кожных ран в условиях ишемии.

Дополнительная информация

Конфликт интересов

Apresyan AYu, Assessment of the prevalence of peripheral artery diseases in the adult population of the Russian Federation. Bulletin of the Ivanovo Medical Academy. 2022; 27: 3: 25-30. (in Russ.)
Kulikovich YuK., Lyzikov AA, Kaplan ML, Kovalenko AA, Usenkova VV. Long-term results of profundoplasty in patients with atherosclerotic lesion of the arteries of the lower extremities depending on the state of the distal bed. Problems of health and ecology. 2023; 20: 3: 46-52. (in Russ.)
Terekhov AG, Ishutkina YuV, Klyueva EG. Modern concepts of trophic ulcers of the lower extremities. Innova. 2022; 1: 26: 31-34. (in Russ.)
Korovin AYa, Bazlov SB, Andreeva MB, Porodenko EE, Turkin DV. Results of treatment of necrotizing infection in patients with chronic arterial insufficiency of the lower extremities. Khirurgiya. Zhurnal im. N.I. Pirogova. 2019; 10: 43-49. (in Russ.)
Porto Ferreira VT, Silva GC, Martin AA, Maia CG. Topical dexpanthenol effects on physiological parameters of the stratum corneum by Confocal Raman Microspectroscopy. Skin Res Technol. 2023; 29: 9: 313-317. doi: 10.1111/srt.13317
Chupin AV, Pisova NV, Korshunov DA. Pentoxifylline in vascular pathology. RMZH. 2023; 3: 15-20. (in Russ.)
Dehghani P, Akbari A, Saadatkish M, Varshosaz J, Kouhi M, Bodaghi M. Acceleration of Wound Healing in Rats by Modified Lignocellulose Based Sponge Containing Pentoxifylline Loaded Lecithin/Chitosan Nanoparticles. Gels. 2022; 8: 10: 658. doi: 10.3390/gels8100658
Lipatov VA, Lazarenko SV, Severinov DA, Ushanov AA. Study of the Special Features of the Surface of Application Hemostatic Implants. Journal of Experimental and Clinical Surgery. 2019;12(4):261-265. (in Russ.)
Shurshina AS., Kulish EI. Study of the diffusion process in films sodium salt of carboxymethylcellulose-medicinal substance. Izvestiya Saratovskogo universiteta. Novaya seriya. Seriya Khimiya. Biologiya. Ekologiya. 2021; 21: 4: 382-390 (in Russ.)
Grigoryan AYu, Terekhov AG. The place of physiotherapeutic methods of exposure in the treatment of venous trophic ulcers (literature review). Surgery news. 2022; 30: 6: 572-582. (in Russ.)
Bezhin AI, Lipatov VA, Fronchek EV, Grigoryan AYu, Naimzada MD. The use of chitosan-collagen complex with silver nano-particles and chymotrypsin in the treatment of purulent necrotic wounds. Bulletin of new medical technologies. 2019; 26: 3: 23-28. doi: 10.21626/vestnik/2019-2/01 (in Russ.)
Soldatova DS, Bezhin AI, Litvinenko IV. Efficiency analysis of single-component and combined systems. Innovation. 2019; 4: 17: 25-29. (in Russ.)
Bezhin AI, Lipatov VA, Fronchek EV, Grigoryan AYu, Naimzada MD, Lazarenko ED, Medvedeva MA. The effect of the chitosan-collagen complex with silver nanoparticles on the course of the wound process in the experiment. Chelovek i ego zdorov'e. 2019; 2: 5-16. (in Russ.)
Lipatov VA, Severinov DA, Kryukov AA, Sahakyan AR. Ethical and legal aspects of conducting biomedical experimental research in vivo. Part II. Rossiiskii mediko-biologicheskii vestnik imeni akademika I.P. Pavlova. 2019; 27: 2: 245-257. (in Russ.)
Jin SG, Yousaf AM, Jang SW, Son MW, Kim KS, Kim DW, Li DX, Kim JO, Yong CS, Choi HG. In vivo wound-healing effects of novel benzalkonium chloride-loaded hydrocolloid wound dressing. Drug Dev Res. 2015; 76: 3: 157-165. doi: 10.1002/ddr.21253
Heise R, Schmitt L, Huth L, et al. Accelerated wound healing with a dexpanthenol-containing ointment after fractional ablative CO2 laser resurfacing of photo-damaged skin in a randomized prospective clinical trial. Cutan Ocul Toxicol. 2019; 38: 3: 274-278. doi: 10.1080/15569527.2019.1597879
Najafi E, Ahmadi M, Mohammadi M, Beigmohammadi MT, Heidary Z, Vatanara A, Khalili H. Topical pentoxifylline for pressure ulcer treatment: a randomised, double-blind, placebo-controlled clinical trial. J Wound Care. 2018; 27: 8: 495-502. doi: 10.12968/jowc.2018.27.8.495
Amareswari VH, Padma K, Dharmarajan P, Shivakumar S, Dhilip KS. Evaluation of efficacy of pulsed electromagnetic field therapy as an adjuvant therapy in healing of diabetic foot ulcers. Int J Physiol. 2020; 8: 2: 6-12. doi: 10.37506/ijop.v8i2.1234

Supplementary files

Supplementary Files

Action

1. JATS XML

Download

2. Fig. 1. Investigation of the dynamics of the percentage of reduction in the area (PAR) of the wounds, (%).

Download (141KB)

Indexing metadata

3. Fig. 2. Study of the dynamics of wound healing rate in experimental animals during treatment.

Download (63KB)

Indexing metadata

4. Fig. 3. Study of the dynamics of changes in the microhemocirculation of wounds.

Download (94KB)

Indexing metadata

5. Fig. 4. Study of the dynamics of indicators of the acid-base state of the wound process.

Download (65KB)

Indexing metadata

6. Fig. 5. Dynamics of changes in the local temperature.

Download (95KB)

Indexing metadata

Username
Password
Remember me

Forgot password?	Register

Username
Password
Remember me

Forgot password?	Register

Local Treatment of Ischemic Skin Wounds Using a Unique Drug Mixture in Combination with Magnetic Therapy

Full Text

Abstract

Keywords

Full Text

Цель

Материалы и методы

Дизайн исследования

Описание медицинского вмешательства

Результаты

Обсуждение

Заключение

Дополнительная информация

About the authors

Alexey G. Terekhov

Tatyana A. Pankrusheva

Marina S. Chekmareva

Ekaterina S. Mishina

Arsen Yu. Grigoryan

Elena G. Klueva

Ludmila Yu. Zaitseva

References

Supplementary files

This website uses cookies