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Effets et mécanismes d'un traitement Microcourant sur la cicatrisation cutanée

Mil Med Res . 2014; 1:24.
Publié en ligne le 24 novembre 2014 doi: 10.1186 / 2054-9369-1-24
PMCID: PMC4440595
PMID: 26000170

Introduction

La variété des types de plaies a donné lieu à une large gamme de traitements, de nouveaux produits étant fréquemment introduits pour cibler différents aspects du processus de cicatrisation des plaies. Le traitement idéal doit permettre une cicatrisation rapide à un coût raisonnable, avec un minimum d'inconvénients pour le patient. Le traitement à microcourants, un nouveau traitement à activité électrique intrinsèque, peut générer des microcourants de faible niveau sur la surface de contact appareil-plaie en présence d'humidité et peut fournir une solution de cicatrisation avancée pour la gestion des plaies. Cet article propose une revue des effets et des mécanismes du traitement microcourant sur la cicatrisation des plaies cutanées.

Mots-clés: Traitement microcourant, stimulation électrique, cicatrisation cutanée

introduction

La peau, barrière protectrice naturelle du corps, joue un rôle important dans la défense contre les corps étrangers et les agents pathogènes, aide à retenir l'eau et les électrolytes et maintient l'homéostasie. Il est essentiel de maintenir l'intégrité de la peau. Les plaies chirurgicales, les brûlures et une variété d'ulcères cutanés chroniques endommagent la peau et peuvent compromettre la nature protectrice de la peau. Malgré les progrès récents dans la compréhension de la biologie de la guérison, un besoin non satisfait demeure dans la gestion du problème clinique des plaies cutanées, en particulier des ulcères cutanés persistants. Pour rétablir la fonction barrière de la peau, il est nécessaire d'appliquer un traitement approprié comme substitut temporaire à la peau endommagée. En plus de se défendre contre les corps étrangers et les agents pathogènes, les traitements doivent reproduire les caractéristiques de la peau pour favoriser la prolifération et la migration des fibroblastes et des kératinocytes et améliorer la réépithélialisation, conduisant à une guérison correcte et rapide avec une formation minimale de cicatrices.

Les traitements ont considérablement changé au fil du temps. Le développement a commencé avec l'utilisation de matériaux naturels pour couvrir simplement les blessures et a progressé vers des matériaux de pointe qui peuvent être spécialement conçus pour présenter diverses fonctions extraordinaires. Un traitement à microcourants (MCD) est un traitement unique avec technologie sans fil à microcourants qui fournit une solution de cicatrisation avancée. En présence d'humidité, des microcourants de faible niveau sont générés à la surface de contact enroulée par l'appareil. Ces réactions se produisent sans source d'alimentation externe ni autres accessoires; c'est un appareil sans fil, compatible et portable.

Traitement microcourant

La fonction principale du MCD est de fournir une thérapie par stimulation électrique (ES), qui est largement définie comme l'application d'un courant électrique à travers des électrodes placées sur la peau, à proximité ou directement à l'intérieur de la plaie. Il a été établi que l'épiderme humain agit comme une batterie, et lorsque son intégrité est rompue, il génère un champ électrique sur le bord immédiat de la plaie [ 1 , 2 ]. Sur la base des propriétés électriques endogènes observées, il a été émis l'hypothèse que l'application externe de courant électrique peut être utilisée pour aider à la cicatrisation des plaies cutanées [ 3 ]. ES offre un traitement externe des plaies qui s'est révélé avoir un effet positif sur la cicatrisation des plaies dans de nombreuses études cliniques [ 4 - 7 ].

La thérapie ES est décrite depuis des décennies comme une méthode thérapeutique pour aider et favoriser la cicatrisation des plaies. Dès 1969, des études précliniques in vivo sur la thérapie ES ont été menées, suivies de nombreuses études animales et cliniques pour soutenir son application. Les études sur la cicatrisation des plaies cutanées dans les modèles animaux sont devenues plus courantes dans les années 1990. En 2002, l'American Food and Drug Administration a accordé une approbation avant la mise en marché pour l'utilisation clinique des dispositifs ES pour traiter certaines plaies chroniques (par exemple, le diabète, la pression (stade III ou IV), la stase et les ulcères artériels) qui avaient échoué dans le traitement des plaies standard [ 8 ]. Les avancées récentes dans la recherche des phénomènes électriques de la peau ont suscité un intérêt pour cette modalité [ 2 , 9 ].

Il existe plusieurs types d'appareils ES pour traiter les blessures. Un exemple est un dispositif de traitement électrique portable qui intègre un ES de bas niveau dans les traitements [ 10 ]. En règle générale, les dispositifs électriques de dressage peuvent être divisés en deux types: le dressage électrique filaire et le dernier MCD sans fil (figure 1 ). Le premier délivre une stimulation à microcourants en se connectant à une source d'alimentation exogène [ 11 ], et le MCD sans fil n'a besoin d'aucun accessoire et ressemble simplement à un traitement tissé commun. Les propriétés électriques inhérentes du MCD sans fil sont activées par l'humidité de la plaie à travers un motif de points métalliques imprimés en alternance, qui utilisent le potentiel électrique endogène. Le MCD sans fil est appelé commercialement un traitement bioélectrique (BED).

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L'esquisse d'un traitement microcourant. (A) Les points de couleur différente représentent des réservoirs différents. Un type de réservoir comprend des agents oxydants et l'autre comprend des agents réducteurs. (B) Un des réservoirs dissemblables couplés. En présence d'humidité, des réactions redox se produiront et des courants seront ainsi produits. En conséquence, un champ de courants multiples sera produit à travers une surface d'un substrat.

Effets de la stimulation par microcourants sur la cicatrisation des plaies

Il existe de nombreuses études sur les effets des microcourants dans les modèles de cicatrisation humaine et animale [ 12 - 14 ] et sur les cellules impliquées dans la cicatrisation des plaies [ 15 - 17 ]. Il a été démontré que l'application du MCD, qui transmet un courant électrique de bas niveau aux plaies, facilite les différentes étapes du processus de réparation des plaies.

 

Effets anti-inflammatoires

Les trois phases de la guérison sont l'inflammation, la prolifération et le remodelage; ils déterminent la cicatrisation physiologique des plaies. Le processus normal de guérison des plaies chroniques est interrompu par une phase d'inflammation prolongée [ 18 , 19 ]. Les études animales et humaines suggèrent que l'ES peut aider à réduire la durée de la phase inflammatoire, augmentant ainsi le taux de guérison, en réduisant la formation d'œdème [ 20 , 21 ] ou en réduisant les agents pathogènes dans la zone de la plaie et en diminuant leur motilité [ 22 ] .

En utilisant un modèle de peau d'oreille de rat, Kaur et al. [ 20 ] ont étudié les effets de la stimulation par microcourants sur les réponses inflammatoires d'une peau intacte. Un œdème auriculaire induit par l'acétate de tétradécanoyl phorbol (TPA) a été réalisé, et le courant électrique a été fourni par des particules galvaniques de zinc-cuivre (Zn-Cu) produisant un courant électrique dans la plage de 70 à 90 μА (un courant d'amplitude similaire à la courant de plaie endogène). En comparant la différence de poids de l'oreille et les niveaux de protéine inflammatoire des macrophages 2 (MIP-2) entre les souris témoins et traitées au Zn-Cu, ils ont constaté que le Zn-Cu réduisait de manière significative la réponse à l'œdème induite par le TPA, inhibant ainsi une inflammation excessive réponse.

Dans un modèle de membre postérieur de rat, Cook et ses collègues [ 21 ] ont découvert qu'un microcourant appliqué stimulait le mouvement de l'albumine marquée au colorant bleu dans les vaisseaux lymphatiques, augmentait la pression oncotique et aspirait du liquide dans les vaisseaux, réduisant ainsi la formation d'œdème dans la membre. De plus, une autre étude chez le rat qui a comparé les effets thérapeutiques de la thérapie à microcourants et de la thérapie au laser dans le processus de cicatrisation des plaies a rapporté qu'un microcourant était efficace pour réduire la réaction inflammatoire [ 23 ].

Semblable aux études animales, des effets anti-inflammatoires ont été observés pour la stimulation électrique appliquée aux blessures humaines. Lee et al. [ 24 ] ont utilisé une irradiation ultraviolette pour induire des réactions inflammatoires dans deux zones de la région lombaire de 22 sujets. Un microcourant a été appliqué à une région à une intensité de 50 μA. Des mesures des changements dans le rouge chromatique et la luminance ont été prises au fil du temps, et une comparaison de la contraction de la plaie dans les deux régions a indiqué que la région de microcourant appliqué guérissait plus rapidement.

Les effets antibactériens de l'ES contribuent également à réduire l'inflammation. Tous les microbes à Gram négatif et à Gram positif dans la zone de la plaie portent une charge négative [ 25 ]. La polarité positive du champ électrique attire les microbes et diminue leur motilité, réduisant ainsi la réponse inflammatoire causée par les bactéries. Dans une étude de Daeschlein et al. [ 22 ], l'application d'une polarité positive a eu des effets antibactériens plus importants que la polarité négative, que les bactéries soient à Gram négatif ou à Gram positif. En général, un microcourant appliqué favorise une réponse anti-inflammatoire et améliore la récupération des plaies.

 

Effets de la stimulation électrique sur l'angiogenèse et la circulation sanguine

Le processus de cicatrisation des plaies se compose de phases complexes qui commencent juste après la blessure, et il existe une interaction entre plusieurs tissus et cellules [ 26 ]. Les étapes les plus cruciales se produisent pendant la phase de prolifération, assurant la fermeture réussie de la plaie. Dans cette phase, la formation de nouveaux vaisseaux sanguins se produit par la bifurcation et l'extension des capillaires existants, un processus indispensable pour une cicatrisation réussie [ 27 , 28 ]. Il a été démontré que l'ES induisait d'importantes réponses préangiogéniques dans les cellules endothéliales matures in vitro.

À l'aide d'un analyseur d'images, Zhao et al. [ 29 ] ont quantifié le comportement des cellules endothéliales vasculaires in vitro avant l'exposition aux champs électriques (EF) et après 8, 12 et 24 heures d'exposition aux EF (100 mV / mm). Il a montré que les cellules cultivées sans exposition à un FE avaient une morphologie pavée typique, avec le grand axe de chaque corps cellulaire orienté de manière aléatoire. En revanche, les cellules endothéliales cultivées dans un EF ont effectué une réorientation spectaculaire, avec leur axe long perpendiculaire au vecteur de l'EF appliqué. Cet allongement et cet alignement remarquables dans un FE appliqué ressemblent aux réponses angiogéniques des cellules endothéliales. De plus, l'angiogenèse est régie par la migration endothéliale. Zhao et ses collègues [ 17 ] ont découvert qu'un petit FE pouvait également induire des réponses angiogéniques dans les cellules progénitrices endothéliales en provoquant une migration et une orientation directionnelles importantes. Il s'agissait uniquement d'une réponse des cellules progénitrices endothéliales et ne nécessitait aucun autre type de cellule.

En plus de favoriser l'angiogenèse, il a été prouvé que la stimulation par microcourants augmente le débit sanguin et favorise la circulation sanguine locale. Park et al. [ 30 ] ont étudié l'effet de la stimulation électrique à microcourants, fournie par une chaussure, sur la circulation sanguine et la douleur aux pieds des patients diabétiques. Le microcourant délivré par les chaussures était un microcourant pulsé ne dépassant pas 300 μA. Les sujets ont pris une position couchée avant la mesure. Le débit sanguin stable a ensuite été mesuré dans cette position, et une deuxième mesure a été prise après 1 h d'exercice de marche. Les résultats ont montré que l'augmentation du débit sanguin du groupe expérimental était de 1,19 mv / V, tandis que celle du groupe témoin était de 0,52 mv / V ( P <0,05). Dans cette étude, la circulation sanguine dans les pieds des patients diabétiques a été considérablement améliorée par l'application d'une thérapie de stimulation à microcourants. De même, Clarke et al. [ 31 ] ont rapporté que le débit sanguin des membres inférieurs augmentait avec l'application d'une stimulation à microcourants chez les patients souffrant d'insuffisance veineuse chronique.

 

Effets de la stimulation électrique sur la granulation

Pendant la phase de prolifération de la cicatrisation des plaies, la granulation commence par une augmentation de la production de collagène [ 32 ]. Les fibroblastes, qui synthétisent et sécrètent des protéines de collagène, sont la principale composante du tissu de granulation et jouent un rôle important dans le processus de cicatrisation des plaies. Au cours d'une cicatrisation normale, les fibroblastes au bord de la plaie sont exposés à un champ électrique allant de 40 à 200 mV / mm [ 2 ]. Diverses conditions de champ électrique influencent la migration, la prolifération et la synthèse des protéines des fibroblastes. Jennings et al. [ 33 ] ont exploré le rôle des champs électriques au cours de la progression normale de la cicatrisation, en comparant l'expression des gènes dans les fibroblastes dermiques adultes normaux exposés à un champ électrique de 100 mV / mm pendant 1 h à des témoins non stimulés. Une augmentation significative de l'expression de 162 transcriptions et une diminution de l'expression de 302 transcriptions ont été détectées à l'aide de puces à ADN. De plus, dans un modèle porcin avec des plaies excisionnelles de 0,3 mm, le courant continu (50-300 μА) a entraîné une augmentation de la synthèse du collagène des jours 5 à 7, ce qui a été attribué à une augmentation du nombre de cellules productrices de collagène. Cette augmentation du nombre de cellules pourrait être due à la prolifération ou à la chimioattraction au sein de la plaie [ 34 ]. Les champs électriques semblent jouer un rôle important dans le contrôle de l'activité des fibroblastes dans le processus de cicatrisation des plaies.

Les fibroblastes, les principales cellules du derme, montrent une migration importante dans le champ électrique, connu sous le nom de galvanotaxie. Sugimoto et ses collègues [ 35 ] ont développé des méthodes pour mesurer la galvanotaxie des fibroblastes et ont déterminé les conditions optimales pour la stimulation électrique. Les résultats suggèrent qu'un courant continu de faible intensité a favorisé la migration vers le pôle négatif des fibroblastes dermiques humains. Tandon et al. [ 36 ] ont conçu un modèle de cicatrisation in vitro pour étudier les effets des microcourants générés par les microparticules galvaniques sur les fibroblastes dermiques en culture. Des rayures verticales uniques ont été faites à travers le centre des monocouches de fibroblastes dermiques adultes humains. Les résultats de l'imagerie suggèrent que la présence de microparticules galvaniques a considérablement augmenté la vitesse de fermeture de la plaie par rapport au contrôle. Dans l'ensemble, la phase de granulation est favorisée par une stimulation électrique grâce à une activité et une migration améliorées des fibroblastes.

 

Effets de la stimulation électrique sur la réépithélialisation

Un aspect clé de la fermeture d'une plaie est la réépithélialisation, à savoir la cicatrisation de l'épiderme. Les kératinocytes sont la principale population cellulaire de l'épiderme, et la migration et la prolifération des kératinocytes sont essentielles à la réépithélialisation. Des études ont montré que les kératinocytes migraient vers le pôle négatif et que l'application d'un champ électrique à courant continu aussi bas que 10 mV / mm était suffisant pour induire des kératinocytes directionnels [ 37 ]. Banerjee et al. [ 38 ] ont étudié l'influence des BED sur la migration cellulaire des kératinocytes humains. Un test de rayure a été effectué et une migration cellulaire a été observée à 6 h et 9 h après les rayures. Les résultats ont démontré avec une signification statistique que l'écart se fermait plus rapidement en présence du BED que lorsqu'il était traité avec le placebo.

De plus, plus de résultats d'études humaines et animales indiquent des taux de cicatrisation accélérés et des résultats de cicatrisation améliorés avec l'utilisation du BED [ 25 , 39 , 40 ]. Des études porcines in vivo ont montré des plaies partielles et de pleine épaisseur traitées par BED épithélialisées significativement plus rapidement (jusqu'à 3 fois au jour 5) par rapport aux témoins [ 40 ]. La réponse de l'interleukine-1α (IL-1α) a été réduite au jour 8, et les marqueurs de collagène, le collagène de type 1 (COL-1) et COL-3, ont évolué pour effectuer une meilleure récupération à long terme en termes de remodelage et de plaie force. Les résultats d'une série prospective de cas de sites de prélèvement de greffe de peau ont démontré les mêmes résultats [ 25 ]. Treize patients ayant subi une greffe de peau ont été inscrits. La moitié des sites donneurs de greffe cutanée ont été traités avec le BED et un traitement semi-occlusif (SOD), et l'autre moitié n'a utilisé qu'une SOD. Les résultats finaux ont montré la promesse d'une guérison plus rapide, d'une meilleure cicatrisation et d'un meilleur résultat subjectif du patient avec l'utilisation du BED sur les plaies aiguës.

Mécanismes de guérison accélérée des plaies par ES

L'application exogène de la stimulation à microcourants peut diriger la migration et la prolifération cellulaires, stimuler l'angiogenèse, réduire la réponse inflammatoire et améliorer la cicatrisation des plaies. Cependant, l'application clinique de la thérapie reste difficile à atteindre en raison de l'absence d'un dispositif approprié; par conséquent, des limites dans la compréhension des mécanismes moléculaires définis existent malgré de nombreuses études terminées. Les principaux mécanismes potentiels à ce jour sont résumés ci-dessous.

 

Expression accrue de la voie de signalisation BMP / SMAD

L'expression de la protéine morphogénétique osseuse 6 (BMP6) a été prouvée dans divers tissus, notamment les os, la peau et le foie [ 41 ]. Dans la peau, la signalisation BMP6 s'est avérée (1) réguler la peau en développement et postnatale; (2) contrôler la prolifération cellulaire, la différenciation et le remodelage des tissus; et (3) régissent une variété de processus pathologiques, y compris la cicatrisation des plaies [ 42 ]. La BMP6 est principalement produite par les fibroblastes lors de la cicatrisation des plaies, et elle se trouve dans l'épiderme en régénération au bord de la plaie, ainsi que dans les fibroblastes du tissu de granulation. Il est possible que le BMP6 soit impliqué dans le processus de cicatrisation des plaies cutanées induit par la stimulation des microcourants [ 36 ].

Tandon et al. [ 36 ] ont analysé la réponse de l'expression génique des fibroblastes de BMP6 en réponse à l'application continue de microcourants générés par des microparticules galvaniques. Les jours 1 et 3, des augmentations significatives de l'expression des gènes pour BMP6, les mères drosophiles contre la protéine décapentapégique 7 (SMAD7) et l'inhibiteur de l'ARNm de la différenciation-1 (ID1) ont été observées. La régulation à la hausse de BMP6, SMAD7 et ID1 est conforme à la voie de signalisation BMP typique (figure 2 ). Dans la voie BMP / SMAD, l'interaction des dimères BMP6 avec leurs récepteurs conduit à l'activation du récepteur kinase, suivie de la phosphorylation de SMAD1 / 5/8 et de la formation du complexe SMAD1 / 5/8-SMAD4. Le complexe se transloque vers le noyau, activant les promoteurs des gènes cibles [ 43 ] puis régulant SMAD7 et ID1 [ 44 , 45 ]. Une représentation proposée de la voie de signalisation BMP6 pourrait être soit via ID1, stimulant la prolifération et la motilité cellulaire après une lésion cutanée [ 46 ], soit via SMAD7, qui stimule la cicatrisation des plaies [ 47 ]. Le mécanisme potentiel pour stimuler BMP6 en action peut être lié aux électrons produits par la stimulation à microcourants. Des études ont montré que les électrons du fer dans le foie peuvent influencer la voie de signalisation BMP6 [ 43 ], bien que cet effet n'ait pas été signalé dans la peau. Ainsi, il est possible que la stimulation par microcourants imite ces effets sur la peau en produisant des électrons libres, activant ainsi la voie de signalisation BMP / SMAD.

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La voie de signalisation BMP / SMAD. Dans la voie, l'interaction des dimères BMP6 avec leurs récepteurs conduit à l'activation du récepteur kinase, suivie de la phosphorylation de SMAD1 / 5/8 et de la formation du complexe SMAD1 / 5/8-SMAD4, qui, une fois transféré à le noyau, active les promoteurs des gènes cibles puis régule SMAD7 et ID1.

 

Suppression de l'activité NF-κB

Le facteur nucléaire κB (NF-κB) est un facteur de transcription nucléaire et une cible moléculaire clé car il module de nombreux types de gènes régissant les réponses immunitaires et inflammatoires [ 48 ]. Dans la plupart des cellules, les protéines NF-κB sont séparées dans le cytoplasme, liées par un membre de la famille des inhibiteurs NF-κB (IκB), qui comprend IκBα, IκBβ et IκBϵ [ 49 ]. L'exposition des cellules à des stimuli extracellulaires, tels que les facteurs de nécrose tumorale (TNF), conduit à l'activation du complexe IκB kinase (IKK), qui comprend deux sous-unités catalytiques, IKKα et IKKβ, et entraîne la phosphorylation et l'ubiquitination de l'IκB protéines et leur dégradation médiée par le protéasome [ 50 ]. Lorsque IκB est dégradé, les sous-unités NF-κB, y compris P65, P50 et relA, sont libres de transférer vers le noyau et d'activer la transcription génétique des cibles en aval. L'expression des cytokines pro-inflammatoires, telles que l'IL-1α, l'IL-2, l'oxyde nitrique (NO) et le TNF-α, est régulée par la transcription par NF-κB [ 51 ].

Afin de clarifier le mécanisme potentiel de la réaction anti-inflammatoire des ES de bas niveau, Kaur et ses collègues [ 20 ] ont traité les kératinocytes primaires cultivés avec des particules galvaniques de Zn-Cu, suivis d'un traitement au TNF-α pendant 24 h, puis examiné l'activité de NF-κB. L'activité du NF-κB induit par le TNF-α a été presque entièrement inhibée. Ils ont suivi la dégradation de IκBα dans les kératinocytes non traités et traités au Zn-Cu. Le traitement au TNF-α a provoqué la dégradation de la phosphorylation de IκBα et P65 [ 52 ], tandis que le traitement au Zn-Cu a inhibé cet effet. De plus, le résultat a été confirmé en visualisant la localisation nucléaire de la sous-unité NF-κB P65. La sous-unité P65 a été transférée au noyau avec le traitement du TNF-α, tandis que les cellules prétraitées avec du Zn-Cu pendant 2 h, suivies du TNF-α ont empêché NF-κB de se déplacer. En résumé, la suppression de l'activité de NF-κB est l'une des voies potentielles par lesquelles le microcourant exerce ses effets anti-inflammatoires.

 

Activation de la voie de signalisation PI3K

Sous l'effet de la chimioattraction, les cellules se polarisent et migrent directionnellement, et l'activation des phosphoinositide3-kinases (PI3K) est évidente sur le bord d'attaque; pendant ce temps, la phosphatase et l'homologue de la tensine (PTEN), le facteur PI3K à régulation négative, se rassemblent au pôle opposé des cellules [ 53 ]. Ainsi, la PI3 kinase et PTEN sont appelées «molécules boussole» pour la détection directionnelle et la polarisation dans les cellules chimiotactiques [ 54 ].

Des études ont montré que le champ électrique physiologique activait la voie de signalisation PI3K dans les neutrophiles et les kératinocytes cultivés dans un milieu sans sérum [ 55 ]. Lorsque les cellules qui exprimaient l'Akt marqué par une protéine fluorescente verte (Akt-GFP) ont été exposées à un champ électrique, l'Akt-GFP s'est dispersé et polarisé dans le sens de la migration cellulaire; cela indique que PI3K est activé de manière polarisée du côté face à la cathode et que les cellules se prolongent pour former le bord d'attaque [ 56 ]. Une fois la polarité du champ électrique modifiée, Akt-GFP s'est orienté vers le nouveau côté face à la cathode; ce résultat montre que le champ électrique peut initier l'activation directionnelle de PI3K dans les cellules. Du côté de la cellule où PI3K a été activé, la membrane cellulaire s'est étirée et la cellule a montré une migration dans cette direction [ 55 , 57 ]. De plus, en utilisant des souris mutantes dont le PI3K a été génétiquement détruit, la fonction importante du PI3K dans la modulation de la migration cellulaire directionnelle induite par le champ électrique a été prouvée [ 55 ]. Cette caractéristique a réduit la migration électrotactique dans la cicatrisation des plaies dans les cultures de cellules et de tissus. Dans les expériences cellulaires, l'élimination spécifique du tissu du gène PTEN dans les kératinocytes a intensifié la phosphorylation d'Akt; cette mutation a à son tour amélioré l'électrotaxie. Ainsi, PI3K et PTEN représentent une classe de molécules modulant l'électrotaxie qui ont été confirmées au niveau des gènes.

De plus, des champs électriques d'ampleur physiologique activent également d'autres voies de signalisation, comme le récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR) et les protéines kinases activées par les mitogènes (MAPK) [ 58 ]; l'activation de ces voies de signalisation est associée à une direction de migration cellulaire.

 

Amélioration de la version VEGF

L'angiogenèse est un événement important qui intervient dans la cicatrisation de différents types de plaies et est principalement modulé par la libération du facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF) des cellules endothéliales, des plaquettes, des kératinocytes et des fibroblastes [ 59 ]. Le VEGF régule les multiples fonctions biologiques des cellules endothéliales, améliorant ainsi la production de médiateurs vasodilatateurs, augmentant la perméabilité vasculaire et stimulant leur migration, leur prolifération et leur formation [ 27 ]. En tant que régulateur de base de l'angiogenèse, le VEGF améliore l'angiogenèse et joue un rôle crucial dans la cicatrisation des plaies. Il a été démontré que la stimulation aux micro-courants favorise l'angiogenèse, un mécanisme lié à l'augmentation de la libération de VEGF.

Des études expérimentales sur les cellules endothéliales ont montré que l'ES augmente considérablement les niveaux de libération de VEGF. Bai et ses collègues [ 60 ] ont cultivé des cellules endothéliales d'une veine ombilicale humaine dans un champ de courant continu de 200 mV / mm, puis ont quantifié la libération de VEGF. Une augmentation marquée du VEGF dans le milieu de culture a été observée dès 30 min après l'exposition au champ électrique. Le niveau a diminué entre 1 et 2 h, puis a de nouveau augmenté à 4 h, atteignant le niveau le plus élevé à 24 h. De plus, l'expression de l'ARNm du VEGF a démontré une régulation positive significative à 4-24 h. Dans les modèles de rats, Asadi et al. [ 61 ] ont prouvé qu'un courant continu de 600 μА était plus efficace qu'un courant pulsé monophasique de 2,5-3,0 mA pour favoriser la cicatrisation d'une incision cutanée de pleine épaisseur en raison de niveaux de VEGF cutanés plus élevés le 7e jour.

Bien qu'il soit connu que l'application de la stimulation à microcourants favorise la libération de VEGF à la fois in vitro et dans des modèles animaux, il est encourageant que les mêmes résultats soient observés dans la pratique clinique. Ferroni et al. [ 62 ] ont mené une étude pilote pour vérifier l'effet de l'ES sur les taux de VEGF circulant chez les patients atteints d'ulcères artériels périphériques. Neuf patients ont été recrutés et ont reçu un pouls local ES (100 μА max). Des échantillons de sang veineux périphérique ont été prélevés et les niveaux de VEGF ont été détectés dans des échantillons obtenus avant, pendant et après le traitement. Une augmentation immédiate du taux moyen de VEGF a été observée au cours du traitement et un pic est apparu à 7 min. Sebastian et al. [ 63 ] ont comparé la cicatrisation des plaies cutanées chez des volontaires humains sains avec ou sans ES électrique. Une biopsie à l'emporte-pièce de peau pleine épaisseur a été obtenue puis traitée avec ES. Le VEGF a été évalué et a montré une expression significative dans le groupe de traitement (66%) et le groupe sans traitement (38%), contre 24% dans la peau normale au 14e jour. Ces données indiquent l'effet prometteur du microcourant pour améliorer la libération de VEGF et favoriser la cicatrisation des plaies.

 

Amélioration de la fonction mitochondriale

La cicatrisation des plaies est un processus complexe qui comprend la prolifération et la différenciation de différents types de cellules et nécessite donc un apport énergétique plus élevé [ 64 ]. Les mitochondries sont des organites intracellulaires importants dans les cellules eucaryotes et sont les principaux lieux de phosphorylation oxydative et d'adénosine triphosphate (ATP). Ainsi, la production d'ATP bénéficie de mitochondries améliorées et accélère la cicatrisation des plaies cutanées.

Il est proposé que la stimulation électrique externe puisse améliorer la fonction mitochondriale en générant des radicaux superoxyde modérés dans les kératinocytes humains cultivés exposés à un champ électrique de faible intensité [ 38 ]. Un radical superoxyde fonctionne comme un donneur d'électrons pour la phosphorylation oxydative [ 65 ]. Ainsi, on s'attend à ce que l'amélioration des performances du cycle de l'acide tricarboxylique (TCA) produise plus d'hydrogène nicotinamide adénine dinucléotide (NADH) et de flavine adénine dinucléotide hydrogène 2 (FADH2), qui pénètre ensuite dans la chaîne de transport d'électrons, contribuant à augmenter le potentiel de la membrane mitochondriale et amélioration de la fonction mitochondriale. En utilisant des colorants fluorescents JC-1 et de l'ester méthylique de tétraméthylrhodamine (TMRM) pour mesurer le potentiel de la membrane mitochondriale, Banerjee et ses collègues [ 38 ] ont constaté que le traitement des kératinocytes avec un traitement bioélectrique pendant 24 h présentait une fluorescence rouge significativement élevée avec JC-1 et TMRM ; ce résultat représente un potentiel de membrane mitochondriale plus élevé.

En outre, en tant que conséquence potentielle d'un cycle TCA hyperactif, le pool de pyruvate, qui est le substrat principal du cycle TCA, est épuisé; il en résulte une augmentation du taux de glycolyse pour remplir le pool de pyruvates [ 66 ] et une augmentation du taux d'absorption du glucose. Ce phénomène a été mis en évidence dans des cellules HaCaT traitées avec un traitement bioélectrique pendant 24 h par rapport au contrôle. La preuve directe d'une stimulation par microcourants induisant la production d'ATP a été réalisée dans des cultures de tissus [ 67 ]. Le tissu cutané cultivé des rats Wistar mâles, qui venait de terminer leur premier cycle capillaire à 21 jours, a été stimulé électriquement avec différents niveaux de microcourants pendant 2 h. Les concentrations d'ATP dans les témoins et les échantillons de peau électrostimulés ont été dosées par la réaction luciférine-luciférase. Avec des courants électriques allant de 10 à 1 000 μA, cette expérience a montré que les niveaux d'ATP dans les tissus étaient augmentés de trois à cinq fois les niveaux de contrôle non traités; avec des courants supérieurs à 1 000 μА, les concentrations d'ATP se sont stabilisées et ont été encore plus faibles avec des courants plus élevés. Dans l'ensemble, la stimulation par microcourants favorise la fonction mitochondriale, induit plus de synthèse d'ATP et accélère finalement la cicatrisation des plaies. D'autres mécanismes de cicatrisation liés aux canaux ioniques de Ca 2+ et Na + ont été proposés mais ne sont pas bien connus.

Conclusions

Parce qu'il est difficile d'imiter la cicatrisation des plaies in vivo, la compréhension générale des mécanismes de cicatrisation avec les courants électriques appliqués à bas niveau a progressé lentement. Bien que la stimulation par microcourants pour accélérer la cicatrisation des plaies ait été étudiée depuis plusieurs décennies et que divers types de dispositifs ES aient été appliqués dans la pratique clinique, de nombreuses questions demeurent sur les mécanismes sous-jacents et l'intensité et le moment auquel la stimulation doit être appliquée pour obtenir le meilleur effet. Ces études soutenant l'effet positif de la stimulation électrique par MCD dans l'accélération de la cicatrisation des plaies suggèrent que des recherches supplémentaires sont justifiées et nécessaires.

Bien qu'un grand nombre de progrès aient été réalisés dans la recherche fondamentale sur la réparation des plaies, le taux de transformation de la théorie à l'application pratique a été lent. L'une des raisons est l'absence d'un modèle de plaie et d'un système d'évaluation précis, l'autre est le manque d'innovation technologique de ces dispositifs médicaux. Par exemple, les appareils MCD devraient être plus efficaces, confortables et portables; la conception des MCD devrait être en constante évolution; et les nouveaux MCD devraient être évalués. De plus, la création d'un protocole standard pour mesurer les paramètres de cicatrisation des plaies fournirait des données standardisées et faciliterait les analyses futures. Ce que nous pouvons faire maintenant, c'est intégrer diverses thérapies efficaces dans un seul appareil de soin des plaies confortable et portable; l'avancement des MCD n'est qu'un début. Nous espérons que la recherche interdisciplinaire de pointe débouchera sur de nouveaux dispositifs de traitement et de nouvelles thérapies qui pourraient être mis en pratique clinique.

Remerciements

Ce travail a été soutenu par la National Science Foundation of China (81301345). Nous tenons également à remercier le professeur Wang SM et Li Y pour leurs précieuses suggestions.

Abréviations

Akt-GFP Protéine de fluorescence verte marquée Akt
ATP L'adénosine triphosphate
BMP Protéine morphogénétique osseuse
COL-1 Collagène de type 1
EGFR Récepteur du facteur de croissance épidermique
ES Stimulation électrique
FADH2 Flavin adénine dinucléotide hydrogène 2
ID-1 Inhibiteur de différenciation-1
IL-1α Interleukine-1α
IκB Inhibiteur de NF-κB
IKK Kinase I kinB
MAPK Protéine kinase activée par un mitogène
MCD Traitement microcourant
MIP Protéine inflammatoire des macrophages
NADH Nicotinamide adénine dinucléotide hydrogène
NF-κB Facteur nucléaire-κB
NON L'oxyde nitrique
PI3K Phosphoinositide3-kinases
PTEN Homologue de phosphatase et de tensine
SMAD7 Mères de drosophile contre la protéine décapentaplegique 7
GAZON Traitement semi-occlusif
TCA Acide tricarboxylique
TMRM Ester méthylique de tétraméthylrhodamine
TNF Facteur de nécrose tumoral
TPA Acétate de tétradécanoyl phorbol
VEGF Facteur de croissance vasculaire endothélial.

Notes de bas de page

 

Intérêts concurrents

Les auteurs déclarent n'avoir aucun intérêt concurrent.

 

 

Contributions des auteurs

CY a écrit le document, RP a décrit ce manuscrit et ZH a fourni des conseils détaillés tout au long de l'article. Tous les auteurs ont lu et approuvé le manuscrit final.

 

Informations sur le contributeur

Chao Yu,  moc.621@gnijieboahcuy .

Zong-Qian Hu,  moc.liamentg@naiqgnozuh .

Rui-Yun Peng,  nc.ca.imb@yrgnep .

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