background image

Definition of healing                    DR. LAMIEA                          ALL LECTURES OF HEALING  
The word healing refers to the body replaced the destroyed tissue by living tissue. 

III. Processes of healing 

The healing involves two distinct processes: 

  Regeneration, the replacement of lost tissue by tissues similar in type 

  Repair (healing by scaring), the replacement of lost tissue by granulation tissue which 

matures to form scar tissue.  

Healing by fibrosis is inevitable when the surrounding specialized cells do not possess the 
capacity to proliferate. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

 

Whether healing takes place by regeneration or 
by repair (scarring) is determined partly by the 
type of cells in the damaged organ & partly by 
the destruction or the intactness of the stromal 
frame work of the organ. Hence, it is important 
to know the types of cells in the body. 

 

 

 

 

 

 

Types of cells 
Based on their proliferative capacity there are 
three types of cells. 

1. Labile cells 

These are cells which have a continuous turn over by programmed division of stem cells. 
They are found in the surface epithelium of the gastrointestinal treat, urinary tract or the skin. 
The cells of lymphoid and haemopoietic systems are further examples of labile cells. The 
chances of regeneration are excellent 

2. Stable cells (Quiescent cells) 

Tissues which have such type of cells have 
normally a much lower level of replication and 
there are few stem cells. However, the cells of 
such tissues can undergo rapid division in 
response to injury. For example, mesenchymal 
cells such as smooth muscle cells, fibroblasts, 
osteoblasts and endothelial cells are stable cells 
which can proliferate. Liver, endocrine glands 
and renal tubular epithelium has also such type of 
cells which can regenerate. Their chances of 
regeneration are good. 

  

3. Permanent cells 

These are non-dividing cells. If lost, permanent 
cells cannot be replaced, because they don not have the capacity to proliferate. For example: 


background image

adult neurons, striated muscle cells, and cells of the lens. Having been introduced to the 
types of cells, we can go back to the two types of healing processes & elaborate them. 

Cell types and cell cycle phases 

Constantly dividing labile cells continuously cycling from one mitosis to the next. 
Nondividing permanent cells have exited the cycle and are distended to die without 
further division. Quiescent stable cells in G0 are neither cycling nor dying and can be 
induced to re-enter the cycle by an appropriative stimulus.
 

a. Healing by regeneration 

Definition: Regeneration (generare=bring to life) is the renewal of a lost tissue in which the 
lost cells are replaced by identical ones. 

  

Regeneration involves two processes 

  

1. Proliferation of surviving cells to replace lost tissue 

2. Migration of surviving cells into the vacant (empty) space. 

  

The capacity of a tissue for regeneration depends on its 

1) proliferative ability, 

2) degree of damage to stromal framework and 

3) on the type and severity of the damage. 

  

Tissues formed of labile and stable cells can regenerate provided that stromal frame work are 
intact. 

b. Repair (Healing by connective tissue) 

Definition:- Repair is the orderly process by which lost tissue is eventually replaced by a 
scar. 

A wound in which only the lining epithelium is affected heals exclusively by regeneration. In 
contrast, wounds that extend through the basement membrane to the connective tissue, for 
example, the dermis in the skin or the sub-mucosa in the gastrointestinal tract, lead to the 
formation of granulation tissue and eventual scarring.  

Tissues containing terminally differentiated (permanent) cells such as neurons and skeletal 
muscle cells can not heal by regeneration. Rather the lost permanent cells are replaced by 
formation of granulation tissue. 

  


background image

In granulation-tissue formation, three phases may be observed. 

  

1. Phase of inflammation 

At this phase, inflammatory exudate containing polymorphs is seen in the area of tissue 
injury. In addition, there is platelet aggregation and fibrin deposition. 

  

2. Phase of demolition 

The dead cells liberate their autolytic enzymes, and other enzymes (proteolytic) come from 
disintegrating polymorphs. There is an associated macrophage infiltration. These cells ingest 
particulate matter, either digesting or removing it. 

3. In growth of granulation tissue 

This is characterized by proliferation of fibroblasts and an in growth of new blood vessels 
into the area of injury, with a variable number of inflammatory cells. 

Fibroblasts actively synthesize and secrete extra-cellular matrix components, including 
fibronectin, proteoglycans, and collagen types I and III. The fibronectin and proteoglycans 
form the ‘scaffolding’ for rebuilding of the matrix. Fibronectin binds to fibrin and acts as a 
chemotactic factor for the recruitment of more fibroblasts and macrophages.  

The synthesis of collagen by fibroblasts begins within 24 hours of the injury although its 
deposition in the tissue is not apparent until 4 days. By day 5, collagen type III is the 
predominant matrix protein being produced; but by day 7 to 8, type I is prominent, and it 
eventually becomes the major collagen of mature scar tissue. This type I collagen is 
responsible for providing the tensile strength of the matrix in a scar. 

  

Coincident with fibroblast proliferation there is angiogenesis (neovascularization), a 
proliferation and formation of new small blood vessels. Vascular proliferation starts 48 to 72 

hours after injury and lasts for several 


background image

days. 

 

With further healing, there is an increase in extracellular constituents, mostly collagen, with 
a decrease in the number of active fibroblasts and new vessels. Despite an increased 
collagenase activity in the wound (responsible for removal of built collagen), collagen 
accumulates at a steady rate, usually reaching a maximum 2 to 3 months after the injury. 

  

The tensile strength of the wound continues to increase many months after the 

collagen content has reached a maximum. As the collagen content of the wound 

increases, many of the newly formed vessels disappear. This vascular involution which takes 
place in a few weeks, dramatically transforms a richly vascularized tissue in to a pale, 
avascular scar tissue. 

Wound contraction 

Wound contraction is a mechanical reduction in the size of the defect. The wound is reduced 
approximately by 70-80% of its original size. Contraction results in much faster healing, 
since only one-quarter to one-third of the amount of destroyed tissue has to be replaced. If 
contraction is prevented, healing is slow and a large ugly scar is formed. 

  

Causes of contraction 

It is said to be due to contraction by myofibroblasts. Myofibroblasts have the features 
intermediate between those of fibroblasts and smooth muscle cells. Two to three days after 
the injury they migrate into the wound and their active contraction decrease the size of the 
defect. 

Summary 

  

Following tissue injury, whether healing occurs by regeneration or scarring is determined by 
the degree of tissue destruction, the capacity of the parenchymal cells to proliferate, and the 
degree of destructon of stromal framework as illustrated in the diagram below (See Fig. 4.2). 

In the above discussion, regeneration, repair, and contraction have been dealt with 
separately. Yet they are not mutually exclusive processes. On the contrary, the three 
processes almost invariably participate together in wound healing. 

…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………. 

Figure 4.2 Diagram showing healing process following acute inflammatory injury 


background image

 

IV. Molecular control of healing process 

As seen above, healing involves an orderly sequence of events which includes regeneration 
and migration of specialized cells, angiogenesis, proliferation of fibroblasts and related cells, 
matrix protein synthesis and finally cessation of these processes. These processes, at least in 
part, are mediated by a series of low molecular weight polypeptides referred to as growth 
factors

These growth factors have the capacity to stimulate cell division and proliferation. Some of 
the factors, known to play a role in the healing process, are briefly discussed below. 

Sources of Growth Factors: 

Following injury, growth factors may be derived from a number of sources such as: 

1. Platelets, activated after endothelial damage, 

2. Damaged epithelial cells, 

3. Circulating serum growth factors, 

4. Macrophages, or 

5. Lymphocytes recruited to the area of injury 

The healing process ceases when lost tissue has been replaced. The mechanisms 

regulating this process are not fully understood. TGF-β acts as a growth inhibitor for both 
epithelial and endothelial cells and regulates their regeneration. 


background image

 

VI. Wound Healing 

  

The two processes of healing, described above, can occur during healing of a diseased organ 
or during healing of a wound. A wound can be accidental or surgical. Now, we will discuss 
skin wound healing to demonstrate the two basic processes of healing mentioned above. 

  

Healing of a wound demonstrates both epithelial regeneration (healing of the epidermis) and 
repair by scarring (healing of the dermis). 

  

There are two patterns of wound healing depending on the amount of tissue damage: 

1. Healing by first intention (Primary union) 

2. Healing by second intention 

  

These two patterns are essentially the same process varying only in amount. 

1. Healing by first intention (primary union) 

The least complicated example of wound healing is the healing of a clean surgical incision 
(Fig. 4-4, left). The wound edges are approximated by surgical sutures, and healing occurs 
with a minimal loss of tissue. Such healing is referred to, surgically, as “primary union” or 


background image

“healing by first intention”. The incision causes the death of a limited number of epithelial 
cells as well as of dermal adnexa and connective tissue cells; the incisional space is narrow 
and immediately fills with clotted blood, containing fibrin and blood cells; dehydration of 
the surface clot forms the well-known scab that covers the wound and seals it from the 
environment almost at once. 

  

Within 24 hours, neutrophils appear at the margins of the incision, moving toward the fibrin 
clot. The epidermis at its cut edges thickens as a result of mitotic activity of basal cells and, 
within 24 to 48 hours, spurs of epithelial cells from the edges both migrate and grow along 
the cut margins of the 
dermis and beneath the 
surface scab to fuse in the 
midline, thus producing a 
continuous but thin 
epithelial layer. 

  

By day 3, the neutrophils 
have been largely 
replaced by macrophages. 
Granulation tissue 
progressively invades the 
incisional space. Collagen 
fibers are now present in 
the margins of the 
incision, but at first these 
are vertically oriented and do not bridge the incision. 

 

 

 

 

 

Epithelial cell proliferation continues, thickening the epidermal covering layer. 

By day 5, the incisional space is filled with granulation tissue. Neovascularization is 

maximal. Collagen fibrils become more abundant and begin to bridge the incision.  

  

The epidermis recovers its normal thickness and differentiation of surface cells yields a 
mature epidermal architecture with surface keratinization. 


background image

  

During the second week, there is continued accumulation of collagen and proliferation of 
fibroblasts. Leukocytic infiltrate, edema, and increased vascularity have largely disappeared. 
At this time, the long process of blanching begins, accomplished by the increased 
accumulation of collagen within the incisional scar, accompanied by regression of vascular 
channels. 

  

By the end of the first month, the scar comprises a cellular connective tissue devoid of 
inflammatory infiltrate, covered now by an intact epidermis. The dermal appendages that 
have been destroyed in the line of the incision are permanently lost.  

  

Tensile strength of the wound increases thereafter, but it may take months for the wounded 
area to obtain its maximal strength. 

Arm, healing surgical incision. This image 
demonstrates healing by first intention which 
occur in clean, un infected wounds that have 
apposed edges. 

 

 

 

 

 

2. Healing by second intention (secondary union) 

  

When there is more extensive loss of cells 
and tissue, such as occurs in infarction, 

inflammatory ulceration, abscess 
formation, and surface wounds that create 
large defects, the reparative process is 
more complicated. The common 
denominator in all these situations is a 
large tissue defect that must be filled. 
Regeneration of parenchymal cells cannot 
completely reconstitute the original 
architecture. Abundant granulation tissue 
grows in from the margin to complete the 
repair. This form of healing is referred to 


background image

as “secondary union” or “healing by second intention.” 

  

Secondary healing differs from primary healing in several respects: 

 

Wound healing by primary and secondary 
union 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Inevitably, large tissue defects initially have more fibrin and more necrotic debris and 
exudate that must be removed. Consequently, the inflammatory reaction is more intense. 

2. Much larger amounts of granulation tissue are formed. When a large defect occurs in 
deeper tissues, such as in a viscus, granulation tissue bears the  responsibility for its closure, 
because drainage to the surface cannot occur. 

3. Perhaps the feature that most clearly differentiates primary from secondary healing is the 
phenomenon of wound contraction, which occurs in large surface wounds. 

4. Healing by second intention takes much longer than when it occurs by first  

     intention. 

Wound with large tissue defect healed by 
secondary intention. Note the red granular 
appearance of the granulation tissue. A 
whitish- greenish- yellow neutrophilic 
exudates represent an inflammatory response 
to bacterial invasion of the wound. 

 

 


background image

 

 

 

Hand healed by secondary intention 
As the granulation tissue matures, the 
myofibroblast contract to close the wound. 
They then become mature fibroblast, which 
produce collagen, forming a fibrous scar. The 
contraction that takes place can lead to 
decrease mobility. 

 

 

 

 

VI. Factors that influence wound healing 
  
A number of factors can alter the rate and efficiency of healing. These can be classified in to 
those which act locally, and those which have systemic effects. Most of these factors have 
been established in studies of skin wound healing but many are likely to be of relevance to 
healing at other sites. 

• Type, size, and location of the wound 

A clean, aseptic wound produced by the surgeon’s scalpel heals faster than a wound 

produced by blunt trauma, which exhibits aboundant necrosis and irregular edges. Small 
blunt wounds heal faster than larger ones. Injuries in richly vascularized areas (e.g., the face) 
heal faster than those in poorly vascularized ones (e.g., the foot). In areas where the skin 
adheres to bony surfaces, as in injuries over the tibia, wound contraction and adequate 
apposition of the edges are difficult. Hence, such wounds heal slowly. 

  

• Vascular supply 

Wounds with impaired blood supply heal slowly. For example, the healing of leg wounds in 
patients with varicose veins is prolonged. Ischemia due to pressure produces bed sores and 
then prevents their healing. Ischemia due to arterial obstruction, often in the lower 
extremities of diabetics, also prevents healing. 

  

• Infection 


background image

Wounds provide a portal of entry for microorganisms. Infection delays or prevents healing, 
promotes the formation of excessive granulation tissue (proud flesh), and may result in large, 
deforming scars. 

 

• Movement 

Early motion, particularly before tensile strength has been established, subjects a wound to 
persistent trauma, thus preventing or retarding healing. 

  

• Ionizing radiation 

Prior irradiation leaves vascular lesions that interfere with blood supply and result in slow 
wound healing. Acutely, irradiation of a wound blocks cell proliferation, inhibits contraction, 
and retards the formation of granulation tissue. 

 

Systemic Factors 

• Circulatory status 

Cardiovascular status, by determining the blood supply to the injured area, is important for 

wound healing. Poor healing attributed to old age is often due, largely, to impaired 
circulation. 

• Infection 

  

Systemic infections delay wound healing. 

  

• Metabolic status 

Poorly controlled diabetes mellitus is associated with delayed wound healing. The risk of 
infection in clean wound approaches five fold the risk in non- diabetics. 

In diabetic patients, there can be impaired circulation secondary to arteriosclerosis and 
impaired sensation due to diabetic neuropathy. The impaired sensation renders the lower 
extremity blind to every day hazards. Hence, in diabetic patients, wounds heal the very 
slowly. 

 

 

 

• Nutritional deficiencies 


background image

  

Protein deficiency 

In protein depletion there is an impairment of granulation tissue and collagen formation, 
resulting in a great delay in wound healing. 

  

Vitamine deficiency 

Vitamin C is required for collagen synthesis and secretion. It is required in hydroxylation of 
proline and lysine in the process of collagen synthesis. Vitamin C deficiency (scurvy) results 
in grossly deficient wound healing, with a lack of vascular proliferation and collagen 
deposition. 

  

Trace element deficiency 

Zinc (a co-factor of several enzymes) deficiency will retard healing by preventing cell 

proliferation. Zinc is necessary in several DNA and RNA polymerases and transferases; 
hence, a deficiency state will inhibit mitosis. Proliferation of fibroblasts (fibroplasia) is, 
therefore, retarded. 

  

• Hormones 

Corticosteroids impair wound healing, an effect attributed to an inhibition of collagen 

synthesis. However, these hormones have many other effects, including anti-inflammatory 
actions and a general depression of protein synthesis. It also inhibits fibroplasia and 
neovascularization. Both epithelialization and contraction are impaired. It is, therefore, 
difficult to attribute their inhibition of wound healing to any one specific mechanism. 

 

Thyroid hormones, androgens, estrogens and growth hormone also influence wound 

healing. This effect, however, may be more due to their regulation of general metabolic 
status rather than to a specific modification of the healing process. 

  

• Anti-inflammatory drugs 

Anti-inflammatory medications do not interfere with wound healing when administered at 
the usual daily dosages. Asprin and indomethalin both inhibit prostaglandin synthesis and 
thus delay healing. 

 


background image

VII. Complications of Wound Healing 
Abnormalities in any of the three basic healing processes – contraction, repair, and 
regeneration – result in the complications of wound healing. 

 

 

1. Infection 

A wound may provide the portal of entry for many organisms. Infectrion may delay 

healing, and if severe stop it completely. 

2. Deficient Scar Formation 

Inadequate formation of granulation tissue or an inability to form a suitable extracellular 
matrix leads to deficient scar formation and its complications. The complications of deficient 
scar formation are: 

  

a. Wound dehiscence & incitional hernias 

b. Ulceration 

 

a. Wound Dehiscence and Incisional Hernias: 

  

Dehiscence (bursting of a wound) is of most concern after abdominal surgery. If insufficient 
extracellular matrix is deposited or there is inadequate cross-linking of the matrix, weak 
scars result. Dehiscence occurs in 0.5% to 5% of abdominal operations. Inappropriate suture 
material and poor surgical techiniques are important factors. Wound infection, increased 
mechanical stress on the wound from vomiting, coughing, or ileus is a factor in most cases of 
abdominal dehiscence. Systemic factors that predispose to dehiscence include poor 
metabolic status, such as vitamin C deficiency, hypoproteinemia, and the general inanition 

  

that often accompanies metastatic cancer. Dehiscence of an abdominal wound can be a life 
threatening complication, in some studies carrying a mortality as high as 30%. An incisional 
hernia, usually of the abdominal wall, refers to a defect caused by poor wound healing 
following surgery into which the intestines protrude. 

 

b. Ulceration

  

Wounds ulcerate because of an inadequate intrinsic blood supply or insufficient 


background image

vascularization during healing. For example, leg wounds in persons with varicose veins or 
severe atherosclerosis typically ulcerate. Non healing wounds also develop in areas devoid of 
sensation because of persistent trauma. Such trophic or neuropathic ulcers are occasionally 
seen in patients with leprosy, diabetic peripheral neuropathy and in tertiary syphilis from 
spinal involvement (in tabes dorsalis). 

  

3. Excessive Scar Formation 

An excessive deposition of extracellular matrix at the wound site results in a hypertrophic 
scar or a keloid (See Figure 4-5 and 4-6). The rate of collagen synthesis, the ratio of type III 
to type I collagen, and the number of reducible cross-links remain high, a situation that 
indicates a “maturation arrest”, or block, in the healing process. 

Keloid Formation 

  

An excessive formation of collagenous tissue results in the appearance of a raised area of 
scar tissue called keloid. It is an exuberant scar that tends to progress and recur after 
excision. The cause of this is unknown. Genetic predisposition, repeated trauma, and 
irritation caused by foreign body, hair, keratin, etc., may play a part. It is especially frequent 
after burns. It is common in areas of the neck & in the ear lobes. 

  

Hypertrophic Scar 

  

Hypertrophic scar is structurally similar to keloid. However, hypertrophic scar never gets 
worse after 6 months unlike keloid, which gets worse even after a year and some may even 
progress for 5 to 10 years. Following excision keloid recurres, whereas a hypertrophic scar 
does not. 

 

 

Keloid 
Keloid nodular masses of of 
hyperplastic scar tissue, occur when the 
wound healing process runs unchecked. 
They are more commonly in people of 
African descent. surgical excision leads 
to repeated keloid formation. 

 

 

 


background image

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Excessive contraction 

A decrease in the size of a wound depends on the presence of myofibroblasts, development 
of cell-cell contacts and sustained cell contraction. An exaggeration of these processes is 
termed contracture (cicatrisation) and results in severe deformity of the wound and 
surrounding tissues. Contracture (cicatrisation) is also said to arise as a result of late 
reduction in the size of the wound. Interestingly, the regions that normally show minimal 
wound contraction (such as the palms, the soles, and the anterior aspect of the thorax) are the 
ones prone to contractures. Contractures are particularly conspicuous in the healing of 
serious burns.  

  

Contractures of the skin and underlying connective tissue can be severe 

enough to compromise the movement of joints. Cicatrisation is also important in hollow 
viscera such as urethra, esophagus, and intestine. It leads to progressive stenosis with 
stricture formation. In the alimentary tract, a contracture (stricture) can result in an 
obstruction to the passage of food in the esophagus or a block in the flow of intestinal 
contents. 

  

5. Miscellaneous 

Implantation (or epidermoid cyst: Epithelial cells which flow into the healing wound may 
later sometimes persist, and proliferate to form an epidermoid cyst. 

 


background image

VIII. Fracture Healing 
The basic processes involved in the healing of bone fractures bear many resemblances to 
those seen in skin wound healing. Unlike healing of a skin wound, however, the defect 
caused by a fracture is repaired not by a fibrous “scar” tissue, but by specialized bone 
forming tissue so that, under favorable circumstances, the bone is restored nearly to normal. 

 

Structure of bone 

Bone is composed of calcified osteoid tissue, which consists of collagen fibers embedded in 
a mucoprotein matrix (osteomucin). Depending on the arrangement of the collagen fibers, 
there are two histological types of bone: 

  

1. Woven, immature or non-lamellar bone This shows irregularity in the arrangement 

     of the collagen bundles and in the distribution of the osteocytes. The osseomucin 

       is less abundant and it also contains less calcium. 

2. Lamellar or adult bone In this type of bone, the collagen bundles are arranged in 

      parallel sheets. 

 

 

 

Stages in Fracture Healing (Bone Regeneration) 

Stage 1: Haematoma formation. Immediately following the injury, there is a variable 

amount of bleeding from torn vessels; if the periosteum is torn, this blood may 

extend into the surrounding muscles. If it is subsequently organized and ossified, 

myositis ossificans results. 

  

Stage 2: Inflammation. The tissue damage excites an inflammatory response, the exudates 
adding more fibrin to the clot already present. The inflammatory changes differ in no way 
from those seen in other inflamed tissues. There is an increased blood flow and a 
polymorphonuclear leucocytic infiltration. The haematoma attains a fusiform shape. 

  

Stage 3: Demolition. Macrophages invade the clot and remove the fibrin, red cells, the 
inflammatory exudate, and debris. Any fragments of bone, which have become 

detached from their blood supply, undergo necrosis, and are attacked by 


background image

macrophages and osteoclasts. 

 

Stage 4: Formation of granulation tissue. Following this phase of demolition, there is an 
ingrowth of capillary loops and mesenchymal cells derived from the periosteum 

and the endosteum of the cancellous bone. These cells have osteogenic potential 

and together with the newly formed blood vessels contribute to the granulation – 

tissue formation. 

  

Stage 5: Woven bone and cartilage formation. The mesenchymal “osteoblasts” next 
differentiate to form either woven bone or cartilage. The term “callus”, derived 

from the Latin and meaning hard, is often used to describe the material uniting the 

fracture ends regardless of its consistency. When this is granulation tissue, the 

“callus” is soft, but as bone or cartilage formation occurs, it becomes hard. 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

 

 

Stage 6: Formation of lamellar bone. The dead calcified cartilage or woven bone is next 
invaded by capillaries headed by osteoclasts. As the initial scaffolding 

(“provisional callus”) is removed, osteoblasts lay down osteoid, which calcifies to 

form bone. Its collagen bundles are now arranged in orderly lamellar fashion, for 

the most part concentrically around the blood vessels, and in this way the 

Haversian systems are formed. Adjacent to the periosteum and endosteum the 

lamellae are parallel to the surface as in the normal bone. This phase of formation 

of definitive lamellar bone merges with the last stage. 

  

Stage 7: Remodelling. The final remodeling process involving the continued osteoclastic 
removal and osteoblastic laying down of bone results in the formation of a bone, which 
differs remarkably little from the original tissue. The external callus is slowly removed, the 
intermediate callus becomes converted into compact bone 

containing Haversian systems, while the internal callus is hollowed out into a 

marrow cavity in which only a few spicules of cancellous bone remain. 

 

Thank You 




رفعت المحاضرة من قبل: Mubark Wilkins
المشاهدات: لقد قام 5 أعضاء و 118 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل