معلومة

22.1: علم التشريح والميكروبات الطبيعية للقناة التنفسية - علم الأحياء

22.1: علم التشريح والميكروبات الطبيعية للقناة التنفسية - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أهداف التعلم

  • وصف السمات التشريحية الرئيسية للجهاز التنفسي العلوي والسفلي
  • وصف الجراثيم الطبيعية في الجهاز التنفسي العلوي والسفلي
  • اشرح كيف تتغلب الكائنات الحية الدقيقة على دفاعات أغشية الجهاز التنفسي العلوي والسفلي لتسبب العدوى
  • اشرح كيفية تفاعل الميكروبات والجهاز التنفسي وتعديلهما في الأفراد الأصحاء وأثناء الإصابة

التركيز السريري - الجزء 1

يعمل جون ، وهو رجل يبلغ من العمر 65 عامًا مصابًا بالربو ومرض السكري من النوع 2 ، كمساعد مبيعات في متجر محلي لتحسين المنازل. في الآونة الأخيرة ، بدأ يشعر بمرض شديد وقام بتحديد موعد مع طبيب عائلته. في العيادة ، أبلغ جون عن إصابته بصداع وألم في الصدر وسعال وضيق في التنفس. خلال اليوم الماضي ، عانى أيضًا من بعض الغثيان والإسهال. قامت ممرضة بقياس درجة حرارته ووجدت أنه يعاني من حمى تبلغ 40 درجة مئوية (104 درجة فهرنهايت).

اقترح جون أنه يجب أن يكون مصابًا بالأنفلونزا (الأنفلونزا) ، وأعرب عن أسفه لأنه أرجأ الحصول على لقاح الإنفلونزا هذا العام. بعد الاستماع إلى تنفس جون من خلال سماعة الطبيب ، أمر الطبيب بإجراء تصوير شعاعي للصدر وجمع عينات من الدم والبول والبلغم.

تمرين ( PageIndex {1} )

بناءً على هذه المعلومات ، ما العوامل التي ربما تكون قد ساهمت في مرض جون؟

تتمثل الوظيفة الأساسية للجهاز التنفسي في تبادل الغازات (الأكسجين وثاني أكسيد الكربون) من أجل التمثيل الغذائي. ومع ذلك ، يمكن أن يعمل الاستنشاق والزفير (خاصة عندما يكونان قويين) أيضًا كوسيلة لانتقال مسببات الأمراض بين الأفراد.

تشريح الجهاز التنفسي العلوي

يمكن تقسيم الجهاز التنفسي من الناحية المفاهيمية إلى مناطق علوية وسفلية عند نقطة لسان المزمار ، وهي البنية التي تسد الجهاز التنفسي السفلي من البلعوم أثناء البلع (الشكل ( PageIndex {1} )). الجهاز التنفسي العلوي على اتصال مباشر بالبيئة الخارجية. الفتحات (أو الخياشيم) هي الفتحات الخارجية للأنف التي تؤدي إلى تجويف الأنف ، وهي مساحة كبيرة مملوءة بالهواء خلف الفتحات. تشكل هذه المواقع التشريحية الفتحة الأولية والقسم الأول من الجهاز التنفسي ، على التوالي. تجويف الأنف مبطن بالشعر الذي يحبس الجزيئات الكبيرة ، مثل الغبار وحبوب اللقاح ، ويمنع وصولها إلى الأنسجة العميقة. كما أن التجويف الأنفي مبطن بغشاء مخاطي وغدد بومان التي تنتج المخاط للمساعدة في حبس الجسيمات والكائنات الحية الدقيقة لإزالتها. يرتبط تجويف الأنف بالعديد من المساحات الأخرى المملوءة بالهواء. تتواصل الجيوب ، المكونة من أربعة تجاويف صغيرة في الجمجمة ، مع تجويف الأنف من خلال سلسلة من الفتحات الصغيرة. البلعوم الأنفي هو جزء من الحلق العلوي الممتد من تجويف الأنف الخلفي. يحمل البلعوم الأنفي الهواء الذي يتم استنشاقه عبر الأنف. الأذن الوسطى متصلة بالبلعوم الأنفي من خلال قناة استاكيوس. يتم فصل الأذن الوسطى عن الأذن الخارجية بواسطة الغشاء الطبلي أو طبلة الأذن. وأخيرًا ، تصب الغدد الدمعية إلى التجويف الأنفي من خلال القنوات الأنفية الدمعية (القنوات الدمعية). تسمح الوصلات المفتوحة بين هذه المواقع للكائنات الحية الدقيقة بالانتقال من التجويف الأنفي إلى الجيوب والأذنين الوسطى (والظهر) ، ونزولاً إلى الجهاز التنفسي السفلي من البلعوم الأنفي.

تجويف الفم هو فتحة ثانوية للجهاز التنفسي. يتصل تجاويف الفم والأنف عبر الفتحات بالبلعوم أو الحلق. يمكن تقسيم البلعوم إلى ثلاث مناطق: البلعوم الأنفي والبلعوم الفموي والبلعوم الحنجري. الهواء الذي يتم استنشاقه عن طريق الفم لا يمر عبر البلعوم الأنفي ؛ يمر أولاً من خلال البلعوم ثم من خلال البلعوم الحنجري. تقع اللوزتان الحنكية ، التي تتكون من الأنسجة اللمفاوية ، داخل البلعوم الفموي. البلعوم الحنجري ، الجزء الأخير من البلعوم ، يتصل بالحنجرة التي تحتوي على الطية الصوتية (الشكل ( PageIndex {1} )).

تمرين ( PageIndex {2} )

  1. حدد تسلسل الهياكل التشريحية التي تمر من خلالها الميكروبات في طريقها من الفتحات إلى الحنجرة.
  2. ما النقطتان التشريحيتان اللتان تربطهما قناتا استاكيوس؟

تشريح الجهاز التنفسي السفلي

يبدأ الجهاز التنفسي السفلي أسفل لسان المزمار في الحنجرة أو صندوق الصوت (الشكل ( PageIndex {2} )). القصبة الهوائية ، أو القصبة الهوائية ، عبارة عن أنبوب غضروفي يمتد من الحنجرة يوفر مسارًا خاليًا من العوائق للهواء للوصول إلى الرئتين. تنقسم القصبة الهوائية إلى الشعب الهوائية اليمنى واليسرى عند وصولها إلى الرئتين. تتفرع هذه المسارات بشكل متكرر لتشكل شبكات أنابيب أصغر وأكثر اتساعًا ، القصيبات. تنتهي القصيبات الطرفية المتكونة في هذه الشبكة الشبيهة بالأشجار في طريق مسدود يسمى الحويصلات الهوائية. هذه الهياكل محاطة بشبكات شعرية وهي موقع لتبادل الغازات في الجهاز التنفسي. تحتوي رئتا الإنسان على ما يقرب من 400.000.000 حويصلة هوائية. السطح الخارجي للرئتين محمي بغشاء مزدوج الطبقات. يحمي هذا الهيكل الرئتين ويوفر تزييتًا للسماح للرئتين بالتحرك بسهولة أثناء التنفس.

دفاعات الجهاز التنفسي

تتكون البطانة الداخلية للجهاز التنفسي من أغشية مخاطية (الشكل ( PageIndex {3} )) وهي محمية بواسطة دفاعات مناعية متعددة. تفرز الخلايا الكأسية داخل ظهارة الجهاز التنفسي طبقة من المخاط اللزج. تمنع اللزوجة والحموضة لهذا الإفراز الارتباط الميكروبي بالخلايا الأساسية. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي الجهاز التنفسي على خلايا طلائية مهدبة. تزيل الأهداب النابضة المخاط وتدفعه وأي ميكروبات محاصرة إلى أعلى إلى لسان المزمار حيث يتم ابتلاعها. يُشار إلى القضاء على الميكروبات بهذه الطريقة بتأثير المصعد المخاطي الهدبي وهو آلية مهمة تمنع الكائنات الحية الدقيقة المستنشقة من الهجرة إلى الجهاز التنفسي السفلي.

يخضع الجهاز التنفسي العلوي للمراقبة المستمرة من قبل الأنسجة اللمفاوية المرتبطة بالغشاء المخاطي (MALT) ، بما في ذلك اللحمية واللوزتين. تشمل دفاعات الغشاء المخاطي الأخرى الأجسام المضادة المُفرزة (IgA) ، الليزوزيم ، الفاعل بالسطح ، والببتيدات المضادة للميكروبات التي تسمى defensins. وفي الوقت نفسه ، فإن الجهاز التنفسي السفلي محمي بواسطة الضامة السنخية. تقتل هذه الخلايا البلعمية بكفاءة أي ميكروبات تنجح في التهرب من الدفاعات الأخرى. إن العمل المشترك لهذه العوامل يجعل الجهاز التنفسي السفلي خاليًا تقريبًا من الميكروبات المستعمرة.

تمرين ( PageIndex {3} )

  1. حدد تسلسل الهياكل التشريحية التي تمر من خلالها الميكروبات في طريقها من الحنجرة إلى الحويصلات الهوائية.
  2. قم بتسمية بعض دفاعات الجهاز التنفسي التي تحمي من العدوى الجرثومية.

الجراثيم الطبيعية للجهاز التنفسي

يحتوي الجهاز التنفسي العلوي على جراثيم وفيرة ومتنوعة. يتم استعمار الممرات الأنفية والجيوب الأنفية في المقام الأول من قبل أعضاء Firmicutes ، Actinobacteria ، و Proteobacteria. تشمل البكتيريا الأكثر شيوعًا التي تم تحديدها المكورات العنقودية البشروية، العقديات مجموعة viridans (VGS) ، الوتدية النيابة. (الخناقات) ، Propionibacterium spp. و المستدمية النيابة. يشمل البلعوم الفموي العديد من نفس عزلات الأنف والجيوب الأنفية ، مع إضافة أعداد متغيرة من البكتيريا مثل أنواع بريفوتيلا, المغزلية, موراكسيلا، و إيكينيلا، نفس الشيء الكانديدا العزلات الفطرية. بالإضافة إلى ذلك ، يحمل العديد من البشر الأصحاء بشكل عَرَضي مسببات الأمراض المحتملة في الجهاز التنفسي العلوي. ما يصل إلى 20 ٪ من السكان يحملون المكورات العنقودية الذهبية في أنفهم.1 البلعوم ، أيضًا ، يمكن أن يكون مستعمرًا بسلالات ممرضة من العقدية, المستدمية، و النيسرية.

على النقيض من ذلك ، فإن الجهاز التنفسي السفلي مليء بالميكروبات بشكل ضئيل. من بين الكائنات الحية التي تم تحديدها في الجهاز التنفسي السفلي ، هناك أنواع من الزائفة, العقدية, بريفوتيلا, المغزلية، و فيلونيلا هي الأكثر شيوعًا. ليس من الواضح في هذا الوقت ما إذا كانت هذه التجمعات الصغيرة من البكتيريا تشكل ميكروبات طبيعية أم أنها عابرة.

العديد من أعضاء الجراثيم الطبيعية للجهاز التنفسي من مسببات الأمراض الانتهازية. لتتكاثر وتسبب ضررًا للمضيف ، يجب أولاً التغلب على الدفاعات المناعية لأنسجة الجهاز التنفسي. تنتج العديد من مسببات الأمراض المخاطية عوامل ضراوة مثل المواد اللاصقة التي تتوسط الارتباط بالخلايا الظهارية المضيفة ، أو كبسولات السكاريد التي تسمح للميكروبات بتجنب البلعمة. يمكن أن تحفز السموم الداخلية للبكتيريا سالبة الجرام استجابة التهابية قوية تدمر خلايا الجهاز التنفسي. تنتج مسببات الأمراض الأخرى السموم الخارجية ، ولا يزال البعض الآخر لديه القدرة على البقاء داخل الخلايا المضيفة. بمجرد حدوث عدوى في الجهاز التنفسي ، فإنها تميل إلى إضعاف السلم الكهربائي المخاطي الهدبي ، مما يحد من قدرة الجسم على طرد الميكروبات الغازية ، مما يسهل على مسببات الأمراض التكاثر والانتشار.

تم تطوير لقاحات للعديد من أخطر مسببات الأمراض البكتيرية والفيروسية. يلخص الجدول ( PageIndex {1} ) العديد من أهم مسببات الأمراض التنفسية ولقاحاتها ، إن وجدت. سيتم شرح مكونات هذه اللقاحات لاحقًا في الفصل.

الجدول ( PageIndex {1} ): بعض أمراض الجهاز التنفسي واللقاحات الهامة
مرضالعوامل الممرضةاللقاح (اللقاحات) المتاح2
جدري الماء / القوباء المنطقيةفيروس الحماق النطاقيلقاح الحماق (جدري الماء) ، لقاح الهربس النطاقي (القوباء المنطقية)
زكامفيروسات الأنفلا أحد
الخناقبكتريا الخناق الوتديةDtaP ، Tdap ، DT ، Td ، DTP
التهاب لسان المزمار ، التهاب الأذن الوسطىالمستدمية النزليةHib
الانفلونزافيروسات الانفلونزامعطل ، FluMist
مرض الحصبةفيروس الحصبةمعدل وفيات الأمهات
الشاهوقالبورديتيلة السعال الديكيDTaP ، Tdap
التهاب رئويالعقدية الرئويةلقاح المكورات الرئوية المتقارن (PCV13) ، لقاح المكورات الرئوية متعدد السكاريد (PPSV23)
الحصبة الألمانية (الحصبة الألمانية)فيروس الروبيلامعدل وفيات الأمهات
المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة (سارس)فيروس كورونا المرتبط بالسارس (SARS-CoV)لا أحد
مرض الدرنالسل الفطريBCG

تمرين ( PageIndex {4} )

  1. ما هي بعض البكتيريا المسببة للأمراض التي تشكل جزءًا من الكائنات الحية الدقيقة الطبيعية في الجهاز التنفسي؟
  2. ما هي عوامل الفوعة التي تستخدمها مسببات الأمراض للتغلب على الحماية المناعية للجهاز التنفسي؟

علامات وأعراض عدوى الجهاز التنفسي

عادة ما تؤدي الأمراض الجرثومية للجهاز التنفسي إلى استجابة التهابية حادة. يمكن تجميع هذه الإصابات حسب الموقع المصاب وتنتهي أسماءها بـ "itis" ، والتي تعني حرفياً التهاب. على سبيل المثال ، التهاب الأنف هو التهاب في تجاويف الأنف ، وغالبًا ما يكون من سمات نزلات البرد. قد يرتبط التهاب الأنف أيضًا بحساسية حمى القش أو مهيجات أخرى. يسمى التهاب الجيوب الأنفية التهاب الجيوب الأنفية يسمى التهاب الأذن بالتهاب الأذن. التهاب الأذن الوسطى هو التهاب يصيب الأذن الوسطى. يمكن أن تسبب مجموعة متنوعة من الميكروبات التهاب البلعوم ، المعروف باسم التهاب الحلق. التهاب الحنجرة يسمى التهاب الحنجرة. قد يتداخل الالتهاب الناتج مع وظيفة الأحبال الصوتية ، مما يؤدي إلى فقدان الصوت. عندما تلتهب اللوزتين ، يطلق عليه التهاب اللوزتين. يمكن علاج حالات التهاب اللوزتين المزمنة جراحيًا باستئصال اللوزتين. في حالات نادرة ، يمكن أن يصاب لسان المزمار ، وهي حالة تسمى التهاب لسان المزمار. في الجهاز التنفسي السفلي ، يؤدي التهاب الشعب الهوائية إلى التهاب الشعب الهوائية. والأخطر من ذلك كله هو الالتهاب الرئوي ، حيث تصاب الحويصلات الهوائية في الرئتين بالعدوى وتلتهب. يتراكم القيح والوذمة ويملأ الحويصلات بالسوائل (تسمى التوحيد). هذا يقلل من قدرة الرئتين على تبادل الغازات وغالبًا ما يؤدي إلى سعال منتج يطرد البلغم والمخاط. يمكن أن تتراوح حالات الالتهاب الرئوي من خفيفة إلى مهددة للحياة ، وتظل سببًا مهمًا للوفاة بين صغار السن وكبار السن.

تمرين ( PageIndex {5} )

وصف الأعراض النموذجية لالتهاب الأنف والتهاب الجيوب الأنفية والتهاب البلعوم والتهاب الحنجرة.

النوم المصاحب للتدخين

كاميلا طالبة تبلغ من العمر 22 عامًا كانت مدخنة مزمنة لمدة 5 سنوات. في الآونة الأخيرة ، أصيبت بسعال مستمر لم يستجب للعلاجات التي لا تستلزم وصفة طبية. أمر طبيبها بإجراء تصوير شعاعي للصدر للتحقيق. كانت النتائج الإشعاعية متوافقة مع الالتهاب الرئوي. بالإضافة الى، العقدية الرئوية تم عزله من بصاق كاميلا.

المدخنون أكثر عرضة للإصابة بالالتهاب الرئوي من عامة السكان. ثبت أن العديد من مكونات دخان التبغ تضعف الدفاعات المناعية للرئتين. تشمل هذه التأثيرات تعطيل وظيفة الخلايا الظهارية الهدبية ، وتثبيط البلعمة ، وإعاقة عمل الببتيدات المضادة للميكروبات. معا ، هذه تؤدي إلى خلل في تأثير المصعد المخاطي الهدبي. وبالتالي ، فإن الكائنات الحية المحاصرة في المخاط قادرة على استعمار الرئتين والتسبب في الالتهابات بدلاً من طردها أو ابتلاعها.

المفاهيم الأساسية والملخص

  • ينقسم الجهاز التنفسي إلى مناطق علوية وسفلية في لهاة.
  • يدخل الهواء إلى الجهاز التنفسي العلوي من خلال تجويف أنفي والفم ، وكلاهما يؤدي إلى البلعوم. يمتد الجهاز التنفسي السفلي من الحنجرة داخل ال ةقصبة الهوائية قبل التفرع إلى شعبتان، والتي تنقسم بشكل أكبر لتشكيل القصيبات، والتي تنتهي بـ الحويصلات الهوائيةحيث يحدث تبادل الغازات.
  • يُستعمر الجهاز التنفسي العلوي بواسطة مجموعة جراثيم طبيعية واسعة ومتنوعة ، وكثير منها من مسببات الأمراض المحتملة. تم العثور على عدد قليل من الكائنات الميكروبية في الجهاز التنفسي السفلي ، وقد تكون عابرة.
  • قد يتسبب أعضاء الجراثيم الطبيعية في حدوث عدوى انتهازية ، وذلك باستخدام مجموعة متنوعة من الاستراتيجيات للتغلب على الدفاعات الفطرية غير المحددة (بما في ذلك السلم الكهربائي المخاطي الهدبي) والدفاعات النوعية التكيفية للجهاز التنفسي.
  • تتوفر لقاحات فعالة للعديد من مسببات الأمراض التنفسية الشائعة ، البكتيرية والفيروسية.
  • تؤدي معظم التهابات الجهاز التنفسي إلى التهاب الأنسجة المصابة ؛ يتم إعطاء هذه الشروط أسماء تنتهي بـ -هو، مثل التهاب الأنف, التهاب الجيوب الأنفية, التهاب الأذن, التهاب البلعوم، و التهاب شعبي.

متعدد الخيارات

أي مما يلي غير متصل بشكل مباشر بالبلعوم الأنفي؟

أ. الأذن الوسطى
ب. البلعوم
C. الغدد الدمعية
د- تجويف الأنف

ج

ما نوع الخلايا التي تنتج المخاط للأغشية المخاطية؟

أ. خلايا الكأس
B. الضامة
C. البالعات
الخلايا الظهارية الهدبية

أ

أي مما يلي يأمر بشكل صحيح الهياكل التي يمر الهواء من خلالها أثناء الاستنشاق؟

البلعوم ← القصبة الهوائية ← الحنجرة ← القصبات الهوائية
البلعوم ← الحنجرة ← القصبة الهوائية ← القصبات الهوائية
C. الحنجرة ← البلعوم ← الشعب الهوائية ← القصبة الهوائية
D. الحنجرة ← البلعوم ← القصبة الهوائية ← القصبات الهوائية

ب

يفصل ___________ الجهاز التنفسي العلوي والسفلي.

أ. القصبات الهوائية
B. الحنجرة
C. لسان المزمار
د- اللوزتين الحنكي

ج

ما هو عامل الفوعة الجرثومي الأكثر أهمية للتعلق باستضافة أنسجة الجهاز التنفسي؟

A. اللاصق
B. عديدات السكاريد الدهنية
C. هيالورونيداز
كبسولات D.

أ

املاء الفراغ

تنتقل الميكروبات غير المرتبطة من الرئتين إلى لسان المزمار بتأثير _______.

المصعد المخاطي الهدبي

تنتج العديد من مسببات الأمراض البكتيرية _______ لتفادي البلعمة.

كبسولات

النوع الرئيسي من الأجسام المضادة في دفاعات الغشاء المخاطي هو _______.

إيغا

_______ ناتج عن التهاب في "صندوق الصوت".

التهاب الحنجره

_______ بلعمة مسببات الأمراض المحتملة في الرئة السفلية.

الضامة السنخية

اجابة قصيرة

اشرح لماذا يكون الجهاز التنفسي السفلي معقمًا بشكل أساسي.

اشرح سبب كون الالتهاب الرئوي مرضًا يهدد الحياة غالبًا.

التفكير النقدي

قم بتسمية كل من هياكل الجهاز التنفسي الموضحة ، وحدد ما إذا كان كل منها يحتوي على ميكروبيوتا طبيعية كبيرة أو صغيرة نسبيًا.

(الائتمان: تعديل العمل من قبل المعهد الوطني للسرطان)

يتسبب التليف الكيسي ، من بين أمور أخرى ، في تكوين مخاط زائد في الرئتين. يكون المخاط جافًا جدًا ومتكتلًا ، على عكس المخاط الرطب والمليء بالسوائل في الرئتين الطبيعية. ما هو تأثير ذلك في اعتقادك على دفاعات الرئة؟

لماذا تعتقد أن المدخنين هم أكثر عرضة للإصابة بعدوى الجهاز التنفسي؟

الحواشي

  1. 1 J. Kluytmans et al. "أنف النقل المكورات العنقودية الذهبية: علم الأوبئة والآليات الكامنة والمخاطر المرتبطة. مراجعات علم الأحياء الدقيقة السريرية 10 لا. 3 (1997): 505-520.
  2. 2 الأسماء الكاملة للقاحات المدرجة في الجدول: المستدمية النزلية النوع B (Hib) ؛ الخناق والكزاز والسعال الديكي اللاخلوي (DtaP) ؛ التيتانوس والدفتيريا والسعال الديكي اللاخلوي (Tdap) ؛ الدفتيريا والتيتانوس (DT) ؛ الكزاز والدفتيريا (Td) ؛ الدفتيريا والسعال الديكي والتيتانوس (DTP) ؛ عصية كالميت غيران؛ الحصبة والنكاف والحصبة الألمانية (MMR)

الميكروبات التنفسية أثناء الصحة والمرض: منظور طب الأطفال

تُظهر الدراسات الحديثة التي تبحث في العلاقة بين الجراثيم والمرض مفاهيم جديدة يمكن أن تغير بشكل كبير الطريقة التي نعالج بها المرض وتعزز الصحة في المستقبل. يُقترح أن الكائنات الحية الدقيقة المكتسبة أثناء الطفولة قد تشكل المجتمع الميكروبي وتؤثر على الاستجابات المناعية للحياة اللاحقة ، وبالتالي يمكن أن تكون مهمة في القابلية للإصابة بالمرض. ترتبط العديد من الأمراض ، بما في ذلك الربو والالتهاب الرئوي والتهاب الأذن الوسطى ، بالتغيرات في تكوين وتنوع الكائنات الحية الدقيقة في الجهاز التنفسي. تلخص هذه المراجعة الأدبيات الحالية ، مع التركيز على تكوين وتطور الجراثيم التنفسية لدى الأطفال وعلاقتها بأمراض الجهاز التنفسي.


مقدمة

الميكروبيوم البشري هو مجتمع معقد من الكائنات الحية الدقيقة ، تعيش في علاقة تكافلية في الكائنات الحية الدقيقة البشرية. نظرًا لخصوصية المكانة الميكروبية ، تختلف التركيب والوظيفة الميكروبية وفقًا لمواقع الجسم المختلفة ، مثل الجهاز الهضمي والجلد والمسالك الهوائية [1 ، 2].

نظرًا لأن الشخص البالغ السليم يتنفس أكثر من 7000 لترًا من الهواء يوميًا ، فإن الجهاز التنفسي العلوي (URT) يغمر باستمرار في تدفق الهواء من البيئة الخارجية. إلى جانب الهواء ، يتم استنشاق 10 4-10 6 خلايا بكتيرية لكل متر مكعب من الهواء يوميًا. إلى جانب هذه الجسيمات البيولوجية ، يتعرض URT للمعايير الفيزيائية والكيميائية في الغلاف الجوي ، بما في ذلك الرطوبة المتغيرة أو الأكسجين أو العوامل المناعية أو العناصر الغذائية. إلى جانب علم التشريح ، تشكل هذه العوامل البيئات الدقيقة المحددة في URT مثل تجويف الأنف والجيوب الأنفية والبلعوم الأنفي والبلعوم الفموي [3،4،5]. نتيجة لذلك ، تؤوي البيئات الدقيقة المحددة في URT مجتمعات ميكروبية مختلفة تتكون من نسب متغيرة من الكائنات الحية الدقيقة المقيمة والعابرة [6].

مثل غيرها من مواقع الجسم البشري ، يتم استعمار الجهاز التنفسي العلوي من قبل مجموعة متنوعة من الأنواع الميكروبية المختلفة بعد الولادة مباشرة. لقد ثبت أن الاستعمار الأولي يعتمد على طريقة الولادة (الولادة المهبلية أو الولادة القيصرية) ، وتحدث التغييرات الأكثر خطورة خلال السنة الأولى من العمر ، وربما يكون ذلك مدفوعًا بنضج الجهاز المناعي [7]. في وقت لاحق ، يتحول هذا المجتمع الميكروبي الأول إلى ميكروبيوم URT البالغ ، ويصبح أقل كثافة وأكثر تنوعًا. في كبار السن ، تصبح الميكروبات المتميزة لبيئات ميكروية معينة أكثر تشابهًا [8 ، 9].

تشير العديد من الدراسات إلى أن الميكروبيوم الأنفي للبشر الأصحاء يتكون أساسًا من البكتيريا الشعاعية الشعاعية ، والبكتيريا ، والثبات ، والبروتيوبكتيريا مع ممثلي الأجناس. Bifidobacterium, الوتدية, المكورات العنقودية, العقدية, Dolosigranulum، و موراكسيلا السائدة [9،10،11،12]. ومع ذلك ، تركز معظم الأبحاث على البكتيريا الموجودة في تجويف الأنف البشري ، بينما نادرًا ما يتم التعامل مع المكونات الأخرى للميكروبيوم ، مثل الفيروسات والعتائق والفطريات ، على وجه التحديد وبالتالي من المحتمل التغاضي عنها [13].

تم وصف صحة الإنسان على أنها نتيجة التفاعل المعقد بين الميكروبيوم ومضيفه البشري [14]. يمكن أن تحدث الاضطرابات الوظيفية أو التركيبية للميكروبيوم في مواقع مختلفة من الجسم ، وقد تم ربط هذا dysbiosis بأمراض مختلفة على سبيل المثال ، تم ربط مرض التهاب الأمعاء والاضطرابات الأيضية بخلل التنسج في الميكروبيوم في الجهاز الهضمي والتهابات URT (URTI ، مثل مثل التهاب الجيوب المزمن [CRS]) مع دسباقتريوز في URT [15،16،17،18]. غالبًا ما تتميز هذه الديسبيوز بفقدان البكتيريا المفيدة المتعايشة ، والتي تحمي من فرط نمو البكتيريا المسببة للأمراض الانتهازية [6 ، 19 ، 20].

حاليًا ، يتم اقتراح العديد من العلاجات المختلفة لعلاج التهابات المسالك البولية [21،22،23،24]. تستخدم المضادات الحيوية وكذلك الكورتيكوستيرويدات داخل الأنف ، حيث تجمع بين الخصائص المضادة للميكروبات والمضادة للالتهابات [21 ، 24]. تسبب هذه العلاجات فقدان التنوع الميكروبي ، مما قد يؤدي إلى زيادة البكتيريا سالبة الجرام في الأنف [25،26،27].

في حالة التهاب الجيوب الأنفية المزمن ، تعد جراحة الجيوب الأنفية (التي تهدف إلى تحسين تصريف المخاط) ، جنبًا إلى جنب مع المضادات الحيوية المختلفة ، العلاج الأكثر شيوعًا [22]. على الرغم من أن هذا النوع من العلاج شديد التوغل ، إلا أن نتائجه مرضية عادة [28]. ومع ذلك ، يمكن أيضًا منع أمراض مجرى الهواء وعلاجها بعلاجات أقل عنفًا مثل الشطف بالمحلول الملحي وتنظيف الغشاء المخاطي للأنف من الوسطاء الالتهابيين والملوثات الأخرى [23].

يواجه بحث ميكروبيوم URT المقارن مشاكل منهجية مختلفة ، بما في ذلك اختيار تقنيات أخذ العينات (مثل المسحات وشطف الأنف وأوراق الترشيح الجافة) ومواقع أخذ العينات. في معظم الحالات ، تعتبر الأنف الأمامية ، الصماخ الأوسط ، والبلعوم الأنفي هي المواقع المفضلة لأخذ العينات [9 ، 11 ، 12 ، 29 ، 30 ، 31] ، حيث لا يمكن الوصول إلى المناطق الأخرى بسهولة. ينتج عن هذا غالبًا تناقض في سؤال البحث وبروتوكول الدراسة ، على سبيل المثال ، يتم أخذ عينات من الصماخ الأوسط بدلاً من الجيوب الأنفية عند دراسة التهاب الجيوب الأنفية المزمن [29]. ومع ذلك ، غالبًا ما يمتد دسباقتريوز الميكروبيوم إلى مواقع خارج مواقع المرض المدروس ، بحيث يمكن ملاحظة التغييرات المهمة في بنية المجتمع الميكروبي في المواقع المجاورة أيضًا [6 ، 32]. ومع ذلك ، من أجل إثبات أو رفض فرضية البحث ، يجب اختيار مواقع أخذ العينات لتحليلات الميكروبيوم بحكمة [6].

الهدف من هذه المراجعة هو تلخيص المعلومات الحالية حول الميكروبيوم في الجهاز التنفسي العلوي ومناقشة القضايا المنهجية مثل طرق أخذ العينات والمواقع التي تقدم الرابط بين تكوين ميكروبيوم URT والجهاز المناعي وبعض الأمراض إلقاء نظرة على تأثير مشترك. العلاجات على ميكروبيوم URT وتحديد الفجوات الحالية في معرفتنا.

تفاصيل الدراسات التي تم الاستشهاد بها ، بما في ذلك أخذ العينات ، وبروتوكول معالجة العينات ، والسكان والمواقع المدروسة ، والنتائج ملخصة في ملف إضافي 1.


التطور التشريحي والميكروبات

التطور التشريحي وعلم وظائف الأعضاء. تطور هياكل الجهاز التنفسي البشري هو عملية معقدة متعددة المراحل تبدأ في الأسبوع الرابع من الحمل مع تطور اللويحات الأنفية والغشاء الفموي البلعومي وبراعم الرئة 8،9. يختلف تشريح URT عند الولادة اختلافًا جوهريًا عن التكوين عند البالغين نظرًا للوضع الأعلى للحنجرة ، مما يؤدي إلى وجود بلعوم أنفي كبير مقارنة بالبلعوم الفموي 10. بالإضافة إلى ذلك ، فإن نقص الحويصلات الهوائية في رئتي حديثي الولادة يؤكد عدم نضج LRT عند الولادة. في الواقع ، يبدأ تكوين الحويصلات الهوائية في المرحلة الجنينية المتأخرة ويستمر نموها طوال السنوات الثلاث الأولى من الحياة 11. بحلول مرحلة البلوغ ، نشأ العديد من الأجزاء الفرعية المتميزة في الجهاز التنفسي ، ولكل منها سمات ميكروبية وخلوية وفسيولوجية معينة ، مثل توتر الأكسجين وثاني أكسيد الكربون ، ودرجة الحموضة ، والرطوبة ودرجة الحرارة (الشكل 1).

الجراثيم وتشكل الجهاز التنفسي. على غرار التطور التشريحي للجهاز التنفسي ، فإن الاكتساب الأولي للكائنات الحية الدقيقة يشير إلى إنشاء الكائنات الحية الدقيقة في الجهاز التنفسي في وقت مبكر من الحياة. يُعتقد أن إنشاء الجراثيم في الجهاز التنفسي له تأثير على تشكل الجهاز التنفسي. في الواقع ، تميل القوارض الخالية من الجراثيم إلى امتلاك رئتين أصغر 12 وعددًا أقل من الحويصلات الناضجة 5. تم دعم الاكتشاف الأخير من خلال التجارب التي تم فيها استعمار التجاويف الأنفية لصغار الفئران الخالية من الجراثيم. اكتوباكيللوس spp. ، وبعد ذلك تم تطبيع عدد الحويصلات الناضجة 5. ومن المثير للاهتمام ، أن الأنسجة اللمفاوية المرتبطة بالبلعوم الأنفي (NALT) تتطور أيضًا في الغالب بعد الولادة ، مما يشير إلى أن تطورها يتطلب إشارات بيئية - على سبيل المثال ، من الجراثيم المحلية 13.

تطوير الجراثيم الصحية. على عكس الفرضية القديمة القائلة بأننا ولدنا عقيمين ، فقد اقترح مؤخرًا أن الأطفال يكتسبون الكائنات الحية الدقيقة في الرحم 14 ، 15 ، على الرغم من أن هذا الاقتراح مثير للجدل 16. بصرف النظر عن نقل الأجسام المضادة الأم والجزيئات الميكروبية في الرحم يؤثر بشكل ملحوظ على تطور المناعة بعد الولادة 17،18. وهذا بدوره يهيئ الوليد للتعرض الكبير للكائنات الحية الدقيقة التي تحدث بعد الولادة. خلال الساعات الأولى من الحياة ، يمكن اكتشاف مجموعة واسعة من الكائنات الحية الدقيقة في URT لحديثي الولادة الأصحاء 19،20. في البداية ، تكون هذه الكائنات الدقيقة غير محددة ومن المفترض أنها من أصل أمومي. خلال الأسبوع الأول من الحياة ، يؤدي التمايز المتخصص في URT إلى وفرة عالية من المكورات العنقودية spp. ، متبوعًا بإثراء الوتدية النيابة. و Dolosigranulum spp. ، والسيطرة اللاحقة لـ موراكسيلا النيابة. 20. ملفات تعريف Microbiota التي تتميز بـ الوتدية النيابة. و Dolosigranulum النيابة. في وقت مبكر من الحياة ، و موراكسيلا النيابة. في عمر 4-6 أشهر ، ثبت أنه يرتبط بتكوين مجتمعي بكتيري مستقر وصحة الجهاز التنفسي 21،22.

يعد وضع الولادة ونوع التغذية من الدوافع المهمة للنضج المبكر للجراثيم ، حيث ينتقل الأطفال الذين يولدون عن طريق المهبل و / أو يرضعون من الثدي نحو ملف مجهريات البقعة المعززة للصحة في كثير من الأحيان وبسرعة أكبر 20،23. تم تأكيد هذه النتائج من خلال النتائج الوبائية التي أظهرت الحماية من خلال الرضاعة الطبيعية ضد العدوى 24 ، والتي يُفترض أنها نتيجة لنقل الأجسام المضادة للأم 18 والكائنات الحية الدقيقة المفيدة في حليب الثدي ، مثل Bifidobacterium النيابة. و اكتوباكيللوس النيابة. 25،26. وعلى العكس من ذلك ، يمكن أن يتأثر نمو الجراثيم في الجهاز التنفسي ، على سبيل المثال ، من خلال استخدام المضادات الحيوية ، التي يشيع استخدامها عند الأطفال الصغار لعلاج العدوى 27. اتسمت اضطرابات المضادات الحيوية بانخفاض وفرة البكتيريا المتعايشة المفيدة المفترضة ، مثل Dolosigranulum النيابة. و الوتدية النيابة. في URT للأطفال الأصحاء 22،28،29. وهذا بدوره قد يزيد من خطر الإصابة بعدوى الجهاز التنفسي بعد العلاج بالمضادات الحيوية 30. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤثر الموسم والتطعيم ووجود الأشقاء وحضور الرعاية النهارية والتعرض للدخان والالتهابات السابقة أيضًا على ميكروبيوتا الرضع 22،31،32،33،34،35 ، مما يشير إلى أن الكائنات الحية الدقيقة خلال الحياة المبكرة ديناميكية وتتأثر بالعديد من العوامل المضيفة والبيئية (الشكل 2). يبدو أن الجينات المضيفة لها تأثير طفيف على بكتيريا URT في الأفراد الأصحاء ، حيث تؤثر فقط على كثافة البكتيريا الأنفية وليس تكوين الكائنات الحية الدقيقة 36. على النقيض من ذلك ، يبدو أن تكوين ميكروبات البلغم يتأثر بالتساوي بعلم الوراثة المضيفة والعوامل البيئية 37.

خلال الحياة المبكرة ، تكون المجتمعات الميكروبية في الجهاز التنفسي ديناميكية للغاية وتحركها عوامل متعددة ، بما في ذلك طريقة الولادة ونوع التغذية وظروف الازدحام والعلاج بالمضادات الحيوية. يمكن لهذه العوامل المضيفة والبيئية معًا تغيير تكوين الكائنات الحية الدقيقة نحو مجتمع مستقر في حالة توازن يقاوم النمو المفرط لمسببات الأمراض ، أو على العكس من ذلك ، يتطور مجتمع غير مستقر يكون عرضة للعدوى والالتهاب.

على الرغم من أن ميكروبيوتا الأمعاء تنضج إلى مجتمع شبيه بالبالغين خلال السنوات الثلاث الأولى من العمر 38 ، إلا أن الوقت المطلوب لتأسيس ميكروبيوتا تنفسية مستقرة لم يتحدد بعد. على الرغم من أن التمايز المتخصص يحدث في وقت مبكر بعد أسبوع واحد من الولادة 20 ، إلا أن الجراثيم في الجهاز التنفسي تتطور طوال السنوات القليلة الأولى من العمر 21،33،39. بعد إنشاء الجراثيم في الجهاز التنفسي ، يظل العلاج بالمضادات الحيوية عاملاً مزعجًا مهمًا للتوازن الميكروبي طوال الحياة 40. يؤثر التدخين النشط أيضًا على المجتمعات الميكروبية في URT 37،41 ، ومع ذلك ، في LRT ، ليس للتدخين تأثير واضح على تكوين الجراثيم 42. ومن المثير للاهتمام ، أنه تم اقتراح أن الاختلافات المتخصصة تختفي مرة أخرى عند كبار السن 43.

من اللافت للنظر أن ليس فقط التعرض للبكتيريا المفيدة يبدو مهمًا ولكن يبدو أن توقيت هذه التعرضات يلعب دورًا حاسمًا في الحفاظ على صحة الجهاز التنفسي ، حيث يبدو أن أنماط الاستعمار التنفسي الشاذة في الطفولة على وجه الخصوص من المحددات الرئيسية لأمراض الجهاز التنفسي في وقت لاحق. في الحياة 21،22،44. قد يكون هذا بسبب تأثير التفاعلات الجرثومية بين المضيف في التثقيف المناعي خلال الحياة المبكرة 6. لقد تم اقتراح أن الطبيعة الديناميكية للميكروبات النامية في وقت مبكر من الحياة قد توفر نافذة فرصة لتعديل الكائنات الحية الدقيقة نحو تركيبة مفيدة 45 ومع ذلك ، فإن مدى هذه الفترة الزمنية غير معروف حاليًا.


العلامات والأعراض العامة لأمراض الفم والجهاز الهضمي

على الرغم من آليات الدفاع العديدة التي تحمي من العدوى ، يمكن أن تصبح جميع أجزاء الجهاز الهضمي مواقع للعدوى أو التسمم. المصطلح تسمم غذائي يستخدم أحيانًا كعامل شامل للعدوى والتسمم المعدي المعوي ، ولكن لا تنشأ جميع أشكال أمراض الجهاز الهضمي من مسببات الأمراض أو السموم المنقولة عن طريق الأغذية.

في الفم، التخمير بواسطة الميكروبات اللاهوائية تنتج الأحماض التي تضر بالأسنان واللثة. هذا يمكن أن يؤدي إلى تسوس الأسنان ، وتسوس الأسنان أمراض اللثة، وهي حالة تتميز بالتهاب مزمن وتآكل اللثة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تسبب بعض مسببات الأمراض التهابات في الغشاء المخاطي والغدد وغيرها من الهياكل في الفم ، مما يؤدي إلى التهاب وتقرحات وسرطانات وآفات أخرى. عادة ما يسمى القرحة المفتوحة في الفم أو الجهاز الهضمي قرحة.

غالبًا ما تؤدي العدوى والتسمم في الجهاز الهضمي السفلي إلى ظهور أعراض مثل الغثيان والقيء والإسهال والأوجاع والحمى. في بعض الحالات ، قد يتسبب القيء والإسهال في حدوث جفاف شديد ومضاعفات أخرى يمكن أن تصبح خطيرة أو مميتة. تستخدم مصطلحات سريرية مختلفة لوصف أعراض الجهاز الهضمي. على سبيل المثال، التهاب المعدة هو التهاب في بطانة المعدة ينتج عنه تورم و التهاب الأمعاء يشير إلى التهاب الغشاء المخاطي المعوي. عندما يشمل الالتهاب كلا من بطانة المعدة وبطانة الأمعاء ، تسمى الحالة التهاب المعدة والأمعاء. التهاب الكبد يسمى التهاب الكبد. التهاب القولون يسمى التهاب القولون، يحدث عادة في حالات تسمم الطعام. لأن القولون الملتهب لا يعيد امتصاص الماء بشكل فعال كما يفعل عادة ، يصبح البراز مائيًا ، مما يسبب الإسهال. يمكن أن يتسبب تلف الخلايا الظهارية في القولون أيضًا في حدوث نزيف وزيادة مخاط لتظهر في براز مائي ، وهي حالة تسمى الزحار.

فكر في الأمر

المفاهيم الأساسية والملخص

  • يحتوي الجهاز الهضمي ، المكون من تجويف الفم والبلعوم والمريء والمعدة والأمعاء الدقيقة والأمعاء الغليظة ، على ميكروبيوتا طبيعية مهمة للصحة.
  • تساعد الحركة المستمرة للمواد عبر القناة الهضمية ، والطبقة الواقية للمخاط ، والميكروبات الطبيعية ، والبيئة الكيميائية القاسية في المعدة والأمعاء الدقيقة على منع استعمار مسببات الأمراض.
  • يمكن أن تسبب العدوى أو السموم الجرثومية في تجويف الفم تسوس الأسنان, أمراض اللثة، وأنواع مختلفة من قرحة المعدة.
  • يمكن أن تسبب العدوى والتسمم في الجهاز الهضمي أعراضًا عامة مثل الغثيان والقيء والإسهال والحمى. يمكن أن يؤدي التهاب موضعي في الجهاز الهضمي التهاب المعدة, التهاب الأمعاء, التهاب المعدة والأمعاء, التهاب الكبد، أو التهاب القولون، ويمكن أن يؤدي إلى تلف الخلايا الظهارية في القولون الزحار.
  • الأمراض المنقولة بالأغذية يشير إلى العدوى أو التسمم الذي ينشأ عن مسببات الأمراض أو السموم التي يتم تناولها في الطعام أو الماء الملوث.

متعدد الخيارات

أي مما يلي لا يمثل طريقة تساعد الميكروبات الطبيعية للأمعاء في منع العدوى؟

  1. ينتج الأحماض التي تخفض درجة الحموضة في المعدة.
  2. إنه يسرع العملية التي يتم بها طرد الميكروبات من الجهاز الهضمي.
  3. إنه يستهلك الطعام ويحتل مساحة ، ويتفوق على مسببات الأمراض المحتملة.
  4. يولد كميات كبيرة من الأكسجين الذي يقتل مسببات الأمراض اللاهوائية.

ما هي أنواع الميكروبات التي تعيش في الأمعاء؟

  1. Diverse species of bacteria, archaea, and fungi, especially باكتيرويدس و الحزم بكتيريا
  2. A narrow range of bacteria, especially الحزم
  3. A narrow range of bacteria and fungi, especially باكتيرويدس
  4. Archaea and fungi only

املاء الفراغ

The part of the gastrointestinal tract with the largest natural microbiota is the _________.


Respiratory System In Human Anatomy

In the process of exchange of gases human body gains oxygen and gets rid of carbon dioxide. The organs of the respiratory system include the nose pharynx larynx trachea bronchi and their smaller branches and the lungs which contain the alveoli.

Human Respiratory System Anatomy Art Print Poster

Retain more of what youre.

Respiratory system in human anatomy. Most of the organs of the respiratory system help to distribute air but only the tiny. Anatomy of the respiratory system. Respiratory system is the system of respiratory passages lungs and respiratory muscles of human body.

The nose is a structure of the face made of cartilage bone muscle and skin that supports and protects the anterior portion of the nasal cavity. The nose and nasal cavity form the main external opening for the respiratory system and are the first section of the bodys airwaythe respiratory tract through which air moves. The respiratory zone includes all the organs and structures that are directly involved in gas exchange including the respiratory bronchioles alveolar ducts and alveoli.

Study better with osmosis prime. The respiratory system which includes air passages pulmonary vessels the lungs and breathing muscles aids the body in the exchange of gases between the air and blood and between the blood and the bodys billions of cells. Anatomy of the respiratory system nose and nasal cavity.

Anatomy of the respiratory system the respiratory system also referred to as the ventilator system is a complex biological system comprised of several organs that facilitate the inhalation and exhalation of oxygen and carbon dioxide in living organisms or in other words breathing. Respiratory system is responsible for exchange of gases between the human body and the surroundings. Find more videos at httposmsitmore.

Such structures include the nasal cavity pharynx larynx trachea and most of the bronchial tree. The respiratory system refers to the series of organs responsible for gas exchange in the body.

Lecture Exam 3 Respiratory System Anatomy Physiology

Anatomical Medical Scheme Respiratory System

Human Respiratory System Description Parts Function

22 1 Organs And Structures Of The Respiratory System

Human Respiratory System Lungs Anatomy Stock Photo

Anatomy Of Human Respiratory System Front View D1243 4 026

Overview Of The Respiratory System Boundless Anatomy And

Human Respiratory System Hd Images Anatomy Of Respiratory

Clip Art Human Anatomy Respiratory System Color Unlabeled

Respiratory System Lungs Human Body

Vector Human Respiratory System Stock Vector Illustration

Anatomy Respiratory System

Lung Organ Of Human Anatomy Isolated Sketch Of Respiratory System

Respiration Respiratory System Human Body Function

Respiration Types Of Respiration And Anatomy Of Human

Human Respiratory System Vector Illustration Stock

Images 07 Respiratory System And Breathing Basic Human

Diagram Of The Respiratory System From The Free Anatomy

Biology Clipart Respiratory System Biology Respiratory

Respiratory System Dictionary Definition Respiratory

Respiratory System Images Stock Photos Vectors Shutterstock

Human Respiratory System Anatomical Vector Illustration Medical Education Cross Section Diagram With Nasal Cavity Throat Lungs And Alveoli

The Respiratory System Ross And Wilson Anatomy And

Introduction To Respiratory System Nursing Lecture

Anatomy And Normal Microbiota Of The Respiratory Tract

The Respiratory System Review Article Khan Academy

Eps Illustration Human Respiratory System Anatomy Vector

5 Best Lung Models For Learning Respiratory System Anatomy

Respiratory System Multiple Choice Question Proprofs Quiz

Respiratory System Human Anatomy Life Science

Anatomy Of Your Child S Respiratory System

Lungs Respiratory System Human Anatomy Medical Images For

Respiratory System Interactive Anatomy Guide


Conclusions and perspectives

There is clear evidence that bacteria, either endogenous microbiota or exogenous probiotics, can influence pulmonary barrier and immune functions as well as susceptibility to and the course of several respiratory diseases including infections. Modern style of living such as smoking, comorbidities such as diabetes as well as excessive medical treatment and elevated concentrations of antibiotics in food can influence compositions of human microbiota. Alterations in microbiota can therefore be associated with differential risk for and severity of disease including pulmonary ones. The mutual interactions of the gut microbiota with development of immunity and immune reactions associated with health and disease are well documented and of high translational relevance, but nevertheless, still an emerging field. Notably, several studies indicate that the gut microbiota composition can also distally influence pulmonary barrier and immune functions. In contrast, our knowledge of other body sites’ microbiota functions as well their putative systemic interactions with distal epithelia-specific microbiota are yet to be explored in more detail. Similarly, the knowledge on proximal effects of microbiota on local epithelial and immune cells outside of the gut is pretty limited. In this respect, the recently described lower RT microbiota requires to be studied in detail to delineate its function in lung morphogenesis, barrier function, pulmonary immunity, and host defense. Most importantly, effects of the bacterial communities of the lung need to be differentiated from those implemented by the gut and other distal microbiota such as those from upper respiratory tract, oral-nasal cavity or skin, or PAMPs and metabolites thereof. This is a pretty difficult task as differential colonization specifically targeting either gut or lung is almost impossible.

In contrast to the gut microbiota, there is a magnitude lower bacterial number in the lung, which may or may not correspond to its potential for lower RT barrier function. Neither the physiological niches of the lung microbiota nor its metabolic traits have been studied yet. Therefore, it is unclear whether and how much these community members are either relevant space holders or whether they produce sufficient amounts of metabolites/PAMPs to affect host barrier function. However, interspecies communication may still contribute to community stability and flexibility, and those pulmonary microcolonies as observed by FISH [4] may spatially influence lung tissue thereby generating distinct environments within the lung landscape. These communities shed PAMPs in close proximity to the alveolar and bronchiolar epithelia and likely interact with resident alveolar macrophages and DCs thereby influencing innate defense functions and downstream acquired immunity in the lung. Therefore, compositions of these communities need to be characterized in detail and mapped to the lung landscape both, in the murine model but more importantly in humans. Such studies require novel bronchoscopy methods for humans to assure sterile probing in order to better distinct upper from lower RT microbiota or adequately designed postsurgery or posthumous sampling approaches. Furthermore, analysis of the lung commensal's physiology calls for improved culture techniques to study the metabolism of individual members or whole communities في المختبر. Finally the question arises whether RT colonizers, which are otherwise opportunistic pathogens such as بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية أو C. pneumoniae among others, are relevant members of the microbiota. Certain RT microbiota compositions may keep these species at bay and from colonizing deeper pulmonary airways. Similarly, pathogens adapted to humans may cause little pathology but may lead to severe disease when host microbiota is altered, be it by comorbidities or antibiotic treatment, a hypothesis, which needs to be explored in TB (Box 1).

Box 1. Urgent research questions

  1. Are alterations in pulmonary microbiota cause or consequence of lung disease (the Hen-Egg problem)?
  2. Are pulmonary barrier and immune functions determined specifically by lower respiratory tract microbiota or by those from distal epithelia, or both?
  3. What is the metabolic state of RT microbiota, and where are niches for commensal bacteria in the lower RT?
  4. Do changes in microbiota compositions by comorbidities directly affect pulmonary disease outcome and long-term pathology?
  5. How does the RT microbiota – immune system interaction influence invasiveness of RT opportunistic pathogens?
  6. Can opportunistic pathogens such as S. aureus, S. pneumoniae, M. pneumoniae, C. pneumoniae, أو T. whipplei, which are otherwise normal respiratory tract colonizers in healthy individuals, be considered part of the microbiota?
  7. How does respiratory tract microbiota dysbiosis by antibiotics, coinfection, comorbidities contribute to reactivation of latent infections such as TB?
  8. Where does the lower respiratory tract microbiota originate from, that is, maternal amniotic, vaginal, oral, enviromental?
  9. Do (RT) microbiota compositions influence effectiveness of vaccines?
  10. Can therapeutic RT microbiota recolonization or metabolites thereof be employed to treat chronic pulmonary diseases such as COPD, asthma, or even TB?

Interspecies communication between pure colonizers and opportunists or production of antimicrobials may affect susceptibility or protection against infection as it has been shown for lactobacillus products, which can, for example, inhibit P. الزنجارية virulence factors [146] . Furthermore, lung epithelial and resident myeloid cells in the lung may sense microbiota-derived products and promote cell autonomous antimicrobials defense mechanisms such as mucus production [4] , AMP secretion or MX protein expression, as known from the gut [147] . The human microbiome shares T cell epitopes not only with pathogens but also with host proteins providing a good reason to believe that commensal bacteria can also shape T cell responses [148] . Commensals may thereby also influence vaccine efficacy by either priming or tolerizing the immune system against vaccine proteins. In this context, the observation that BCG vaccination has an even lower efficacy against tuberculosis in areas close to the equator was linked to differential abundance of environmental mycobacteria, primarily the opportunistic M. avium [149-151] .

Thus, mutual microbe-host interactions can have as far reached consequences as influencing vaccine efficacy. The lower RT microbiota therefore represent an intriguing target for prophylaxis and therapeutic intervention, and future studies need to reveal whether reconstitution therapy can be as effective for pulmonary diseases as it was recently shown for fecal microbiota transplantation in inflammatory bowel disease or جيم صعب infection [152, 153] .


شاهد الفيديو: Lecture 1: Introduction to Human Anatomy (يونيو 2022).