معلومة

23.2: علم التشريح والميكروبات الطبيعية في الجهاز التنفسي - علم الأحياء


مهارات التطوير

  • 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 الأنفية ، 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 تجويف الأنف 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} )).

الشكل ( PageIndex {1} ): (أ) يتم توصيل الأذن بالجهاز التنفسي العلوي بواسطة أنبوب استاكيوس ، الذي يفتح على البلعوم الأنفي. (ب) هياكل الجهاز التنفسي العلوي.

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 يقارب 400.000.000 حويصلة هوائية. السطح الخارجي للرئتين محمي بغشاء مزدوج الطبقات. يحمي هذا الهيكل الرئتين ويوفر تزييتًا للسماح للرئتين بالتحرك بسهولة أثناء التنفس.

الشكل ( PageIndex {2} ): تم تحديد هياكل الجهاز التنفسي السفلي في هذا الرسم التوضيحي. (الائتمان: تعديل العمل من قبل المعهد الوطني للسرطان)

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.

الشكل ( PageIndex {3} ): تُظهر هذه الصورة المجهرية بنية الغشاء المخاطي للقناة التنفسية. (الائتمان: تعديل الصورة المجهرية المقدمة من Regents of University of Michigan Medical School © 2012)

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. الممرات الأنفية والجيوب الأنفية مستعمرة 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 في 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 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 الناس. 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 القدح
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

_______ ينتج 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 وآخرون. "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

مساهم

  • نينا باركر (جامعة شيناندواه) ومارك شنيغورت (جامعة ولاية ويتشيتا) وآنه-هيو ثي تو (جامعة ولاية جورجيا الجنوبية الغربية) وفيليب ليستر (كلية وسط نيو مكسيكو المجتمعية) وبريان إم فورستر (جامعة سانت جوزيف) مع العديد المؤلفين المساهمين. المحتوى الأصلي عبر Openstax (CC BY 4.0 ؛ الوصول مجانًا على https://openstax.org/books/microbiology/pages/1-introduction)


شاهد الفيديو: الجهاز التنفسي صف تاسع منهاج اردني (كانون الثاني 2022).