Informácie

22.1: Anatómia a normálna mikrobiota dýchacieho traktu - Biológia

22.1: Anatómia a normálna mikrobiota dýchacieho traktu - Biológia


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.

Učebné ciele

  • Opíšte hlavné anatomické znaky horných a dolných dýchacích ciest
  • Popíšte normálnu mikroflóru horných a dolných dýchacích ciest
  • Vysvetlite, ako mikroorganizmy prekonávajú obranyschopnosť membrán horných a dolných dýchacích ciest, aby spôsobili infekciu
  • Vysvetlite, ako sa mikróby a dýchací systém vzájomne ovplyvňujú a modifikujú u zdravých jedincov a počas infekcie

klinické zameranie - 1. časť

John, 65-ročný muž s astmou a cukrovkou 2. typu, pracuje ako obchodný zástupca v miestnom obchode s domácimi potrebami. Nedávno sa začal cítiť dosť chorý a dohodol si stretnutie so svojím rodinným lekárom. Na klinike John hlásil, že pociťoval bolesť hlavy, hrudníka, kašeľ a dýchavičnosť. Počas posledného dňa mal tiež nejakú nevoľnosť a hnačku. Sestra mu zmerala teplotu a zistila, že má horúčku 40 °C (104 °F).

John navrhol, že musí mať prípad chrípky, a ľutoval, že tento rok odložil očkovanie proti chrípke. Po vypočutí Johnovho dýchania cez stetoskop nariadil lekár rádiografiu hrudníka a odobral vzorky krvi, moču a spúta.

Cvičenie (PageIndex{1})

Aké faktory mohli na základe týchto informácií prispieť k Johnovej chorobe?

Primárnou funkciou dýchacieho traktu je výmena plynov (kyslík a oxid uhličitý) na metabolizmus. Avšak vdychovanie a vydychovanie (najmä ak je násilné) môže slúžiť aj ako prostriedok prenosu patogénov medzi jednotlivcami.

Anatómia horného dýchacieho systému

Dýchací systém možno koncepčne rozdeliť na hornú a dolnú oblasť v mieste epiglottis, čo je štruktúra, ktorá utesňuje dolný dýchací systém od hltana počas prehĺtania (obrázok (PageIndex{1})). Horné dýchacie cesty sú v priamom kontakte s vonkajším prostredím. Nosy (alebo nosné dierky) sú vonkajšie otvory nosa, ktoré vedú späť do nosnej dutiny, veľkého vzduchom naplneného priestoru za nosom. Tieto anatomické miesta tvoria primárny otvor a prvú časť dýchacieho traktu. Nosová dutina je vystlaná chĺpkami, ktoré zachytávajú veľké častice, ako je prach a peľ, a bránia ich prístupu do hlbších tkanív. Nosová dutina je tiež lemovaná sliznicou a Bowmanovými žľazami, ktoré produkujú hlien, ktorý pomáha zachytávať častice a mikroorganizmy na odstránenie. Nosová dutina je spojená s niekoľkými ďalšími vzduchom naplnenými priestormi. Sínusy, súbor štyroch, spárovaných malých dutín v lebke, komunikujú s nosnou dutinou cez sériu malých otvorov. Nazofarynx je časť horného hrdla siahajúca od zadnej nosnej dutiny. Nosohltan nesie vzduch vdychovaný cez nos. Stredné ucho je spojené s nosohltanom cez Eustachovu trubicu. Stredné ucho je oddelené od vonkajšieho ucha tympanickou membránou alebo ušným bubienkom. A nakoniec slzné žľazy odtekajú do nosnej dutiny cez nosovo-slzné kanáliky (slzné kanáliky). Otvorené spojenia medzi týmito miestami umožňujú mikroorganizmom pohybovať sa z nosnej dutiny do dutín, stredného ucha (a späť) a z nosohltanu dolu do dolných dýchacích ciest.

Ústna dutina je sekundárnym otvorom pre dýchacie cesty. Ústna a nosná dutina sa cez kohútiku spája s hltanom alebo hrdlom. Hltan možno rozdeliť do troch oblastí: nazofarynx, orofarynx a laryngofarynx. Vzduch vdychovaný ústami neprechádza cez nosohltan; postupuje najskôr orofaryngom a potom laryngofaryngom. Palatinové mandle, ktoré pozostávajú z lymfoidného tkaniva, sa nachádzajú v orofaryngu. Hrtan, posledná časť hltana, sa spája s hrtanom, ktorý obsahuje hlasivku (obrázok (PageIndex{1})).

Cvičenie (PageIndex{2})

  1. Identifikujte postupnosť anatomických štruktúr, ktorými by mikróby prešli na svojej ceste z nosa do hrtana.
  2. Aké dva anatomické body spájajú Eustachove trubice?

Anatómia dolného dýchacieho systému

Dolný dýchací systém začína pod epiglottis v hrtane alebo hlasivke (obrázok (PageIndex{2})). Priedušnica alebo priedušnica je chrupavkovitá trubica siahajúca z hrtana, ktorá poskytuje voľnú cestu pre vzduch, aby sa dostal do pľúc. Priedušnica sa rozdvojuje na ľavú a pravú priedušku, keď sa dostane do pľúc. Tieto cesty sa opakovane rozvetvujú a vytvárajú menšie a rozsiahlejšie siete rúrok, bronchiolov. Koncové bronchioly vytvorené v tejto stromovej sieti končia v slepých uličkách nazývaných alveoly. Tieto štruktúry sú obklopené kapilárnymi sieťami a sú miestom výmeny plynov v dýchacom systéme. Ľudské pľúca obsahujú rádovo 400 000 000 alveol. Vonkajší povrch pľúc je chránený dvojvrstvovou pleurálnou membránou. Táto štruktúra chráni pľúca a poskytuje lubrikáciu, aby sa pľúca mohli počas dýchania ľahko pohybovať.

Obrana dýchacieho systému

Vnútorná výstelka dýchacieho systému pozostáva zo slizníc (obrázok (PageIndex{3})) a je chránená viacerými imunitnými obrannými systémami. Pohárkové bunky v dýchacom epiteli vylučujú vrstvu lepkavého hlienu. Viskozita a kyslosť tejto sekrécie inhibuje mikrobiálne pripojenie k bunkám, ktoré sú pod ňou. Okrem toho dýchacie cesty obsahujú bunky ciliovaného epitelu. Bijúce riasinky uvoľňujú a poháňajú hlien a všetky zachytené mikróby smerom nahor do epiglottis, kde budú prehltnuté. Eliminácia mikróbov týmto spôsobom sa označuje ako mukociliárny eskalátorový efekt a je dôležitým mechanizmom, ktorý zabraňuje inhalovaným mikroorganizmom v ďalšej migrácii do dolných dýchacích ciest.

Horný dýchací systém je pod neustálym dohľadom lymfoidného tkaniva spojeného so sliznicou (MALT), vrátane adenoidov a mandlí. Ďalšie slizničné obrany zahŕňajú vylučované protilátky (IgA), lyzozým, surfaktant a antimikrobiálne peptidy nazývané defenzíny. Medzitým sú dolné dýchacie cesty chránené alveolárnymi makrofágmi. Tieto fagocyty účinne zabíjajú všetky mikróby, ktorým sa podarí vyhnúť sa inej obrane. Kombinované pôsobenie týchto faktorov spôsobuje, že dolné dýchacie cesty sú takmer bez kolonizovaných mikróbov.

Cvičenie (PageIndex{3})

  1. Identifikujte postupnosť anatomických štruktúr, ktorými by mikróby prešli na svojej ceste z hrtana do alveol.
  2. Vymenujte niektoré obranné látky dýchacieho systému, ktoré chránia pred mikrobiálnou infekciou.

Normálna mikrobiota dýchacieho systému

Horné dýchacie cesty obsahujú bohatú a rôznorodú mikroflóru. Nosové priechody a dutiny sú primárne kolonizované členmi Firmicutes, Actinobacteria a Proteobacteria. Medzi najčastejšie identifikované baktérie patria Staphylococcus epidermidis, streptokoky skupiny viridans (VGS), Corynebacterium spp. (difteroidy), Propionibacterium spp., a Haemophilus spp. Orofarynx obsahuje mnoho rovnakých izolátov ako nos a dutiny, s pridaním rôzneho počtu baktérií, ako sú druhy Prevotella, Fusobacterium, Moraxella, a Eikenella, ako aj niektoré Candida izoláty húb. Okrem toho mnoho zdravých ľudí asymptomaticky prenáša potenciálne patogény v horných dýchacích cestách. Nosí ho až 20 % populácie Staphylococcus aureus v ich nosových dierkach.1 Aj hltan môže byť kolonizovaný patogénnymi kmeňmi Streptococcus, Haemophilus, a Neisseria.

Naproti tomu dolné dýchacie cesty sú mikróbmi osídlené len málo. Z organizmov identifikovaných v dolných dýchacích cestách druhy Pseudomonas, Streptococcus, Prevotella, Fusobacterium, a Veillonella sú najčastejšie. V súčasnosti nie je jasné, či tieto malé populácie baktérií tvoria normálnu mikroflóru alebo či sú prechodné.

Mnohí členovia normálnej mikroflóry dýchacieho systému sú oportúnne patogény. Aby sa mohli množiť a spôsobiť poškodenie hostiteľa, musia najprv prekonať imunitnú obranu dýchacích tkanív. Mnohé slizničné patogény produkujú faktory virulencie, ako sú adhezíny, ktoré sprostredkovávajú pripojenie k hostiteľským epitelovým bunkám, alebo polysacharidové kapsuly, ktoré umožňujú mikróbom vyhnúť sa fagocytóze. Endotoxíny gramnegatívnych baktérií môžu stimulovať silnú zápalovú reakciu, ktorá poškodzuje dýchacie bunky. Iné patogény produkujú exotoxíny a ďalšie majú schopnosť prežiť v hostiteľských bunkách. Akonáhle dôjde k infekcii dýchacieho traktu, má tendenciu narušiť mukociliárny eskalátor, čo obmedzuje schopnosť tela vypudiť napadajúce mikróby, čím sa uľahčuje množenie a šírenie patogénov.

Proti mnohým najzávažnejším bakteriálnym a vírusovým patogénom boli vyvinuté vakcíny. Niekoľko najdôležitejších respiračných patogénov a ich vakcín, ak sú k dispozícii, sú zhrnuté v tabuľke (PageIndex{1}). Komponenty týchto vakcín budú vysvetlené neskôr v kapitole.

Tabuľka (PageIndex{1}): Niektoré dôležité respiračné choroby a vakcíny
ChorobaPatogénDostupné vakcíny2
Ovčie kiahne/pásový oparVírus varicella-zosterVakcína proti ovčím kiahňam, očkovacia látka proti herpes zoster (pásový opar).
Bežné nachladnutieRhinovírusžiadne
záškrtCorynebacterium diphtheriaeDtaP, Tdap, DT, Td, DTP
Epiglotitída, zápal stredného uchaHaemophilus influenzaeHib
ChrípkaVírusy chrípkyInaktivovaný, FluMist
OsýpkyVírus osýpokMMR
PertussisBordetella pertussisDTaP, Tdap
Zápal pľúcStreptococcus pneumoniaePneumokoková konjugovaná vakcína (PCV13), pneumokoková polysacharidová vakcína (PPSV23)
Rubella (nemecké osýpky)Vírus rubeolyMMR
Ťažký akútny respiračný syndróm (SARS)Koronavírus súvisiaci so SARS (SARS-CoV)žiadne
TuberkulózaMycobacterium tuberculosisBCG

Cvičenie (PageIndex{4})

  1. Aké sú niektoré patogénne baktérie, ktoré sú súčasťou normálnej mikroflóry dýchacieho traktu?
  2. Aké faktory virulencie používajú patogény na prekonanie imunitnej ochrany dýchacích ciest?

Príznaky a symptómy respiračnej infekcie

Mikrobiálne ochorenia dýchacieho systému zvyčajne vedú k akútnej zápalovej reakcii. Tieto infekcie môžu byť zoskupené podľa postihnutého miesta a majú názvy končiace na „itis“, čo doslova znamená zápal z. Napríklad nádcha je zápal nosových dutín, často charakteristický pre nádchu. Nádcha môže byť spojená aj s alergiami na sennú nádchu alebo inými dráždidlami. Zápal prinosových dutín sa nazýva zápal prínosových dutín zápal ucha sa nazýva otitída. Zápal stredného ucha je zápal stredného ucha. Rôzne mikróby môžu spôsobiť faryngitídu, bežne známu ako bolesť hrdla. Zápal hrtana sa nazýva laryngitída. Výsledný zápal môže narušiť funkciu hlasiviek a spôsobiť stratu hlasu. Keď sú mandle zapálené, nazýva sa to tonzilitída. Chronické prípady tonzilitídy možno liečiť chirurgicky pomocou tonzilektómie. Zriedkavejšie môže byť infikovaná epiglottis, stav nazývaný epiglotitída. V dolných dýchacích cestách má zápal priedušiek za následok bronchitídu. Najzávažnejší je zápal pľúc, pri ktorom sú infikované alveoly v pľúcach a zapália sa. Hnis a edém sa hromadia a plnia alveoly tekutinami (nazývané konsolidácie). To znižuje schopnosť pľúc vymieňať si plyny a často vedie k produktívnemu kašľu, ktorý vylučuje hlien a hlien. Prípady zápalu pľúc sa môžu pohybovať od miernych až po život ohrozujúce a zostávajú dôležitou príčinou úmrtnosti u veľmi mladých a veľmi starých ľudí.

Cvičenie (PageIndex{5})

Popíšte typické príznaky rinitídy, sinusitídy, faryngitídy a laryngitídy.

PNEUMONIA SPOJENÁ S FAJČENÍM

Camila je 22-ročná študentka, ktorá je chronickou fajčiarkou už 5 rokov. Nedávno sa u nej objavil pretrvávajúci kašeľ, ktorý nereagoval na voľnopredajné liečby. Jej lekár nariadil röntgenové vyšetrenie hrudníka. Rádiologické výsledky boli v súlade s pneumóniou. Navyše, Streptococcus pneumoniae bol izolovaný z Camiliinho spúta.

Fajčiari sú vystavení väčšiemu riziku vzniku pneumónie ako bežná populácia. Ukázalo sa, že niektoré zložky tabakového dymu narúšajú imunitnú obranu pľúc. Tieto účinky zahŕňajú narušenie funkcie ciliovaných epitelových buniek, inhibíciu fagocytózy a blokovanie účinku antimikrobiálnych peptidov. Tieto spolu vedú k dysfunkcii mukociliárneho eskalátorového efektu. Organizmy zachytené v hliene sú preto schopné kolonizovať pľúca a spôsobiť infekcie, než aby boli vypudené alebo prehltnuté.

Kľúčové pojmy a zhrnutie

  • Dýchacie cesty sú rozdelené na hornú a dolnú časť epiglottis.
  • Vzduch vstupuje do horných dýchacích ciest cez nosová dutina a úst, ktoré obe vedú k hltanu. Dolné dýchacie cesty siahajú od hrtanu do priedušnice pred rozvetvením do priedušiek, ktoré sa ďalej delia a tvoria bronchioly, ktoré končia v alveoly, kde dochádza k výmene plynu.
  • Horné dýchacie cesty sú kolonizované rozsiahlou a rôznorodou normálnou mikroflórou, z ktorých mnohé sú potenciálnymi patogénmi. V dolných dýchacích cestách sa našlo len málo mikrobiálnych obyvateľov a môže ísť o prechodné javy.
  • Členovia normálnej mikroflóry môžu spôsobiť oportúnne infekcie pomocou rôznych stratégií na prekonanie vrodenej nešpecifickej obrany (vrátane mukociliárneho eskalátora) a adaptívnej špecifickej obrany dýchacieho systému.
  • Proti mnohým bežným respiračným patogénom, bakteriálnym aj vírusovým, sú dostupné účinné vakcíny.
  • Väčšina respiračných infekcií vedie k zápalu infikovaných tkanív; týmto podmienkam sú priradené názvy končiace na -to je, ako napr nádcha, zápal prínosových dutín, otitis, faryngitída, a zápal priedušiek.

Viacero možností

Ktorá z nasledujúcich možností nie je priamo spojená s nosohltanom?

A. stredné ucho
B. orofaryngu
C. slzné žľazy
D. nosová dutina

C

Aký typ buniek produkuje hlien pre sliznice?

A. pohárikové bunky
B. makrofágy
C. fagocyty
D. riasinkové epitelové bunky

A

Ktorá z nich správne zoradí štruktúry, ktorými vzduch prechádza pri inhalácii?

A. hltan → priedušnica → hrtan → priedušky
B. hltan → hrtan → priedušnica → priedušky
C. hrtan → hltan → priedušky → priedušnica
D. larynx → hltan → priedušnica → priedušky

B

___________ oddeľuje horné a dolné dýchacie cesty.

A. priedušiek
B. hrtan
C. epiglottis
D. palatinová mandľa

C

Ktorý faktor mikrobiálnej virulencie je najdôležitejší pre pripojenie k hostiteľským respiračným tkanivám?

A. adhezíny
B. lipopolysacharid
C. hyaluronidáza
D. kapsuly

A

Vyplň prázdne

Nepripojené mikróby sa presúvajú z pľúc do epiglottis _______ efektom.

mukociliárny eskalátor

Mnoho bakteriálnych patogénov produkuje _______, aby sa vyhli fagocytóze.

kapsuly

Hlavným typom protilátok v obrane slizníc je _______.

IgA

_______ je výsledkom zápalu „hlasovej schránky“.

Laryngitída

_______ fagocytuje potenciálne patogény v dolnej časti pľúc.

Alveolárne makrofágy

Stručná odpoveď

Vysvetlite, prečo sú dolné dýchacie cesty v podstate sterilné.

Vysvetlite, prečo je zápal pľúc často život ohrozujúce ochorenie.

Kritické myslenie

Pomenujte každú zo zobrazených štruktúr dýchacieho traktu a uveďte, či má každá relatívne veľkú alebo malú normálnu mikroflóru.

(kredit: úprava práce Národným onkologickým ústavom)

Cystická fibróza spôsobuje okrem iného nadbytočnú tvorbu hlienu v pľúcach. Hlien je veľmi suchý a prilepený, na rozdiel od vlhkého, tekutejšieho hlienu normálnych pľúc. Aký vplyv to má podľa vás na obranyschopnosť pľúc?

Prečo si myslíte, že fajčiari častejšie trpia infekciami dýchacích ciest?

Poznámky pod čiarou

  1. 1 J. Kluytmans a kol. „Nosový prenos z Staphylococcus aureus: Epidemiológia, základné mechanizmy a súvisiace riziká.“ Recenzie klinickej mikrobiológie 10 č. 3 (1997): 505-520.
  2. 2 Úplné názvy vakcín uvedených v tabuľke: Haemophilus influenzae typ B (Hib); diftéria, tetanus a acelulárny čierny kašeľ (DtaP); tetanus, záškrt a acelulárny čierny kašeľ (Tdap); záškrt a tetanus (DT); tetanus a záškrt (Td); diftéria, čierny kašeľ a tetanus (DTP); Bacillus Calmette-Guérin; Osýpky, mumps, rubeola (MMR)

Respiračná mikroflóra počas zdravia a choroby: pediatrická perspektíva

Nedávne štúdie skúmajúce vzťah medzi mikrobiotou a chorobami demonštrujú nové koncepty, ktoré by mohli výrazne zmeniť spôsob, akým liečime choroby a podporujeme zdravie v budúcnosti. Predpokladá sa, že mikrobiota získaná počas detstva môže formovať mikrobiálnu komunitu a ovplyvňovať imunologické reakcie pre neskorší život, a preto by mohla byť dôležitá pri náchylnosti k chorobám. Niekoľko chorôb, vrátane astmy, zápalu pľúc a zápalu stredného ucha, je spojených so zmenami v zložení a diverzite respiračnej mikroflóry. Tento prehľad sumarizuje súčasnú literatúru so zameraním na zloženie a vývoj respiračnej mikroflóry u detí a jej vzťah k respiračným ochoreniam.


Úvod

Ľudský mikrobióm je komplexné spoločenstvo mikroorganizmov, ktoré žijú v symbiotickom vzťahu v ľudských mikrohabitatoch. V dôsledku špecificity mikrobiálnej niky sa mikrobiálne zloženie a funkcia líši v závislosti od rôznych miest ľudského tela, ako je gastrointestinálny trakt, koža a dýchacie cesty [1, 2].

Keďže zdravý dospelý človek denne vdýchne viac ako 7000 l vzduchu, horné dýchacie cesty (URT) sú neustále obmývané prúdom vzduchu z vonkajšieho prostredia. Spolu so vzduchom sa za deň vdýchne 10 4 – 10 6 bakteriálnych buniek na meter kubický vzduchu. Okrem týchto biologických častíc je URT vystavená atmosférickým fyzikálnym a chemickým parametrom, vrátane meniacej sa vlhkosti, kyslíka, imunologických faktorov alebo živín. Spolu s anatómiou tieto faktory formujú špecifické mikroprostredia v URT, ako sú nosná dutina, dutiny, nosohltan a orofarynx [3,4,5]. V dôsledku toho špecifické mikroprostredia v URT obsahujú rôzne mikrobiálne spoločenstvá zložené z rôznych podielov rezidentných a prechodných mikroorganizmov [6].

Rovnako ako iné miesta ľudského tela, horné dýchacie cesty sú kolonizované množstvom rôznych mikrobiálnych druhov priamo po narodení. Ukázalo sa, že počiatočná kolonizácia závisí od spôsobu pôrodu (vaginálny pôrod alebo cisársky rez) a k najdrastickejším zmenám dochádza počas prvého roku života, pravdepodobne v dôsledku dozrievania imunitného systému [7]. Neskôr sa táto prvá mikrobiálna komunita transformuje na dospelý mikrobióm URT, ktorý sa stáva menej hustým a rozmanitejším. U starších ľudí sa odlišné mikrobiómy špecifických mikroprostredí stávajú podobnejšie [8, 9].

Mnohé štúdie uvádzajú, že nosový mikrobióm zdravých ľudí pozostáva predovšetkým z kmeňa Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes a Proteobacteria so zástupcami rodov Bifidobacterium, Corynebacterium, Staphylococcus, Streptococcus, Dolosigranulum, a Moraxella prevládajúci [9,10,11,12]. Väčšina výskumov sa však zameriava na baktérie v ľudskej nosovej dutine, zatiaľ čo iné zložky mikrobiómu, ako sú vírusy, archaea a huby, sú zriedkavo špecificky riešené, a preto sú pravdepodobne prehliadané [13].

Ľudské zdravie bolo opísané ako výsledok komplexnej interakcie medzi mikrobiómom a jeho ľudským hostiteľom [14]. Funkčné alebo kompozičné poruchy mikrobiómu sa môžu vyskytnúť na rôznych miestach tela a táto dysbióza je spojená s rôznymi chorobami, napríklad zápalové ochorenie čriev a metabolické poruchy sú spojené s dysbiózou v mikrobióme gastrointestinálneho traktu a infekciami URT (URTI, napr. ako chronická rinosinusitída [CRS]) s dysbiózou v URT [15,16,17,18]. Tieto dysbiózy sú často charakterizované stratou prospešných, komenzálnych baktérií, ktoré chránia pred premnožením oportúnnych patogénnych baktérií [6, 19, 20].

V súčasnosti sa na liečbu zápalových URTI navrhuje niekoľko rôznych terapií [21,22,23,24]. Používajú sa antibiotiká a tiež intranazálne kortikosteroidy, ktoré kombinujú antimikrobiálne a protizápalové vlastnosti [21, 24]. Tieto liečby spôsobujú stratu mikrobiálnej diverzity, čo potenciálne vedie k nárastu gramnegatívnych baktérií v nose [25,26,27].

V prípade chronickej rinosinusitídy je najbežnejšou liečbou sínusová chirurgia (s cieľom zlepšiť drenáž hlienu) v kombinácii s rôznymi antibiotikami [22]. Hoci je tento typ terapie vysoko invazívny, jeho výsledky sú zvyčajne uspokojivé [28]. Ochoreniam dýchacích ciest však možno predchádzať a liečiť ich aj menej agresívnymi terapiami, ako sú výplachy soľným roztokom, čistenie nosovej sliznice od zápalových mediátorov a iných znečisťujúcich látok [23].

Porovnávací výskum mikrobiómov URT čelí rôznym metodologickým problémom vrátane výberu techník odberu vzoriek (napr. tampónov, výplachov nosa a suchých filtračných papierov) a miest odberu vzoriek. Vo väčšine prípadov sú preferované miesta na odber vzoriek predné nosy, stredný priechod a nazofarynx [9, 11, 12, 29, 30, 31], pretože ostatné oblasti nie sú ľahko dostupné. To často vedie k nezrovnalostiam medzi výskumnou otázkou a protokolom štúdie, pretože napríklad pri skúmaní chronickej rinosinusitídy sa namiesto dutín odoberá vzorka zo stredného kanálika [29]. Mikrobiómová dysbióza sa však často rozširuje na miesta za miestami študovaného ochorenia, takže možno pozorovať aj významné zmeny v štruktúre mikrobiálnej komunity v susedných lokalitách [6, 32]. Napriek tomu, aby sa dokázala alebo zamietla výskumná hypotéza, miesta odberu vzoriek na analýzy mikrobiómov musia byť vybrané múdro [6].

Cieľom tohto prehľadu je zhrnúť aktuálne informácie o mikrobióme v horných dýchacích cestách diskutovať o metodologických otázkach, ako sú metódy odberu vzoriek a miesta, ktoré predstavujú súvislosť medzi zložením mikrobiómu URT, imunitným systémom a určitými chorobami, pozrieť sa na vplyv bežných terapiách na mikrobióme URT a identifikujeme súčasné medzery v našich vedomostiach.

Podrobnosti o citovaných štúdiách vrátane odberu vzoriek, protokolu spracovania vzoriek, študovanej populácie a lokalít a výsledkov sú zhrnuté v dodatočnom súbore 1.


Anatomický vývoj a mikrobiota

Anatomický vývoj a fyziológia. Vývoj štruktúr ľudského dýchacieho traktu je komplexný viacstupňový proces, ktorý začína vo štvrtom týždni tehotenstva vývojom nosových plakov, orofaryngeálnej membrány a pľúcnych pukov 8,9. Anatómia URT pri narodení je podstatne odlišná od konfigurácie u dospelých v dôsledku vyššej polohy hrtana, čo vedie k veľkému nosohltanu v porovnaní s orofaryngom 10 . Okrem toho nedostatok alveol v pľúcach novorodenca podčiarkuje nezrelosť LRT pri narodení. Tvorba alveol začína v neskorom štádiu plodu a ich vývoj pokračuje počas prvých troch rokov života 11 . V dospelosti sa v dýchacom trakte vyvinulo mnoho odlišných subkompartmentov, z ktorých každý má špecifické mikrobiálne, bunkové a fyziologické vlastnosti, ako je napätie kyslíka a oxidu uhličitého, pH, vlhkosť a teplota (obr. 1).

Mikrobiota a morfogenéza dýchacieho traktu. Podobne ako pri anatomickom vývoji dýchacieho traktu, počiatočné získanie mikroorganizmov znamená vytvorenie respiračnej mikroflóry v ranom veku. Predpokladá sa, že vytvorenie respiračnej mikroflóry má vplyv na morfogenézu dýchacieho traktu. Bezmikrobné hlodavce majú skutočne menšie pľúca 12 a znížený počet zrelých alveol 5 . Posledné zistenie bolo podporené experimentmi, v ktorých boli nosové dutiny bezmikrobných myších mláďat kolonizované Lactobacillus spp., po ktorých sa počet zrelých alveol normalizoval 5 . Je zaujímavé, že lymfoidné tkanivo spojené s nosohltanom (NALT) sa tiež vyvíja väčšinou po narodení, čo naznačuje, že jeho vývoj si vyžaduje environmentálne podnety - napríklad z miestnej mikrobioty 13 .

Rozvoj zdravej mikroflóry. Na rozdiel od dlhotrvajúcej hypotézy, že sa rodíme sterilní, sa nedávno predpokladalo, že deti získavajú mikroorganizmy. v maternici 14,15, hoci tento návrh je kontroverzný16. Bez ohľadu na prenos materských protilátok a mikrobiálnych molekúl v maternici výrazne ovplyvňuje vývoj postnatálnej imunity 17,18. To zase pripravuje novorodenca na značné vystavenie mikroorganizmom, ku ktorému dochádza po narodení. Počas prvých hodín života možno v URT zdravých donosených novorodencov detegovať široké spektrum mikroorganizmov19,20. Najprv sú tieto mikroorganizmy nešpecifické a sú predpokladaného materského pôvodu. Počas prvého týždňa života vedie diferenciácia nika v URT k vysokému počtu Staphylococcus spp., po ktorom nasleduje obohatenie Corynebacterium spp. a Dolosigranulum spp., a následná prevaha Moraxella spp. 20. Profily mikrobioty, ktoré sa vyznačujú Corynebacterium spp. a Dolosigranulum spp. v ranom veku a Moraxella spp. vo veku 4–6 mesiacov sa ukázalo, že korelujú so stabilným zložením bakteriálnej komunity a zdravím dýchacích ciest21,22.

Spôsob narodenia a typ kŕmenia sú dôležitými hybnými silami skorého dozrievania mikroflóry, pričom deti, ktoré sa narodili vaginálne a/alebo sú dojčené, prechádzajú smerom k predpokladanému zdraviu prospešnému profilu mikroflóry častejšie a rýchlejšie20,23. Tieto zistenia boli potvrdené epidemiologickými zisteniami, ktoré preukázali ochranu pred infekciami sprostredkovanú dojčením 24 , čo je pravdepodobne dôsledok prenosu materských protilátok 18 a prospešných mikroorganizmov v materskom mlieku, ako napr. Bifidobacterium spp. a Lactobacillus spp. 25,26. Naopak, vývoj respiračnej mikroflóry môže byť narušený napríklad užívaním antibiotík, ktoré sa bežne používajú u malých detí na liečbu infekcií 27 . Antibiotické poruchy boli charakterizované zníženým výskytom predpokladaných prospešných komenzálnych baktérií, ako napr. Dolosigranulum spp. a Corynebacterium spp. v URT zdravých detí 22,28,29. To zase môže zvýšiť riziko infekcií dýchacích ciest po liečbe antibiotikami 30 . Okrem toho ročné obdobie, očkovanie, prítomnosť súrodencov, denná starostlivosť, vystavenie sa fajčeniu a predchádzajúce infekcie môžu tiež ovplyvniť mikroflóru dojčaťa22,31,32,33,34,35, čo naznačuje, že mikroflóra v ranom veku je dynamická. a ovplyvnené mnohými faktormi hostiteľa a prostredia (obr. 2). Zdá sa, že genetika hostiteľa má malý vplyv na mikrobiotu URT u zdravých jedincov, ovplyvňuje iba hustotu nosových baktérií a nie zloženie mikrobioty 36 . Na rozdiel od toho sa zdá, že zloženie mikrobioty spúta je rovnako ovplyvnené genetikou hostiteľa a faktormi prostredia 37 .

V ranom veku sú mikrobiálne spoločenstvá v dýchacom trakte vysoko dynamické a sú poháňané viacerými faktormi, vrátane spôsobu narodenia, typu kŕmenia, zhlukov a liečby antibiotikami. Tieto faktory hostiteľa a prostredia môžu spoločne zmeniť zloženie mikrobioty smerom k stabilnému spoločenstvu v rovnováhe, ktoré je odolné voči premnoženiu patogénov, alebo naopak, vyvinie sa nestabilné spoločenstvo, ktoré je predisponované k infekcii a zápalu.

Hoci črevná mikroflóra dozrieva na komunitu podobnú dospelým počas prvých 3 rokov života 38 , čas, ktorý je potrebný na vytvorenie stabilnej respiračnej mikroflóry, je potrebné určiť. Hoci k diferenciácii niky dochádza už 1 týždeň po narodení20, respiračná mikroflóra sa vyvíja počas niekoľkých prvých rokov života21,33,39. Po vytvorení respiračnej mikroflóry zostáva antibiotická liečba dôležitým narušením mikrobiálnej rovnováhy počas celého života 40 . Aktívne fajčenie ovplyvňuje aj mikrobiálne komunity v URT 37,41, avšak v LRT nemá fajčenie jasný vplyv na zloženie mikrobioty 42. Je zaujímavé, že sa predpokladá, že špecifické rozdiely u starších ľudí opäť miznú 43 .

Je pozoruhodné, že nielen expozícia prospešným baktériám sa zdá byť dôležitá, ale zdá sa, že aj načasovanie týchto expozícií zohráva kľúčovú úlohu pri udržiavaní zdravia dýchacích ciest, pretože najmä abnormálne vzorce osídlenia dýchacích ciest v detstve sa zdajú byť hlavným determinantom ochorenia dýchacích ciest neskôr. v živote 21,22,44 . Mohlo by to byť spôsobené účinkom interakcií hostiteľ-mikrobiálne v imunitnej výchove počas raného veku 6 . Bolo navrhnuté, že dynamická povaha vyvíjajúcej sa mikroflóry v ranom veku môže poskytnúť príležitosť na moduláciu mikroflóry smerom k prospešnému zloženiu 45, avšak rozsah tohto časového obdobia nie je v súčasnosti známy.


Všeobecné príznaky a symptómy ochorenia ústnej dutiny a GI

Napriek početným obranným mechanizmom, ktoré chránia pred infekciou, sa všetky časti tráviaceho traktu môžu stať miestami infekcie alebo intoxikácie. Termín otrava jedlom sa niekedy používa ako univerzálny prostriedok pre GI infekcie a intoxikácie, ale nie všetky formy GI ochorenia majú pôvod v potravinových patogénoch alebo toxínoch.

V ústach, fermentácia anaeróbnymi mikróbmi produkuje kyseliny, ktoré poškodzujú zuby a ďasná. To môže viesť k vzniku zubného kazu, kazu a parodontálne ochorenie, stav charakterizovaný chronickým zápalom a eróziou ďasná. Okrem toho môžu niektoré patogény spôsobiť infekcie sliznice, žliaz a iných štruktúr v ústach, čo vedie k zápalu, vredom, rakovine a iným léziám. Otvorená rana v ústach alebo GI trakte sa zvyčajne nazýva vred.

Infekcie a intoxikácie dolného GI traktu často spôsobujú symptómy, ako je nevoľnosť, vracanie, hnačka, bolesti a horúčka. V niektorých prípadoch môže vracanie a hnačka spôsobiť ťažkú ​​dehydratáciu a iné komplikácie, ktoré môžu byť vážne alebo smrteľné. Na opis gastrointestinálnych symptómov sa používajú rôzne klinické termíny. Napríklad, zápal žalúdka je zápal sliznice žalúdka, ktorý má za následok opuch a enteritída označuje zápal črevnej sliznice. Keď zápal zahŕňa výstelku žalúdka aj výstelku čreva, stav sa nazýva gastroenteritída. Zápal pečene sa nazýva hepatitída. Zápal hrubého čreva, tzv kolitída, sa bežne vyskytuje v prípadoch intoxikácie jedlom. Pretože zapálené hrubé črevo neabsorbuje vodu tak efektívne ako normálne, stolica je vodnatá, čo spôsobuje hnačku. Poškodenie epitelových buniek hrubého čreva môže tiež spôsobiť krvácanie a prebytok hlien objaviť sa vo vodnatej stolici, stav tzv úplavica.

Premýšľajte o tom

Kľúčové pojmy a zhrnutie

  • Tráviaci trakt pozostávajúci z ústnej dutiny, hltana, pažeráka, žalúdka, tenkého čreva a hrubého čreva má normálnu mikrobiotu, ktorá je dôležitá pre zdravie.
  • Neustály pohyb látok cez gastrointestinálny kanál, ochranná vrstva hlienu, normálna mikroflóra a drsné chemické prostredie v žalúdku a tenkom čreve pomáhajú predchádzať kolonizácii patogénmi.
  • Môžu spôsobiť infekcie alebo mikrobiálne toxíny v ústnej dutine zubný kaz, parodontálne ochoreniea rôzne druhy vredy.
  • Infekcie a intoxikácie gastrointestinálneho traktu môžu spôsobiť celkové príznaky, ako je nevoľnosť, vracanie, hnačka a horúčka. Výsledkom môže byť lokalizovaný zápal GI traktu zápal žalúdka, enteritída, gastroenteritída, hepatitída, alebo kolitídaa poškodenie epitelových buniek hrubého čreva môže viesť k úplavica.
  • Choroba prenášaná jedlom sa týka infekcií alebo intoxikácií, ktoré pochádzajú z patogénov alebo toxínov požitých v kontaminovaných potravinách alebo vode.

Viacero možností

Ktorý z nasledujúcich spôsobov NIE JE spôsob, akým normálna črevná mikroflóra pomáha predchádzať infekcii?

  1. Produkuje kyseliny, ktoré znižujú pH žalúdka.
  2. Urýchľuje proces vyplavovania mikróbov z tráviaceho traktu.
  3. Konzumuje potravu a zaberá priestor, čím prekonáva potenciálne patogény.
  4. Vytvára veľké množstvo kyslíka, ktoré zabíja anaeróbne patogény.

Aké druhy mikróbov žijú v črevách?

  1. Najmä rozmanité druhy baktérií, archaea a húb Bacteroides a Firmicutes baktérie
  2. A narrow range of bacteria, especially Firmicutes
  3. A narrow range of bacteria and fungi, especially Bacteroides
  4. Archaea and fungi only

Vyplň prázdne

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 in vitro. Finally the question arises whether RT colonizers, which are otherwise opportunistic pathogens such as S. aureus alebo 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, alebo 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. aeruginosa 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 C. difficile infection [152, 153] .



Komentáre:

  1. Killian

    Áno ďakujem

  2. Colum

    Som tiež nadšený touto otázkou. Nebudete ma vyzvať, kde nájdem viac informácií o tejto otázke?

  3. Jutaxe

    Ako sa máš

  4. Harimann

    Je mi ľúto, ale podľa môjho názoru sa mýlili. Napíš mi v PM, hovorí s tebou.

  5. Chayton

    It's just a wonderful sentence

  6. Zolosho

    I think, that you are not right. Som si istý. Poďme diskutovať.



Napíšte správu