Skip to main content
Global

22.1: אנטומיה ומיקרוביוטה תקינה של דרכי הנשימה

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    208901

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    מטרות למידה

    • תאר את המאפיינים האנטומיים העיקריים של מערכת הנשימה העליונה והתחתונה
    • תאר את המיקרוביוטה התקינה של דרכי הנשימה העליונות והתחתונות
    • הסבר כיצד מיקרואורגניזמים מתגברים על הגנות של ממברנות דרכי הנשימה העליונות והתחתונות כדי לגרום לזיהום
    • הסבר כיצד חיידקים ומערכת הנשימה מתקשרים ומשנים זה את זה אצל אנשים בריאים ובמהלך זיהום

    מיקוד קליני: חלק 1

    ג'ון, גבר בן 65 הסובל מאסטמה וסוכרת מסוג 2, עובד כעמית מכירות בחנות מקומית לשיפוץ בית. לאחרונה הוא החל להרגיש די חולה וקבע פגישה עם רופא המשפחה שלו. במרפאה דיווח ג'ון שחווה כאבי ראש, כאבים בחזה, שיעול וקוצר נשימה. במהלך היום האחרון הוא חווה גם בחילות ושלשולים. אחות לקחה את הטמפרטורה שלו וגילתה שהוא סובל מחום של 40 מעלות צלזיוס (104 מעלות צלזיוס).

    ג'ון הציע שחייב להיות לו מקרה של שפעת (שפעת), והתחרט על כך שדחה את קבלת החיסון נגד שפעת השנה. לאחר שהקשיב לנשימתו של ג'ון דרך סטטוסקופ, הרופא הזמין רדיוגרפיה בחזה ואסף דגימות דם, שתן וכיח.

    תרגיל \(\PageIndex{1}\)

    בהתבסס על מידע זה, אילו גורמים עשויים לתרום למחלתו של ג'ון?

    התפקיד העיקרי של דרכי הנשימה הוא החלפת גזים (חמצן ופחמן דו חמצני) למטבוליזם. עם זאת, שאיפה ונשיפה (במיוחד כאשר הם חזקים) יכולים לשמש גם ככלי העברה לפתוגנים בין פרטים.

    אנטומיה של מערכת הנשימה העליונה

    ניתן לחלק את מערכת הנשימה מבחינה רעיונית לאזורים עליונים ותחתונים בנקודת האפיגלוטיס, המבנה החותם את מערכת הנשימה התחתונה מהלוע במהלך הבליעה (איור). \(\PageIndex{1}\) מערכת הנשימה העליונה נמצאת במגע ישיר עם הסביבה החיצונית. ה-nares (או הנחיריים) הם הפתחים החיצוניים של האף המובילים חזרה לחלל האף, חלל גדול מלא אוויר מאחורי הנארסים. אתרים אנטומיים אלה מהווים את הפתח הראשוני ואת החלק הראשון של דרכי הנשימה, בהתאמה. חלל האף מרופד בשערות הלוכדות חלקיקים גדולים, כמו אבק ואבקה, ומונעות את גישתם לרקמות עמוקות יותר. חלל האף מרופד גם בקרום רירי ובלוטות באומן המייצרות ריר כדי לסייע בלכידת חלקיקים ומיקרואורגניזמים להסרה. חלל האף מחובר למספר חללים מלאי אוויר אחרים. הסינוסים, קבוצה של ארבעה, חללים קטנים מזווגים בגולגולת, מתקשרים עם חלל האף דרך סדרה של פתחים קטנים. האף הוא חלק מהגרון העליון המשתרע מחלל האף האחורי. הנזופרינקס נושא אוויר שנשאף דרך האף. האוזן התיכונה מחוברת לנזופרינקס דרך צינור האוסטאכיאני. האוזן התיכונה מופרדת מהאוזן החיצונית על ידי הממברנה הטימפנית, או תוף האוזן. ולבסוף, בלוטות הדמעות מתנקזות לחלל האף דרך צינורות האף (צינורות דמעה). החיבורים הפתוחים בין אתרים אלה מאפשרים למיקרואורגניזמים לעבור מחלל האף לסינוסים, לאוזניים האמצעיות (ובחזרה) ולמטה אל דרכי הנשימה התחתונות מהנזופרינקס.

    חלל הפה הוא פתח משני לדרכי הנשימה. חללי הפה והאף מתחברים דרך הברזים ללוע, או לגרון. ניתן לחלק את הלוע לשלושה אזורים: האף, הלוע התחתון והגרון. אוויר הנשאף דרך הפה אינו עובר דרך האף, הוא מתקדם תחילה דרך הלוע התחתון ולאחר מכן דרך הגרון. השקדים הפלאטיים, המורכבים מרקמת לימפה, ממוקמים בתוך הלוע התחתון. הגרון, החלק האחרון של הלוע, מתחבר לגרון, המכיל את קפל הקול (איור). \(\PageIndex{1}\)

    א) תרשים של האוזן; תקריב מראה את העצמות והקרומים של האוזן התיכונה. עור התוף הוא דיסק שטוח שכותרתו קרום טימפני. מאחורי זה חלל הטימפני (האוזן התיכונה) המכיל את העצמות. צינור המתנשא כלפי מטה מהאוזן התיכונה מסומן צינור אוסטאצ'יאני (צינור שמיעה). ב) תרשים של חתך רוחב של הראש. מעל האף נמצא חלל בעצם שכותרתו סינוס פרונטלי. החלל באף הוא חלל האף וצינור באף הוא צינור הנסקולרימלי. חלל בעצם שמאחורי האף הוא הסינוס הספנואיד. בחלק האחורי של האף הוא פתח של צינור אוסטאכיאני (צינור השמיעה). מאחורי זה נמצא השקדים הלועיים. מתחת לזה יש צינור שכותרתו nasopharynx שהופך ללוע אשר מכיוון שהאורופרינקס (מאחורי הפה) שהופך לגרון הגרון, שהופך לוושט. קפלים ווקאליים נמצאים ממש מעבר לגרון הגרון בגרון צינור שהופך לקנה הנשימה. האפיגלוטיס הוא דש הקובע אם חומר בלוע עובר לוושט או לקנה הנשימה מכיוון שהפה מוביל גם ללוע. הפה מכיל את הלשון. מתחת ללשון נמצא השקדים הלשוניים ובחלק האחורי של הפה נמצא השקדים הפלאטיים. בחלק האחורי של הפה נמצאים הברזים. מול קנה הנשימה היא בלוטת התריס.
    איור\(\PageIndex{1}\): (א) האוזן מחוברת לדרכי הנשימה העליונות על ידי צינור האוסטאכיאני, שנפתח אל האף. (ב) מבני דרכי הנשימה העליונות.

    תרגיל \(\PageIndex{2}\)

    1. זהה את רצף המבנים האנטומיים שדרכם יעברו חיידקים בדרכם מהנארס אל הגרון.
    2. אילו שתי נקודות אנטומיות מחברים צינורות האוסטאכיה?

    אנטומיה של מערכת הנשימה התחתונה

    מערכת הנשימה התחתונה מתחילה מתחת לאפיגלוטיס בגרון או בתיבת הקול (איור\(\PageIndex{2}\)). קנה הנשימה, או קנה הנשימה, הוא צינור סחוס המשתרע מהגרון המספק נתיב ללא הפרעה לאוויר להגיע לריאות. קנה הנשימה מתפצל לתוך הסמפונות השמאלי והימני כשהוא מגיע לריאות. שבילים אלה מסתעפים שוב ושוב ויוצרים רשתות קטנות ונרחבות יותר של צינורות, הסימפונות. הסימפונות הסופניים שנוצרו ברשת דמוית עץ זו מסתיימים ברחובות דה-שקים הנקראים alveoli. מבנים אלה מוקפים ברשתות נימיות והם אתר חילופי הגזים במערכת הנשימה. ריאות אנושיות מכילות בסדר גודל של 400,000,000 alveoli. המשטח החיצוני של הריאות מוגן עם קרום pleural דו שכבתי. מבנה זה מגן על הריאות ומספק שימון כדי לאפשר לריאות לנוע בקלות במהלך הנשימה.

    ציורציור של מערכת הנשימה התחתונה. האפיגלוטיס הוא דש שיכול לאפשר חומר לתוך הגרון. הגרון הוא צינור המוביל לקנה הנשימה. קנה הנשימה מסתעף להפוך לסמפונות הראשוניים. אלה מסתעפים כדי להפוך לסמפונות המשניים, אלה מסתעפים והופכים לסמפונות השלישוניים. אלה מסתעפים להפוך לסימפונות. ברונכיולות סופניות מסתיימות באשכולות של צורות בלון הנקראות שקיות מכתשית. כל צורת בלון היא אלוואולוס. נימים דקים וקורים מכסים את החלק החיצוני של המכתשית ומחוברים לוורידים ריאתיים ועורקי ריאה. חמצן מהאלוואולוס עובר אל הנימים ופחמן דו חמצני מהנימים עובר אל המכתשית. ing של מערכת הנשימה התחתונה. האפיגלוטיס הוא דש שיכול לאפשר חומר לתוך הגרון. הגרון הוא צינור המוביל לקנה הנשימה. קנה הנשימה מסתעף להפוך לסמפונות הראשוניים. אלה מסתעפים כדי להפוך לסמפונות המשניים, אלה מסתעפים והופכים לסמפונות השלישוניים. אלה מסתעפים להפוך לסימפונות. ברונכיולות סופניות מסתיימות באשכולות של צורות בלון הנקראות שקיות מכתשית. כל צורת בלון היא אלוואולוס. נימים דקים וקורים מכסים את החלק החיצוני של המכתשית ומחוברים לוורידים ריאתיים ועורקי ריאה. חמצן מהאלוואולוס עובר אל הנימים ופחמן דו חמצני מהנימים עובר אל האלוואולוס.
    איור\(\PageIndex{2}\): המבנים של דרכי הנשימה התחתונות מזוהים באיור זה. (קרדיט: שינוי העבודה על ידי המכון הלאומי לסרטן)

    הגנות מערכת הנשימה

    הציפוי הפנימי של מערכת הנשימה מורכב מממברנות ריריות (איור\(\PageIndex{3}\)) ומוגן על ידי הגנות חיסוניות מרובות. תאי הגביע בתוך אפיתל הנשימה מפרישים שכבה של ריר דביק. הצמיגות והחומציות של הפרשה זו מעכבות התקשרות מיקרוביאלית לתאים הבסיסיים. בנוסף, דרכי הנשימה מכילות תאי אפיתל ריסים. הריסים הפועמים מתנתקים ומניעים את הריר, ואת כל החיידקים הלכודים, כלפי מעלה אל האפיגלוטיס, שם הם ייבלעו. חיסול חיידקים באופן זה מכונה אפקט המדרגות הנעות הריריות והוא מנגנון חשוב המונע ממיקרואורגניזמים בשאיפה לנדוד הלאה אל דרכי הנשימה התחתונות.

    מיקרוגרף המציג רווח בחלק העליון שכותרתו לומן של קנה הנשימה. מתחת לזה תאים ארוכים עם גבול מברשת בחלקו העליון. תאים אלה נקראים אפיתליה עמודית פסאודוסטראטית. גבול המברשת הוא הרבה ציציות. תאים בצורת אגרטל בשכבה זו נקראים תאי גביע. מתחת לשכבה זו נמצאת רקמה עם כדורים קטנים המסומנים בלוטה סרומית בתת רירית.
    איור\(\PageIndex{3}\): מיקרוגרף זה מציג את מבנה הקרום הרירי של דרכי הנשימה. (אשראי: שינוי המיקרוגרף שסופק על ידי יורש העצר של בית הספר לרפואה של אוניברסיטת מישיגן © 2012)

    מערכת הנשימה העליונה נמצאת תחת מעקב מתמיד על ידי רקמת לימפה הקשורה לרירית (MALT), כולל האדנואידים והשקדים. הגנות ריריות אחרות כוללות נוגדנים המופרשים (IgA), ליזוזים, פעילי שטח ופפטידים אנטי-מיקרוביאליים הנקראים דפנסינים. בינתיים, דרכי הנשימה התחתונות מוגנות על ידי מקרופאגים אלוואולריים. פגוציטים אלה הורגים ביעילות את כל החיידקים שמצליחים להתחמק מההגנות האחרות. הפעולה המשולבת של גורמים אלה הופכת את מערכת הנשימה התחתונה כמעט נטולת חיידקים מושבתים.

    תרגיל \(\PageIndex{3}\)

    1. זהה את רצף המבנים האנטומיים שדרכם יעברו חיידקים בדרכם מהגרון אל האלוואולי.
    2. ציין כמה הגנות של מערכת הנשימה המגנות מפני זיהום מיקרוביאלי.

    מיקרוביוטה רגילה של מערכת הנשימה

    דרכי הנשימה העליונות מכילות מיקרוביוטה שופעת ומגוונת. מעברי האף והסינוסים מושבתים בעיקר על ידי חברי ה-Firmicutes, Actinobacteria ו-Proteobacteria. החיידקים הנפוצים ביותר שזוהו כוללים סטפילוקוקוס אפידרמידיס, סטרפטוקוקים מקבוצת וירידנים (VGS), Corynebacterium spp. (דיפתרואידים), פרופיוניבקטריום spp., והמופילוס spp. הלוע התחתון כולל רבים מאותם מבודדים כמו האף והסינוסים, בתוספת מספר משתנה של חיידקים כמו מינים של Prevotella, Fusobacterium, Moraxella ו- Eikenella, כמו גם כמה מבודדים פטרייתיים של קנדידה. בנוסף, בני אדם בריאים רבים נושאים באופן אסימפטומטי פתוגנים פוטנציאליים בדרכי הנשימה העליונות. עד 20% מהאוכלוסייה נושאים סטפילוקוקוס אאורוס בנחיריהם. 1 גם הלוע יכול להיות מושבת עם זנים פתוגניים של סטרפטוקוקוס, המופילוס ונייסריה.

    דרכי הנשימה התחתונות, לעומת זאת, מאוכלסות במעט חיידקים. מבין האורגניזמים המזוהים בדרכי הנשימה התחתונות, מינים של פסאודומונס, סטרפטוקוקוס, פרבוטלה, פוסובקטריום ווילונלה הם הנפוצים ביותר. לא ברור בשלב זה אם אוכלוסיות קטנות אלה של חיידקים מהוות מיקרוביוטה רגילה או אם הן חולפות.

    חברים רבים במיקרוביוטה התקינה של מערכת הנשימה הם פתוגנים אופורטוניסטיים. כדי להתרבות ולגרום נזק למארח, עליהם תחילה להתגבר על ההגנה החיסונית של רקמות הנשימה. פתוגנים ריריים רבים מייצרים גורמי ארסיות כגון דבקים המתווכים התקשרות לתאי אפיתל מארחים, או כמוסות פוליסכריד המאפשרות לחיידקים להתחמק מפגוציטוזיס. האנדוטוקסינים של חיידקים גרם שליליים יכולים לעורר תגובה דלקתית חזקה הפוגעת בתאי הנשימה. פתוגנים אחרים מייצרים אקסוטוקסינים, ולאחרים יש את היכולת לשרוד בתוך התאים המארחים. ברגע שמתבסס זיהום בדרכי הנשימה, הוא נוטה לפגוע במדרגות הנעות הריריות, ומגביל את יכולתו של הגוף לגרש את החיידקים הפולשים, ובכך להקל על הפתוגנים להתרבות ולהתפשט.

    חיסונים פותחו עבור רבים מהפתוגנים החיידקיים והנגיפיים החמורים ביותר. כמה מהפתוגנים הנשימתיים החשובים ביותר והחיסונים שלהם, אם קיימים, מסוכמים בטבלה\(\PageIndex{1}\). מרכיבי החיסונים הללו יוסברו בהמשך הפרק.

    טבלה\(\PageIndex{1}\): כמה מחלות נשימה וחיסונים חשובים
    מחלה פתוגן חיסונים זמינים 2
    אבעבועות רוח/שלבקת חוגרת וירוס אבעבועות רוח זוסטר חיסון נגד אבעבועות רוח, חיסון נגד הרפס זוסטר (שלבקת חוגרת)
    הצטננות נגיף רינו אף אחד
    דיפתריה דיפטריה קורינבקטריום DTaP, Tdap, DT, TD, DTP
    דלקת פרקים, דלקת אוזן תיכונה שפעת המופילוס היב
    שפעת נגיפי שפעת לא פעיל, פלומיסט
    חצבת וירוס חצבת MMR
    שעלת שעלת בורדלה DTaP, Tdap
    דלקת ריאות סטרפטוקוקוס דלקת ריאות חיסון מצומד פנאומוקוק (PCV13), חיסון פוליסכריד פנאומוקוק (PPSV23)
    אדמת (חצבת גרמנית) וירוס רובלה MMR
    תסמונת נשימתית חריפה חמורה (SARS) וירוס קורונה הקשור ל-SARS (SARS-CoV) אף אחד
    שחפת שחפת מיקובקטריום BCG

    תרגיל \(\PageIndex{4}\)

    1. מהם כמה חיידקים פתוגניים המהווים חלק מהמיקרוביוטה הרגילה של דרכי הנשימה?
    2. אילו גורמי ארסיות משמשים פתוגנים כדי להתגבר על ההגנה החיסונית של דרכי הנשימה?

    סימנים ותסמינים של זיהום בדרכי הנשימה

    מחלות מיקרוביאליות של מערכת הנשימה גורמות בדרך כלל לתגובה דלקתית חריפה. זיהומים אלה יכולים להיות מקובצים על ידי המיקום מושפע ויש להם שמות המסתיימים "itis", אשר פשוטו כמשמעו דלקת של. לדוגמה, נזלת היא דלקת בחללי האף, האופיינית לרוב להצטננות. נזלת עשויה להיות קשורה גם לאלרגיות לקדחת השחת או לגירויים אחרים. דלקת הסינוסים נקראת דלקת סינוסיטיס באוזן נקראת דלקת האוזן. דלקת אוטיטיס היא דלקת באוזן התיכונה. מגוון חיידקים יכולים לגרום לדלקת הלוע, הידועה בכינויו כאב גרון. דלקת בגרון נקראת דלקת גרון. הדלקת המתקבלת עלולה להפריע לתפקוד חוט הקול ולגרום לאובדן קול. כאשר השקדים מודלקים, זה נקרא דלקת שקדים. ניתן לטפל במקרים כרוניים של דלקת שקדים בניתוח באמצעות כריתת שקדים. לעיתים רחוקות יותר, האפיגלוטיס יכול להידבק, מצב הנקרא אפיגלוטיטיס. במערכת הנשימה התחתונה, דלקת של צינורות הסימפונות גורמת ברונכיטיס. החמור מכולם הוא דלקת ריאות, בה האלבולי בריאות נגועים ונדלקים. מוגלה ובצקת מצטברים וממלאים את האלוואולי בנוזלים (הנקראים קונסולידציות). זה מפחית את יכולת הריאות להחליף גזים ולעיתים קרובות גורם לשיעול פרודוקטיבי המגרש ליחה וריר. מקרים של דלקת ריאות יכולים לנוע בין קל לסכנת חיים, ולהישאר גורם חשוב לתמותה בקרב צעירים מאוד ומבוגרים מאוד.

    תרגיל \(\PageIndex{5}\)

    תאר את הסימפטומים האופייניים לנזלת, סינוסיטיס, דלקת הלוע ודלקת הגרון.

    דלקת ריאות הקשורה לעישון

    קמילה היא סטודנטית בת 22 שמעשנת כרונית כבר 5 שנים. לאחרונה היא פיתחה שיעול מתמשך שלא הגיב לטיפולים ללא מרשם רופא. הרופא שלה הורה על צילום חזה כדי לחקור. התוצאות הרדיולוגיות היו עקביות עם דלקת ריאות. בנוסף, סטרפטוקוקוס דלקת ריאות היה מבודד מהכיח של קמילה.

    מעשנים נמצאים בסיכון גבוה יותר לפתח דלקת ריאות מאשר האוכלוסייה הכללית. הוכח כי מספר מרכיבים של עשן טבק פוגעים בהגנה החיסונית של הריאות. השפעות אלו כוללות שיבוש תפקודם של תאי האפיתל הריסי, עיכוב פגוציטוזיס וחסימת פעולתם של פפטידים אנטי-מיקרוביאליים. יחד, אלה מובילים לתפקוד לקוי של אפקט המדרגות הנעות הריריות. האורגניזמים הכלואים בריר מסוגלים אפוא ליישב את הריאות ולגרום לזיהומים במקום לגרש או לבלוע.

    מושגי מפתח וסיכום

    • דרכי הנשימה מחולקות לאזורים עליונים ותחתונים באפיגלוטיס.
    • אוויר נכנס לדרכי הנשימה העליונות דרך חלל האף והפה, אשר שניהם מובילים ללוע. דרכי הנשימה התחתונות משתרעות מהגרון אל קנה הנשימה לפני הסתעפות לסמפונות, המתחלקים עוד יותר ליצירת הסימפונות, המסתיימים באלוואולי, שם מתרחשת חילופי גזים.
    • דרכי הנשימה העליונות מושבתות על ידי מיקרוביוטה רגילה נרחבת ומגוונת, שרבים מהם פתוגנים פוטנציאליים. מעט תושבים מיקרוביאליים נמצאו בדרכי הנשימה התחתונות, ואלה עשויים להיות ארעיים.
    • חברי המיקרוביוטה הרגילה עלולים לגרום לזיהומים אופורטוניסטיים, תוך שימוש במגוון אסטרטגיות כדי להתגבר על ההגנות הלא ספציפיות המולדות (כולל המדרגות הנעות הריריות) והגנות ספציפיות אדפטיביות של מערכת הנשימה.
    • חיסונים יעילים זמינים עבור פתוגנים נשימתיים נפוצים רבים, הן חיידקיים והן ויראליים.
    • מרבית הזיהומים בדרכי הנשימה גורמים לדלקת ברקמות הנגועות; למצבים אלה ניתנים שמות המסתיימים בדלקת, כגון נזלת, סינוסיטיס, דלקת השד, דלקת הלוע וברונכיטיס.

    הערות שוליים

    1. 1 ג'יי קלויטמנס ואח '. "הובלת האף של Staphylococcus aureus: אפידמיולוגיה, מנגנונים בסיסיים וסיכונים נלווים." סקירות מיקרוביולוגיה קלינית 10 מס '3 (1997) :505—520.
    2. 2 שמות מלאים של חיסונים המפורטים בטבלה: Haemophilus influenzae סוג B (Hib); דיפטריה, טטנוס ושעלת תאית (DTaP); טטנוס, דיפטריה ושעלת תאית (Tdap); דיפטריה וטטנוס (DT); טטנוס ודיפטריה (Td); דיפטריה, שעלת וטטנוס (DTP); Bacillus Calmette-Guérin; חצבת, חזרת, חזרת אדמת (MMR)