Skip to main content
Global

24.1: אנטומיה ומיקרוביוטה תקינה של מערכת העיכול

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    209202

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

    מטרות למידה

    • תאר את המאפיינים האנטומיים העיקריים של מערכת העיכול האנושית
    • תאר את המיקרוביוטה התקינה של אזורים שונים במערכת העיכול האנושית
    • הסבר כיצד מיקרואורגניזמים מתגברים על ההגנות של מערכת העיכול כדי לגרום לזיהום או שיכרון
    • תאר סימנים ותסמינים כלליים הקשורים לזיהומים במערכת העיכול

    מיקוד קליני: חלק 1

    אחרי בוקר של משחק בחוץ, קרלי בת הארבע רצה פנימה לארוחת צהריים. אחרי שלקחה ביס מהביצה המטוגנת שלה, היא דחפה אותה ויבבה, "זה רזה מדי, אמא. אני לא רוצה יותר." אבל אמה, ללא מצב רוח למשחקים, השיבה בקצרה שאם היא רוצה לחזור החוצה מוטב שתסיים את ארוחת הצהריים שלה. בחוסר רצון, קרלי נענתה, מנסה בכל כוחו לא להקיא כשהיא נחנקת מהביצה הנוזלת.

    באותו לילה, קרלי התעוררה חשה בחילה. היא בכתה על הוריה ואז החלה להקיא. הוריה ניסו לנחם אותה, אך היא המשיכה להקיא כל הלילה והחלה לשלשול ולחום חום. בבוקר ההורים שלה היו מודאגים מאוד. הם העבירו אותה לחדר המיון.

    תרגיל \(\PageIndex{1}\)

    מה יכול היה לגרום לסימנים ולסימפטומים של קרלי?

    מערכת העיכול האנושית, או מערכת העיכול (GI), מתחילה בפה ומסתיימת בפי הטבעת. חלקי הפה כוללים את השיניים, החניכיים, הלשון, פרוזדור הפה (המרווח בין החניכיים, השפתיים והשיניים) וחלל הפה עצמו (החלל שמאחורי השיניים והחניכיים). חלקים אחרים של מערכת העיכול הם הלוע, הוושט, הקיבה, המעי הדק, המעי הגס, פי הטבעת ופי הטבעת (איור\(\PageIndex{1}\)). אברי עיכול נלווים כוללים את בלוטות הרוק, הכבד, כיס המרה, הטחול והלבלב.

    מערכת העיכול מכילה מיקרוביוטה תקינה, כולל ארכאה, חיידקים, פטריות, פרוטיסטים ואפילו וירוסים. מכיוון שמיקרוביוטה זו חשובה לתפקוד תקין של מערכת העיכול, שינויים במיקרוביוטה על ידי אנטיביוטיקה או תזונה עלולים להזיק. בנוסף, הכנסת פתוגנים למערכת העיכול עלולה לגרום לזיהומים ומחלות. בחלק זה נסקור את המיקרוביוטה שנמצאת במערכת עיכול בריאה ואת הסימנים והתסמינים הכלליים הקשורים לזיהומים דרך הפה וה- GI.

    תרשים של מערכת העיכול. המערכת מתחילה בפה ובלשון. ישנן בלוטות רוק באזור זה: הבלוטה התת-לשונית נמצאת מתחת ללשון, הבלוטה התת-מנדבולרית נמצאת מתחת ללסת והבלוטה הפארוטידית נמצאת בחלק האחורי של הפה. הפה מוביל ללוע (צינור) המוביל לוושט, המוביל לקיבה, המוביל למעי הדק. המעי הדק מחולק לשלושה אזורים: הראשון הוא התריסריון, הבא הוא הג'ונים ולבסוף האילום. זה מוביל למעיים הגדולים המחולקים לאזורים: תחילה המעי הגס, אחר כך המעי הגס העולה, אחר כך המעי הגס הרוחבי, אחר כך המעי הגס היורד, אחר כך המעי הגס הסיגמואידי, ולבסוף פי הטבעת, התעלה האנאלית ופי הטבעת. הנספח הוא השלכה קטנה מחוץ לצוואר הרחם. כמו כן חלק ממערכת העיכול הוא הכבד הגדול (מעל ומימין לקיבה), כיס המרה (שק קטן מתחת לכבד), הלבלב (מבנה מתחת ומאחורי הבטן) והטחול (מבנה מתחת ומשמאל לקיבה).
    איור\(\PageIndex{1}\): מערכת העיכול, או מערכת העיכול, כוללת את כל האיברים הקשורים לעיכול המזון.

    אנטומיה ומיקרוביוטה רגילה של חלל הפה

    מזון נכנס למערכת העיכול דרך הפה, שם מתחילים עיכול מכני (על ידי לעיסה) ועיכול כימי (על ידי אנזימים ברוק). בתוך הפה נמצאות הלשון, השיניים ובלוטות הרוק, כולל הבלוטות הפרוטידיות, התת-לשוניות והתת-מנדבולריות (איור). \(\PageIndex{2}\) בלוטות הרוק מייצרות רוק, המשמן מזון ומכיל אנזימי עיכול.

    א) מבנים של הראש והצוואר: שפתיים, לסת, חלל האף (חלל גדול מאחורי האף), חלל הפה (חלל בפה), לשון, uvula (מבנה בחלק האחורי של הפה), pharyx (צינור בחלק האחורי של הפה), ושט (pharyx הוא החלק העליון של הצינור הזה אשר נקרא כיום הוושט בגרון), ואת הגרון (זה גם רציף עם הלוע אבל מוביל למערכת הנשימה). ב) רכיבי אזור הפה: שיניים, בלוטה תת-לשונית (מתחת ללשון), בלוטה תת-מנדבולרית (בחלק האחורי ובתחתית הפה) ובלוטת הפרוטיד (בלוטה גדולה בחלק האחורי של הפה).
    איור\(\PageIndex{2}\): (א) כאשר מזון נכנס לפה, העיכול מתחיל. (ב) בלוטות הרוק הן איברי עיכול נלווים. (קרדיט: שינוי העבודה על ידי המכון הלאומי לסרטן)

    מבנה השן (איור\(\PageIndex{3}\)) מתחיל במשטח החיצוני הנראה לעין, הנקרא הכתר, שצריך להיות קשה ביותר כדי לעמוד בכוח הנשיכה והלעיסה. הכתר מכוסה באמייל, שהוא החומר הקשה ביותר בגוף. מתחת לכתר, שכבה של דנטין קשה יחסית משתרעת לשורש השן סביב חלל העיסה הפנימי ביותר, הכולל את תא העיסה בחלק העליון של השן ותעלת העיסה, או תעלת השורש, הממוקמת בשורש. העיסה הממלאת את חלל העיסה עשירה בכלי דם, כלי לימפה, רקמת חיבור ועצבים. שורש השן וחלק מהכתר מכוסים במלט, הפועל עם הרצועה החניכית כדי לעגן את השן במקום בעצם הלסת. הרקמות הרכות המקיפות את השיניים והעצמות נקראות חניכיים, או חניכיים. חלל החניכיים או נקיק החניכיים ממוקם בין החניכיים והשיניים.

    מבנה שן. החלק שמעל החניכיים (חניכיים) נקרא הכתר, החלק שמתחת לחניכיים הוא השורש. החלק העליון של הכתר הוא אמייל עבה, זה עבה מאוד באזור שמעל החניכיים והרבה יותר דק בשורש. השכבה הבאה היא הדנטין וזה עבה באותה מידה גם בכתר וגם בשורש. במרכז נמצא העיסה המכילה את תעלת העיסה (תעלת שורש) וכלי עצב ודם. השורש יושב בעיקר באזור העצם. יש חלל קטן בו השן משתרעת על פני החניכיים, זה נקרא נקיק החניכיים.
    איור\(\PageIndex{3}\): לשן יש כתר גלוי עם שכבה חיצונית של אמייל, שכבת דנטין ועיסה פנימית. השורש, מוסתר על ידי החניכיים, מכיל את תעלת עיסת (תעלת השורש). (קרדיט: שינוי העבודה מאת ברוס בלאוס)

    חיידקים כגון חיידקים וארכיאה נמצאים בשפע בפה ומצפים את כל משטחי חלל הפה. עם זאת, מבנים שונים, כגון השיניים או הלחיים, מארחים קהילות ייחודיות של חיידקים אירוביים ואנאירוביים כאחד. נראה כי גורמים מסוימים פועלים נגד הפיכת הפה למסביר פנים לחיידקים מסוימים. לדוגמא, לעיסה מאפשרת לחיידקים להתערבב טוב יותר עם רוק כך שניתן יהיה לבלוע אותם או לירוק אותם ביתר קלות. הרוק מכיל גם אנזימים, כולל ליזוזים, העלולים לפגוע בתאים מיקרוביאליים. נזכיר כי ליזוזים הוא חלק מקו ההגנה הראשון במערכת החיסון המולדת ומבקע את הקשרים הגליקוזידיים β- (1,4) בין N-acetylglucosamine (NAG) וחומצה N-acetylmuramic (NAM) בפפטידוגליקן חיידקי (ראה הגנה כימית). בנוסף, נוזלים המכילים אימונוגלובולינים ותאים פגוציטים מיוצרים בחללי החניכיים. למרות כל הפעילויות הכימיות והמכניות הללו, הפה תומך בקהילה מיקרוביאלית גדולה.

    תרגיל \(\PageIndex{2}\)

    אילו גורמים הופכים את הפה לבלתי מסביר פנים עבור חיידקים מסוימים?

    אנטומיה ומיקרוביוטה תקינה של מערכת העיכול

    כאשר המזון עוזב את חלל הפה, הוא עובר דרך הלוע, או בחלק האחורי של הגרון, ועובר לוושט, הנושא את המזון מהלוע לקיבה מבלי להוסיף אנזימי עיכול נוספים. הקיבה מייצרת ריר כדי להגן על בטנה, כמו גם אנזימי עיכול וחומצה לפירוק המזון. לאחר מכן אוכל מעוכל חלקית עוזב את הקיבה דרך הסוגר הפילורי, ומגיע לחלק הראשון של המעי הדק הנקרא התריסריון. מיץ הלבלב, הכולל אנזימים ויוני ביקרבונט, משתחרר למעי הדק כדי לנטרל את החומר החומצי מהקיבה ולסייע בעיכול. מרה, המיוצרת על ידי הכבד אך מאוחסנת בכיס המרה, משתחררת גם למעי הדק כדי לתחלב שומנים כך שיוכלו לנוע בסביבה המימית של המעי הדק. העיכול נמשך במעי הדק, שם נספגים רוב החומרים המזינים הכלולים במזון. תאי אפיתל עמודים פשוטים הנקראים אנטרוציטים מצפים את פני הלומן של קפלי המעי הדק הנקראים villi. לכל אנטרוציט יש מיקרווילי קטנים יותר (הרחבות ממברנה ציטופלזמית) על פני השטח האפיקיים התאיים המגדילים את שטח הפנים כדי לאפשר ספיגה רבה יותר של חומרים מזינים (איור). \(\PageIndex{4}\)

    המעיים הדקים עם הגדלה הולכת וגוברת. א) הוא תרשים ו- b), c) ו- d) הם מיקרוגרפים של כל הגדלה. המיקרוגרף של הגדלה הגדולה מראה אזור ורוד בתחתית עם אזור ורוד כהה יותר מנופף עמוק על פני השטח; החלק העליון של התמונה ברור. יש כמה טלאים כהים יותר בשכבה התחתונה שכותרתה טלאים של פייר. התרשים זורע צינור מרופד בשלוש שכבות שרירים; כלי דם המחוברים לחלק החיצוני של הצינור. חתך של הצינור מראה קפלים עגולים לאורך קוטר הצינור. קפלים אלה מכילים וילי אונות עמוקות. החלל הריק בצינור מסומן לומן. שכבת ההגדלה הבאה היא אחת הווילי. המיקרוגרף מלא בשכבות ורודות המתקפלות קדימה ואחורה. התרשים מציג שני קפלים. פני השטח של הקפל מכוסים בתאים סופגים וכמה תאי גביע. בין הקפלים יש כניסה נוספת שכותרתה קריפטה מעיים. בתוך הקפלים נימים, עורקים ושלפוחית הלימפה. בחלק התחתון של המבנה (מתחת לכלי הדם והלימפה, יש כמה בלוטות התריסריון. התקריב הסופי מציג צורות אצבע בשורה על פני התא. אלה מסומנים microvilli (גבול מברשת) בתרשים.
    איור\(\PageIndex{4}\): (א) מבנה דופן המעי הדק מאפשר את רוב ספיגת החומרים התזונתיים בגוף. (ב) וילי הם קפלים על פני המעי הדק. Microvilli הם הרחבות ציטופלזמיות על תאים בודדים המגדילים את שטח הפנים לספיגה. (ג) מיקרוגרף קל מראה את צורת הווילי. (ד) מיקרוגרף אלקטרונים מראה את צורת המיקרווילי. (קרדיט ב, ג, ד: שינוי מיקרוגרפים שסופקו על ידי יורש העצר של בית הספר לרפואה של אוניברסיטת מישיגן © 2012)

    מזון מעוכל עוזב את המעי הדק ועובר לתוך המעי הגס, או המעי הגס, שם יש מיקרוביוטה מגוונת יותר. בסמוך לצומת זה, יש כיס קטן במעי הגס הנקרא cecum, הנצמד לתוספתן. עיכול נוסף מתרחש בכל המעי הגס והמים נספגים מחדש, ואז הפסולת מופרשת דרך פי הטבעת, החלק האחרון של המעי הגס, ומחוץ לגוף דרך פי הטבעת (איור\(\PageIndex{1}\)).

    הסביבה של רוב מערכת העיכול היא קשה, המשרתת שתי מטרות: עיכול וחסינות. הקיבה היא סביבה חומצית ביותר (pH 1.5—3.5) עקב מיצי הקיבה המפרקים מזון והורגים חיידקים רבים שנבלעו; זה עוזר במניעת זיהום מפתוגנים. הסביבה במעי הדק פחות קשה ומסוגלת לתמוך בקהילות מיקרוביאליות. מיקרואורגניזמים הנמצאים במעי הדק יכולים לכלול לקטובצילי, דיפטריואידים והפטרייה קנדידה. מצד שני, המעי הגס (המעי הגס) מכיל מיקרוביוטה מגוונת ושופעת החשובה לתפקוד תקין. חיידקים אלה כוללים בקטריודטים (במיוחד הסוגים Bacteroides ו Prevotella) ו Firmicutes (במיוחד בני הסוג קלוסטרידיום). ארכאה מתנוגנית וכמה פטריות קיימות גם הן, בקרב מינים רבים אחרים של חיידקים. חיידקים אלה מסייעים כולם בעיכול ותורמים לייצור צואה, לפסולת המופרשת ממערכת העיכול ולפלטוס, הגז המופק מתסיסה מיקרוביאלית של מזון לא מעוכל. הם יכולים גם לייצר חומרים מזינים יקרי ערך. לדוגמה, חיידקי חומצה לקטית כמו ביפידובקטריה יכולים לסנתז ויטמינים, כמו ויטמין B12, חומצה פולית וריבופלבין, שבני אדם אינם יכולים לסנתז בעצמם. E. coli שנמצא במעי יכול גם לפרק מזון ולעזור לגוף לייצר ויטמין K, החשוב לקרישת הדם.

    מערכת העיכול יש כמה שיטות אחרות של הפחתת הסיכון של זיהום על ידי פתוגנים. אגרגטים קטנים של רקמת הלימפה הבסיסית באילאום, הנקראים טלאי פייר (איור\(\PageIndex{4}\)), מזהים פתוגנים במעיים באמצעות תאי מיקרו (M), המעבירים אנטיגנים מלומן המעי ללימפוציטים על כתמי פייר כדי לגרום לתגובה חיסונית. כתמי הפייר מפרישים אז IgA ונוגדנים ספציפיים לפתוגן לתוך לומן המעי כדי לסייע בשמירה על חיידקי המעיים ברמות בטוחות. תאי גביע, שהם תאי אפיתל עמודים פשוטים שהשתנו, מצפים גם הם את מערכת העיכול (איור). \(\PageIndex{5}\) תאי הגביע מפרישים מוקין היוצר ג'ל, שהוא המרכיב העיקרי בריר. ייצור שכבת מגן של ריר מסייע בהפחתת הסיכון לפתוגנים להגיע לרקמות עמוקות יותר.

    התנועה המתמדת של חומרים דרך מערכת העיכול מסייעת גם בהעברת פתוגנים חולפים מהגוף. למעשה, צואה מורכבת מכ -25% חיידקים, 25% תאי אפיתל מרופדים, 25% ריר ו -25% מזון מעוכל או לא מעוכל. לבסוף, המיקרוביוטה הרגילה מספקת מחסום נוסף לזיהום באמצעות מגוון מנגנונים. לדוגמה, אורגניזמים אלה מתחרים על פתוגנים פוטנציאליים על שטח וחומרים מזינים בתוך המעי. זה ידוע בשם הדרה תחרותית. חברי המיקרוביוטה עשויים גם להפריש רעלני חלבון המכונים בקטריוצינים המסוגלים להיקשר לקולטנים ספציפיים על פני השטח של חיידקים רגישים.

    מיקרוגרף של וילי מעיים שהם 2 אזורים ורודים המופרדים על ידי חלל ברור. פני השטח של כל רצועה ורודה הם ורודים כהים יותר מהמרכז והמשטח מכיל תאים סגלגלים ורודים בהירים יותר המסומנים בתאי גביע.
    איור\(\PageIndex{5}\): תמונה מוגדלת של וילי מעיים במערכת העיכול מציגה תאי גביע. תאים אלה חשובים בייצור שכבת מגן של ריר.

    תרגיל \(\PageIndex{3}\)

    השווה והשוואה בין המיקרוביוטה של המעי הדק והגדול.

    סימנים ותסמינים כלליים של מחלות פה ו- GI

    למרות מנגנוני הגנה רבים המגנים מפני זיהום, כל חלקי מערכת העיכול יכולים להפוך לאתרי זיהום או שיכרון. המונח הרעלת מזון משמש לעתים כתפיסה לזיהומים ושיכרון במערכת העיכול, אך לא כל הצורות של מחלות GI מקורן בפתוגנים או ברעלים הנישאים במזון.

    בפה, תסיסה על ידי חיידקים אנאירוביים מייצרת חומצות הפוגעות בשיניים ובחניכיים. זה יכול להוביל לעששת, חללים ומחלות חניכיים, מצב המאופיין בדלקת כרונית ושחיקה של החניכיים. בנוסף, פתוגנים מסוימים יכולים לגרום לזיהומים ברירית, בבלוטות ובמבנים אחרים בפה, וכתוצאה מכך לדלקת, פצעים, סרטנים ונגעים אחרים. פצע פתוח בפה או במערכת העיכול נקרא בדרך כלל כיב.

    זיהומים ושיכרון בדרכי העיכול התחתונות מייצרים לעיתים קרובות תסמינים כמו בחילה, הקאות, שלשולים, כאבים וחום. במקרים מסוימים, הקאות ושלשולים עלולים לגרום להתייבשות חמורה וסיבוכים אחרים שעלולים להפוך לחמורים או קטלניים. מונחים קליניים שונים משמשים לתיאור תסמינים במערכת העיכול. לדוגמא, דלקת קיבה היא דלקת ברירית הקיבה הגורמת לנפיחות ודלקת המעי הגס מתייחסת לדלקת ברירית המעי. כאשר הדלקת כוללת הן את רירית הקיבה והן את רירית המעי, המצב נקרא גסטרואנטריטיס. דלקת בכבד נקראת הפטיטיס. דלקת של המעי הגס, הנקראת קוליטיס, מתרחשת בדרך כלל במקרים של הרעלת מזון. מכיוון שמעי הגס המודלק אינו סופג מים בצורה יעילה כמו בדרך כלל, הצואה הופכת למימית וגורמת לשלשול. פגיעה בתאי האפיתל של המעי הגס יכולה גם לגרום לדימום ועודף ריר להופיע בצואה מימית, מצב הנקרא דיזנטריה.

    תרגיל \(\PageIndex{4}\)

    רשימת סיבות אפשריות וסימנים ותסמינים של הרעלת מזון.

    מושגי מפתח וסיכום

    • בדרכי העיכול, המורכבות מחלל הפה, הלוע, הוושט, הקיבה, המעי הדק והמעי הגס, יש מיקרוביוטה תקינה החשובה לבריאות.
    • התנועה המתמדת של חומרים דרך תעלת מערכת העיכול, שכבת המגן של הריר, המיקרוביוטה הרגילה והסביבה הכימית הקשה בקיבה ובמעי הדק מסייעים במניעת התיישבות על ידי פתוגנים.
    • זיהומים או רעלים מיקרוביאליים בחלל הפה עלולים לגרום לעששת, מחלות חניכיים וסוגים שונים של כיבים.
    • זיהומים ושיכרון בדרכי העיכול עלולים לגרום לתסמינים כלליים כמו בחילה, הקאות, שלשולים וחום. דלקת מקומית של מערכת העיכול עלולה לגרום לדלקת קיבה, דלקת פרקים, גסטרואנטריטיס, הפטיטיס או קוליטיס, ופגיעה בתאי האפיתל של המעי הגס עלולה להוביל לדיזנטריה.
    • מחלה הנישאת במזון מתייחסת לזיהומים או שיכורים שמקורם בפתוגנים או רעלים הנבלעים במזון או במים מזוהמים.