17.1: الدفاعات المادية
- Page ID
- 194483
أهداف التعلم
- وصف الحواجز المادية المختلفة والدفاعات الميكانيكية التي تحمي جسم الإنسان من العدوى والأمراض
- وصف دور الميكروبات كخط دفاع أول ضد العدوى والأمراض
التركيز السريري: الجزء الأول
تواجه أنجيلا، وهي مريضة تبلغ من العمر 25 عامًا في قسم الطوارئ، بعض المشاكل في التواصل اللفظي بسبب ضيق التنفس. تلاحظ إحدى الممرضات انقباض وتورم مجرى الهواء وصعوبة التنفس. تسأل الممرضة أنجيلا عما إذا كان لديها تاريخ من الربو أو الحساسية. أنجيلا تهز رأسها لا، ولكن هناك خوف في عينيها. وتوضح مع بعض الصعوبة أن والدها توفي فجأة في سن 27، عندما كانت طفلة صغيرة، بسبب نوبة تنفسية مماثلة. لم يتم تحديد السبب الأساسي.
التمارين\(\PageIndex{1}\)
- ما هي بعض الأسباب المحتملة لانقباض وتورم مجرى الهواء؟
- ما الذي يسبب تورم أنسجة الجسم بشكل عام؟
يمكن وصف المناعة الفطرية غير المحددة بأنها نظام دفاعات متعدد الأوجه يستهدف مسببات الأمراض الغازية بطريقة غير محددة. في هذا الفصل، قمنا بتقسيم الدفاعات العديدة التي تشكل هذا النظام إلى ثلاث فئات: الدفاعات الفيزيائية والدفاعات الكيميائية والدفاعات الخلوية. ومع ذلك، من المهم أن تضع في اعتبارك أن هذه الدفاعات لا تعمل بشكل مستقل، وغالبًا ما تتداخل الفئات. \(\PageIndex{1}\)يقدم الجدول نظرة عامة على الدفاعات غير المحددة التي تمت مناقشتها في هذا الفصل.
| نظرة عامة على الدفاعات المناعية الفطرية غير المحددة | |
|---|---|
| الدفاعات المادية | حواجز مادية |
| دفاعات ميكانيكية | |
| ميكروبيوم | |
| الدفاعات الكيميائية | المواد الكيميائية والإنزيمات في سوائل الجسم |
| الببتيدات المضادة للميكروبات | |
| وسطاء بروتين البلازما | |
| السيتوكينات | |
| الوسطاء المثيرون للالتهاب | |
| دفاعات خلوية | المحببة |
| الخلايا الحبيبية | |
توفر الدفاعات البدنية الشكل الأساسي للجسم للدفاع غير النوعي. وهي تشمل الحواجز المادية أمام الميكروبات، مثل الجلد والأغشية المخاطية، وكذلك الدفاعات الميكانيكية التي تزيل الميكروبات والحطام جسديًا من مناطق الجسم حيث قد تسبب ضررًا أو عدوى. بالإضافة إلى ذلك، يوفر الميكروبيوم قدرًا من الحماية المادية ضد الأمراض، حيث تتنافس ميكروبات الميكروبات الطبيعية مع مسببات الأمراض للحصول على العناصر الغذائية ومواقع الارتباط الخلوي اللازمة للتسبب في العدوى.
الحواجز المادية
تلعب الحواجز المادية دورًا مهمًا في منع الميكروبات من الوصول إلى الأنسجة المعرضة للعدوى. على المستوى الخلوي، تتكون الحواجز من خلايا متصلة بإحكام لمنع الغزاة من العبور إلى الأنسجة العميقة. على سبيل المثال، تحتوي الخلايا البطانية التي تبطن الأوعية الدموية على تقاطعات ضيقة جدًا من خلية إلى أخرى، مما يمنع الميكروبات من الوصول إلى مجرى الدم. تتكون الوصلات الخلوية عمومًا من بروتينات غشاء الخلية التي قد تتصل بالمصفوفة خارج الخلية أو بالبروتينات التكميلية من الخلايا المجاورة. تحتوي الأنسجة في أجزاء مختلفة من الجسم على أنواع مختلفة من تقاطعات الخلايا. وتشمل هذه الوصلات الضيقة والديزموسومات وتقاطعات الفجوات، كما هو موضح في الشكل\(\PageIndex{1}\). قد تحاول الكائنات الحية الدقيقة الغازية تكسير هذه المواد كيميائيًا، باستخدام إنزيمات مثل البروتياز التي يمكن أن تسبب أضرارًا هيكلية لإنشاء نقطة دخول لمسببات الأمراض.
حاجز الجلد
أحد أهم الحواجز المادية للجسم هو حاجز الجلد، والذي يتكون من ثلاث طبقات من الخلايا المكتظة بشكل وثيق. الطبقة العليا الرقيقة تسمى البشرة. تحتوي الطبقة الثانية السميكة، والتي تسمى الأدمة، على بصيلات الشعر والغدد العرقية والأعصاب والأوعية الدموية. توجد طبقة من الأنسجة الدهنية تسمى تحت الجلد تحت الأدمة وتحتوي على الدم والأوعية الليمفاوية (الشكل\(\PageIndex{2}\)).
تتكون الطبقة العليا من الجلد، وهي البشرة، من خلايا مليئة بالكيراتين. تبقى هذه الخلايا الميتة كطبقة كثيفة متصلة بإحكام من قشور الخلايا المليئة بالبروتين على سطح الجلد. يجعل الكيراتين سطح الجلد صلبًا ميكانيكيًا ومقاومًا للتحلل بواسطة الإنزيمات البكتيرية. تخلق الأحماض الدهنية الموجودة على سطح الجلد بيئة جافة ومالحة وحمضية تمنع نمو بعض الميكروبات ومقاومة عالية للتحلل بواسطة الإنزيمات البكتيرية. بالإضافة إلى ذلك، يتم التخلص من الخلايا الميتة للبشرة بشكل متكرر، جنبًا إلى جنب مع أي ميكروبات قد تتشبث بها. يتم استبدال خلايا الجلد المتساقطة باستمرار بخلايا جديدة من الأسفل، مما يوفر حاجزًا جديدًا سيتم التخلص منه قريبًا بنفس الطريقة.
يمكن أن تحدث العدوى عندما يكون حاجز الجلد ضعيفًا أو مكسورًا. يمكن أن يكون الجرح بمثابة نقطة دخول لمسببات الأمراض الانتهازية، والتي يمكن أن تصيب أنسجة الجلد المحيطة بالجرح وربما تنتشر إلى الأنسجة العميقة.
لاحظ مايك، البستاني من جنوب كاليفورنيا، مؤخرًا نتوءًا أحمر صغيرًا على ساعده الأيسر. في البداية، لم يفكر كثيرًا في الأمر، ولكن سرعان ما زاد حجمه ثم تقرح (انفتح)، ليصبح آفة مؤلمة امتدت عبر جزء كبير من ساعده (الشكل\(\PageIndex{3}\)). ذهب إلى مرفق رعاية عاجلة، حيث سأل طبيب عن وظيفته. عندما قال إنه يعمل في مجال تنسيق الحدائق، اشتبه الطبيب على الفور في وجود حالة من مرض سبوروتريتشوسيس، وهو نوع من العدوى الفطرية المعروفة باسم مرض بستاني الورد لأنه غالبًا ما يصيب عمال المناظر الطبيعية وعشاق البستنة.
في معظم الظروف، لا يمكن للفطريات أن تسبب التهابات جلدية لدى الأفراد الأصحاء. تقوم الفطريات بزراعة خيوط تعرف باسم خيوط الغزل، والتي لا تكون عدوانية بشكل خاص ويمكن منعها بسهولة من خلال الحواجز المادية للجلد والأغشية المخاطية. ومع ذلك، يمكن أن توفر الجروح الصغيرة في الجلد، مثل تلك التي تسببها الأشواك، فتحة لمسببات الأمراض الانتهازية مثل Sporothrix schenkii، وهو فطر يعيش في التربة والعامل المسبب لمرض بستاني الورد. بمجرد اختراق الحاجز الجلدي، يمكن أن تصيب بكتيريا S. schenkii الجلد والأنسجة الكامنة، وتنتج آفات متقرحة مثل آفات مايك. ومما يزيد الطين بلة أن مسببات الأمراض الأخرى قد تدخل الأنسجة المصابة، مسببة التهابات بكتيرية ثانوية.
لحسن الحظ، يمكن علاج مرض بستاني الورد. كتب له طبيب مايك وصفة طبية لبعض الأدوية المضادة للفطريات بالإضافة إلى دورة من المضادات الحيوية لمكافحة الالتهابات البكتيرية الثانوية. تلتئم آفاته في النهاية، وعاد مايك إلى العمل بتقدير جديد للقفازات والملابس الواقية.
أغشية مخاطية
توفر الأغشية المخاطية المبطنة للأنف والفم والرئتين والمسالك البولية والجهاز الهضمي حاجزًا آخر غير محدد ضد مسببات الأمراض المحتملة. تتكون الأغشية المخاطية من طبقة من الخلايا الظهارية المرتبطة بوصلات ضيقة. تفرز الخلايا الظهارية مادة رطبة ولزجة تسمى المخاط، والتي تغطي وتحمي طبقات الخلايا الأكثر هشاشة تحتها وتحبس الحطام والجسيمات، بما في ذلك الميكروبات. تحتوي إفرازات المخاط أيضًا على ببتيدات مضادة للميكروبات.
في العديد من مناطق الجسم، تعمل الإجراءات الميكانيكية على طرد المخاط (جنبًا إلى جنب مع الميكروبات المحاصرة أو الميتة) من الجسم أو بعيدًا عن مواقع العدوى المحتملة. على سبيل المثال، في الجهاز التنفسي، يمكن أن يؤدي الاستنشاق إلى جلب الميكروبات والغبار وجراثيم العفن وغيرها من الحطام الصغير المحمول جواً إلى الجسم. يصبح هذا الحطام محاصرًا في المخاط المبطن للجهاز التنفسي، وهي طبقة تعرف باسم البطانية المخاطية. تسمى الخلايا الظهارية المبطنة للأجزاء العلوية من الجهاز التنفسي بالخلايا الظهارية الهدبية لأنها تحتوي على زوائد تشبه الشعر تُعرف باسم الأهداب. تدفع حركة الأهداب المخاط المحمل بالحطام إلى الخارج وبعيدًا عن الرئتين. ثم يتم ابتلاع المخاط المطرود وتدميره في المعدة، أو السعال، أو العطس (الشكل\(\PageIndex{4}\)). غالبًا ما يُطلق على نظام الإزالة هذا اسم المصعد المخاطي الهدبي.
يعتبر المصعد المخاطي الهدبي حاجزًا فعالًا أمام الميكروبات لدرجة أن الرئتين، الجزء السفلي (والأكثر حساسية) من الجهاز التنفسي، كانت تعتبر لفترة طويلة بيئة معقمة لدى الأفراد الأصحاء. في الآونة الأخيرة فقط، أشارت الأبحاث إلى أن الرئتين السليمة قد تحتوي على ميكروبيوتا طبيعية صغيرة. يمكن أن يؤدي تعطيل المصعد المخاطي الهدبي بسبب الآثار الضارة للتدخين أو أمراض مثل التليف الكيسي إلى زيادة استعمار البكتيريا في الجهاز التنفسي السفلي والالتهابات المتكررة، مما يسلط الضوء على أهمية هذا الحاجز المادي لدفاعات المضيف.
مثل الجهاز التنفسي، يعد الجهاز الهضمي بوابة دخول تدخل من خلالها الميكروبات الجسم، وتوفر الأغشية المخاطية المبطنة للجهاز الهضمي حاجزًا ماديًا غير محدد ضد الميكروبات المبتلعة. القناة المعوية مبطنة بخلايا طلائية تتخللها خلايا كأسية تفرز المخاط (الشكل\(\PageIndex{5}\)). يمتزج هذا المخاط مع المواد الواردة من المعدة، مما يؤدي إلى حبس الميكروبات المنقولة بالغذاء والحطام. يعمل الإجراء الميكانيكي للتمعج، وهو عبارة عن سلسلة من الانقباضات العضلية في الجهاز الهضمي، على تحريك المخاط المتعرج والمواد الأخرى عبر الأمعاء والمستقيم والشرج، مما يؤدي إلى إفراز المادة في البراز.
إندوثيليا
تُعرف الخلايا الظهارية المبطنة للجهاز البولي التناسلي والأوعية الدموية والأوعية اللمفاوية وبعض الأنسجة الأخرى باسم بطانة الرحم. توفر هذه الخلايا المكتظة بإحكام حاجزًا فعالًا بشكل خاص في الخطوط الأمامية ضد الغزاة. على سبيل المثال، تحمي بطانة الحاجز الدموي الدماغي الجهاز العصبي المركزي (CNS)، الذي يتكون من الدماغ والحبل الشوكي. يعد الجهاز العصبي المركزي أحد أكثر مناطق الجسم حساسية وأهمية، حيث أن العدوى الميكروبية في الجهاز العصبي المركزي يمكن أن تؤدي بسرعة إلى التهاب خطير ومميت في كثير من الأحيان. تعتبر تقاطعات الخلايا في الأوعية الدموية التي تنتقل عبر الجهاز العصبي المركزي من أكثر التقاطعات إحكامًا وأقسى في الجسم، مما يمنع أي ميكروبات عابرة في مجرى الدم من دخول الجهاز العصبي المركزي. هذا يحافظ على السائل النخاعي الذي يحيط بالمخ والحبل الشوكي ويغمره في الظروف العادية.
التمارين\(\PageIndex{2}\)
- وصف كيفية عمل المصعد المخاطي.
- اذكر مكانين ستجد فيهما إندوثيليا.
الدفاعات الميكانيكية
بالإضافة إلى الحواجز المادية التي تمنع الميكروبات، يمتلك الجسم عددًا من الدفاعات الميكانيكية التي تزيل فعليًا مسببات الأمراض من الجسم، وتمنعها من الإقامة. لقد ناقشنا بالفعل العديد من الأمثلة على الدفاعات الميكانيكية، بما في ذلك تساقط خلايا الجلد، وطرد المخاط عبر المصعد المخاطي، وإفراز البراز من خلال التمعج المعوي. تشمل الأمثلة المهمة الأخرى للدفاعات الميكانيكية حركة تدفق البول والدموع، والتي تعمل على حمل الميكروبات بعيدًا عن الجسم. تعتبر عملية تنظيف البول مسؤولة إلى حد كبير عن البيئة المعقمة الطبيعية للمسالك البولية، والتي تشمل الكلى والحالب والمثانة البولية. يؤدي خروج البول من الجسم إلى غسل الكائنات الحية الدقيقة العابرة، مما يمنعها من الإقامة. تحتوي العيون أيضًا على حواجز مادية وآليات ميكانيكية للوقاية من العدوى. تمنع الرموش والجفون الغبار والكائنات الحية الدقيقة المحمولة جواً من الوصول إلى سطح العين. قد يتم التخلص من أي ميكروبات أو حطام تتخطى هذه الحواجز المادية من خلال الحركة الميكانيكية للرمش، والتي تغمر العين بالدموع وتزيل الحطام (الشكل\(\PageIndex{6}\)).
التمارين\(\PageIndex{3}\)
اذكر نوعين من الدفاعات الميكانيكية التي تحمي العينين.
ميكروبيوم
في مناطق مختلفة من الجسم، تعمل الميكروبات المقيمة كخط دفاع مهم ضد مسببات الأمراض الغازية. من خلال احتلالها لمواقع الربط الخلوي والمنافسة على العناصر الغذائية المتاحة، تمنع الميكروبات المقيمة الخطوات المبكرة الحاسمة لارتباط مسببات الأمراض وانتشارها المطلوبة لإثبات العدوى. على سبيل المثال، في المهبل، تتنافس أعضاء الميكروبات المقيمة مع مسببات الأمراض الانتهازية مثل خميرة المبيضات. تمنع هذه المنافسة العدوى عن طريق الحد من توافر العناصر الغذائية، وبالتالي تثبيط نمو المبيضات والحفاظ على سكانها تحت السيطرة. تحدث مسابقات مماثلة بين الميكروبات ومسببات الأمراض المحتملة على الجلد والجهاز التنفسي العلوي والجهاز الهضمي. كما سيتم مناقشته لاحقًا في هذا الفصل، تساهم الميكروبات المقيمة أيضًا في الدفاعات الكيميائية لدفاعات المضيف الفطرية غير النوعية.
يتم تسليط الضوء على أهمية الميكروبات الطبيعية في دفاعات المضيف من خلال زيادة التعرض للأمراض المعدية عندما يتم تعطيل الميكروبات أو القضاء عليها. يمكن أن يؤدي العلاج بالمضادات الحيوية إلى استنزاف الميكروبات الطبيعية في الجهاز الهضمي بشكل كبير، مما يوفر ميزة للبكتيريا المسببة للأمراض للاستعمار والتسبب في عدوى الإسهال. في حالة الإسهال الناجم عن المطثية العسيرة، يمكن أن تكون العدوى شديدة وقد تكون قاتلة. تتمثل إحدى استراتيجيات علاج عدوى المطثية العسيرة في زراعة البراز، والتي تتضمن نقل المواد البرازية من متبرع (تم فحصه بحثًا عن مسببات الأمراض المحتملة) إلى أمعاء المريض المتلقي كطريقة لاستعادة الميكروبات الطبيعية ومكافحة بكتيريا المطثية العسيرة. العدوى.
\(\PageIndex{2}\)يقدم الجدول ملخصًا للدفاعات المادية التي تمت مناقشتها في هذا القسم.
| دفاع | أمثلة | وظيفة |
|---|---|---|
| حواجز خلوية | الجلد والأغشية المخاطية والخلايا البطانية | منع دخول مسببات الأمراض |
| دفاعات ميكانيكية | تساقط خلايا الجلد، والكنس المخاطي، والتمعج، وتدفق البول والدموع | إزالة مسببات الأمراض من مواقع العدوى المحتملة |
| ميكروبيوم | البكتيريا المقيمة في الجلد والجهاز التنفسي العلوي والجهاز الهضمي والجهاز البولي التناسلي | تنافس مع مسببات الأمراض على مواقع الارتباط الخلوي والمواد المغذية |
التمارين\(\PageIndex{4}\)
اذكر طريقتين تدافع بها الميكروبات المقيمة ضد مسببات الأمراض.
المفاهيم الأساسية والملخص
- توفر المناعة الفطرية غير المحددة خط الدفاع الأول ضد العدوى عن طريق منع دخول الميكروبات بشكل غير محدد واستهدافها للتدمير أو الإزالة من الجسم.
- تشمل الدفاعات الفيزيائية للمناعة الفطرية الحواجز المادية والإجراءات الميكانيكية التي تزيل الميكروبات والحطام والميكروبيوم الذي ينافس ويمنع نمو مسببات الأمراض.
- يعمل الجلد والأغشية المخاطية والبطانة في جميع أنحاء الجسم كحواجز مادية تمنع الميكروبات من الوصول إلى مواقع العدوى المحتملة. تمنع تقاطعات الخلايا الضيقة في هذه الأنسجة الميكروبات من المرور.
- تتم إزالة الميكروبات المحتبسة في خلايا الجلد الميتة أو المخاط من الجسم عن طريق إجراءات ميكانيكية مثل تساقط خلايا الجلد، والكنس المخاطي، والسعال، والتمعج، وسحب سوائل الجسم (مثل التبول والدموع)
- توفر الميكروبات المقيمة دفاعًا جسديًا من خلال احتلال مواقع الربط الخلوي المتاحة والتنافس مع مسببات الأمراض للحصول على العناصر الغذائية المتاحة.