24.1: علم التشريح والميكروبات الطبيعية للجهاز الهضمي
- Page ID
- 195440
أهداف التعلم
- وصف السمات التشريحية الرئيسية للجهاز الهضمي البشري
- وصف الميكروبات الطبيعية لمختلف المناطق في الجهاز الهضمي البشري
- اشرح كيف تتغلب الكائنات الحية الدقيقة على دفاعات الجهاز الهضمي للتسبب في العدوى أو التسمم
- وصف العلامات والأعراض العامة المرتبطة بعدوى الجهاز الهضمي
التركيز السريري: الجزء الأول
بعد صباح من اللعب بالخارج، ركضت كارلي البالغة من العمر أربع سنوات إلى الداخل لتناول طعام الغداء. بعد تناول قضمة من بيضتها المقلية، دفعتها بعيدًا وتذمر قائلة: «إنها لزجة جدًا يا أمي. لا أريد المزيد.» لكن والدتها، التي ليست في حالة مزاجية للألعاب، ردت بشكل مجعد بأنها إذا أرادت العودة إلى الخارج فمن الأفضل أن تنهي غدائها. على مضض، امتثلت كارلي، في محاولة جاهدة لعدم الكمامة لأنها اختنقت البيضة سيلان.
في تلك الليلة، استيقظت كارلي وهي تشعر بالغثيان. بكت على والديها ثم بدأت في التقيؤ. حاول والداها تهدئتها، لكنها استمرت في التقيؤ طوال الليل وبدأت تعاني من الإسهال والحمى. في الصباح، كان والداها قلقين للغاية. أسرعوا بها إلى غرفة الطوارئ.
التمارين\(\PageIndex{1}\)
ما الذي كان يمكن أن يسبب علامات وأعراض كارلي؟
يبدأ الجهاز الهضمي البشري، أو الجهاز الهضمي (GI)، بالفم وينتهي بفتحة الشرج. تشمل أجزاء الفم الأسنان واللثة واللسان ودهليز الفم (المسافة بين اللثة والشفتين والأسنان) وتجويف الفم السليم (المساحة خلف الأسنان واللثة). الأجزاء الأخرى من الجهاز الهضمي هي البلعوم والمريء والمعدة والأمعاء الدقيقة والأمعاء الغليظة والمستقيم والشرج (الشكل\(\PageIndex{1}\)). تشمل أجهزة الجهاز الهضمي الإضافية الغدد اللعابية والكبد والمرارة والطحال والبنكرياس.
يحتوي الجهاز الهضمي على الميكروبات الطبيعية، بما في ذلك الأركيا والبكتيريا والفطريات والطفيليات وحتى الفيروسات. نظرًا لأن هذه الميكروبات مهمة للأداء الطبيعي للجهاز الهضمي، فإن التعديلات التي تطرأ على الميكروبات بواسطة المضادات الحيوية أو النظام الغذائي يمكن أن تكون ضارة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي إدخال مسببات الأمراض إلى الجهاز الهضمي إلى حدوث التهابات وأمراض. في هذا القسم، سنراجع الميكروبات الموجودة في الجهاز الهضمي الصحي والعلامات والأعراض العامة المرتبطة بعدوى الفم والجهاز الهضمي.
علم التشريح والميكروبات الطبيعية لتجويف الفم
يدخل الطعام الجهاز الهضمي عن طريق الفم، حيث يبدأ الهضم الميكانيكي (عن طريق المضغ) والهضم الكيميائي (بواسطة الإنزيمات الموجودة في اللعاب). يوجد داخل الفم اللسان والأسنان والغدد اللعابية، بما في ذلك الغدد النكفية وتحت اللسان وتحت الفك السفلي (الشكل\(\PageIndex{2}\)). تنتج الغدد اللعابية اللعاب الذي يعمل على تليين الطعام ويحتوي على إنزيمات هضمية.
يبدأ هيكل السن (الشكل\(\PageIndex{3}\)) بالسطح الخارجي المرئي، المسمى التاج، والذي يجب أن يكون صعبًا للغاية لتحمل قوة العض والمضغ. التاج مغطى بالمينا، وهي أصعب مادة في الجسم. تحت التاج، تمتد طبقة من العاج الصلب نسبيًا إلى جذر السن حول تجويف اللب الأعمق، والذي يتضمن حجرة اللب في الجزء العلوي من السن وقناة اللب، أو قناة الجذر، الموجودة في الجذر. اللب الذي يملأ تجويف اللب غني بالأوعية الدموية والأوعية اللمفاوية والأنسجة الضامة والأعصاب. يتم تغطية جذر السن وبعض التاج بالأسمنت الذي يعمل مع الرباط اللثوي لتثبيت السن في مكانه في عظم الفك. تسمى الأنسجة الرخوة المحيطة بالأسنان والعظام باللثة أو اللثة. تقع مساحة اللثة أو شق اللثة بين اللثة والأسنان.
تتواجد الميكروبات مثل البكتيريا والعتيقة بكثرة في الفم وتغطي جميع أسطح تجويف الفم. ومع ذلك، فإن الهياكل المختلفة، مثل الأسنان أو الخدود، تستضيف مجتمعات فريدة من الميكروبات الهوائية واللاهوائية. يبدو أن بعض العوامل تعمل ضد جعل الفم مضيافًا لبعض الميكروبات. على سبيل المثال، يسمح المضغ للميكروبات بالاختلاط بشكل أفضل مع اللعاب حتى يمكن ابتلاعها أو بصقها بسهولة أكبر. يحتوي اللعاب أيضًا على إنزيمات، بما في ذلك الليزوزيم، والتي يمكن أن تلحق الضرر بالخلايا الميكروبية. تذكر أن الليزوزيم هو جزء من خط الدفاع الأول في الجهاز المناعي الفطري ويشق الروابط الجليكوزيدية β- (1,4) بين N-acetylglucosamine (NAG) وحمض N-acetylmuramic (NAM) في الببتيدوجليكان البكتيري (انظر الدفاعات الكيميائية). بالإضافة إلى ذلك، يتم إنتاج السوائل التي تحتوي على الغلوبولين المناعي والخلايا البلعمية في المساحات اللثوية. على الرغم من كل هذه الأنشطة الكيميائية والميكانيكية، يدعم الفم مجتمعًا ميكروبيًا كبيرًا.
التمارين\(\PageIndex{2}\)
ما العوامل التي تجعل الفم غير ملائم لبعض الميكروبات؟
علم التشريح والميكروبات الطبيعية في الجهاز الهضمي
عندما يخرج الطعام من التجويف الفموي، فإنه ينتقل عبر البلعوم، أو الجزء الخلفي من الحلق، وينتقل إلى المريء، الذي يحمل الطعام من البلعوم إلى المعدة دون إضافة أي إنزيمات هضمية إضافية. تنتج المعدة المخاط لحماية البطانة، بالإضافة إلى الإنزيمات الهضمية والحمض لتفكيك الطعام. ثم يخرج الطعام المهضوم جزئيًا من المعدة عبر العضلة العاصرة البوابية، ليصل إلى الجزء الأول من الأمعاء الدقيقة المسمى بالاثني عشر. يتم إطلاق عصير البنكرياس، الذي يحتوي على الإنزيمات وأيونات البيكربونات، في الأمعاء الدقيقة لتحييد المادة الحمضية من المعدة وللمساعدة في الهضم. يتم أيضًا إطلاق الصفراء، التي ينتجها الكبد ولكنها مخزنة في المرارة، في الأمعاء الدقيقة لاستحلاب الدهون حتى تتمكن من الانتقال في البيئة المائية للأمعاء الدقيقة. يستمر الهضم في الأمعاء الدقيقة، حيث يتم امتصاص غالبية العناصر الغذائية الموجودة في الطعام. تبطن الخلايا الظهارية العمودية البسيطة المسماة الخلايا المعوية سطح التجويف للطيات المعوية الصغيرة المسماة الزغب. تحتوي كل خلية معوية على زغب صغير (امتدادات الغشاء السيتوبلازمي) على السطح القمي الخلوي الذي يزيد من مساحة السطح للسماح بحدوث المزيد من امتصاص العناصر الغذائية (الشكل\(\PageIndex{4}\)).
يترك الطعام المهضوم الأمعاء الدقيقة وينتقل إلى الأمعاء الغليظة، أو القولون، حيث توجد ميكروبات أكثر تنوعًا. بالقرب من هذا التقاطع، توجد حقيبة صغيرة في الأمعاء الغليظة تسمى الأعور، وهي متصلة بالملحق. يحدث المزيد من الهضم في جميع أنحاء القولون ويتم إعادة امتصاص الماء، ثم يتم إخراج النفايات من خلال المستقيم، والجزء الأخير من القولون، وخارج الجسم من خلال فتحة الشرج (الشكل\(\PageIndex{1}\)).
بيئة معظم الجهاز الهضمي قاسية، مما يخدم غرضين: الهضم والمناعة. تعد المعدة بيئة حمضية للغاية (درجة الحموضة 1.5-3.5) بسبب العصارات المعدية التي تكسر الطعام وتقتل العديد من الميكروبات التي يتم تناولها؛ وهذا يساعد على منع العدوى من مسببات الأمراض. البيئة في الأمعاء الدقيقة أقل قسوة وقادرة على دعم المجتمعات الميكروبية. يمكن أن تشمل الكائنات الحية الدقيقة الموجودة في الأمعاء الدقيقة العصيات اللبنية والدبثيريويدات وفطر المبيضات. من ناحية أخرى، تحتوي الأمعاء الغليظة (القولون) على ميكروبيوتا متنوعة وفيرة مهمة للوظيفة الطبيعية. تشمل هذه الميكروبات البكتيريا (خاصة أجناس باكتيرويدس وبريفوتيلا) وفيرميكوتيس (خاصة أعضاء جنس كلوستريديوم). توجد أيضًا الأراثيا الميثانوجينية وبعض الفطريات، من بين العديد من الأنواع الأخرى من البكتيريا. تساعد جميع هذه الميكروبات في الهضم وتساهم في إنتاج البراز، والنفايات التي تفرز من الجهاز الهضمي، والسائل، وهو الغاز الناتج عن التخمير الميكروبي للأغذية غير المهضومة. يمكنهم أيضًا إنتاج مغذيات قيمة. على سبيل المثال، يمكن لبكتيريا حمض اللاكتيك مثل البيفيدوباكتيريا تصنيع الفيتامينات، مثل فيتامين B12 والفولات والريبوفلافين، التي لا يستطيع البشر تصنيعها بأنفسهم. يمكن للإشريكية القولونية الموجودة في الأمعاء أيضًا تكسير الطعام ومساعدة الجسم على إنتاج فيتامين K، وهو أمر مهم لتخثر الدم.
يحتوي الجهاز الهضمي على عدة طرق أخرى للحد من خطر العدوى بمسببات الأمراض. تقوم تجمعات صغيرة من الأنسجة اللمفاوية الكامنة في الدقاق، والتي تسمى بقع باير (الشكل\(\PageIndex{4}\))، باكتشاف مسببات الأمراض في الأمعاء عن طريق الخلايا المجهرية (M)، التي تنقل المستضدات من تجويف الأمعاء إلى الخلايا الليمفاوية على بقع باير للحث على الاستجابة المناعية. تقوم بقع Peyer بعد ذلك بإفراز IgA والأجسام المضادة الأخرى الخاصة بمسببات الأمراض في تجويف الأمعاء للمساعدة في الحفاظ على الميكروبات المعوية في مستويات آمنة. الخلايا الكأسية، وهي خلايا طلائية عمودية بسيطة معدلة، تبطن أيضًا الجهاز الهضمي (الشكل\(\PageIndex{5}\)). تفرز الخلايا الكأسية الميوسين المكون للهلام، وهو المكون الرئيسي للمخاط. يساعد إنتاج طبقة واقية من المخاط على تقليل خطر وصول مسببات الأمراض إلى الأنسجة العميقة.
تساعد الحركة المستمرة للمواد عبر الجهاز الهضمي أيضًا على نقل مسببات الأمراض العابرة خارج الجسم. في الواقع، يتكون البراز من حوالي 25٪ من الميكروبات، و 25٪ من الخلايا الظهارية المطحونة، و 25٪ من المخاط، و 25٪ من الطعام المهضوم أو غير المهضوم. أخيرًا، توفر الميكروبات الطبيعية حاجزًا إضافيًا للعدوى عبر مجموعة متنوعة من الآليات. على سبيل المثال، تتفوق هذه الكائنات الحية على مسببات الأمراض المحتملة للفضاء والمواد المغذية داخل الأمعاء. يُعرف هذا بالاستبعاد التنافسي. قد يفرز أعضاء الميكروبات أيضًا السموم البروتينية المعروفة باسم البكتيريا القادرة على الارتباط بمستقبلات معينة على سطح البكتيريا الحساسة.
التمارين\(\PageIndex{3}\)
قارن وقارن بين الميكروبات في الأمعاء الدقيقة والغليظة.
العلامات والأعراض العامة لمرض الفم والجهاز الهضمي
على الرغم من العديد من آليات الدفاع التي تحمي من العدوى، يمكن أن تصبح جميع أجزاء الجهاز الهضمي مواقع للعدوى أو التسمم. يُستخدم مصطلح التسمم الغذائي أحيانًا كمصطلح شامل لعدوى الجهاز الهضمي والتسمم، ولكن لا تنشأ جميع أشكال أمراض الجهاز الهضمي من مسببات الأمراض المنقولة بالغذاء أو السموم.
في الفم، ينتج التخمير بواسطة الميكروبات اللاهوائية أحماض تتلف الأسنان واللثة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تسوس الأسنان وتسوس الأسنان وأمراض اللثة، وهي حالة تتميز بالتهاب مزمن وتآكل اللثة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تسبب بعض مسببات الأمراض التهابات الغشاء المخاطي والغدد والهياكل الأخرى في الفم، مما يؤدي إلى الالتهابات والقروح والتقرحات والآفات الأخرى. عادةً ما تسمى القرحة المفتوحة في الفم أو الجهاز الهضمي بالقرحة.
غالبًا ما تؤدي العدوى والتسمم في الجهاز الهضمي السفلي إلى ظهور أعراض مثل الغثيان والقيء والإسهال والأوجاع والحمى. في بعض الحالات، قد يتسبب القيء والإسهال في جفاف شديد ومضاعفات أخرى يمكن أن تصبح خطيرة أو مميتة. تستخدم مصطلحات سريرية مختلفة لوصف أعراض الجهاز الهضمي. على سبيل المثال، التهاب المعدة هو التهاب في بطانة المعدة ينتج عنه تورم ويشير التهاب الأمعاء إلى التهاب الغشاء المخاطي المعوي. عندما يشمل الالتهاب كلاً من بطانة المعدة وبطانة الأمعاء، تُسمى الحالة بالتهاب المعدة والأمعاء. التهاب الكبد يسمى التهاب الكبد. يحدث التهاب القولون، المعروف باسم التهاب القولون، عادة في حالات التسمم الغذائي. نظرًا لأن القولون الملتهب لا يعيد امتصاص الماء بفعالية كما يحدث عادةً، يصبح البراز مائيًا، مما يسبب الإسهال. يمكن أن يؤدي تلف الخلايا الظهارية للقولون أيضًا إلى حدوث نزيف وظهور مخاط زائد في البراز المائي، وهي حالة تسمى الزحار.
التمارين\(\PageIndex{4}\)
ضع قائمة بالأسباب والعلامات والأعراض المحتملة للتسمم الغذائي.
المفاهيم الأساسية والملخص
- يحتوي الجهاز الهضمي، الذي يتكون من تجويف الفم والبلعوم والمريء والمعدة والأمعاء الدقيقة والأمعاء الغليظة، على ميكروبات طبيعية مهمة للصحة.
- تساعد الحركة المستمرة للمواد عبر القناة الهضمية والطبقة الواقية من المخاط والميكروبات الطبيعية والبيئة الكيميائية القاسية في المعدة والأمعاء الدقيقة على منع استعمار مسببات الأمراض.
- يمكن أن تسبب العدوى أو السموم الميكروبية في تجويف الفم تسوس الأسنان وأمراض اللثة وأنواع مختلفة من القرحة.
- يمكن أن تسبب العدوى والتسمم في الجهاز الهضمي أعراضًا عامة مثل الغثيان والقيء والإسهال والحمى. يمكن أن يؤدي الالتهاب الموضعي للجهاز الهضمي إلى التهاب المعدة أو التهاب الأمعاء أو التهاب المعدة والأمعاء أو التهاب الكبد أو التهاب القولون، ويمكن أن يؤدي تلف الخلايا الظهارية للقولون إلى الزحار.
- تشير الأمراض المنقولة بالغذاء إلى العدوى أو التسمم التي تنشأ عن مسببات الأمراض أو السموم التي يتم تناولها في الطعام أو الماء الملوث.