17.1: Ulinzi wa kimwili

Malengo ya kujifunza

• Eleza vikwazo mbalimbali vya kimwili na ulinzi wa mitambo ambayo hulinda mwili wa binadamu dhidi ya maambukizi na magonjwa
• Eleza jukumu la microbiota kama ulinzi wa mstari wa kwanza dhidi ya maambukizi na magonjwa

Mtazamo wa kliniki: Sehemu 1

Angela, mgonjwa wa kike mwenye umri wa miaka 25 katika idara ya dharura, ana shida ya kuwasiliana kwa maneno kwa sababu ya kupumua kwa pumzi. Muuguzi anaona kikwazo na uvimbe wa barabara ya hewa na kazi ya kupumua. Muuguzi anauliza Angela kama ana historia ya pumu au mizigo. Angela hutetemeka kichwa chake hapana, lakini kuna hofu machoni pake. Kwa shida fulani, anaelezea kuwa baba yake alikufa ghafla akiwa na umri wa miaka 27, alipokuwa msichana mdogo tu, wa mashambulizi sawa ya kupumua. Sababu ya msingi haijawahi kutambuliwa.

Zoezi\(\PageIndex{1}\)

1. Je, ni baadhi ya sababu zinazowezekana za kupinga na uvimbe wa barabara ya hewa?
2. Ni nini husababisha uvimbe wa tishu za mwili kwa ujumla?

Kinga isiyo ya kawaida ya kinga inaweza kuwa kama mfumo wa ulinzi wa multifaceted ambao unalenga kuvamia vimelea kwa namna isiyo ya kawaida. Katika sura hii, tumegawanya ulinzi mbalimbali ambao hufanya mfumo huu katika makundi matatu: ulinzi wa kimwili, ulinzi wa kemikali, na ulinzi wa seli. Hata hivyo, ni muhimu kukumbuka kwamba ulinzi huu haufanyi kazi kwa kujitegemea, na makundi mara nyingi huingiliana. Meza\(\PageIndex{1}\) hutoa maelezo ya jumla ya ulinzi nonspecific kujadiliwa katika sura hii.

Jedwali\(\PageIndex{1}\): Maelezo ya jumla ya ulinzi wa kinga isiyo ya kawaida ya kinga

Maelezo ya jumla ya ulinzi wa kinga ya kinga isiyo ya kawaida
Ulinzi wa kimwili	Vikwazo vya kimwili
	Ulinzi wa mitambo
	Microbiome
Kemikali ulinzi	Kemikali na enzymes katika maji ya mwili
	Peptidi antimicrobial
	Plasma protini wapatanishi
	Cytokines
	Wapatanishi wa kuvuta kuvimba
Ulinzi wa seli	Granulocytes
	Agranulocytes

Ulinzi wa kimwili hutoa fomu ya msingi ya mwili ya ulinzi usio wa kawaida. Wao ni pamoja na vikwazo vya kimwili kwa vijidudu, kama vile ngozi na utando wa mucous, pamoja na ulinzi wa mitambo ambayo kimwili huondoa microbes na uchafu kutoka maeneo ya mwili ambapo wanaweza kusababisha madhara au maambukizi. Aidha, microbiome hutoa kipimo cha ulinzi wa kimwili dhidi ya magonjwa, kama viumbe vidogo vya microbiota kawaida vinashindana na vimelea kwa virutubisho na maeneo ya kisheria ya seli muhimu ili kusababisha maambukizi.

Vikwazo vya kimwili

Vikwazo vya kimwili vina jukumu muhimu katika kuzuia microbes kufikia tishu ambazo huathiriwa na maambukizi. Katika ngazi ya seli, vizuizi vinajumuisha seli ambazo zimeunganishwa kwa nguvu ili kuzuia wavamizi wasivuka hadi tishu za ndani zaidi. Kwa mfano, seli endothelial kwamba mstari mishipa ya damu na tight sana kiini kwa kiini majadiliano, kuzuia microbes kupata upatikanaji wa damu. Majadiliano ya seli kwa ujumla yanajumuisha protini za membrane za seli ambazo zinaweza kuungana na tumbo la ziada au na protini za ziada kutoka seli za jirani. Tishu katika sehemu mbalimbali za mwili zina aina tofauti za majadiliano ya seli. Hizi ni pamoja na makutano tight, desmosomes, na majadiliano pengo, kama inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{1}\). Kuvamia microorganisms kunaweza kujaribu kuvunja vitu hivi kwa kemikali, kwa kutumia enzymes kama vile proteases zinazoweza kusababisha uharibifu wa miundo ili kuunda hatua ya kuingia kwa vimelea.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Kuna aina nyingi za majadiliano ya seli katika tishu za binadamu, tatu ambazo zinaonyeshwa hapa. Tight majadiliano rivet seli mbili karibu pamoja, kuzuia au kupunguza vifaa kubadilishana kupitia nafasi kati yao. Desmosomes zina nyuzi za kati zinazofanya kama shoelaces, kuunganisha seli mbili pamoja, kuruhusu vifaa vidogo kupitisha nafasi zinazosababisha. Makutano ya pengo ni njia kati ya seli mbili zinazoruhusu mawasiliano yao kupitia ishara. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Mariana Ruiz Villareal)

Kizuizi cha Ngozi

Moja ya vikwazo muhimu zaidi vya mwili ni kizuizi cha ngozi, ambacho kinajumuisha tabaka tatu za seli zilizojaa karibu. Safu nyembamba ya juu inaitwa epidermis. Safu ya pili, yenye nguvu, inayoitwa dermis, ina follicles ya nywele, tezi za jasho, mishipa, na mishipa ya damu. Safu ya tishu za mafuta inayoitwa hypodermis iko chini ya dermis na ina vyombo vya damu na lymph (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Ngozi ya binadamu ina tabaka tatu, epidermis, dermis, na hypodermis, ambayo hutoa kizuizi kikubwa kati ya microbes nje ya mwili na tishu za kina. Siri za ngozi zilizokufa juu ya uso wa epidermis zinaendelea kumwaga, kuchukua pamoja nao microbes juu ya uso wa ngozi. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Taasisi za Taifa za Afya)

Safu ya juu ya ngozi, epidermis, ina seli zilizojaa keratin. Seli hizi zilizokufa hubakia kama safu iliyounganishwa, yenye mnene ya pembe za seli zilizojaa protini juu ya uso wa ngozi. Keratin hufanya uso wa ngozi kuwa mgumu na sugu kwa uharibifu na enzymes za bakteria. Asidi ya mafuta juu ya uso wa ngozi huunda mazingira kavu, ya chumvi, na tindikali ambayo huzuia ukuaji wa viumbe vidogo vingine na inakabiliwa sana na kuvunjika kwa enzymes za bakteria. Aidha, seli zilizokufa za epidermis hupigwa mara nyingi, pamoja na microbes yoyote ambayo inaweza kushikamana nao. Siri za ngozi zilizopigwa zinaendelea kubadilishwa na seli mpya kutoka chini, kutoa kizuizi kipya ambacho kitatolewa hivi karibuni kwa njia ile ile.

Maambukizi yanaweza kutokea wakati kizuizi cha ngozi kinaathiriwa au kuvunjika. Jeraha inaweza kutumika kama hatua ya kuingia kwa vimelea vinavyofaa, ambavyo vinaweza kuambukiza tishu za ngozi zinazozunguka jeraha na uwezekano wa kuenea kwenye tishu za kina.

Kila Rose Ina Thorn yake

Mike, mkulima kutoka kusini mwa California, hivi karibuni aliona mapema ndogo nyekundu juu ya forearm yake ya kushoto. Awali, hakufikiri sana, lakini hivi karibuni ilikua kubwa na kisha ikawa na kidonda (kufunguliwa), ikawa vidonda vya chungu ambavyo vimeenea katika sehemu kubwa ya forearm yake (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Alikwenda kituo cha huduma ya haraka, ambapo daktari aliuliza kuhusu kazi yake. Wakati alisema alikuwa landscaper, daktari mara moja watuhumiwa kesi ya sporotrichosis, aina ya maambukizi ya vimelea inayojulikana kama ugonjwa rose mkulima kwa sababu mara nyingi mateso landscapers na mashabiki bustani.

Chini ya hali nyingi, fungi haiwezi kuzalisha maambukizi ya ngozi kwa watu wenye afya. Fungi hukua filaments inayojulikana kama hyphae, ambayo sio vamizi hasa na inaweza kuwekwa kwa urahisi na vikwazo vya kimwili vya ngozi na utando wa mucous. Hata hivyo, majeraha madogo katika ngozi, kama vile yale yanayosababishwa na miiba, yanaweza kutoa fursa kwa vimelea vinavyofaa kama Sporothrix schenkii, kuvu ya makao ya udongo na wakala wa causative wa ugonjwa wa bustani ya rose. Mara baada ya ukiukaji kizuizi ngozi, S. schenkii unaweza kuambukiza ngozi na tishu za msingi, kuzalisha vidonda vidonda kama Mike. masuala Compounding, vimelea vingine wanaweza kuingia tishu kuambukizwa, na kusababisha maambukizi ya sekondari bakteria.

Kwa bahati nzuri, ugonjwa wa bustani rose ni treatable. Daktari wa Mike alimuandikia dawa ya baadhi ya madawa ya kulevya antifungal pamoja na kozi ya antibiotics kupambana na maambukizi ya sekondari ya bakteria. Vidonda vyake hatimaye viliponya, na Mike akarudi kufanya kazi na shukrani mpya kwa kinga na mavazi ya kinga.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Ugonjwa Rose bustani inaweza kutokea wakati kuvu Sporothrix schenkii ukiukaji ngozi kwa njia ya kupunguzwa ndogo, kama vile inaweza kuwa yatolewayo na miiba. (mikopo kushoto: mabadiliko ya kazi na Elisa Self; haki ya mikopo: mabadiliko ya kazi na Vituo vya Kudhibiti na Kuzuia Magonjwa)

Vipande vya mucous

Vipande vya mucous vinavyotengeneza pua, kinywa, mapafu, na njia za mkojo na utumbo hutoa kizuizi kingine kisicho na maana dhidi ya vimelea vya uwezo. Vipande vya mucous vinajumuisha safu ya seli za epithelial zilizofungwa na majadiliano mazuri. Seli epithelial secrete unyevu, nata dutu inayoitwa kamasi, ambayo inashughulikia na kulinda tabaka zaidi tete seli chini yake na mitego uchafu na chembechembe jambo, ikiwa ni pamoja na microbes. Siri za kamasi pia zina peptidi za antimicrobial

Katika mikoa mingi ya mwili, vitendo vya mitambo hutumikia kamasi (pamoja na microbes zilizopigwa au zilizokufa) nje ya mwili au mbali na maeneo ya uwezekano wa maambukizi. Kwa mfano, katika mfumo wa kupumua, kuvuta pumzi kunaweza kuleta microbes, vumbi, spora za mold, na uchafu mwingine mdogo wa hewa ndani ya mwili. Uchafu huu unakuwa trapped katika kamasi bitana njia ya upumuaji, safu inayojulikana kama blanketi mucociliary. Seli za epithelial zilizo na bitana sehemu za juu za njia ya upumuaji huitwa seli za epithelial za ciliated kwa sababu zina appendages kama nywele zinazojulikana kama cilia. Movement ya cilia husababisha kamasi iliyojaa uchafu nje na mbali na mapafu. Kamasi iliyofukuzwa kisha imemeza na kuharibiwa ndani ya tumbo, au kuhofia, au kunyoosha (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)). Mfumo huu wa kuondolewa mara nyingi huitwa escalator ya mucociliary.

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Micrograph hii ya skanning ya elektroni inaonyesha seli za epithelial zilizosababishwa na zisizo na ciliated kutoka kwa trachea ya binadamu. Escalator ya mucociliary inasubu kamasi mbali na mapafu, pamoja na uchafu wowote au microorganisms ambazo zinaweza kuingizwa kwenye kamasi yenye utata, na kamasi huenda hadi kwenye umio ambapo inaweza kuondolewa kwa kumeza.

Escalator ya mucociliary ni kizuizi cha ufanisi kwa viumbe vidogo ambavyo mapafu, sehemu ya chini (na nyeti zaidi) ya njia ya kupumua, kwa muda mrefu ilionekana kuwa mazingira ya kuzaa kwa watu wenye afya. Hivi karibuni tu utafiti umependekeza kuwa mapafu yenye afya yanaweza kuwa na microbiota ndogo ya kawaida. Kuvunjika kwa escalator ya mucociliary na madhara ya uharibifu wa sigara au magonjwa kama vile cystic fibrosis inaweza kusababisha kuongezeka kwa ukoloni wa bakteria katika njia ya kupumua ya chini na maambukizi ya mara kwa mara, ambayo inaonyesha umuhimu wa kizuizi hiki kimwili kuwa mwenyeji wa ulinzi.

Kama njia ya upumuaji, njia ya utumbo ni bandari ya kuingia kwa njia ambayo microbes huingia mwili, na utando wa mucous unaojumuisha njia ya utumbo hutoa kizuizi kisicho maalum cha kimwili dhidi ya microbes zilizoingizwa. Njia ya matumbo imefungwa na seli za epithelial, zinazoingizwa na seli za kinga za siri za kamasi (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)). Kamasi hii huchanganya na nyenzo zilizopatikana kutoka tumbo, kukamata microbes za chakula na uchafu. Hatua ya mitambo ya peristalsis, mfululizo wa vipande vya misuli katika njia ya utumbo, husababisha kamasi iliyopigwa na vifaa vingine kupitia matumbo, rectum, na anus, ikicheza nyenzo kwenye vipande.

Kielelezo\(\PageIndex{5}\): Seli za goblet zinazalisha na kuzalisha kamasi. Mishale katika micrograph hii inaonyesha seli za kinga za siri za kamasi (ukuzaji 1600) katika epithelium ya tumbo. (mikopo mikrograph: Micrograph zinazotolewa na Regents ya Chuo Kikuu cha Michigan Medical School © 2012)

Endothelia

Seli za epithelial zinazojumuisha njia ya urogenital, mishipa ya damu, vyombo vya lymphatic, na tishu nyingine zinajulikana kama endothelia. Hizi seli tightly packed kutoa hasa ufanisi mstari wa mbele kizuizi dhidi ya wavamizi. Endothelia ya kizuizi cha damu-ubongo, kwa mfano, kulinda mfumo mkuu wa neva (CNS), ambayo ina ubongo na kamba ya mgongo. CNS ni moja ya maeneo nyeti na muhimu ya mwili, kama maambukizi ya microbial ya CNS yanaweza kusababisha haraka kuvimba kali na mara nyingi mbaya. Majadiliano ya seli katika mishipa ya damu inayosafiri kupitia CNS ni baadhi ya tightest na toughest katika mwili, kuzuia microbes yoyote ya muda mfupi katika damu kuingia CNS. Hii inaweka maji ya cerebrospinal ambayo yanazunguka na kuoga ubongo na uti wa mgongo kuzaa chini ya hali ya kawaida.

Zoezi\(\PageIndex{2}\)

1. Eleza jinsi escalator ya mucociliary inafanya kazi.
2. Jina maeneo mawili ungependa kupata endothelia.

Mitambo ulinzi

Mbali na vikwazo vya kimwili vinavyotunza microbes nje, mwili una idadi ya ulinzi wa mitambo ambayo kimwili huondoa vimelea kutoka kwa mwili, kuwazuia kuchukua makazi. Tumejadili mifano kadhaa ya ulinzi wa mitambo, ikiwa ni pamoja na kumwaga kwa seli za ngozi, kufukuzwa kwa kamasi kupitia escalator ya mucociliary, na excretion ya nyasi kupitia peristalsis INTESTINAL. Mifano mingine muhimu ya ulinzi wa mitambo ni pamoja na hatua ya kusafisha ya mkojo na machozi, ambayo yote hutumikia kubeba microbes mbali na mwili. Hatua ya kusafisha ya mkojo kwa kiasi kikubwa inawajibika kwa mazingira ya kawaida ya njia ya mkojo, ambayo ni pamoja na figo, ureters, na kibofu cha mkojo. Mkojo unaotoka nje ya mwili husafisha microorganisms za muda mfupi, kuwazuia kuchukua makazi. Macho pia yana vikwazo vya kimwili na taratibu za mitambo ya kuzuia maambukizi. Eyelashes na kope huzuia vumbi na microorganisms za hewa kufikia uso wa jicho. Microbes yoyote au uchafu kwamba kufanya hivyo nyuma vikwazo hivi kimwili inaweza flushed nje na hatua mitambo ya blinking, ambayo kuoga jicho katika machozi, kuosha uchafu mbali (Kielelezo\(\PageIndex{6}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{6}\): Machozi hupunguza microbes mbali na uso wa jicho. Mkojo huosha vijidudu nje ya njia ya mkojo unapopita; kwa sababu hiyo, mfumo wa mkojo kwa kawaida huwa mbolea.

Zoezi\(\PageIndex{3}\)

Jina mbili ulinzi wa mitambo ambayo hulinda macho.

Microbiome

Katika mikoa mbalimbali ya mwili, microbiota ya wakazi hutumikia kama ulinzi muhimu wa mstari wa kwanza dhidi ya vimelea vya kuvamia. Kupitia kazi yao ya maeneo ya kisheria ya seli na ushindani wa virutubisho inapatikana, microbiota mkazi kuzuia hatua muhimu mapema ya attachment pathogen na kuenea inahitajika kwa ajili ya kuanzishwa kwa maambukizi. Kwa mfano, katika uke, wanachama wa microbiota wanaoishi wanashindana na vimelea vinavyofaa kama Candida ya chachu. Ushindani huu huzuia maambukizi kwa kupunguza upatikanaji wa virutubisho, hivyo kuzuia ukuaji wa Candida, kuweka idadi yake ya watu katika kuangalia. Mashindano sawa hutokea kati ya microbiota na vimelea vya uwezo kwenye ngozi, katika njia ya kupumua ya juu, na katika njia ya utumbo. Kama itajadiliwa baadaye katika sura hii, microbiota mkazi pia huchangia ulinzi wa kemikali wa ulinzi wa innate nonspecific jeshi.

Umuhimu wa microbiota ya kawaida katika ulinzi wa jeshi unaonyeshwa na kuongezeka kwa uwezekano wa magonjwa ya kuambukiza wakati microbiota imevunjika au kuondolewa. Matibabu na antibiotics inaweza kuharibu kwa kiasi kikubwa microbiota ya kawaida ya njia ya utumbo, kutoa faida kwa bakteria ya pathogenic kutawala na kusababisha maambukizi ya kuhara. Katika kesi ya kuhara husababishwa na Clostridium difficile, maambukizi yanaweza kuwa kali na yanaweza kuwa mabaya. Mkakati mmoja wa kutibu maambukizi ya C. difficile ni fecal transplantation, ambayo inahusisha uhamisho wa nyenzo fecal kutoka wafadhili (kupimwa kwa vimelea uwezo) ndani ya matumbo ya mgonjwa mpokeaji kama njia ya kurejesha microbiota kawaida na kupambana na C. difficile maambukizi.

Jedwali\(\PageIndex{2}\) hutoa muhtasari wa ulinzi wa kimwili kujadiliwa katika sehemu hii.

Jedwali\(\PageIndex{2}\): Ulinzi wa kimwili wa Kinga isiyo ya kawaida ya Kinga

Ulinzi	Mifano	Kazi
Vikwazo vya seli	Ngozi, utando wa mucous, seli za endothelial	Kukana kuingia kwa vimelea
Ulinzi wa mitambo	Kumwaga seli za ngozi, kuenea kwa mucociliary, peristalsis, kusukwa hatua ya mkojo na machozi	Ondoa vimelea kutoka kwenye maeneo ya uwezekano wa maambukizi
Microbiome	Bakteria ya ngozi ya ngozi, njia ya kupumua ya juu, njia ya utumbo, na njia ya genitourinary	Kushindana na vimelea kwa maeneo ya kisheria na virutubisho

Zoezi\(\PageIndex{4}\)

Orodha ya njia mbili mkazi microbiota kutetea dhidi ya vimelea.

Dhana muhimu na Muhtasari

• Kinga isiyo ya kawaida ya kinga hutoa mstari wa kwanza wa ulinzi dhidi ya maambukizi kwa kuzuia kuingia kwa viumbe vidogo na kuwalenga kwa uharibifu au kuondolewa kutoka kwa mwili.
• Ulinzi wa kimwili wa kinga ya innate ni pamoja na vikwazo vya kimwili, vitendo vya mitambo vinavyoondoa microbes na uchafu, na microbiome, ambayo inashindana na na kuzuia ukuaji wa vimelea.
• Ngozi, utando wa mucous, na endothelia katika mwili hutumika kama vikwazo vya kimwili vinavyozuia microbes kufikia maeneo ya uwezekano wa maambukizi. Majadiliano ya kiini ya tight katika tishu hizi huzuia microbes kutoka kupitia.
• Microbes zilizowekwa katika seli za ngozi zilizokufa au kamasi huondolewa mwilini kwa vitendo vya mitambo kama vile kumwaga seli za ngozi, kuenea kwa mucociliary, kukohoa, peristalsis, na kusafisha maji ya mwili (kwa mfano, urination, machozi)
• Microbiota mkazi hutoa ulinzi wa kimwili kwa kuchukua maeneo ya kisheria ya seli zilizopo na kushindana na vimelea kwa virutubisho vinavyopatikana.