미생물학

비특이적 선천성 면역은 비특이적 인 병원균을 공격하는 다각적 인 방어 시스템으로 특징 지어 질 수 있습니다. 방법. 이 장에서는이 시스템을 구성하는 수많은 방어를 물리적 방어, 화학적 방어 및 세포 방어의 세 가지 범주로 나눴습니다. 그러나 이러한 방어는 독립적으로 작동하지 않으며 범주가 종종 겹친다는 점을 명심하는 것이 중요합니다. 표 1은이 장에서 논의 된 비특이적 방어에 대한 개요를 제공합니다.

물리적 방어는 신체의 가장 기본적인 형태의 비특이적 방어를 제공합니다. 여기에는 피부 및 점막과 같은 미생물에 대한 물리적 장벽은 물론 유해하거나 감염을 일으킬 수있는 신체 부위에서 미생물과 파편을 물리적으로 제거하는 기계적 방어 장치가 포함됩니다. 또한 정상적인 미생물 군의 미생물은 감염을 유발하는 데 필요한 영양소 및 세포 결합 부위를 위해 병원체와 경쟁하므로 미생물 군집은 질병에 대한 물리적 보호 수단을 제공합니다.

물리적 장벽

물리적 장벽은 미생물이 감염되기 쉬운 조직에 도달하는 것을 방지하는 데 중요한 역할을합니다. 세포 수준에서 장벽은 침입자가 더 깊은 조직을 통과하는 것을 방지하기 위해 단단히 결합 된 세포로 구성됩니다. 예를 들어, 혈관을 구성하는 내피 세포는 세포 간 연결이 매우 촘촘하여 미생물이 혈류에 접근하는 것을 차단합니다. 세포 접합부는 일반적으로 세포 외 기질 또는 인접 세포의 상보 적 단백질과 연결될 수있는 세포막 단백질로 구성됩니다. 신체의 여러 부분에있는 조직은 다양한 유형의 세포 접합을 가지고 있습니다. 여기에는 그림 1과 같이 단단한 접합부, 데스 모솜 및 간격 접합부가 포함됩니다. 침입 한 미생물은 구조적 손상을 유발할 수있는 프로테아제와 같은 효소를 사용하여 이러한 물질을 화학적으로 분해하여 병원균의 진입 지점을 만들 수 있습니다.

그림 1. 인간 조직에는 여러 유형의 세포 접합이 있으며 그 중 세 가지가 여기에 나와 있습니다. 단단한 접합부는 인접한 두 개의 셀을 서로 연결하여 그 사이의 공간을 통한 물질 교환을 방지하거나 제한합니다. Desmosomes에는 신발 끈처럼 작용하는 중간 섬유가있어 두 개의 세포를 함께 묶어 작은 물질이 결과 공간을 통과 할 수 있습니다. 갭 접합은 신호를 통한 통신을 허용하는 두 셀 간의 채널입니다. (출처 : Mariana Ruiz Villareal의 작업 수정)

The Skin Barrier

그림 2. 큰 이미지를 보려면 클릭하십시오. 인간의 피부는 표피, 진피, 피하의 3 개의 층을 가지고 있으며, 이는 신체 외부의 미생물과 더 깊은 조직 사이에 두꺼운 장벽을 제공합니다. 표피 표면의 죽은 피부 세포는 지속적으로 떨어져 나와 피부 표면의 미생물을 흡수합니다. (출처 : National Institutes of Health의 작업 수정)

신체의 가장 중요한 물리적 장벽 중 하나는 세 개의 층으로 밀집된 세포로 구성된 피부 장벽입니다. 얇은 상층을 표피라고합니다. 진피라고하는 두 번째 두꺼운 층에는 모낭, 땀샘, 신경 및 혈관이 있습니다. 피하 조직이라고하는 지방 조직 층은 진피 아래에 있으며 혈액과 림프관을 포함합니다 (그림 2).

피부의 최상층 인 표피는 각질로 가득 찬 세포로 구성됩니다. 이 죽은 세포는 피부 표면에 단단히 연결된 조밀 한 단백질로 채워진 세포 껍질 층으로 남아 있습니다. 케라틴은 피부 표면을 기계적으로 단단하게 만들고 박테리아 효소에 의한 분해에 강합니다.피부 표면의 지방산은 건조하고 짠맛이 나는 산성 환경을 조성하여 일부 미생물의 성장을 억제하고 박테리아 효소에 의한 분해에 매우 강합니다. 또한, 표피의 죽은 세포는 그들에 달라 붙을 수있는 모든 미생물과 함께 자주 떨어져 나갑니다. Shed 피부 세포는 계속해서 아래에서 새로운 세포로 교체되어 곧 동일한 방식으로 제거 될 새로운 장벽을 제공합니다.

감염은 피부 장벽이 손상되거나 파손될 때 발생할 수 있습니다. 상처는 기회 주의적 병원균의 진입 지점 역할을 할 수 있으며, 이는 상처를 둘러싼 피부 조직을 감염시켜 더 깊은 조직으로 퍼질 수 있습니다.

모든 장미는 가시가 있습니다

남 캘리포니아 출신의 정원사 Mike는 최근 왼쪽 팔뚝에 작은 빨간 돌기가 있음을 발견했습니다. 처음에 그는 그것에 대해 많이 생각하지 않았지만 곧 더 커지고 궤양이 생겨 (열려져) 팔뚝의 많은 부분을 가로 질러 확장 된 고통스러운 병변이되었습니다 (그림 3). 그는 긴급 치료 시설로 갔는데 의사가 자신의 직업에 대해 물었습니다. 그가 조경사라고 말했을 때, 의사는 종종 조경사 및 원예 애호가를 괴롭히기 때문에 장미 정원사 질병으로 알려진 곰팡이 감염의 일종 인 포로 트리 화증 사례를 즉시 의심했습니다.

그림 3. 장미 정원 사병은 곰팡이 Sporothrix schenkii가 가시에 의해 가해질 수있는 작은 상처를 통해 피부를 뚫을 때 발생할 수 있습니다. (왼쪽 크레딧 : Elisa Self의 작업 수정, 크레딧 오른쪽 : 질병 통제 및 예방 센터의 작업 수정)

대부분의 조건에서 곰팡이는 건강한 사람에게 피부 감염을 일으킬 수 없습니다. 곰팡이는 균사로 알려진 필라멘트를 자랍니다. 균사는 특히 침습적이지 않으며 피부와 점막의 물리적 장벽에 의해 쉽게 막을 수 있습니다. 그러나 가시로 인한 것과 같은 피부의 작은 상처는 토양에 서식하는 곰팡이이자 장미 정원사 질병의 원인균 인 Sporothrix schenkii와 같은 기회 주의적 병원균의 개방을 제공 할 수 있습니다. 피부 장벽을 뚫고 나면 S. schenkii는 피부와 기저 조직을 감염시켜 마이크와 같은 궤양 성 병변을 생성 할 수 있습니다. 더욱이 다른 병원균이 감염된 조직에 들어가 2 차 세균 감염을 일으킬 수 있습니다.

다행히도 장미 정원사의 질병은 치료할 수 있습니다. Mike의 의사는 그에게 2 차 세균 감염에 대처하기위한 항진균제 처방과 항생제 처방을 썼습니다. 그의 병변은 결국 치유되었고 Mike는 장갑과 보호 복에 대한 새로운 인식을 가지고 다시 일했습니다.

점막

코, 입, 폐를 감싸는 점막 , 요로 및 소화관은 잠재적 인 병원체에 대한 또 다른 비특이적 장벽을 제공합니다. 점막은 단단한 접합으로 묶인 상피 세포 층으로 구성됩니다. 상피 세포는 점액이라고하는 촉촉하고 끈적한 물질을 분비하여 그 아래에있는 더 연약한 세포층을 덮고 보호하며 미생물을 포함한 파편과 미립자 물질을 가두어 둡니다. 점액 분비물에는 항균 펩타이드도 포함되어 있습니다.

그림 4.이 주사 전자 현미경 사진은 섬모 및 섬모가없는 상피를 보여줍니다. 인간 기관의 세포. 점액 섬모 에스컬레이터는 끈적 끈적한 점액에 갇혀있을 수있는 부스러기 또는 미생물과 함께 점액을 폐에서 밀어 내고 점액은 삼키면 제거 할 수있는 식도로 이동합니다.

신체의 많은 부위에서 기계적 작용은 점액 (갇혀 있거나 죽은 미생물과 함께)을 신체 밖으로 또는 잠재적 인 감염 부위로부터 플러시하는 역할을합니다. 예를 들어, 호흡기 시스템에서 흡입하면 미생물, 먼지, 곰팡이 포자 및 기타 작은 공기 중의 파편이 체내로 유입 될 수 있습니다. 이 파편은 점액 섬모 담요로 알려진 층인기도를 감싸는 점액에 갇히게됩니다. 호흡기 상부를 감싸는 상피 세포는 섬모로 알려진 머리카락과 같은 부속기를 가지고 있기 때문에 섬모 상피 세포라고합니다. 섬모의 움직임은 파편이 가득한 점액을 폐 밖으로 밀어냅니다. 배출 된 점액은 삼켜 서 위장에서 파괴되거나 기침하거나 재채기됩니다 (그림 4). 이러한 제거 시스템을 종종 점액 섬모 에스컬레이터라고합니다.

점막 섬모 에스컬레이터는 호흡기의 가장 낮은 (그리고 가장 민감한) 부분 인 폐가 오랫동안 다음과 같이 간주되었던 미생물에 대한 효과적인 장벽입니다. 건강한 개인의 무균 환경. 최근에야 건강한 폐가 작은 정상 미생물 총을 가질 수 있다는 연구 결과가 있습니다.흡연 또는 낭포 성 섬유증과 같은 질병의 손상 효과로 인한 점막 에스컬레이터의 중단은하기도에서 박테리아의 군집화 증가와 빈번한 감염으로 이어질 수 있으며, 이는 숙주 방어에 대한 이러한 물리적 장벽의 중요성을 강조합니다.

호흡기와 마찬가지로 소화관은 미생물이 몸에 들어가는 입구이며 소화관을 감싸는 점막은 섭취 한 미생물에 대한 비특이적 물리적 장벽을 제공합니다. 장에는 점액을 분비하는 잔 세포가 산재 해있는 상피 세포가 늘어서 있습니다 (그림 5). 이 점액은 위에서받은 물질과 혼합되어 식 인성 미생물과 잔해를 가두어 둡니다. 소화관의 일련의 근육 수축 인 연동 운동의 기계적 작용은 묽은 점액 및 기타 물질을 장, 직장 및 항문을 통해 이동시켜 대변으로 배출합니다.

그림 5. 잔 세포는 점액을 생성하고 분비합니다. 이 현미경 사진의 화살표는 장 상피에서 점액을 분비하는 잔 세포 (배율 1600 배)를 가리 킵니다. (신용 현미경 사진 : 현미경 사진 제공 : 미시간 대학교 의과 대학 © 2012)

내피

비뇨 생식 관, 혈관, 림프관을 감싸는 상피 세포 , 그리고 특정 다른 조직은 내피로 알려져 있습니다. 이 밀집된 세포는 침입자에 대해 특히 효과적인 최전선 장벽을 제공합니다. 예를 들어, 혈액 뇌 장벽의 내피는 뇌와 척수로 구성된 중추 신경계 (CNS)를 보호합니다. CNS의 미생물 감염은 심각하고 종종 치명적인 염증으로 빠르게 이어질 수 있기 때문에 CNS는 신체에서 가장 민감하고 중요한 영역 중 하나입니다. CNS를 통해 이동하는 혈관의 세포 접합부는 신체에서 가장 단단하고 단단하여 혈류의 일시적인 미생물이 CNS로 들어가는 것을 방지합니다. 이렇게하면 정상적인 조건에서 뇌와 척수를 둘러싸고 목욕시키는 뇌척수액이 무균 상태로 유지됩니다.

기계적 방어

미생물을 차단하는 물리적 장벽 외에도 신체 신체에서 병원체를 물리적으로 제거하여 병원체가 거주하는 것을 방지하는 여러 가지 기계적 방어 장치가 있습니다. 우리는 이미 피부 세포의 흘리기, 점액 섬모 에스컬레이터를 통한 점액의 배출, 장 연동을 통한 대변의 배설을 포함하여 기계적 방어의 몇 가지 예를 논의했습니다. 기계적 방어의 다른 중요한 예는 소변과 눈물의 홍조 작용을 포함하며, 둘 다 신체에서 미생물을 운반하는 역할을합니다. 소변의 홍조 작용은 신장, 요관 및 방광을 포함하는 요로의 정상적인 무균 환경을 주로 담당합니다. 몸에서 나오는 소변은 일시적인 미생물을 씻어내어 거주하는 것을 방지합니다. 눈에는 또한 감염을 예방하기위한 물리적 장벽과 기계적 메커니즘이 있습니다. 속눈썹과 눈꺼풀은 먼지와 공기 중 미생물이 눈 표면에 닿는 것을 방지합니다. 이러한 물리적 장벽을 통과하는 미생물이나 파편은 눈을 깜빡이는 기계적 작용에 의해 씻어내어 눈을 눈물로 씻어 내고 파편을 씻어냅니다 (그림 6).

그림 6. 눈물은 눈 표면에서 미생물을 씻어냅니다. 소변은 소변이 통과 할 때 요로에서 미생물을 씻어냅니다. 결과적으로 비뇨기 계통은 일반적으로 무균 상태입니다.

미생물 군집

몸의 여러 부위에서 상주 미생물 총은 침입하는 병원체에 대한 중요한 1 차 방어 역할을합니다. 세포 결합 부위의 점유와 이용 가능한 영양소에 대한 경쟁을 통해 상주 미생물 총은 감염의 확립에 필요한 병원체 부착 및 증식의 중요한 초기 단계를 방지합니다. 예를 들어, 질에서 상주 미생물 군의 구성원은 효모 칸디다와 같은 기회 주의적 병원체와 경쟁합니다. 이 경쟁은 영양소의 가용성을 제한하여 감염을 예방하여 칸디다의 성장을 억제하고 인구를 억제합니다. 피부, 상부 호흡기 및 위장관에서 미생물 군과 잠재적 인 병원체간에 유사한 경쟁이 발생합니다. 이 장의 뒷부분에서 논의되는 바와 같이, 상주 미생물 총은 타고난 비특이적 숙주 방어의 화학적 방어에도 기여합니다.

기주 방어에서 정상적인 미생물 군의 중요성은 미생물 군이 파괴되거나 제거 될 때 감염성 질병에 대한 감수성이 증가함에 따라 강조됩니다. 항생제 치료는 위장관의 정상적인 미생물 군을 상당히 고갈시켜 병원성 박테리아가 군집화하여 설사 감염을 유발할 수있는 이점을 제공합니다. Clostridium difficile로 인한 설사의 경우 감염이 심각하고 치명적일 수 있습니다. C. difficile 감염을 치료하기위한 한 가지 전략은 정상적인 미생물 군을 복원하고 C. difficile 감염을 퇴치하는 방법으로 기증자 (잠재적 인 병원균에 대해 선별 된)의 대변 물질을 수용 환자의 장으로 옮기는 대변 이식입니다.

표 2는이 섹션에서 논의 된 물리적 방어를 요약 한 것입니다.

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