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22.1: Anatomía y microbiota normal del tracto respiratorio - Biología

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Objetivos de aprendizaje

  • Describir las principales características anatómicas del tracto respiratorio superior e inferior.
  • Describir la microbiota normal de las vías respiratorias superiores e inferiores.
  • Explicar cómo los microorganismos superan las defensas de las membranas del tracto respiratorio superior e inferior para causar una infección.
  • Explicar cómo los microbios y el sistema respiratorio interactúan y se modifican entre sí en individuos sanos y durante una infección.

enfoque clínico - parte 1

John, un hombre de 65 años con asma y diabetes tipo 2, trabaja como asociado de ventas en una tienda local de mejoras para el hogar. Recientemente, comenzó a sentirse bastante enfermo e hizo una cita con su médico de cabecera. En la clínica, John informó haber experimentado dolor de cabeza, dolor de pecho, tos y dificultad para respirar. Durante el último día, también había experimentado náuseas y diarrea. Una enfermera le tomó la temperatura y descubrió que tenía una fiebre de 40 ° C (104 ° F).

John sugirió que debía tener un caso de influenza (gripe) y lamentó haber pospuesto la vacuna contra la influenza este año. Después de escuchar la respiración de John a través de un estetoscopio, el médico ordenó una radiografía de tórax y tomó muestras de sangre, orina y esputo.

Ejercicio ( PageIndex {1} )

Según esta información, ¿qué factores pueden haber contribuido a la enfermedad de John?

La función principal del tracto respiratorio es intercambiar gases (oxígeno y dióxido de carbono) para el metabolismo. Sin embargo, la inhalación y la exhalación (particularmente cuando son enérgicas) también pueden servir como vehículo de transmisión de patógenos entre individuos.

Anatomía del sistema respiratorio superior

El sistema respiratorio se puede dividir conceptualmente en regiones superior e inferior en el punto de la epiglotis, la estructura que sella el sistema respiratorio inferior de la faringe durante la deglución (Figura ( PageIndex {1} )). El sistema respiratorio superior está en contacto directo con el entorno externo. Las fosas nasales (o fosas nasales) son las aberturas externas de la nariz que conducen de regreso a la cavidad nasal, un gran espacio lleno de aire detrás de las fosas nasales. Estos sitios anatómicos constituyen la apertura primaria y la primera sección del tracto respiratorio, respectivamente. La cavidad nasal está revestida de pelos que atrapan partículas grandes, como polvo y polen, e impiden su acceso a tejidos más profundos. La cavidad nasal también está revestida con una membrana mucosa y glándulas de Bowman que producen moco para ayudar a atrapar partículas y microorganismos para su eliminación. La cavidad nasal está conectada a varios otros espacios llenos de aire. Los senos, un conjunto de cuatro pequeñas cavidades emparejadas en el cráneo, se comunican con la cavidad nasal a través de una serie de pequeñas aberturas. La nasofaringe es parte de la garganta superior que se extiende desde la cavidad nasal posterior. La nasofaringe transporta aire inhalado por la nariz. El oído medio está conectado a la nasofaringe a través de la trompa de Eustaquio. El oído medio está separado del oído externo por la membrana timpánica o tímpano. Y finalmente, las glándulas lagrimales drenan hacia la cavidad nasal a través de los conductos nasolagrimales (conductos lagrimales). Las conexiones abiertas entre estos sitios permiten que los microorganismos se muevan desde la cavidad nasal hasta los senos nasales, el oído medio (y la espalda) y hacia el tracto respiratorio inferior desde la nasofaringe.

La cavidad bucal es una abertura secundaria para el tracto respiratorio. Las cavidades oral y nasal se conectan a través de las fauces a la faringe o garganta. La faringe se puede dividir en tres regiones: nasofaringe, orofaringe y laringofaringe. El aire inhalado por la boca no pasa por la nasofaringe; procede primero a través de la orofaringe y luego a través de la laringofaringe. Las amígdalas palatinas, que consisten en tejido linfoide, se encuentran dentro de la orofaringe. La laringofaringe, la última porción de la faringe, se conecta a la laringe, que contiene las cuerdas vocales (Figura ( PageIndex {1} )).

Ejercicio ( PageIndex {2} )

  1. Identificar la secuencia de estructuras anatómicas a través de las cuales pasarían los microbios en su camino desde las fosas nasales hasta la laringe.
  2. ¿Qué dos puntos anatómicos conectan las trompas de Eustaquio?

Anatomía del sistema respiratorio inferior

El sistema respiratorio inferior comienza debajo de la epiglotis en la laringe o laringe (figura ( PageIndex {2} )). La tráquea, o tráquea, es un tubo cartilaginoso que se extiende desde la laringe y proporciona un camino sin obstrucciones para que el aire llegue a los pulmones. La tráquea se bifurca en los bronquios izquierdo y derecho a medida que llega a los pulmones. Estos caminos se ramifican repetidamente para formar redes de tubos más pequeñas y extensas, los bronquiolos. Los bronquiolos terminales formados en esta red en forma de árbol terminan en callejones sin salida llamados alvéolos. Estas estructuras están rodeadas por redes capilares y son el lugar de intercambio de gases en el sistema respiratorio. Los pulmones humanos contienen del orden de 400.000.000 de alvéolos. La superficie exterior de los pulmones está protegida con una membrana pleural de doble capa. Esta estructura protege los pulmones y proporciona lubricación para permitir que los pulmones se muevan fácilmente durante la respiración.

Defensas del sistema respiratorio

El revestimiento interno del sistema respiratorio consta de membranas mucosas (Figura ( PageIndex {3} )) y está protegido por múltiples defensas inmunitarias. Las células caliciformes del epitelio respiratorio secretan una capa de moco pegajoso. La viscosidad y acidez de esta secreción inhibe la unión microbiana a las células subyacentes. Además, el tracto respiratorio contiene células epiteliales ciliadas. Los cilios que golpean se desprenden e impulsan el moco y los microbios atrapados hacia la epiglotis, donde serán tragados. La eliminación de microbios de esta manera se denomina efecto de escalera mucociliar y es un mecanismo importante que evita que los microorganismos inhalados migren más hacia el tracto respiratorio inferior.

El sistema respiratorio superior está bajo constante vigilancia por el tejido linfoide asociado a las mucosas (MALT), incluidas las adenoides y las amígdalas. Otras defensas de la mucosa incluyen anticuerpos secretados (IgA), lisozima, surfactante y péptidos antimicrobianos llamados defensinas. Mientras tanto, el tracto respiratorio inferior está protegido por macrófagos alveolares. Estos fagocitos matan eficazmente a los microbios que logran evadir las otras defensas. La acción combinada de estos factores hace que el tracto respiratorio inferior esté casi desprovisto de microbios colonizados.

Ejercicio ( PageIndex {3} )

  1. Identificar la secuencia de estructuras anatómicas a través de las cuales pasarían los microbios en su camino desde la laringe hasta los alvéolos.
  2. Nombra algunas defensas del sistema respiratorio que protegen contra la infección microbiana.

Microbiota normal del sistema respiratorio

El tracto respiratorio superior contiene una microbiota abundante y diversa. Los conductos nasales y los senos nasales están colonizados principalmente por miembros de Firmicutes, Actinobacteria y Proteobacteria. Las bacterias más comunes identificadas incluyen Staphylococcus epidermidis, estreptococos del grupo viridans (VGS), Corynebacterium spp. (difteroides), Propionibacterium spp., y Haemophilus spp. La orofaringe incluye muchos de los mismos aislamientos que la nariz y los senos nasales, con la adición de un número variable de bacterias como especies de Prevotella, Fusobacterium, Moraxella, y Eikenella, así como algunos Candida aislados de hongos. Además, muchos seres humanos sanos portan asintomáticamente patógenos potenciales en el tracto respiratorio superior. Hasta el 20% de la población tiene Staphylococcus aureus en sus fosas nasales.1 La faringe también se puede colonizar con cepas patógenas de Estreptococo, Haemophilus, y Neisseria.

El tracto respiratorio inferior, por el contrario, está escasamente poblado de microbios. De los organismos identificados en el tracto respiratorio inferior, las especies de Pseudomonas, Estreptococo, Prevotella, Fusobacterium, y Veillonella son los más comunes. No está claro en este momento si estas pequeñas poblaciones de bacterias constituyen una microbiota normal o si son transitorias.

Muchos miembros de la microbiota normal del sistema respiratorio son patógenos oportunistas. Para proliferar y causar daño al huésped, primero deben superar las defensas inmunes de los tejidos respiratorios. Muchos patógenos de las mucosas producen factores de virulencia como las adhesinas que median la unión a las células epiteliales del hospedador o cápsulas de polisacáridos que permiten a los microbios evadir la fagocitosis. Las endotoxinas de las bacterias gramnegativas pueden estimular una fuerte respuesta inflamatoria que daña las células respiratorias. Otros patógenos producen exotoxinas y otros tienen la capacidad de sobrevivir dentro de las células huésped. Una vez que se establece una infección del tracto respiratorio, tiende a dañar la escalera mecánica mucociliar, lo que limita la capacidad del cuerpo para expulsar los microbios invasores, lo que facilita la multiplicación y propagación de los patógenos.

Se han desarrollado vacunas para muchos de los patógenos bacterianos y virales más graves. Varios de los patógenos respiratorios más importantes y sus vacunas, si están disponibles, se resumen en la Tabla ( PageIndex {1} ). Los componentes de estas vacunas se explicarán más adelante en este capítulo.

Tabla ( PageIndex {1} ): Algunas enfermedades respiratorias y vacunas importantes
EnfermedadPatógenoVacunas disponibles2
Varicela / culebrillaVirus de la varicela zosterVacuna contra la varicela (varicela), vacuna contra el herpes zóster (culebrilla)
Resfriado comunRinovirusNinguno
DifteriaCorynebacterium diphtheriaeDtaP, Tdap, DT, Td, DTP
Epiglotitis, otitis mediaHaemophilus influenzaeHib
InfluenzaVirus de la influenzaInactivado, FluMist
SarampiónVirus del sarampiónMMR
Tos ferinaBordetella pertussisDTaP, Tdap
Neumoníasteotococos neumoniaVacuna antineumocócica conjugada (PCV13), vacuna antineumocócica polisacárida (PPSV23)
Rubéola (sarampión alemán)Virus de la rubéolaMMR
Síndrome respiratorio agudo severo (SARS)Coronavirus asociado al SARS (SARS-CoV)Ninguno
TuberculosisTuberculosis micobacterianaBCG

Ejercicio ( PageIndex {4} )

  1. ¿Cuáles son algunas bacterias patógenas que forman parte de la microbiota normal del tracto respiratorio?
  2. ¿Qué factores de virulencia utilizan los patógenos para superar la protección inmunitaria del tracto respiratorio?

Signos y síntomas de infección respiratoria

Las enfermedades microbianas del sistema respiratorio normalmente dan como resultado una respuesta inflamatoria aguda. Estas infecciones se pueden agrupar por la ubicación afectada y tienen nombres que terminan en "itis", que literalmente significa inflamación de. Por ejemplo, la rinitis es una inflamación de las cavidades nasales, a menudo característica del resfriado común. La rinitis también puede estar asociada con alergias a la fiebre del heno u otros irritantes. La inflamación de los senos nasales se llama sinusitis. La inflamación del oído se llama otitis. La otitis media es una inflamación del oído medio. Una variedad de microbios puede causar faringitis, comúnmente conocida como dolor de garganta. Una inflamación de la laringe se llama laringitis. La inflamación resultante puede interferir con la función de las cuerdas vocales y causar pérdida de la voz. Cuando las amígdalas están inflamadas, se llama amigdalitis. Los casos crónicos de amigdalitis pueden tratarse quirúrgicamente con amigdalectomía. Más raramente, la epiglotis puede infectarse, una condición llamada epiglotitis. En el sistema respiratorio inferior, la inflamación de los bronquios provoca bronquitis. La más grave de todas es la neumonía, en la que los alvéolos de los pulmones se infectan y se inflaman. El pus y el edema se acumulan y llenan los alvéolos con líquidos (llamados consolidaciones). Esto reduce la capacidad de los pulmones para intercambiar gases y, a menudo, da como resultado una tos productiva que expulsa flemas y mocos. Los casos de neumonía pueden variar de leves a potencialmente mortales y siguen siendo una causa importante de mortalidad en los muy jóvenes y muy ancianos.

Ejercicio ( PageIndex {5} )

Describe los síntomas típicos de rinitis, sinusitis, faringitis y laringitis.

NEUMONÍA ASOCIADA AL FUMADOR

Camila es una estudiante de 22 años que ha sido fumadora crónica durante 5 años. Recientemente, desarrolló una tos persistente que no ha respondido a los tratamientos de venta libre. Su médico ordenó una radiografía de tórax para investigar. Los resultados radiológicos fueron compatibles con neumonía. Además, steotococos neumonia fue aislado del esputo de Camila.

Los fumadores tienen un mayor riesgo de desarrollar neumonía que la población en general. Se ha demostrado que varios componentes del humo del tabaco alteran las defensas inmunitarias de los pulmones. Estos efectos incluyen alterar la función de las células epiteliales ciliadas, inhibir la fagocitosis y bloquear la acción de péptidos antimicrobianos. Juntos, estos conducen a una disfunción del efecto escalera mecánica mucociliar. Por lo tanto, los organismos atrapados en el moco pueden colonizar los pulmones y causar infecciones en lugar de ser expulsados ​​o tragados.

Conceptos clave y resumen

  • El tracto respiratorio se divide en regiones superior e inferior en el epiglotis.
  • El aire ingresa al tracto respiratorio superior a través del cavidad nasal y boca, que conducen a la faringe. El tracto respiratorio inferior se extiende desde el laringe en el tráquea antes de ramificarse en el bronquios, que se dividen aún más para formar el bronquiolos, que terminan en alvéolos, donde se produce el intercambio de gases.
  • El tracto respiratorio superior está colonizado por una microbiota normal extensa y diversa, muchas de las cuales son patógenos potenciales. Se han encontrado pocos habitantes microbianos en el tracto respiratorio inferior y estos pueden ser transitorios.
  • Los miembros de la microbiota normal pueden causar infecciones oportunistas, utilizando una variedad de estrategias para superar las defensas inespecíficas innatas (incluida la escalera mecánica mucociliar) y las defensas específicas adaptativas del sistema respiratorio.
  • Hay vacunas eficaces disponibles para muchos patógenos respiratorios comunes, tanto bacterianos como virales.
  • La mayoría de las infecciones respiratorias provocan inflamación de los tejidos infectados; estas condiciones reciben nombres que terminan en -está, tal como rinitis, sinusitis, otitis, faringitis, y bronquitis.

Opción multiple

¿Cuál de los siguientes no está conectado directamente con la nasofaringe?

A. oído medio
B. orofaringe
C. glándulas lagrimales
D. cavidad nasal

C

¿Qué tipo de células producen el moco de las membranas mucosas?

A. células caliciformes
B. macrófagos
C. fagocitos
D. células epiteliales ciliadas

A

¿Cuál de estos ordena correctamente las estructuras a través de las cuales pasa el aire durante la inhalación?

A. faringe → tráquea → laringe → bronquios
B. faringe → laringe → tráquea → bronquios
C. laringe → faringe → bronquios → tráquea
D. laringe → faringe → tráquea → bronquios

B

El ___________ separa el tracto respiratorio superior e inferior.

A. bronquios
B. laringe
C. epiglotis
D. amígdala palatina

C

¿Qué factor de virulencia microbiana es más importante para la unión a los tejidos respiratorios del huésped?

A. adhesinas
B. lipopolisacárido
C. hialuronidasa
D. cápsulas

A

Complete el espacio en blanco

Los microbios no adheridos se mueven de los pulmones a la epiglotis por el efecto _______.

escalera mecánica mucociliar

Muchos patógenos bacterianos producen _______ para evadir la fagocitosis.

cápsulas

El principal tipo de anticuerpo en las defensas de las membranas mucosas es _______.

IgA

_______ resulta de una inflamación de la "laringe".

Laringitis

_______ fagocitar patógenos potenciales en la parte inferior del pulmón.

Macrófagos alveolares

Respuesta corta

Explique por qué el tracto respiratorio inferior es esencialmente estéril.

Explique por qué la neumonía suele ser una enfermedad potencialmente mortal.

Pensamiento crítico

Nombra cada una de las estructuras del tracto respiratorio que se muestran e indica si cada una tiene una microbiota normal relativamente grande o pequeña.

(crédito: modificación del trabajo del Instituto Nacional del Cáncer)

La fibrosis quística provoca, entre otras cosas, la formación de un exceso de moco en los pulmones. El moco es muy seco y apelmazado, a diferencia del moco húmedo y más fluido de los pulmones normales. ¿Qué efecto crees que tiene eso en las defensas de los pulmones?

¿Por qué cree que los fumadores tienen más probabilidades de sufrir infecciones del tracto respiratorio?

Notas al pie

  1. 1 J. Kluytmans y col. “Transporte nasal de Staphylococcus aureus: Epidemiología, mecanismos subyacentes y riesgos asociados ”. Reseñas de microbiología clínica 10 no. 3 (1997): 505–520.
  2. 2 Nombres completos de las vacunas enumeradas en la tabla: Haemophilus influenzae tipo B (Hib); Difteria, tétanos y tos ferina acelular (DtaP); tétanos, difteria y tos ferina acelular (Tdap); difteria y tétanos (DT); tétanos y difteria (Td); difteria, tos ferina y tétanos (DTP); Bacillus Calmette-Guérin; Sarampión, paperas, rubéola (MMR)

La microbiota respiratoria durante la salud y la enfermedad: una perspectiva pediátrica

Estudios recientes que investigan la relación entre la microbiota y la enfermedad están demostrando conceptos novedosos que podrían alterar significativamente la forma en que tratamos las enfermedades y promovemos la salud en el futuro. Se sugiere que la microbiota adquirida durante la infancia puede dar forma a la comunidad microbiana y afectar las respuestas inmunológicas para la vida posterior y, por lo tanto, podría ser importante en la susceptibilidad a la enfermedad. Varias enfermedades, incluidas el asma, la neumonía y la otitis media, están asociadas con cambios en la composición y diversidad de la microbiota respiratoria. Esta revisión resume la literatura actual, centrándose en la composición y el desarrollo de la microbiota respiratoria en los niños y su relación con las enfermedades respiratorias.


Introducción

El microbioma humano es una comunidad compleja de microorganismos que viven en una relación simbiótica en microhábitats humanos. Debido a la especificidad del nicho microbiano, la composición y función microbianas varían según los diferentes sitios del cuerpo humano, como el tracto gastrointestinal, la piel y las vías respiratorias [1, 2].

Dado que un adulto sano respira más de 7000 l de aire al día, el tracto respiratorio superior (URT) está constantemente bañado por el flujo de aire del entorno externo. Junto con el aire, se inhalan 10 4 –10 6 células bacterianas por metro cúbico de aire al día. Además de estas partículas biológicas, la URT está expuesta a parámetros físicos y químicos atmosféricos, que incluyen humedad, oxígeno, factores inmunológicos o nutrientes variables. Junto con la anatomía, estos factores dan forma a microambientes específicos en la URT, como la cavidad nasal, los senos nasales, la nasofaringe y la orofaringe [3, 4, 5]. Como consecuencia, microambientes específicos en la URT albergan diferentes comunidades microbianas compuestas por proporciones variables de microorganismos residentes y transitorios [6].

Al igual que otros sitios del cuerpo humano, el tracto respiratorio superior está colonizado por una variedad de diferentes especies microbianas directamente después del nacimiento. Se ha demostrado que la colonización inicial depende del modo de parto (parto vaginal o cesárea), y los cambios más drásticos ocurren durante el primer año de vida, probablemente impulsados ​​por la maduración del sistema inmunológico [7]. Posteriormente, esta primera comunidad microbiana se transforma en el microbioma URT adulto, volviéndose menos denso y más diverso. En los ancianos, los distintos microbiomas de microambientes específicos se vuelven más similares [8, 9].

Muchos estudios informan que el microbioma nasal de los seres humanos sanos se compone principalmente de los filos Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes y Proteobacteria con representantes de géneros Bifidobacteria, Corynebacterium, Estafilococo, Estreptococo, Dolosigranulum, y Moraxella predominando [9,10,11,12]. Sin embargo, la mayor parte de la investigación se centra en las bacterias de la cavidad nasal humana, mientras que otros componentes del microbioma, como virus, arqueas y hongos, rara vez se abordan específicamente y, por lo tanto, es probable que se pasen por alto [13].

La salud humana se ha descrito como el resultado de la compleja interacción entre el microbioma y su huésped humano [14]. Las perturbaciones funcionales o de composición del microbioma pueden ocurrir en diferentes sitios del cuerpo y esta disbiosis se ha relacionado con diversas enfermedades, por ejemplo, la enfermedad inflamatoria intestinal y los trastornos metabólicos se han relacionado con la disbiosis en el microbioma del tracto gastrointestinal y las infecciones de la URT (URTI, por ejemplo). como rinosinusitis crónica [CRS]) con disbiosis en la URT [15,16,17,18]. Estas disbiosis a menudo se caracterizan por una pérdida de bacterias comensales beneficiosas, que protegen contra el crecimiento excesivo de bacterias patógenas oportunistas [6, 19, 20].

Actualmente, se sugieren varias terapias diferentes para el tratamiento de las infecciones urinarias inflamatorias [21,22,23,24]. Se utilizan antibióticos y corticosteroides intranasales, que combinan propiedades antimicrobianas y antiinflamatorias [21, 24]. Estos tratamientos provocan una pérdida de la diversidad microbiana, lo que puede conducir a un aumento de bacterias gramnegativas en la nariz [25, 26, 27].

En el caso de la rinosinusitis crónica, la cirugía de los senos nasales (con el objetivo de mejorar el drenaje del moco), combinada con diferentes antibióticos, es el tratamiento más común [22]. Aunque este tipo de terapia es muy invasiva, sus resultados suelen ser satisfactorios [28]. Sin embargo, las enfermedades de las vías respiratorias también pueden prevenirse y tratarse con terapias menos agresivas, como enjuagues salinos, limpieza de la mucosa nasal de mediadores inflamatorios y otros contaminantes [23].

La investigación comparativa de microbiomas URT enfrenta varios problemas metodológicos, incluida la elección de técnicas de muestreo (por ejemplo, hisopos, enjuagues nasales y papeles de filtro secos) y sitios de muestreo. En la mayoría de los casos, las fosas nasales anteriores, el meato medio y la nasofaringe son los sitios preferidos para el muestreo [9, 11, 12, 29,30,31], ya que otras áreas no son fácilmente accesibles. Esto a menudo da como resultado una discrepancia entre la pregunta de investigación y el protocolo de estudio, ya que, por ejemplo, se toman muestras del meato medio en lugar de los senos paranasales cuando se estudia la rinosinusitis crónica [29]. Sin embargo, la disbiosis del microbioma a menudo se extiende a ubicaciones más allá de los sitios de la enfermedad estudiada, por lo que también se pueden observar alteraciones significativas en la estructura de la comunidad microbiana en ubicaciones adyacentes [6, 32]. Sin embargo, para probar o rechazar una hipótesis de investigación, los sitios de muestreo para los análisis de microbiomas deben elegirse con prudencia [6].

El objetivo de esta revisión es resumir la información actual sobre el microbioma en el tracto respiratorio superior, discutir cuestiones metodológicas como los métodos de muestreo y los sitios presentan el vínculo entre la composición del microbioma URT, el sistema inmunológico y ciertas enfermedades. terapias en el microbioma URT e identificar las lagunas actuales en nuestro conocimiento.

Los detalles de los estudios citados, incluido el muestreo, el protocolo de procesamiento de muestras, la población y los sitios estudiados, y los resultados se resumen en el archivo adicional 1.


Desarrollo anatómico y microbiota

Desarrollo anatómico y fisiología. El desarrollo de las estructuras del tracto respiratorio humano es un proceso complejo de múltiples etapas que comienza en la cuarta semana de gestación con el desarrollo de las placodas nasales, la membrana orofaríngea y las yemas pulmonares 8,9. La anatomía de la URT al nacer es sustancialmente diferente de la configuración en adultos debido a la posición más alta de la laringe, lo que da como resultado una nasofaringe grande en relación con la orofaringe 10. Además, la falta de alvéolos en los pulmones del recién nacido subraya la inmadurez de la LRT al nacer. De hecho, la formación de los alvéolos comienza en una etapa fetal tardía y su desarrollo continúa durante los primeros tres años de vida 11. En la edad adulta, se han desarrollado muchos subcompartimentos distintos en el tracto respiratorio, cada uno de los cuales tiene características microbianas, celulares y fisiológicas específicas, como la tensión, el pH, la humedad y la temperatura de oxígeno y dióxido de carbono (Fig. 1).

Microbiota y morfogénesis del tracto respiratorio. De manera similar al desarrollo anatómico del tracto respiratorio, la adquisición inicial de microorganismos marca el establecimiento de la microbiota respiratoria en la vida temprana. Se cree que el establecimiento de la microbiota respiratoria tiene un efecto sobre la morfogénesis del tracto respiratorio. De hecho, los roedores libres de gérmenes tienden a tener pulmones más pequeños 12 y un número reducido de alvéolos maduros 5. Este último hallazgo fue respaldado por experimentos en los que las cavidades nasales de crías de ratones libres de gérmenes fueron colonizadas con Lactobacillus spp., después de lo cual el número de alvéolos maduros se normalizó 5. Curiosamente, el tejido linfoide asociado a la nasofaringe (NALT) también se desarrolla principalmente después del nacimiento, lo que sugiere que su desarrollo requiere señales ambientales, por ejemplo, de la microbiota local 13.

Desarrollo de microbiota saludable. En contraste con la antigua hipótesis de que nacemos estériles, recientemente se sugirió que los bebés adquieren microorganismos en el útero 14,15, aunque esta sugerencia es controvertida 16. Irrespectivamente, la transferencia de anticuerpos maternos y moléculas microbianas. en el útero influye notablemente en el desarrollo inmunológico posnatal 17,18. Esto, a su vez, prepara al recién nacido para la exposición sustancial a los microorganismos que se produce después del nacimiento. Durante las primeras horas de vida, se puede detectar una amplia gama de microorganismos en la URT de recién nacidos a término sanos 19,20. En un principio, estos microorganismos son inespecíficos y son de presunto origen materno. Durante la primera semana de vida, la diferenciación de nicho en la URT conduce a una gran abundancia de Estafilococo spp., seguido del enriquecimiento de Corynebacterium spp. y Dolosigranulum spp., y el posterior predominio de Moraxella spp. 20. Perfiles de microbiota que se caracterizan por Corynebacterium spp. y Dolosigranulum spp. temprano en la vida, y Moraxella spp. a los 4-6 meses de edad, se ha demostrado que se correlacionan con una composición estable de la comunidad bacteriana y con la salud respiratoria 21,22.

El modo de nacimiento y el tipo de alimentación son impulsores importantes de la maduración temprana de la microbiota, y los niños que nacen por vía vaginal y / o son amamantados en transición hacia un perfil de microbiota que se presume que promueve la salud con mayor frecuencia y rapidez 20,23. Estos hallazgos fueron corroborados por hallazgos epidemiológicos que mostraron protección mediada por la lactancia materna contra infecciones 24, lo que presumiblemente es una consecuencia de la transferencia de anticuerpos maternos 18 y microorganismos beneficiosos en la leche materna, como Bifidobacteria spp. y Lactobacillus spp. 25,26. Por el contrario, el desarrollo de la microbiota respiratoria se puede alterar, por ejemplo, mediante el uso de antibióticos, que se utilizan habitualmente en niños pequeños para tratar infecciones 27. Las perturbaciones de los antibióticos se caracterizaron por una disminución de la abundancia de bacterias comensales supuestamente beneficiosas, como Dolosigranulum spp. y Corynebacterium spp. en la URT de niños sanos 22,28,29. Esto, a su vez, podría aumentar el riesgo de infecciones del tracto respiratorio después del tratamiento con antibióticos 30. Además, la temporada, la vacunación, la presencia de hermanos, la asistencia a la guardería, la exposición al humo y las infecciones previas también pueden afectar la microbiota infantil 22,31,32,33,34,35, lo que indica que la microbiota durante los primeros años de vida es dinámica. y afectado por numerosos factores ambientales y del huésped (Fig. 2). La genética del hospedador parece tener un efecto menor sobre la microbiota URT en individuos sanos, solo influye en la densidad bacteriana nasal y no en la composición de la microbiota 36. Por el contrario, la composición de la microbiota del esputo parece estar igualmente influenciada por la genética del huésped y factores ambientales 37.

Durante la vida temprana, las comunidades microbianas en el tracto respiratorio son muy dinámicas y están impulsadas por múltiples factores, incluido el modo de nacimiento, el tipo de alimentación, las condiciones de hacinamiento y el tratamiento con antibióticos. Juntos, estos factores ambientales y del huésped pueden cambiar la composición de la microbiota hacia una comunidad estable en equilibrio que es resistente al crecimiento excesivo de patógenos o, por el contrario, se desarrolla una comunidad inestable que está predispuesta a la infección y la inflamación.

Aunque la microbiota intestinal madura en una comunidad parecida a la de un adulto durante los primeros 3 años de vida 38, el tiempo que se requiere para establecer una microbiota respiratoria estable aún está por determinar. Aunque la diferenciación de nicho ocurre tan pronto como una semana después del nacimiento 20, la microbiota respiratoria evoluciona a lo largo de los primeros años de vida 21,33,39. Una vez establecida la microbiota respiratoria, el tratamiento con antibióticos sigue siendo un factor perturbador importante del equilibrio microbiano a lo largo de la vida 40. El tabaquismo activo también afecta a las comunidades microbianas en la URT 37,41, sin embargo, en la LRT, el tabaquismo no tiene una influencia clara en la composición de la microbiota 42. Curiosamente, se ha sugerido que las diferencias específicas de nicho vuelven a desaparecer en los ancianos 43.

Sorprendentemente, no solo la exposición a bacterias beneficiosas parece ser importante, sino que también el momento de estas exposiciones parece desempeñar un papel crucial en el mantenimiento de la salud respiratoria, ya que los patrones de colonización respiratoria especialmente aberrantes en la infancia parecen ser un factor determinante de las enfermedades respiratorias posteriores. en la vida 21,22,44. Esto podría deberse al efecto de las interacciones huésped-microbiano en la educación inmunológica durante la vida temprana 6. Se ha propuesto que la naturaleza dinámica de la microbiota en desarrollo temprano en la vida podría proporcionar una ventana de oportunidad para la modulación de la microbiota hacia una composición beneficiosa 45, sin embargo, actualmente se desconoce la extensión de este período de tiempo.


Signos y síntomas generales de enfermedad oral y gastrointestinal

A pesar de los numerosos mecanismos de defensa que protegen contra las infecciones, todas las partes del tracto digestivo pueden convertirse en sitios de infección o intoxicación. El término comida envenenada a veces se utiliza como un tratamiento general para las infecciones e intoxicaciones gastrointestinales, pero no todas las formas de enfermedades gastrointestinales se originan con patógenos o toxinas transmitidos por los alimentos.

En la boca, fermentación por microbios anaeróbicos produce ácidos que dañan los dientes y las encías. Esto puede provocar caries, caries y enfermedad periodontal, una condición caracterizada por inflamación crónica y erosión de la cena. Además, algunos patógenos pueden causar infecciones de las mucosas, glándulas y otras estructuras de la boca, lo que resulta en inflamación, llagas, cancros y otras lesiones. Una llaga abierta en la boca o el tracto gastrointestinal generalmente se llama úlcera.

Las infecciones e intoxicaciones del tracto gastrointestinal inferior a menudo producen síntomas como náuseas, vómitos, diarrea, dolores y fiebre. En algunos casos, los vómitos y la diarrea pueden causar deshidratación grave y otras complicaciones que pueden volverse graves o fatales. Se utilizan varios términos clínicos para describir los síntomas gastrointestinales. Por ejemplo, gastritis es una inflamación del revestimiento del estómago que produce hinchazón y enteritis se refiere a la inflamación de la mucosa intestinal. Cuando la inflamación involucra tanto el revestimiento del estómago como el revestimiento intestinal, la condición se llama gastroenteritis. La inflamación del hígado se llama hepatitis. Inflamación del colon, llamada colitis, ocurre comúnmente en casos de intoxicación alimentaria. Debido a que un colon inflamado no reabsorbe el agua con tanta eficacia como lo hace normalmente, las heces se vuelven acuosas y provocan diarrea. El daño a las células epiteliales del colon también puede causar sangrado y exceso moco aparecer en heces acuosas, una condición llamada disentería.

Piénsalo

Conceptos clave y resumen

  • El tracto digestivo, que consiste en la cavidad oral, la faringe, el esófago, el estómago, el intestino delgado y el intestino grueso, tiene una microbiota normal que es importante para la salud.
  • El movimiento constante de materiales a través del canal gastrointestinal, la capa protectora de moco, la microbiota normal y el ambiente químico hostil en el estómago y el intestino delgado ayudan a prevenir la colonización por patógenos.
  • Las infecciones o toxinas microbianas en la cavidad bucal pueden causar la caries dental, enfermedad periodontal, y varios tipos de úlceras.
  • Las infecciones e intoxicaciones del tracto gastrointestinal pueden causar síntomas generales como náuseas, vómitos, diarrea y fiebre. La inflamación localizada del tracto gastrointestinal puede provocar gastritis, enteritis, gastroenteritis, hepatitis, o colitis, y el daño a las células epiteliales del colon puede conducir a disentería.
  • Enfermedad transmitida por alimentos se refiere a infecciones o intoxicaciones que se originan con patógenos o toxinas ingeridas en alimentos o agua contaminados.

Opción multiple

¿Cuál de las siguientes opciones NO es una forma en que la microbiota normal del intestino ayuda a prevenir infecciones?

  1. Produce ácidos que bajan el pH del estómago.
  2. Acelera el proceso mediante el cual los microbios se eliminan del tracto digestivo.
  3. Consume alimentos y ocupa espacio, superando a los patógenos potenciales.
  4. Genera grandes cantidades de oxígeno que matan a los patógenos anaeróbicos.

¿Qué tipos de microbios viven en los intestinos?

  1. Diversas especies de bacterias, arqueas y hongos, especialmente Bacteroides y Firmicutes bacterias
  2. A narrow range of bacteria, especially Firmicutes
  3. A narrow range of bacteria and fungi, especially Bacteroides
  4. Archaea and fungi only

Complete el espacio en blanco

The part of the gastrointestinal tract with the largest natural microbiota is the _________.


Respiratory System In Human Anatomy

In the process of exchange of gases human body gains oxygen and gets rid of carbon dioxide. The organs of the respiratory system include the nose pharynx larynx trachea bronchi and their smaller branches and the lungs which contain the alveoli.

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Respiratory system in human anatomy. Most of the organs of the respiratory system help to distribute air but only the tiny. Anatomy of the respiratory system. Respiratory system is the system of respiratory passages lungs and respiratory muscles of human body.

The nose is a structure of the face made of cartilage bone muscle and skin that supports and protects the anterior portion of the nasal cavity. The nose and nasal cavity form the main external opening for the respiratory system and are the first section of the bodys airwaythe respiratory tract through which air moves. The respiratory zone includes all the organs and structures that are directly involved in gas exchange including the respiratory bronchioles alveolar ducts and alveoli.

Study better with osmosis prime. The respiratory system which includes air passages pulmonary vessels the lungs and breathing muscles aids the body in the exchange of gases between the air and blood and between the blood and the bodys billions of cells. Anatomy of the respiratory system nose and nasal cavity.

Anatomy of the respiratory system the respiratory system also referred to as the ventilator system is a complex biological system comprised of several organs that facilitate the inhalation and exhalation of oxygen and carbon dioxide in living organisms or in other words breathing. Respiratory system is responsible for exchange of gases between the human body and the surroundings. Find more videos at httposmsitmore.

Such structures include the nasal cavity pharynx larynx trachea and most of the bronchial tree. The respiratory system refers to the series of organs responsible for gas exchange in the body.

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Conclusions and perspectives

There is clear evidence that bacteria, either endogenous microbiota or exogenous probiotics, can influence pulmonary barrier and immune functions as well as susceptibility to and the course of several respiratory diseases including infections. Modern style of living such as smoking, comorbidities such as diabetes as well as excessive medical treatment and elevated concentrations of antibiotics in food can influence compositions of human microbiota. Alterations in microbiota can therefore be associated with differential risk for and severity of disease including pulmonary ones. The mutual interactions of the gut microbiota with development of immunity and immune reactions associated with health and disease are well documented and of high translational relevance, but nevertheless, still an emerging field. Notably, several studies indicate that the gut microbiota composition can also distally influence pulmonary barrier and immune functions. In contrast, our knowledge of other body sites’ microbiota functions as well their putative systemic interactions with distal epithelia-specific microbiota are yet to be explored in more detail. Similarly, the knowledge on proximal effects of microbiota on local epithelial and immune cells outside of the gut is pretty limited. In this respect, the recently described lower RT microbiota requires to be studied in detail to delineate its function in lung morphogenesis, barrier function, pulmonary immunity, and host defense. Most importantly, effects of the bacterial communities of the lung need to be differentiated from those implemented by the gut and other distal microbiota such as those from upper respiratory tract, oral-nasal cavity or skin, or PAMPs and metabolites thereof. This is a pretty difficult task as differential colonization specifically targeting either gut or lung is almost impossible.

In contrast to the gut microbiota, there is a magnitude lower bacterial number in the lung, which may or may not correspond to its potential for lower RT barrier function. Neither the physiological niches of the lung microbiota nor its metabolic traits have been studied yet. Therefore, it is unclear whether and how much these community members are either relevant space holders or whether they produce sufficient amounts of metabolites/PAMPs to affect host barrier function. However, interspecies communication may still contribute to community stability and flexibility, and those pulmonary microcolonies as observed by FISH [4] may spatially influence lung tissue thereby generating distinct environments within the lung landscape. These communities shed PAMPs in close proximity to the alveolar and bronchiolar epithelia and likely interact with resident alveolar macrophages and DCs thereby influencing innate defense functions and downstream acquired immunity in the lung. Therefore, compositions of these communities need to be characterized in detail and mapped to the lung landscape both, in the murine model but more importantly in humans. Such studies require novel bronchoscopy methods for humans to assure sterile probing in order to better distinct upper from lower RT microbiota or adequately designed postsurgery or posthumous sampling approaches. Furthermore, analysis of the lung commensal's physiology calls for improved culture techniques to study the metabolism of individual members or whole communities in vitro. Finally the question arises whether RT colonizers, which are otherwise opportunistic pathogens such as S. aureus o C. pneumoniae among others, are relevant members of the microbiota. Certain RT microbiota compositions may keep these species at bay and from colonizing deeper pulmonary airways. Similarly, pathogens adapted to humans may cause little pathology but may lead to severe disease when host microbiota is altered, be it by comorbidities or antibiotic treatment, a hypothesis, which needs to be explored in TB (Box 1).

Box 1. Urgent research questions

  1. Are alterations in pulmonary microbiota cause or consequence of lung disease (the Hen-Egg problem)?
  2. Are pulmonary barrier and immune functions determined specifically by lower respiratory tract microbiota or by those from distal epithelia, or both?
  3. What is the metabolic state of RT microbiota, and where are niches for commensal bacteria in the lower RT?
  4. Do changes in microbiota compositions by comorbidities directly affect pulmonary disease outcome and long-term pathology?
  5. How does the RT microbiota – immune system interaction influence invasiveness of RT opportunistic pathogens?
  6. Can opportunistic pathogens such as S. aureus, S. pneumoniae, M. pneumoniae, C. pneumoniae, o T. whipplei, which are otherwise normal respiratory tract colonizers in healthy individuals, be considered part of the microbiota?
  7. How does respiratory tract microbiota dysbiosis by antibiotics, coinfection, comorbidities contribute to reactivation of latent infections such as TB?
  8. Where does the lower respiratory tract microbiota originate from, that is, maternal amniotic, vaginal, oral, enviromental?
  9. Do (RT) microbiota compositions influence effectiveness of vaccines?
  10. Can therapeutic RT microbiota recolonization or metabolites thereof be employed to treat chronic pulmonary diseases such as COPD, asthma, or even TB?

Interspecies communication between pure colonizers and opportunists or production of antimicrobials may affect susceptibility or protection against infection as it has been shown for lactobacillus products, which can, for example, inhibit P. aeruginosa virulence factors [146] . Furthermore, lung epithelial and resident myeloid cells in the lung may sense microbiota-derived products and promote cell autonomous antimicrobials defense mechanisms such as mucus production [4] , AMP secretion or MX protein expression, as known from the gut [147] . The human microbiome shares T cell epitopes not only with pathogens but also with host proteins providing a good reason to believe that commensal bacteria can also shape T cell responses [148] . Commensals may thereby also influence vaccine efficacy by either priming or tolerizing the immune system against vaccine proteins. In this context, the observation that BCG vaccination has an even lower efficacy against tuberculosis in areas close to the equator was linked to differential abundance of environmental mycobacteria, primarily the opportunistic M. avium [149-151] .

Thus, mutual microbe-host interactions can have as far reached consequences as influencing vaccine efficacy. The lower RT microbiota therefore represent an intriguing target for prophylaxis and therapeutic intervention, and future studies need to reveal whether reconstitution therapy can be as effective for pulmonary diseases as it was recently shown for fecal microbiota transplantation in inflammatory bowel disease or C. difficile infection [152, 153] .


Ver el vídeo: ΚΑΝΩ ΜΠΑΝΙΟ (Mayo 2022).


Comentarios:

  1. Kaimi

    No puedo participar ahora en discusión, está muy ocupado. Muy pronto expresaré necesariamente la opinión.

  2. Kevinn

    Tienes toda la razón. En ella algo también me parece excelente idea. Estoy de acuerdo contigo.

  3. Chapman

    Gracias por esclarecedor y, lo más importante, justo a tiempo. Solo piense, cinco años ya en Internet, pero esta es la primera vez que escuche al respecto.

  4. Johanan

    no me preocupa

  5. Wilburn

    Considero que no estás bien. Lo sugiero que debatir. Escríbeme en PM.

  6. Arashilmaran

    En mi opinión, está equivocado. Estoy seguro. Escríbeme por MP, te habla.



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