21.1: Анатомія та нормальна мікробіота шкіри та очей

Last updated
Save as PDF

Page ID: 3943

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Цілі навчання

Опишіть основні анатомічні особливості шкіри і очей
Порівняйте та порівняйте мікробіом різних ділянок тіла, таких як руки, спина, ноги та очі
Поясніть, як мікроорганізми долають захисні сили шкіри та очей, щоб викликати інфекцію
Опишіть загальні ознаки і симптоми захворювання, пов'язаних з інфекціями шкіри і очей

Клінічна спрямованість: Частина 1

Сем, першокурсник коледжу з поганою звичкою неспати, порив себе голитися в поспіху, щоб вчасно потрапити на заняття. У той час він не думав двічі про це. Але через два дні він помітив, що зріз оточений червонуватим ділянкою шкіри, який був теплим на дотик. Коли в рані почав сочитися гній, він вирішив, що краще зупинитися в клініці університету. Лікар взяв зразок з вогнища ураження, а потім очистив ділянку.

Вправа\(\PageIndex{1}\)

Який тип мікробів може бути причиною зараження Сема?

Шкіра людини є важливою частиною вродженої імунної системи. Крім того, що виконує широкий спектр інших функцій, шкіра служить важливим бар'єром для мікробної інвазії. Він не тільки є фізичним бар'єром для проникнення в глибші тканини потенційними патогенами, але і забезпечує непривітне середовище для росту багатьох патогенів. У цьому розділі ми надамо короткий огляд анатомії та нормальної мікробіоти шкіри та очей, а також загальні симптоми, пов'язані з інфекціями шкіри та очей.

Шари шкіри

Шкіра людини складається з декількох шарів і підшарів. Два основних шари - епідерміс і дерма. Ці шари покривають третій шар тканини під назвою гіподерма, який складається з волокнистої і жирової сполучної тканини (рис.\(\PageIndex{1}\)).

Епідерміс є самим зовнішнім шаром шкіри, і він відносно тонкий. Зовнішня поверхня епідермісу, звана роговим шаром, в першу чергу складається з відмерлих клітин шкіри. Цей шар мертвих клітин обмежує прямий контакт між зовнішнім світом і живими клітинами. Роговий шар багатий кератином, жорстким волокнистим білком, який також міститься у волоссі та нігтях. Кератин допомагає зробити зовнішню поверхню шкіри відносно жорсткою і водонепроникною. Він також допомагає зберегти поверхню шкіри сухою, що зменшує ріст мікробів. Однак деякі мікроби все ще здатні жити на поверхні шкіри, і деякі з них можуть бути пролиті з мертвими клітинами шкіри в процесі лущення, що є осипання та лущення шкіри, що відбувається як звичайний процес, але це може бути прискорене при наявності інфекції.

Під епідермісом лежить більш товстий шар шкіри, який називається дермою. Дерма містить сполучну тканину та вбудовані структури, такі як кровоносні судини, нерви та м'язи. Структури, звані волосяними фолікулами (з яких росте волосся) розташовані всередині дерми, хоча значна частина їх структури складається з епідермальної тканини. Дерма також містить два основних типи залоз, що знаходяться в шкірі людини: потові залози (трубчасті залози, які виробляють піт) і сальні залози (які пов'язані з волосяними фолікулами і виробляють шкірне сало, багату ліпідами речовина, що містить білки та мінерали).

Пот (піт) забезпечує деяку вологість епідермісу, що може збільшити потенціал для росту мікробів. З цієї причини на ділянках шкіри, які виробляють найбільше поту, виявляється більше мікробів, таких як шкіра пахв і паху. Однак, крім води, піт також містить речовини, які гальмують ріст мікробів, такі як солі, лізоцим та антимікробні пептиди. Шкірне сало також служить для захисту шкіри і зменшення втрати води. Хоча деякі ліпіди і жирні кислоти в шкірному салі гальмують ріст мікробів, шкірне сало містить сполуки, які забезпечують харчування певних мікробів.

а) Мікрофотографія великої світло-рожевої області, позначеної дермою, більш тонкої темно-рожевої області на вершині цього міченого епідермісу, і тонкої області прозорих клітин. Поділ між дермою і епідермісом хвилясте; з ділянками, де один виступає в інший. Б) Схема шкіри. Верхній шар темний і маркується епідермісом. Наступний шар світліше і набагато товщі, це дерма. Усередині дерми знаходяться вазоподібні волосяні фолікули з виступаючими з шкіри волосками. Поруч з волосяним фолікулом знаходиться менша вазоподібна мічена сальна залоза; це спорожняється в простір волосяного фолікула. Існують також спіральні форми, позначені рецептором і різноманітні довгі трубки, позначені: нерв, лімфатичні судини і кровоносні судини. Спіральна крапля позначена потовою залозою; це призводить до трубки, яка відкривається на поверхні під назвою поту пори. Нижче дерми знаходиться жовтий пухирчастий на вигляд шар, позначений жировою клітковиною; це гіподерма. — Малюнок\(\PageIndex{1}\): (а) Мікрофотографія ділянки через шкіру людини показує епідерміс і дерму. (б) Основними шарами шкіри людини є епідерміс, дерма та гіподерма. (кредит b: модифікація роботи Національного інституту раку)

Вправа\(\PageIndex{2}\)

Як десквамація допомагає запобігти інфекціям?

Нормальна мікробіота шкіри

Шкіра є домом для широкого спектру нормальної мікробіоти, що складається з комменсальних організмів, які отримують харчування з клітин шкіри та виділень, таких як піт і шкірне сало. Нормальна мікробіота шкіри, як правило, пригнічує перехідну колонізацію мікробів, виробляючи антимікробні речовини та перевершуючи інші мікроби, які потрапляють на поверхню шкіри. Це допомагає захистити шкіру від патогенної інфекції.

Властивості шкіри відрізняються від однієї області тіла до іншої, як і склад мікробіоти шкіри. Наявність поживних речовин і вологи частково диктує, які мікроорганізми будуть процвітати в певній області шкіри. Щодо волога шкіра, така як у ноздрів (ніздрів) та пахв, має набагато іншу мікробіоту, ніж суха шкіра на руках, ногах, руках та верхній частині стоп. Деякі ділянки шкіри мають більш високу щільність сальних залоз. Ці багаті шкірним салом ділянки, які включають спину, складки збоку носа та задню частину шиї, містять чіткі мікробні спільноти, які менш різноманітні, ніж ті, що знаходяться на інших ділянках тіла.

Різні типи бактерій домінують у сухих, вологих та багатих шкірним салом ділянках шкіри. Найбільш поширені мікроби, які зазвичай зустрічаються в сухих і сальних областях, - це бетапротеобактерії та пропіонібактерії відповідно. У вологих регіонах найчастіше зустрічаються коринебактерії і стафілококи (рис.\(\PageIndex{2}\)). Віруси та гриби також зустрічаються на шкірі, причому Malassezia є найпоширенішим типом грибка, що зустрічається як частина нормальної мікробіоти. Роль та популяції вірусів у мікробіоті, відомій як вироми, досі недостатньо вивчені, і існують обмеження на методи, що використовуються для їх ідентифікації. Однак Circoviridae, Papillomaviridae та Polyomaviridae здаються найбільш поширеними мешканцями здорової шкіри віром. ¹ ² ³

Діаграма, що показує різні області тіла. Кожен регіон має кругову діаграму, яка показує, які бактерії є найбільш поширеними. Найбільш поширені бактерії в кожному регіоні: Glabella (corynebacterineae), Алар складка (propionibacterineae), Зовнішній слуховий прохід (propionibacterineae), Наре (інші актинобактерії), манубріум (propionibacterineae), пахвовий склепіння (proteobacterineae), антекубітальна ямка (proteobacterineae)), Волар передпліччя ( протеобактерії), міжпальцевої павутинний простір (протеобактерії), гіпотенарна долоня (proteobacterineae), пахова складка (corynebacterineae), пупок (corynebacterineae), пахова складка (corynebacterineae), ретикулярна кретикулярна (Propionibacterineae), потилиці (стафілококові, спина (propionibacterineae), сідниця (протеобактерії), сіднична складка (corynebacterineae), підколінна ямка (стафілококові), підошовна п'ята (staphylococcaceae). Друга частина зображення показує, що різні суб'єкти мають різний відсоток бактерій і що ці відсотки змінюються з часом. — Малюнок\(\PageIndex{2}\): Нормальна мікробіота варіюється на різних ділянках шкіри, особливо в сухих та вологих областях. На малюнку показані основні організми, які зазвичай зустрічаються в різних місцях шкіри здорової людини та зовнішньої слизової оболонки. Відзначимо, що серед окремих осіб існує значна різниця. (кредит: модифікація роботи Національного науково-дослідного інституту геному людини)

Вправа\(\PageIndex{3}\)

Які чотири найпоширеніші бактерії входять до складу нормальної мікробіоти шкіри?

Інфекції шкіри

Хоча мікробіота шкіри може відігравати захисну роль, вона також може завдати шкоди в певних випадках. Часто умовно-патогенний збудник, що мешкає в мікробіоті шкіри однієї особини, може передаватися іншій особі, більш сприйнятливій до інфекції. Наприклад, стійкий до метициліну золотистий стафілокок (MRSA) часто може проживати в нарах медичних працівників та пацієнтів лікарні; хоча нешкідливий для неушкодженої, здорової шкіри, MRSA може викликати інфекції, якщо вводити в інші частини тіла, як це може статися під час операції або через післяопераційний розріз або рана. Це одна з причин, чому чисті хірургічні сайти так важливі.

Травми або пошкодження шкіри можуть дозволити мікробам проникати в більш глибокі тканини, де поживних речовин більше, а навколишнє середовище більш сприятливе для росту бактерій. Ранові інфекції поширені після проколу або розриву, що пошкоджує фізичний бар'єр шкіри. Мікроби можуть інфікувати структури дерми, такі як волосяні фолікули та залози, викликаючи локалізовану інфекцію, або вони можуть потрапити в кров, що може призвести до системної інфекції.

а) Прищі (позначені білими головами) на щоці людини. Б) Малюнок шкіри з жовтим міхуром, позначений гноєм. Це нижче піднятої області на шкірі. — Малюнок\(\PageIndex{3}\): (а) Прищі - це бактеріальна інфекція шкіри, яка проявляється висипом запалених волосяних фолікулів (фолікуліт). Велика біла голова біля центру щоки - це інфікований волосяний фолікул, який став гнійним (або гнійним), приводячи до утворення фурункула. (б) Абсцес - це заповнене гноєм ураження. (кредит b: модифікація роботи Брюса Блауса)

У деяких випадках інфекційні мікроби можуть викликати різноманітні висипання або ураження, що відрізняються за своїми фізичними характеристиками. Ці висипання можуть бути наслідком запальних реакцій або прямих реакцій на токсини, що виробляються мікробами. У таблиці\(\PageIndex{1}\) наведено деякі медичні термінології, що використовуються для опису шкірних уражень і висипань на основі їх характеристик; малюнок\(\PageIndex{3}\) і малюнок\(\PageIndex{4}\) ілюструють деякі з різних видів шкірних уражень. Важливо зазначити, що багато різних захворювань можуть призвести до шкірних захворювань дуже схожого зовнішнього вигляду; таким чином терміни, що використовуються в таблиці, як правило, не є виключними для певного типу інфекції або захворювання.

Таблиця\(\PageIndex{1}\): Деякі медичні терміни, пов'язані з ураженнями шкіри та висипаннями
Термін	Визначення
абсцес	локалізоване накопичення гною
булла (пл., булла)	заповнений рідиною блістер діаметром не більше 5 мм
карбункул	глибокий, заповнений гноєм абсцес, як правило, утворюється з множинних фурункулів
кірка	висушені рідини від ураження на поверхні шкіри
кіста	інкапсульований мішок, наповнений рідиною, напівтвердою речовиною або газом, зазвичай розташований трохи нижче верхніх шарів шкіри
фолікуліт	локалізована висип через запалення волосяних фолікулів
фурункул (фурункул)	заповнений гноєм абсцес через інфікування волосяного фолікула
макули	гладкі плями знебарвлення на шкірі
папули	невеликі підняті шишки на шкірі
псевдоциста	ураження, що нагадує кісту, але з менш визначеною межею
гнійних	гнойно-продукуючий; гнійний
гнійників	заповнені рідиною або гноєм шишки на шкірі
піодермія	будь-яка гнійна (продукує гній) інфекція шкіри
гнійний	продукує гній; гнійний
виразка	розрив шкіри; відкрита болячка
везикулу	невелике, наповнене рідиною ураження
коліщатка	набрякла, запалена шкіра, яка свербить або горить, наприклад, від укусу комахи

Таблиця з маркуванням видів шкірних уражень. Корочка показана як піднята область на поверхні шкіри. Кіста показана у вигляді великої білої сфери у верхніх шарах шкіри. Макула показана у вигляді темної позначки на поверхні. Папула показана у вигляді піднятого міхура на поверхні. Гнійник показаний у вигляді великої жовтої сфери у верхніх шарах шкіри. Виразка являє собою велику порожнину в шкірі. Везикула являє собою невеликий синій міхур у верхніх областях шкіри. Пшеник - це невеликий синій міхур на поверхні шкіри. — Малюнок\(\PageIndex{4}\): Численні причини можуть призвести до ураження шкіри різного типу, деякі з яких дуже схожі за зовнішнім виглядом. (кредит: модифікація роботи Брюса Блауса)

Вправа\(\PageIndex{4}\)

Як безсимптомні медичні працівники можуть передавати пацієнтам бактерії, такі як MRSA?

Анатомія і мікробіота ока

Хоча очі і шкіра мають виразну анатомію, вони обидва знаходяться в безпосередньому контакті із зовнішнім середовищем. Важливою складовою очей є носослізна дренажна система, яка служить каналом для рідини ока, званої сльозами. Сльози течуть з зовнішнього ока в порожнину носа слізним апаратом, який складається з структур, що беруть участь в виробленні сліз (рис.\(\PageIndex{5}\)). Слізна залоза, над оком, виділяє сльози, щоб зберегти око вологим. Є два невеликих отвори, один на внутрішньому краї верхньої повіки і один на внутрішньому краї нижньої повіки, біля носа. Кожне з цих отворів називається слізної точкою. Разом ці слізні пункти збирають сльози з ока, які потім передаються через слізні протоки до резервуара для сліз, званих слізним мішком, також відомим як дакроциста або слізний мішок.

З мішка слізна рідина тече по носослізному каналу до внутрішнього носа. Кожен носослізний проток розташовується під шкірою і проходить через кістки особи в ніс. Хімічні речовини в сльозах, такі як дефенсіни, лактоферин та лізоцим, допомагають запобігти колонізації патогенами. Крім того, муцини сприяють виведенню мікробів з поверхні ока.

Схема ока. Над оком розташована слізна залоза. У найближчій до носа точці знаходяться пункти і трубки, що ведуть до слізного мішка і носослізного протоки. — Малюнок\(\PageIndex{5}\): Слізний апарат включає структури ока, пов'язані з виробленням сліз і дренажем. (кредит: модифікація роботи «Медичний педагог на основі доказів Inc.» /YouTube)

Поверхні очного яблука і внутрішньої повіки - це слизові оболонки, звані кон'юнктивою. Нормальна мікробіота кон'юнктиви не була добре охарактеризована, але існує. Одне невелике дослідження (частина проекту Ocular Microbiome) виявило дванадцять пологів, які постійно присутні в кон'юнктиві. ⁴ Вважається, що ці мікроби допомагають захистити мембрани від хвороботворних мікроорганізмів. Однак досі незрозуміло, які мікроби можуть бути тимчасовими, а які можуть утворювати стабільну мікробіоту. ⁵

Використання контактних лінз може викликати зміни нормальної мікробіоти кон'юнктиви шляхом введення іншої поверхні в природну анатомію ока. В даний час ведуться дослідження, щоб краще зрозуміти, як контактні лінзи можуть впливати на нормальну мікробіоту та сприяти захворюванню очей.

Водянистий матеріал всередині очного яблука називається склоподібним гумором. На відміну від кон'юнктиви, вона захищена від контакту з навколишнім середовищем і практично завжди стерильна, без нормальної мікробіоти (рис.\(\PageIndex{6}\)).

Поперечний переріз ока. Великий сферичний центр - склоподібний гумор. Шар, що оточує це, - сітківка. Проекцією із задньої частини ока є зоровий нерв. Область на сітківці трохи вище зорового нерва - ямка. У передній частині ока знаходиться лінза. Перед цим знаходиться пробіл, позначений зіницею. Кольорова область навколо зіниці - райдужна оболонка. Рогівка - це покриття перед райдужкою і зіницею. Кон'юнктива - це слизова оболонка на оці. — Малюнок\(\PageIndex{6}\): Деякі мікроби живуть на кон'юнктиві людського ока, але склоподібний гумор стерильний.

Інфекції очей

Кон'юнктива є частим місцем інфікування ока; як і інші слизові оболонки, вона також є загальним порталом проникнення збудників. Запалення кон'юнктиви називається кон'юнктивітом, хоча воно широко відоме як рожеве око через рожевий вигляд в оці. Інфекції більш глибоких структур, під рогівкою, зустрічаються рідше (рис.\(\PageIndex{7}\)). Кон'юнктивіт протікає в декількох формах. Він може бути гострим або хронічним. Гострий гнійний кон'юнктивіт пов'язаний з утворенням гною, тоді як гострий геморагічний кон'юнктивіт пов'язаний з кровотечею в кон'юнктиві. Термін блефарит відноситься до запалення повік, тоді як кератит відноситься до запалення рогівки (рис.\(\PageIndex{7}\)); кератокон'юнктивіт - це запалення як рогівки, так і кон'юнктиви, а дакріоцистит - це запалення слізного мішка, яке часто може виникати при блокується носослізний проток.

а) фото повіки відтягується назад, щоб показати червону область. Б) Фото запалених повік. В) Фото ока з каламутною рогівкою. — Малюнок\(\PageIndex{7}\): (а) Кон'юнктивіт - це запалення кон'юнктиви. (б) Блефарит - це запалення повік. (в) Кератит - це запалення рогівки. (кредит a: модифікація роботи Лопес-Пратс MJ, Санц Марко Е, Ідальго-Мора JJ, Гарсія-Дельпех S, Діас-Ллопіс М; кредит b, c: модифікація роботи Центрів контролю та профілактики захворювань)

Інфекції, що призводять до кон'юнктивіту, блефариту, кератокон'юнктивіту або дакриоциститу, можуть бути викликані бактеріями або вірусами, але алергени, забруднюючі речовини або хімічні речовини також можуть дратувати око і викликати запалення різних структур. Вірусна інфекція є більш імовірною причиною кон'юнктивіту у випадках з такими симптомами, як лихоманка та водянисті виділення, що виникають при інфекції верхніх дихальних шляхів та свербінні очей. Таблиця\(\PageIndex{2}\) узагальнює деякі поширені форми кон'юнктивіту і блефариту.

Таблиця\(\PageIndex{2}\): Види кон'юнктивів і блефарити
Стан	Опис	Збудник (и)
Гострий гнійний кон'юнктивіт	Кон'юнктивіт з гнійними виділеннями	Бактеріальний (гемофіл, стафілокок)
Гострий геморагічний кон'юнктивіт	Включає субкон'юнктичні овальні крововиливи	Вірусні (Пікорнавіради)
Гострий виразковий блефарит	Інфекція, що зачіпає повіки; можуть розвинутися гнійники і виразки	Бактеріальна (стафілококова) або вірусна (простий герпес, вітряна віспа і ін.)
фолікулярний кон'юнктивіт	Запалення кон'юнктиви вузликами (куполоподібні структури, які червоні біля основи і бліді зверху)	Вірусні (аденовірусні та інші); подразники навколишнього середовища
Дакріоцистит	Запалення слізного мішка часто пов'язане з закупореним носослізним протокою	Бактеріальні (гемофільний, стафілокок, стрептокок)
Кератит	Запалення рогівки	Бактеріальні, вірусні або найпростіші; подразники навколишнього середовища
Кератокон'юнктивіт	Запалення рогівки і кон'юнктиви	Бактеріальні, вірусні (аденовіруси) або інші причини (включаючи сухість очей)
Невиразковий блефарит	Запалення, роздратування, почервоніння повік без виразки	Подразники навколишнього середовища; алергени
папілярний кон'юнктивіт	Запалення кон'юнктиви; розвиваються вузлики і сосочки з червоними верхівками	Подразники навколишнього середовища; алергени

Вправа\(\PageIndex{5}\)

Як слізний апарат допомагає запобігти очним інфекціям?

Ключові поняття та резюме

Шкіра людини складається з двох основних шарів, епідермісу і дерми, які розташовані поверх гіподерми, шару сполучної тканини.
Шкіра є ефективним фізичним бар'єром проти мікробної інвазії.
Щодо сухе середовище шкіри та нормальна мікробіота перешкоджають колонізації минущими мікробами.
Нормальна мікробіота шкіри варіюється від однієї області тіла до іншої.
Кон'юнктива ока є частим місцем мікробної інфекції, але більш глибокі інфекції очей зустрічаються рідше; існують множинні види кон'юнктивіту.

Виноски

1 Белкаїд, Ю., Сегре Ю.А. «Діалог мікробіоти шкіри та імунітету», Наука 346 (2014) 6212:954 —959.
2 Фулоннь, Вінсент та ін. «Мікробіота шкіри людини: висока різноманітність ДНК-вірусів, виявлених на шкірі людини шляхом секвенування високої пропускної здатності». Лос один (2012) (7) (6): e38499. Доу: 10.1371/журнал.поне.0038499.
3 Робінзон, К.М., і Дж.К. Пфайффер. «Віруси і мікробіота». Щорічний огляд вірусології (2014) 1:55 —59. doi: 10.1146/аннурев-вірусологія-031413-085550.
4 Абельсон, М.Б., провулок, К., і Слокум, C.. «Секрети очних мікробіом». Огляд офтальмології Червень 8, 2015. www.reviewofthalmology.com... захворювання/c/55178. Доступ до 14 вересня 2016 року.
5 Шайх-Лесько, Р. «Візуалізація очного мікробіома». Вчений 12 травня 2014 р. http://www.the-scientist.com/?articl...lar-Microbiome. Доступ до 14 вересня 2016 року.