感染的障碍

先天免疫系统有几个一线感染屏障，可防止病原体的进入和生长。

本文讨论了其失败可能导致的物理、生理、化学和生物障碍以及临床状况。

然而，值得注意的是，以下屏障与各种细胞和体液因子（来自先天免疫系统和适应性免疫系统）同时发挥作用，以防止定植和感染。

物理障碍

这些屏障提供了针对病原体的物理屏障。最大的屏障包括皮肤，其表面积很大并覆盖身体的大部分外表面。从表面上看，皮肤有多层死亡的角化上皮，这些上皮不断脱落，有利于清除任何附着的微生物。

呼吸道、胃肠道和泌尿道的粘膜也与外界环境接触。最外层的上皮层通过紧密连接连接在一起，使其足够坚固，足以阻止病原体进入更深的地方。

先天系统的另一个物理屏障是支气管纤毛。这些细胞形成粘液纤毛自动扶梯，可以逐渐清除呼吸系统中的病原体。

最后，一些表面不断被各种分泌物冲洗，其成分将在下面更详细地讨论。分泌物的自由流动和引流本身对于避免感染很重要。眼泪、尿液、唾液、胆汁、胰腺分泌物、粘液和皮脂分泌物通过减少病原体附着和与身体表面的接触时间，帮助保护它们流过的表面免受感染。如果流动受阻，静止的液体就成为各种微生物感染的营养场所。

临床相关性 -纤毛功能障碍

卡塔格纳综合征是一种隐性遗传性疾病，其特征是纤毛运动缺陷。受影响的个体具有三联征：内脏逆位、慢性鼻窦炎和支气管扩张。

正常纤毛功能的破坏会导致胸部反复感染，导致支气管疤痕、扩张和扭曲，即所谓的支气管扩张。

另一种导致粘液纤毛运动紊乱的重要遗传性疾病是囊性纤维化。囊性纤维化是常染色体隐性遗传，影响多个器官系统。它是由囊性纤维化跨膜电导调节蛋白（CFTR）（一种氯离子通道）突变引起的。 CF 中的离子不平衡导致产生的粘液稠度发生变化。浓稠的粘液在体内不同的通道（例如肺部）积聚，并阻碍粘液纤毛的清除。在呼吸道中，这表现为感染和呼吸困难的可能性增加。

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图 1 – 肺内纤毛的电子显微照片。

生理障碍

身体的生理屏障是响应病原体而将其从系统中清除的过程，并且根据位置和情况而变化。主要的生理障碍是：

• 腹泻
• 呕吐
• 咳嗽
• 打喷嚏

化学屏障

一般来说，有两种主要的化学感染屏障。首先，有pH等微环境因素。身体某些部位相对较低的 pH 值可防止病原体生长。例如，身体的以下区域具有酸性 pH 值：

• 皮肤– pH 5.5
• 胃酸– pH 1-3
• 阴道– pH 4.4

这些条件创造了一个恶劣的环境，病原体难以在其中茁壮成长，特别是在胃酸的情况下，可以通过使微生物的蛋白质变性来直接杀死微生物。

全身还有多种天然抗菌分子可以帮助消灭病原体：

• IgA——存在于眼泪、唾液和粘膜中。
• 溶菌酶——具有杀菌特性；存在于皮脂、汗液和尿液中。小肠隐窝中的潘氏细胞产生溶菌酶以及磷脂酶 A 和防御素（下图）。
• 粘液– 含有抗菌肽，可被动防止细菌粘附。粘液的粘性会捕获细菌，然后可以通过肺部的粘液纤毛自动扶梯或肠道的蠕动来主动清除细菌。它存在于粘膜中。
• 防御素——上皮细胞和先天免疫系统的细胞产生称为防御素的小蛋白质。有许多类型具有各种抗菌和抗真菌特性。然而，脊椎动物中发现的主要两种类型是α-防御素和β-防御素。 β-防御素有助于上皮表面抵抗微生物定植。它们可以通过创建通道和破坏微生物细胞膜来杀死微生物。 α防御素存在于巨噬细胞、中性粒细胞和肠潘氏细胞中。
• 酶——例如，胃蛋白酶是胃肠道中存在的一种肽链内切酶，可以通过蛋白水解帮助杀死细菌。

生物屏障

病原体的主要生物屏障是体内的正常菌群。这些是在身体重要部位（主要是与外部环境接触的部位）发现的非致病微生物。这些通常出现在：

• 鼻咽部
• 口腔和喉咙
• 皮肤
• 胃肠道
• 阴道

正常菌群由通常不会引起疾病的非侵入性共生微生物组成。然而，它们在附着位点和资源方面胜过病原体，甚至可能产生抗菌化学物质。例如，阴道杆菌分泌乳酸等抗菌肽来抑制致病活性。除此之外，许多还生产必需的维生素，例如维生素 K 和 B12。

正常微生物群的丧失与抗生素的使用或过度使用消毒液有关。这可以为病原菌在空出的组织中定殖提供机会。例如，使用全身性广谱抗生素（例如青霉素/头孢菌素）会导致正常肠道菌群的改变。换句话说，这种治疗杀死了竞争的共生物种。随后，艰难梭菌等致病菌就会生长，产生有害毒素，导致肠道炎症和腹部症状。

作者：Rachelshoemaker（自己的作品）[CC BY-SA 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]，来自 Wikimedia Commons

图 2 – 正常菌群预防感染的机制。

正常菌群的例子