Mycobacterium bovis は、増殖が遅い(世代時間16 ~ 20 時間)好気性細菌であり、牛の結核(牛結核として知られる)の原因菌ですヒトの結核を引き起こす細菌であるMycobacterium tuberculosisと関連があります。M . bovisは種間障壁を越え、ヒトや他の哺乳類に結核様の感染症を引き起こす可能性があります。 [ 2 ]
この細菌は湾曲した桿菌またはまっすぐな桿菌です。時には糸状になり、刺激を受けると桿菌または球菌に分裂します。組織内では、まっすぐまたは湾曲した細長い桿菌、あるいは棍棒状の桿菌を形成します。組織塗抹標本では短く比較的太い桿菌が見られ、培養では大きくて細長い数珠状の桿菌が見られます。鞭毛や線毛はなく、莢膜もありません。
結核菌群は、組織中では 長さ1.0~4.0μm、幅0.2~0.3μmの 大きさである。培養下では、球菌または長さ6~8μmまでの桿菌として観察されることがある 。
この細菌はグラム陽性で抗酸性です。細胞壁には最大60%の脂質が含まれており、これがマイコバクテリアに疎水性、遅い増殖、乾燥、消毒剤、酸、抗体に対する耐性をもたらしています(マイコバクテリウム属)。アニリン色素で簡単に染色することはできません。グラム陽性ではありますが、これを確定するのは難しい場合があります。チール・ネールゼン染色では、熱カルボールフシンでピンク色に染色され、その後95%アルコール中の3%塩酸による脱色に抵抗します(つまり、抗酸性アルコール性です)。洗浄後、スライドは例えばメチレンブルーで対比染色されます。
これらは胞子を形成しない。
M. bovisは通性細胞内寄生虫です。試験管内での増殖には特別な培養培地が必要です。例えば、ドーセット卵培地は卵黄、リン酸緩衝液、マグネシウム塩、ピルビン酸ナトリウムを含み、アミノ酸を添加できますが、グリセロールは阻害作用があるため添加しません。培養には通常、肉眼で確認できるコロニーが形成されるまで37℃で数週間かかります。M. bovisは厳密な好気性菌で、37℃では増殖しますが、25 ℃では増殖しません。最適な増殖温度は37~38 ℃です。硝酸塩やナイアシンを還元せず、ピラジナミドに耐性があります。チオフェン-2-カルボン酸ヒドラジドには感受性があります。
初期段階(3~4週間後)では、微細で鈍い薄片状の菌糸が徐々に厚くなり、培養液表面から高く突き出た乾燥した不規則な塊を形成します。やがて、培養液表面全体に菌糸が融合し、粗くワックス状の層を形成し、厚くしわが寄って容器の側面まで達します。コロニーは最初は黄色ですが、光に当たると濃い黄色になり、最終的にはレンガ色になります。流動培地では、湿潤剤(例:Tween 80)を培地に添加しない限り、菌糸は表面のみに増殖します。
M. bovis は構造と代謝においてM. tuberculosisと類似している。M . bovisはグラム陽性、抗酸性、桿菌状の好気性細菌である。M . tuberculosisとは異なり、M. bovis は、Mg 2+補因子の結合に影響を与える点変異を含むpykAにより、ピルビン酸キナーゼ活性を欠いている。 [ 3 ]ピルビン酸キナーゼは、解糖系の最終段階であるホスホレノールピルビン酸のピルビン酸への脱リン酸化を触媒する。したがって、M. bovisでは、解糖系の中間体は酸化代謝に入ることができない。具体的な研究は行われていないが、M. bovis はエネルギー代謝の代替炭素源としてアミノ酸または脂肪酸に依存していると考えられる。

20世紀前半、M. bovisは他のすべての感染症を合わせたよりも多くの家畜の損失の原因となったと推定されている。感染は細菌を摂取または吸入した場合に起こる。[ 4 ]
M. bovisは通常、感染した牛の生乳を摂取することで人間に感染しますが、エアロゾル飛沫を介しても感染が広がる可能性があります。現在、先進国では、低温殺菌によって感染した牛乳中のM. bovis菌が死滅するため、人間への実際の感染はまれです。英国では、根絶プログラムの一環として牛の病気検査が行われ、陽性反応が出た場合は淘汰されます。そのような牛は人間の食物連鎖に入る可能性がありますが、食肉検査官または政府の獣医が死体を検査し、人間の食用に適していると認定した後でなければなりません。しかし、低温殺菌が日常的に行われていない発展途上国では、M. bovisは人間の結核の比較的一般的な原因となっています。[ 5 ]
牛結核は、ヒト、牛、シカ、ラマ、ブタ、イエネコ、野生の肉食動物(キツネ、コヨーテ)、雑食動物(フクロギツネ、イタチ科動物、齧歯類)など、幅広い哺乳類宿主に感染する慢性感染症です。ウマ科動物やヒツジに感染することはまれです。[ 6 ] [ 7 ]この病気は、呼気、痰、尿、糞便、膿などを介して感染する可能性があり、感染した動物の排泄物との接触、またはエアロゾルの吸入によって、直接接触または接触感染する可能性があります。感染経路は、感染する動物の種類によって異なります。[ 8 ]
M. bovisは、結核に対する最も広く使用されているワクチンであるM. bovis bacillus Calmette-Guérin(BCG )の祖先である。弱毒化BCG株は、最初の病原性株から始めて、グリセリンポテト培地で13年間にわたって230回継代培養することにより作られた。 [ 9 ]
牛ではツベルクリン皮膚検査が可能である。Casalら( 2012年)は組換えタンパク質と重複ペプチド刺激の両方を試したが、ペプチド検査の方が感度が低いことがわかった。[ 10 ]
ツベルクリン検査は、BCGワクチン接種牛で偽陽性を引き起こします。ワクチン接種動物における感染検出(DIVA)皮膚検査は、ワクチン接種動物のうち感染動物のみを検出するように設計されています。第1相試験は2022年に英国で完了し、第2相試験は2025年までに完了しました。[ 11 ] [ 12 ] (厳密に言えば、DIVAはこの種の鑑別を行うことができるすべての検査を表す用語です。英国で試験されている特定の検査形式はDST-F [ 13 ]で、 BCGには含まれていない3つの選択された抗原の融合タンパク質です。 [ 14 ]この文脈では、BCGはマーカーワクチンとなります。)
BCGワクチンは牛に使用できます。BCGデンマーク株を基にしたCattleBCGワクチンは、英国で有力な候補です。その将来的な導入は、DST-F試験の成功にかかっています。[ 13 ]
M. bovisは中国の鹿の間で16.1%の割合で蔓延している。[ 15 ]ヤクの間ではさらに一般的で、血清有病率は48.7%である。[ 16 ]
ニュージーランドでは、移入されたフクロギツネがM. bovisの拡散の媒介動物となっている。1993年の生物安全保障法は、国家的な害獣管理戦略を確立したもので、ニュージーランドにおけるこの病気の制御の根拠となる法律である。動物衛生委員会は、全国的な牛の検査とフクロギツネの駆除プログラムを実施しており、2026年までにニュージーランドの危険地域250万ヘクタール(4分の1)にわたる野生の媒介動物からM. bovisを根絶し、最終的にはこの病気を完全に根絶することを目標としている。[ 17 ]
結核のないニュージーランドのプログラムは「世界をリードする」と評価されている。[ 18 ]このプログラムは、牛と鹿の群れの感染率を1994年の1700以上から2011年7月には100未満にまで減少させることに成功した。この成功の多くは、牛の継続的な管理によって交差感染が減り、病気のサイクルが断たれたことに起因する。例えば、ニュージーランド北島中央部のホホタカでは、1988年から1994年にかけての管理作業により、結核に感染したフクロギツネの密度が平均87.5%減少した。予想通り、その結果、地元の牛の群れにおける年間結核発生率も同様に減少した(83.4%)。[ 19 ]
フクロネズミの駆除は、罠猟、地面への餌の散布、その他の方法が非現実的な場合は1080毒物による空中散布を組み合わせて行われる。[ 20 ]
1979年から1984年にかけて、資金不足のためフクロネズミの駆除は中止された。その時点から1994年まで、群れにおける結核の発生率は着実に増加した。[ 21 ]ニュージーランドで結核に感染した野生動物が生息する地域は、国土の約10%から40%に拡大した。
フクロネズミが結核の非常に効果的な媒介者であるという事実は、病気にかかった後の彼らの行動によって促進されているようです。[ 22 ]
1930年代には、英国の牛の40%がM. bovisに感染しており、毎年50,000件のヒトのM. bovis感染症の新規症例が報告されていた。 [ 23 ] DEFRAと保健保護庁によると、英国で牛から結核に感染するリスクは低いとのことである。
アナグマ(Meles meles)は1971年に初めてM. bovisの保菌動物として特定されましたが、1997年の独立調査委員会の報告書(クレブス報告)では、「アナグマが牛のM. bovis感染の重要な発生源であることを示唆する強力な状況証拠が存在するが、因果関係は証明されていない」と結論付けられました。[ 24 ]要するに、報告書によれば、この時点では「英国の牛の結核問題に対するアナグマの寄与」は検証が必要な仮説でした。その後の無作為化アナグマ駆除試験[ 25 ](牛結核に関する独立科学グループ、ISG [ 26 ]によって設計、監督、分析)では、広範囲(予防的)駆除と局所的反応的駆除(アナグマ駆除が行われなかった地域との比較)の大規模なフィールド試験を実施することで、この仮説を検証しました。 ISGは最終報告書[ 27 ]で次のように結論付けた。「第一に、アナグマが牛結核の感染源であることは明らかだが、我々自身および他者のデータを慎重に評価した結果、アナグマの駆除は英国における牛結核対策に何ら有意義な貢献をしないことが分かった。実際、検討中の政策の中には、事態を改善するどころか悪化させるものもあるだろう。第二に、牛の検査体制の不備により、牛自体が結核が発生するすべての地域で病気の持続と蔓延に大きく寄与しており、英国の一部地域では牛が主な感染源となっている可能性が高い。科学的知見によれば、牛を対象とした厳格な対策のみを適用することで、病気の発生率の上昇を食い止め、地理的な蔓延を抑制できることが示されている。」 2007年7月26日、環境・食糧・農村問題担当国務大臣(ルーカー卿)は、「閣下、独立科学グループの最終報告書を歓迎します。この報告書は証拠基盤をさらに強化するものです。我々は報告書が提起する問題を慎重に検討しており、これらの問題に関する政策決定を行うために、産業界、政府顧問、科学専門家と引き続き協力していきます。」と述べた。[ 28 ]
英国では、他の多くの哺乳類もM. bovisに感染しているが、分離頻度は一般的に牛やアナグマよりはるかに低い。イングランド南西部の一部の地域では、鹿、特に群れで行動するダマジカが、牛結核の伝播の維持宿主である可能性が指摘されている[ 29 ] [ 30 ]。
地域によっては、ダマジカから牛への感染リスクはアナグマから感染リスクよりも高いと主張されている。[ 29 ] [ 30 ]
環境・食料・農村地域省が感染または感染の疑いのある牛の淘汰を要求する理由の1つは、他の加盟国への食肉および乳製品の輸出に関するEU規制を満たすためです。関連する屠体検査と牛乳の低温殺菌が実施されていれば、食肉および乳製品は英国で引き続き人間の食物連鎖に販売できます。[ 31 ] [ 32 ]
ペットを介して人間に病気が広がることは、2014年3月にイングランド公衆衛生庁が、イングランドで2人が飼い猫との接触後に牛結核に感染したと発表したことで明らかになった。この2人の人間の症例は、 2013年にバークシャーとハンプシャーで猫に発生した9件の牛結核感染と関連していた。これらは、猫から人間への感染が記録された最初の症例である。[ 33 ]
2010年のTrends in Microbiology誌の論説で、ポールとデビッド・トーガーソンは、牛乳が低温殺菌されている限り、牛結核は英国では取るに足らない公衆衛生上の問題であると主張した。牛結核は、牛から人間にエアロゾル感染することは非常にまれである。したがって、現在の英国の牛結核対策プログラムは資源の誤った配分であり、社会に何の利益ももたらさない。実際、畜産業にとってプラスの費用便益があるという証拠はほとんどなく、牛結核が畜産に及ぼす直接的なコストに関する研究はほとんど行われていない。牛乳の低温殺菌は、牛結核の人間への感染を防ぐ唯一の公衆衛生対策であり、英国における現在の検査と淘汰の方針には正当性が見られない。[ 34 ]
2010年7月、独立研究グループであるRethink Bovine TBにより、討議文書「牛結核、再考の時」[ 35 ]の第2号が発行されました。この文書では、イングランドとウェールズの現在の政策を検討し、実用的かつ費用対効果の高い代替案を提案しています。この文書では、DEFRAとポール・トーガーソン教授およびデイビッド・トーガーソン教授の研究[ 34 ]から証拠が引用されています。
2012年3月、シンクタンクのボウ・グループは、牛結核対策として数千匹のアナグマを駆除するという政府の計画を再考するよう求めるターゲットペーパーを発表し、数年前に労働党が行った大規模なアナグマ駆除試験の結果、駆除は効果がないと結論付けた。このペーパーはグラハム・ゴッドウィン=ピアソンが執筆し、クイーンのギタリスト、ブライアン・メイが序文を寄せ、クレブス卿を含む結核研究の第一人者たちが寄稿した。[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]
2017年、オックスフォードのジェンナー研究所のレイチェル・タナーとヘレン・マクシェーンは、結核ワクチン研究における動物の使用を代替、削減、改良することに関する研究を発表した。[ 39 ]
牛は、ヒトの結核予防に用いられるBCGワクチンを用いて結核の予防接種を受けることができます。しかし、英国では現在、このワクチンは実施されていません。なぜなら、既存のツベルクリン反応検査で偽陽性反応を引き起こすためです。前述のとおり、ワクチン接種と検査のこの不適合性を解決するために、DIVA検査が開発されています。

バーバラ・グートマン・ローゼンクランツによれば、19世紀後半に牛と人間の結核の関係が発見されたことで、州と連邦政府は牛結核を根絶しようと試みた。清潔な牛乳と肉を求めるキャンペーンは、都市住民を不安にさせ、規制を支持するように仕向けたが、当時、結核が感染した肉や牛乳を介して人間に感染するという証拠はほとんどなかった。不純な肉や牛乳に対するキャンペーンは、発展途上にあった獣医学と医学の間で緊張を生み、それぞれがその分野を自分たちの専門分野の一部だと主張した。[ 41 ]
1917年までに、アメリカの牛の5%がM. bovis (牛結核またはbTB)に感染しており、乳牛の10%と肉牛の1~2%が含まれていた。感染率は上昇していた。1900年頃には、主に子供である1万5000人のアメリカ人が毎年bTBで死亡し、さらに多くの人が痛みや変形に苦しんだ。[ 42 ] [ 43 ]
都市部の公衆衛生当局が命じた販売停止命令に脅かされたバーモント州政府当局は、1877年から1936年にかけて農場での牛結核撲滅のための革新的なキャンペーンを開始した。彼らは最新のドイツの研究を活用し、それによってニューヨーク市とボストンの市場を維持した。[ 44 ]バーモント州は例外であり、全国的には多くの農家が、牛結核撲滅は農業を行う自由の権利に対する高額な侵害であるとして、強く抵抗した。[ 43 ]
近年、米国では牛群におけるM. bovis感染は一般的ではありません。M . bovisは、ミシガン州北東部とミネソタ州北部のオジロジカ( Odocoileus virginianus ) に常在しており、メキシコから散発的に持ち込まれています。ミシガン州での bTB の発生では、オジロジカのみが維持宿主として確認されていますが、アライグマ ( Procyon lotor )、オポッサム ( Didelphis virginiana )、コヨーテ ( Canis latrans ) などの他の哺乳類は、スピルオーバー宿主およびデッドエンド宿主として機能する可能性があります。[ 45 ]オジロジカがM. bovisの維持宿主であるという事実は、米国における家畜の疾病の全国的な根絶にとって依然として大きな障壁となっています。2008 年、733,998 人の免許を持つ鹿猟師が、疾病の蔓延を抑制しようとして、約 489,922 頭のオジロジカを捕獲しました。これらのハンターは150万枚以上の鹿の狩猟許可証を購入した。結核撲滅運動における鹿狩りのミシガン州経済への経済的価値は大きい。例えば、2006年にはハンターはミシガン州でオジロジカ狩りに5億700万ドルを費やした。[ 46 ]
この病気は世界中の牛に見られますが、一部の国では牛の「検査と淘汰」によって病気の発生を減らすか制限することができています。ヨーロッパの大部分とカリブ海のいくつかの国(キューバを含む)は、事実上M. bovisが存在しません。オーストラリアはBTECプログラムの成功以来、公式には病気がなくなりましたが、ノーザンテリトリーの孤立した地域では野生の水牛に残留感染が存在する可能性があります。カナダでは、マニトバ州のライディングマウンテン国立公園とその周辺で、感染した野生のヘラジカとオジロジカが見られます。制御を改善し、bTBを根絶するために、カナダ食品検査庁はマニトバ州を2つの管理区域に分割しました。1つは病気が見つかったライディングマウンテンTB根絶区域、もう1つはRMEA以外の州で病気が見つかっていないマニトバTB根絶区域です。[ 47 ]この病気は南アフリカのアフリカスイギュウにも見られます。
ヒトにおけるM. bovis感染は、人獣共通感染症である結核。 [ 48 ]主な感染経路は未殺菌の牛乳やその他の乳製品の摂取によるものですが、吸入や十分に加熱調理されていない肉の摂取による感染も報告されています。 [ 49 ] ヒトの人獣共通感染症である結核の症例は、牛の牛結核の存在と関連しており、適切な疾病管理対策や疾病監視が行われていない地域ではリスクが高くなります。 [ 50 ] この病気を制御するには、動物の健康、食品の安全性、および人間の健康の各分野が、ワンヘルスアプローチ(動物、人、環境の健康を改善するための学際的な協力)の下で協力する必要があります。 [ 51 ] M. bovis は年にイギリスのバーミンガムでアウトブレイクが発生しました。 [ 52 ]また、ヒトから牛にも感染する可能性があります。 [ 53 ] [ 54 ]しかし、そのような事例はまれです。
2018年には、最新のグローバル結核レポートに基づくと、推定142,000件の人獣共通感染症結核の新規症例と、この疾患による12,500人の死亡が発生した。[ 55 ]人獣共通感染症結核の症例は、アフリカ、アメリカ大陸、ヨーロッパ、東地中海、西太平洋で報告されている。[ 50 ]メキシコでは、この疾患は人間の間で蔓延しており、増加している。[ 56 ]人獣共通感染症結核とヒトの結核菌による結核を臨床的に区別することは困難であり、現在最も一般的に使用されている診断法では、M. bovisとM. tuberculosisを効果的に区別することができず、これが世界全体の症例数の過小評価につながっている。[ 57 ]
2017年、世界保健機関(WHO)、世界動物保健機関(OIE)、国連食糧農業機関(FAO)、国際結核肺疾患連合(The Union)は、人獣共通感染症結核を世界的な健康問題として認識し、初の人獣共通感染症ロードマップを発表しました。[ 49 ] この2017年のロードマップでは、人獣共通感染症結核への対策として、より正確なデータの収集、診断の改善、研究ギャップの解消、食品安全の改善、動物集団におけるM. bovisの減少、感染リスク要因の特定、意識向上、政策策定、介入の実施、投資の増加など、10の優先分野が特定されました。[ 49 ] Stop TB Partnership Global Plan to End TB 2016–2020で概説されている目標に沿うため、 [ 58 ]このロードマップでは、この期間内に達成すべき具体的なマイルストーンと目標が概説されています。[ 49 ]
M. bovisはピラジナミドに対して本来耐性があり( M. tuberculosisと比較すると、大部分の株はH57D PncA変異を持っている)[ 59 ] 、標準的なヒト治療はイソニアジドとリファンピシンを9か月間投与することである。[ 60 ]
検査で陽性反応が出た牛のほとんどは殺処分される。[ 61 ]