Loading article…
| ジフテリア菌 | |
|---|---|
| |
科学的分類 
| |
| ドメイン： | 細菌 |
| 門: | 放線菌類 |
| クラス： | 放線菌 |
| 注文： | 結核菌 |
| 家族： | コリネバクテリア科 |
| 属: | コリネバクテリウム |
| 種： | ジフテリア菌
|
| 二名法名 | |
| ジフテリア菌 （クルーズ1886）レーマンとノイマン1896（承認リスト1980）[1]
| |
ジフテリア菌[a]は、ジフテリアを引き起こすグラム陽性病原菌です。 [2] 1884年にドイツの細菌学者エドウィン・クレブス（1834–1912）とフリードリヒ・レフラー（1852–1915）によって発見されたため、クレブス・レフラー桿菌とも呼ばれています。 [3]これらの細菌は、毒素を生じる遺伝子を持つバクテリオファージに感染しない限り、通常は無害です。 [4]この毒素が病気を引き起こします。 [5]ジフテリアは、細菌が体の粘膜層に付着して浸潤することで発生し、主に呼吸器に影響を及ぼし、続いて外毒素を放出します。 [6]この毒素は皮膚病変に局所的な影響を及ぼすほか、重度の感染症では他の臓器系に転移性、タンパク質分解性の影響を及ぼす。 [6]もともと小児死亡の主な原因であったジフテリアは、1910年代にジフテリア予防接種が積極的に実施されたことにより、ほぼ完全に根絶された。 [7]
ジフテリアは、DTaPワクチンの開発により、それほど頻繁には伝染しなくなりました。ジフテリアの発生は引き続き発生していますが、これは人口の大部分がワクチン接種を受けていない発展途上国で多く発生しています。[8]
分類
4 つの亜種が認められています: C. d. mitis、C. d. intermedius、C. d. gravis、およびC. d. belfanti 。4 つの亜種は、コロニーの形態や、特定の栄養素を代謝する能力などの生化学的特性がわずかに異なります。いずれも、毒素産生性 (したがってジフテリアを引き起こす) または非毒素産生性のいずれかです。
菌株のサブタイプ分類では、細菌の種を比較し、それらを亜種に分類します。[9]菌株のサブタイプ分類は、特定の細菌の発生源を特定するのにも役立ちます。しかし、ジフテリア菌のサブタイプ分類に関しては、菌株を特定し、発生源を見つけるための公開リソースが不足しているため、有用で正確な分類はあまりありません。[10]
毒素
ジフテリア菌はジフテリア毒素を産生し、宿主のタンパク質機能を変化させ、伸長因子EF-2を不活性化する。これにより咽頭炎と喉の「偽膜」が生じる。毒素産生株はバクテリオファージに感染した株である。[11] [12]
ジフテリア毒素遺伝子は毒素産生株に見られるバクテリオファージによってコード化され、細菌染色体に組み込まれている。[13]
ジフテリア毒素抑制因子は主に鉄によって制御され、標的DNA結合の活性化に必須の補因子として機能します。毒素生成には培地に低濃度の鉄が必要です。鉄濃度が高いと、鉄分子はTox遺伝子を持つベータバクテリオファージのアポレプレッサーに結合します。鉄に結合すると、アポレプレッサーは毒素生成を停止します。[14]毒素産生性を調べるエレックのテストは、生物がジフテリア毒素を生成できるかどうかを判断するために使用されます。[15]
識別
C. diphtheriae を同定するためには、グラム染色を行って、しばしば漢字のように見えるグラム陽性で高度に多形性の微生物を呈示する。アルバート染色やポンダー染色などの染色は、極性領域に形成された異染性 顆粒を呈示するために使用される。この顆粒は極性顆粒、バベス・エルンスト顆粒、またはボルチン顆粒と呼ばれる。レフラー培地などの増菌培地は、 C. diphtheriae を優先的に増殖させるのに使用される。その後、テルル酸塩寒天と呼ばれる分画プレートで、全てのコリネバクテリア（C. diphtheriaeを含む）がテルル酸塩を金属テルルに還元できるようにする。テルル酸塩の還元は、ほとんどのCorynebacteria種では茶色のコロニーとして、 C. diphtheriaeコロニーでは黒色のハローとして比色定量的に示される。この菌はカタラーゼを産生するがウレアーゼを産生しないため、コリネバクテリウム・ウルセランスと区別される。また、ジフテリア菌はピラジナミダーゼを産生しないため、コリネバクテリウム・ストリアタムやコリネバクテリウム・ジェイケイウムと区別される。[16]
病原性
ジフテリア菌はジフテリアという病気を引き起こす細菌です。バクテリオファージは細菌細胞に遺伝子を導入し、菌株を毒素産生性にします。これらのウイルスに感染していない菌株は無害です。[5] ジフテリア菌は桿菌で、グラム陽性、胞子形成なし、運動性なしの細菌です。[17] ジフテリア菌はヒトにのみ感染することが分かっています。ヒトがこの病原体のリザーバーであると考えられています。しかし、動物でジフテリア菌が見つかった極めてまれな例があります。これらの感染は、2頭の犬と2頭の馬でのみ毒素産生性でした。[18]
この病気は主に熱帯地域と発展途上国で発生します。免疫不全の人、免疫力の低い成人、ワクチン未接種の子供はジフテリア感染のリスクが最も高くなります。感染経路は呼吸器飛沫（咳やくしゃみなど）による人から人への接触です。まれに、開いた傷や汚染された表面に触れることで感染することもあります。病気の典型的な経過中、最もよく影響を受ける体の部位は上気道です。厚い灰色のコーティングが鼻咽頭領域に蓄積し、呼吸や嚥下が困難になります。この病気は症状が消えてから少なくとも2週間は伝染性が残りますが、最長1か月続くことが知られています。[19]
ジフテリア菌の最も一般的な侵入経路は、鼻、扁桃腺、喉です。この病気に罹ると、喉の痛み、脱力感、発熱、リンパ節の腫れなどの症状が現れることがあります。これにより、息切れなどのさらに危険な症状を引き起こす可能性があります。[20]治療せずに放置すると、ジフテリア毒素が血流に入り、腎臓、神経、心臓に損傷を与える可能性があります。非常にまれな合併症として、窒息や部分麻痺などがあります。DTaPワクチンは、この病気を効果的に予防し、米国では公教育や一部の職業に参加する場合に義務付けられています（例外あり）。[6]
ジフテリア菌感染の第一段階では、毒素産生細菌が粘膜層に定着します。幼児の場合、これは通常、上気道粘膜で発生します。成人の場合、感染は主に扁桃腺領域に限定されます。まれな感染部位としては、心臓、喉頭、気管、気管支、頬粘膜、唇、舌、硬口蓋、軟口蓋を含む口の前部などがあります。[21]細菌には、呼吸器系領域に局在するのに役立つ多くの毒性因子がありますが、ジフテリアはマウスなどの多くのモデル宿主には影響を及ぼさないため、その多くはまだ完全には解明されていません。in vitro で研究されている一般的な毒性因子の 1 つにDIP0733 があります。これは、細菌の宿主細胞への接着や線維原線維結合特性に役割を果たすことが示されている多機能タンパク質です。ジフテリア菌の変異株を用いた実験では、接着と上皮浸潤が著しく減少した。細胞外マトリックスに結合する能力は、細菌が体の免疫システムによる検出を回避するのに役立つ。[22]
ジフテリアの病変は、フィブリン、細菌細胞、炎症細胞からなる偽膜で覆われていることが多い。ジフテリア毒素は、タンパク質分解により、N末端断片A（触媒ドメイン）と断片B（膜貫通および受容体結合ドメイン）の2つの断片に分解される。断片Aは、伸長因子2のNAD+依存性ADPリボシル化を触媒し、真核細胞におけるタンパク質合成を阻害する。断片Bは細胞表面受容体に結合し、断片Aの細胞質への送達を促進する。[21]
細菌が一箇所に局在すると、増殖し始め、炎症性偽膜を形成します。口唇ジフテリアの患者では、偽膜が扁桃腺や付属器官、口蓋垂、軟口蓋、場合によっては鼻咽頭領域に成長します。上気道ジフテリアでは、偽膜は咽頭、喉頭、気管、気管支/細気管支に成長する可能性があります。偽膜は最初は白色ですが、後に壊死した上皮のために灰色がかった硬くなります。[21]
気管や気管支に偽膜が形成されると、気流の効率が低下します。時間が経つにつれて、気流の低下により肺胞内の拡散率が低下し、全身循環における酸素分圧が低下し、チアノーゼや窒息を引き起こす可能性があります。[21]
伝染 ; 感染
感染経路は呼吸器からの飛沫（咳やくしゃみなど）による人から人への接触ですが、まれに開いた傷や汚染された表面に触れることで感染することもあります。[10]
ワクチン
DTaP ワクチンは効果的にこの病気を予防し、米国では公教育や一部の職業に参加する場合に接種が義務付けられています (例外あり)。
ジフテリア菌に対する防御を提供するトキソイドワクチンの発明は、米国におけるこの細菌の感染率に劇的な変化をもたらした。ワクチンは1800年代初頭に初めて作られたが、1910年代初頭まで広く利用されることはなかった。国立健康栄養調査（NHANES）によると、米国でワクチンが広く使用されたため、「12歳から19歳の人の80％がジフテリアに対して免疫を持っていた」という。[23]
診断
呼吸器ジフテリア菌の診断は臨床所見に基づいて行われますが、非呼吸器ジフテリア菌は臨床的に疑われない場合があるため、臨床検査の方がより信頼できます。培養はジフテリア毒素の存在を確認または否定する最も正確な検査です。検査は感染の可能性がある部位、および病変や傷を綿棒で拭いて行われます。[24]
治療と予防
ジフテリア菌の毒素産生株が人体に感染すると、特に喉に有害な毒素を放出します。抗毒素は、さらなる害を防ぐために使用されます。抗生物質も感染と戦うために使用されます。ジフテリアに対して使用される一般的な抗生物質には、ペニシリンまたはエリスロマイシンが含まれます。ジフテリアに感染した人は、抗生物質を処方されてから少なくとも48時間は隔離する必要があります。感染力がなくなったことを確認するために、細菌が除去されていることを確認する検査が行われます。その後、病気のさらなる感染を防ぐためにワクチン接種が行われます。[25]
ジフテリアワクチンの普及により感染率が劇的に低下し、この病気の一次予防が可能になりました。ほとんどの人は、ジフテリア、破傷風、百日咳の予防効果のある3種混合ワクチンを接種しており、これは一般にDTaPまたはTdapワクチンとして知られています。DTaPワクチンは小児用で、Tdapワクチンは青年および成人用として知られています。[8]
米国では、乳児の親に通常5回の接種を含むDTaPワクチンの接種が推奨されています。これらのワクチンは腕または太ももから注射され、乳児が2か月、4か月、6か月、15〜18か月、そして4〜6歳のときに投与されます。[8]
ジフテリアワクチンに関連する可能性のある副作用には、「軽い発熱、不機嫌、眠気、または注射部位の痛み」が含まれます。まれではありますが、DTaPワクチンは、接種後数分以内にじんましんや発疹を引き起こすアレルギー反応を引き起こす可能性があります。[8]
遺伝学
ジフテリア菌のゲノムは、プラスミドを持たない2.5Mbpの単一の環状染色体から構成されています。[26]そのゲノムは極端な組成偏りを示し、末端よりも起点付近でG+Cが著しく高くなっています。[20]
ジフテリア菌のゲノムは、プラスミドを持たない単一の環状染色体である。これらの染色体は G+C 含有量が高く、それが遺伝的多様性の高さに寄与している。グアニンとシトシンの含有量が高いことは、細菌のゲノム全体にわたって一定ではない。約 740kb の領域付近に複製の終点があり、これが G+C 含有量の減少を引き起こす。他の細菌では、終点付近で G+C 含有量が減少することがよく見られるが、ジフテリア菌は、この現象がかなり顕著なゲノムである。染色体複製は、このゲノム内でこれが起こる方法の 1 つである。[20]
注記
- ^ 発音: / k ɔː ˈ r aɪ n ə b æ k t ɪər i ə m d ɪ f ˈ θ ɪər i i , - r ɪ n ə -/ 。
参考文献
- ^ Parte AC.「コリネバクテリウム」。LPSN。
- ^ Hoskisson PA (2018年6月). 「微生物プロファイル: ジフテリア菌 – 常にチャンスを掴む準備ができている古くからの敵」.微生物学. 164 (6): 865–867. doi : 10.1099/mic.0.000627 . PMC 6097034. PMID 29465341 .
- ^ Barksdale L (1970年12月). 「Corynebacterium diphtheriae とその関連菌」. Bacteriological Reviews . 34 (4): 378–422. doi : 10.1128 /br.34.4.378-422.1970. PMC 378364. PMID 4322195.
- ^ Ott L、 Möller J 、 Burkovski A（2022年3月）。「再出現病原体Corynebacterium diphtheriaeと宿主細胞との相互作用」。International Journal of Molecular Sciences。23 （ 6 ）：3298。doi ：10.3390/ ijms23063298。PMC 8952647。PMID 35328715。
- ^ ab Muthuirulandi Sethuvel DP、Subramanian N、Pragasam AK、Inbanathan FY、Gupta P、Johnson J、et al. (2019)。「インド産ジフテリア菌の臨床分離株におけるジフテリア毒素をコードするプロファージに関する知見」。Indian Journal of Medical Microbiology。37 ( 3): 423–425。doi : 10.4103/ijmm.IJMM_19_469。PMID 32003344。
- ^ abc Hadfield TL、McEvoy P、Polotsky Y、Tzinserling VA、Yakovlev AA (2000 年 2 月)。「ジフテリアの病理学」。感染症ジャーナル。181 (Suppl 1): S116–S120。doi : 10.1086/ 315551。PMID 10657202。
- ^ Clarke KE、MacNeil A、Hadler S、Scott C、Tiwari TS、Cherian T（2019年10月）。「ジフテリアの世界疫学、2000-20171」。新興感染症。25（10）：1834–1842。doi ：10.3201/ eid2510.190271。PMC 6759252。PMID 31538559。
- ^ abcd 「ジフテリア – 症状と原因」メイヨークリニック。 2022年11月17日閲覧。
- ^ Shariat N 、 Dudley EG (2014 年 1 月)。「CRISPR: 病原体のサブタイピングに使用される分子シグネチャ」。応用環境微生物学。80 (2): 430–439。Bibcode :2014ApEnM..80..430S。doi : 10.1128/AEM.02790-13。PMC 3911090。PMID 24162568 。
- ^ ab Sangal V、 Hoskisson PA (2016 年 9 月)。「ジフテリア菌の進化、疫学、多様性: 古くからの敵に対する新たな視点」( PDF )。感染、遺伝学、進化。43 : 364–70。Bibcode :2016InfGE..43..364S。doi :10.1016/j.meegid.2016.06.024。PMID 27291708 。
- ^ Freeman VJ (1951年6月)。「バクテリオファージ感染したジフテリア菌株の毒性に関する研究」。Journal of Bacteriology 61 (6): 675–688. doi :10.1128/JB.61.6.675-688.1951. PMC 386063 . PMID 14850426。
- ^ Freeman VJ、Morse IU (1952 年 3 月)。「バクテリオファージに感染したジフテリア菌の毒性株の毒性変化に関するさらなる観察」。Journal of Bacteriology 63 ( 3): 407–414。doi : 10.1128 / JB.63.3.407-414.1952。PMC 169283。PMID 14927573。
- ^ Mokrousov I (2009年1月). 「Corynebacterium diphtheriae: ゲノム多様性、集団構造、および遺伝子型の観点」.感染、遺伝学、進化. 9 (1): 1–15. Bibcode :2009InfGE...9....1M. doi :10.1016/j.meegid.2008.09.011. PMID 19007916.
- ^ Nester EW、Anderson DG、Roberts CE、Pearsall NN、Nester MT (2004)。『微生物学：人間の視点』（第4版）。ボストン：McGraw-Hill Education。ISBN 978-0-07-291924-0。
- ^ Breton D (1994年12月). 「[若年健常成人における心内膜炎を伴う非毒性ジフテリア菌敗血症。最初の症例と文献レビュー]」. Presse Médicale (フランス語). 23 (40): 1859–1861. PMID 7899317.
- ^ 「英国微生物学調査基準 - コリネバクテリウム種の同定」（PDF）。2023年12月12日。
- ^ 「ジフテリア感染症 | ホーム | CDC」www.cdc.gov 2017-04-10 2017-11-27閲覧。
- ^ Tyler R, Rincon L, Weigand MR, Xiaoli L, Acosta AM, Kurien D, et al. (2022年8月). 「米国テキサス州の猫における毒素産生ジフテリア菌感染症」.新興感染症. 28 (8): 1686–1688. doi :10.3201/eid2808.220018. PMC 9328917. PMID 35876749 .
- ^ 「ジフテリア」。MedlinePlus 。米国国立医学図書館。2017年11月27日閲覧。
- ^ abc セルデーニョ・タラガ、午前;エフストラティオウ、A.ドーバー、LG;ホールデン、MTG。パレン、M.サウスダコタ州ベントレー。ベスラ、GS;チャーチャー、C.ジェームズ、ケンタッキー州。デ・ゾイサ、A.チリングワース、T.クローニン、A.ダウド、L.フェルトウェル、T.ハムリン、N. (2003-11-15)。 「コリネバクテリウム ジフテリア NCTC13129 の完全なゲノム配列と分析」。核酸研究。31 (22): 6516–6523。土井：10.1093/nar/gkg874。ISSN 0305-1048。PMC 275568。PMID 14602910。
- ^ abcd ノースカロライナ州シャルマ、エフストラティオウ A、モクルソフ I、ムトレヤ A、ダス B、ラママーシー T (2019 年 12 月)。 "ジフテリア"。自然のレビュー。疾患プライマー。5 (1): 81.土井: 10.1038/s41572-019-0131-y。PMID 31804499。S2CID 208737335 。
- ^ Antunes CA、Sanches dos Santos L、Hacker E、Köhler S、Bösl K、Ott L、他 (2015 年 3 月)。「Corynebacterium diphtheriae の多機能毒性因子 DIP0733 の特性」。微生物学 。161 ( Pt 3): 639–647。doi : 10.1099/mic.0.000020。PMID 25635272。
- ^ Stratton K、Ford A、Rusch E、Clayton EW、他 (医薬品の副作用審査委員会) (2011-08-25)。ジフテリアトキソイド、破傷風トキソイド、無細胞百日咳ワクチン含有ワクチン。全米科学アカデミー出版 (米国)。
- ^ 「診断、治療、合併症 | CDC」www.cdc.gov 2022-09-09 2022-11-18閲覧。
- ^ 「ジフテリア：原因、症状、治療、予防」クリーブランドクリニック。 2022年10月26日閲覧。
- ^ セルデーニョ＝タラガ AM、エフストラティオウ A、ドーバー LG、ホールデン MT、パレン M、ベントレー SD、他。 (2003 年 11 月)。 「コリネバクテリウム ジフテリア NCTC13129 の完全なゲノム配列と分析」。核酸研究。31 (22): 6516–6523。土井：10.1093/nar/gkg874。PMC 275568。PMID 14602910。
参照
外部リンク
- CoryneRegNet —コリネバクテリア転写因子と制御ネットワークのデータベース
- ジフテリア菌ゲノム
- BacDive におけるジフテリア菌の標準株 – 細菌多様性メタデータ
