病原体の発見

病気の原因となる病原体 の発見は、医学の分野で重要な活動です。多くのウイルス、細菌、原生動物、真菌、蠕虫（寄生虫）、プリオンが、確定病原体または潜在病原体として特定されています。米国では、 1995年に開始された疾病管理予防センターのプログラムにより、感染が原因と考えられるものの既知の病原体との関連が特定できなかった、生命を脅かす病気の患者が100人以上特定されました。^[1]病原体と疾患の関連は複雑で議論の多いプロセスであり、場合によっては、その解明に数十年、あるいは数世紀もかかります。

病原体の特定を妨げる要因として特定されているものには、以下のものがあります。

1. 動物モデルの不足：動物への実験的感染は、病原性を証明するための基準として使用されてきましたが、一部の病原体（ヒトにのみ病気を引き起こすコレラ菌など）については、動物モデルが存在しません。動物モデルが利用できない場合は、科学者が自分自身または他の人に感染させて、生物の病原性を判断することがあります。^[2]

2. 病気に関する既存の理論：病原体が十分に認識される前は、科学者は感染の症状を毒物学的、心理学的、遺伝学的原因など他の原因に帰することがある。病原体が病気と関連付けられると、研究者はこれらの既存の理論を覆すことが困難であると報告している。^{[3] [4]}

3. 病原性の多様性：病原体による感染は宿主にさまざまな反応を引き起こす可能性があり、感染と病原体の関係を示すプロセスを複雑にします。^[5]一部の感染症では、症状の重症度は宿主の特定の遺伝的特徴に依存することが示されています。^{[6] [7]}

4. 見た目は似ているが異なる行動をする生物：顕微鏡で見ると病原体と同一に見える無害な生物が存在する場合があり、発見のプロセスが複雑になる。^[8]

5. 研究努力の不足：病原体に関する研究者の数が少ないため、研究の進展が遅いとされている。^[9]

コレラ菌は汚染された水を介して感染します。^[10]摂取されると、細菌は宿主の腸管に定着し、毒素を産生して体液を腸壁に沿って流します。治療が行われない場合、脱水症状により2～3時間で死に至る可能性があります。^[11]

感染性の原因が発見される前は、コレラの症状は患者の体内の胆汁の過剰によって引き起こされると考えられていた。^[12]コレラという病気の名前は、胆汁を意味するギリシャ語のχολήに由来している。この理論は体液説と一致し、瀉血などの医療行為につながった。^[12]この細菌は、1849年にガブリエル・プーシェによって初めて報告された。彼はコレラ患者の便からこの細菌を発見したが、彼はこの存在の重要性を理解していなかった。^[13]コレラ菌の重要性を理解した最初の科学者は、イタリアの解剖学者フィリッポ・パチーニであり、彼は1854年に「コレラの顕微鏡的観察と病理学的推論」でこの生物の詳細な図を発表した。^[4]彼は1866年、1871年、1876年、1880年にさらに論文を発表したが、科学界からは無視された。^[4]彼は細菌が下痢を引き起こす仕組みを正確に説明し、効果的であることがわかった治療法を開発した。^[4]ジョン・スノーの疫学地図は広く認知され、ブロード・ストリートのポンプのハンドルの撤去につながったが（例： 1854年のブロード・ストリートのコレラ流行）、1874年には21か国の科学者代表が満場一致で、コレラは瘴気、つまり空気中に漂う不健康な物質の雲からの環境毒素によって引き起こされると決議した。^[14] 1884年、ロベルト・コッホはコレラの原因物質としてコレラ菌を再発見した。一部の科学者はこの新理論に反対し、それを反証するためにコレラの培養物を飲んだ者もいた。

コッホは 1884 年にコレラ菌の発見を発表しました。彼の結論は、コレラ患者の便に特異な「コンマ菌」が常に見つかっていることと、この微生物が他の人の便に存在しないことに基づいていました。実験動物で典型的なコレラを再現することは不可能でした。当時、病気の「細菌説」はまだ一般に受け入れられておらず、コッホの発表は相当な懐疑的な反応を示しました。特に、同様の「コンマ菌」がコレラに罹っていない人の便に時々見つかることや、井戸水や川の水、チーズなど、他のあらゆる環境にも見つかることがわかったため、懐疑的な反応が強まりました。現在では、これらがビブリオの腐生菌種であり、培養法や免疫学的方法によってコレラ菌と区別できることがわかりました。しかし、コッホの意見の正しさは、コッホの微生物の病因的関係を疑ったフォン・ペッテンコファーとエメリッヒによって劇的に実証された。彼らはコッホの微生物の培養物をわざと飲んだのである。フォン・ペッテンコファーは一時的な下痢を起こしただけだったが、エメリッヒは典型的な重度のコレラ発作に襲われた。

—  AT Henrici著『細菌の生物学』DC Heath and Company、1939年。ASIN B00085GABK、

フォン・ペッテンコファーは、培養物を摂取してもコレラを発症しなかったことから、コレラ菌が無害であることの証拠であると考えた。プーシェがコレラ菌を発見した1849年から1891年ま​​での間に、ヨーロッパとロシアではコレラが大流行し、100万人以上が死亡した。^[15] 1995年、研究者らはサイエンス誌に、なぜ一部の人が症状を示さずにコレラに感染するのかを説明する研究を発表した。これはペッテンコファーが発症しなかった理由を説明できるかもしれない。^[6]この研究では、一部の人々の一連の遺伝子変異がコレラ毒素への耐性を与えていることが示されたが、これらの変異には代償が伴う。変異が多すぎると、嚢胞性線維症を発症する。これは治癒不能で、多くの場合は致命的な遺伝性疾患である。^[要出典]

ジアルジア症は、原虫であるランブル鞭毛虫の感染によって引き起こされる病気です。ジアルジアに感染すると、下痢、ガス、腹痛などの症状が現れることがあります。治療しないと、慢性化することもあります。小児の場合、慢性ジアルジア感染は発育不全や知能低下を引き起こすことがあります。 ^[16]ジアルジア感染は現在、世界的に病気として認識されており、医師は抗原虫薬を用いて治療します。2002年以降、ジアルジア症の症例は米国疾病管理予防センター（CDC）の報告対象疾患スプレッドシートに従って、CDCに報告する必要があります。^[17]米国国立衛生研究所の消化管寄生虫研究所は、ジアルジアをほぼ独占的に研究しています。^[要出典]

しかし、ジアルジアは1681 年に発見されてから、ジアルジアの感染が慢性下痢の治療可能な原因であること が完全に認められるようになった 1970 年代まで、非常に長い期間にわたって出現しました。

ジアルジア・ランブリアは、レーウェンフック（1681）が自らの下痢便からこの寄生虫を発見したことで初めて発見された。長い間、無害な常在菌と考えられていたが、近年では、外国への旅行者、国内で汚染された水を飲んだ人、保育園の子供、同性愛者の男性が感染することが多い腸疾患の原因であることが認識されている。これは米国で最も一般的な病原性腸内寄生虫であり、寄生虫検査のために州の公衆衛生研究所に提出された便検体の 4% で発見されている。米国でジアルジア症の重要性が高まっていることを証明するものとして、環境保護庁が後援するジアルジア症に関するシンポジウムが1978 年秋に開催された。^[5]

—  JWスミス著『ジアルジア症』1980年

現代におけるジアルジアの病原性に関する最初の証拠のいくつかは、第二次世界大戦中に兵士が抗原虫薬キナクリンでマラリア治療を受けた際に、下痢が消え、便サンプルからジアルジアが消えたことで得られた。1954年、RC・レントルフ博士は囚人のボランティアにジアルジアを感染させる実験を行った。^[18]実験では、一部の囚人の排便習慣に変化が見られたが、彼はこれをジアルジア感染と決定的に結び付けることはできないと結論付け、またすべての囚人からジアルジアが自然に排除されたことも示した。彼の実験は1978年に開催されたEPAシンポジウム「ジアルジア症の水系感染に関するシンポジウム」で説明された。

[...] 我々はまた、当時は一般には人間に侵入する病原性寄生虫とは考えられていなかったジアルジア・ランブリアも含めた。ジアルジアは1950年代には子供に下痢を引き起こすことがあると考えられていたが、その出現は非常に一般的であり、成人では臨床症状がほとんど見られなかったため、ほとんどの人が非病原体とみなしていた。その結果、我々は囚人をジアルジアにさらしても安全だと感じた。^[18]

—  1978 年 EPA シンポジウム「ジアルジア症の水媒介感染に関するシンポジウム」で要約された RC レントルフ博士の研究結果

1954年から1955年にかけて、オレゴン州（米国）でジアルジア感染症の発生があり、5万人が罹患した。 ^[19]このことはライル・ヴィージー博士の論文に記録されているが、15年後にニューイングランド医学ジャーナルに掲載された。論文の中でヴィージー博士は、この流行に関する自分の論文の出版元を見つけることができなかったと述べている。この論文は1979年にEPAシンポジウムの議事録で再掲載され、そのバージョンにはオレゴン州保健局長の次の発言が引用されており、1954年当時も保健当局はジアルジアによる下痢を他の原因によるものとしていたことを示唆している。

原因不明のウイルスが最も可能性の高い病原体と思われるが、患者の便中にジアルジア・ランブリア嚢胞が異常に多く存在することは記録に値すると思われる。 ^[19]

— オレゴン州保健委員会が1954年から1955年にかけてのジアルジア症の流行についてコメントした内容。Veazie、1979年に引用。

胃潰瘍の大半の原因は、ヘリコバクター・ピロリ菌の感染である。この発見は、1983年に研究結果を発表したオーストラリアの胃腸科医、バリー・マーシャル博士とJ・ロビン・ウォーレン博士によるものとされている。この2人は2005年にその研究でノーベル賞を受賞した。それまでは、胃潰瘍の原因が何なのかは誰もわかっていなかったが、「ストレス」が一因になっているというのが一般的な考えだった。一部の研究者は、潰瘍は心身症であると示唆した。^{[20] [21] [22]}

マーシャル博士は著書『H.ピロリの先駆者たち』の中で、他の医師らが1892年には早くもH.ピロリ感染の証拠を提示していたと記している。 ^[3]マーシャルは、それ以前の報告は既存の考えと矛盾していたため無視されたと書いている。H .ピロリについての最初の記述は1892年にジュリオ・ビゾゼロによるもので、彼は犬の胃の中に酸耐性細菌が生息しているのを特定した。後に、胃の中には細菌は生息できないという説が提唱された。^[3]この説には科学的根拠はないが、科学者らにとっては障害となり、胃潰瘍の感染性原因の探究を阻むこととなった。1940年、2人の医師、A・ストーン・フリーバーグ博士とルイス・E・バロン博士が、胃潰瘍のある消化器科患者の約半数にらせん状の細菌が見つかったという論文を発表した。ギリシャの医師ジョン・リクディス博士は、胃潰瘍を感染症として治療した最初の医師の一人です。1960年から1970年にかけて、彼はアテネで1万人以上の潰瘍患者を抗生物質で治療しました。^[23]リクディスは自分の研究結果を論文にまとめようとしましたが、従来の理論と矛盾していたため、彼の研究結果は公表されませんでした。^[3]リクディスの経験に続いて、1975年には十二指腸潰瘍の境界に生息するらせん状の細菌を含む論文がGut誌に発表されました。 ^[24]スティアーの研究結果の医学的重要性は無視されましたが、彼は「主に趣味として、H.ピロリ菌に関する論文を発表し続けました。」 ^[3]

H. pyloriは、胃潰瘍を引き起こさずに胃に感染する人もいます。無症候性のH. pyloriキャリアを調査する中で、研究者らは、患者がH. pyloriに感染すると胃酸の分泌が増加して潰瘍を引き起こすInterleuk-1 beta-31と呼ばれる遺伝形質を特定しました。この形質を持たない患者は、 H . pylori感染に反応して胃潰瘍を発症することはありませんが、感染すると胃がんのリスクが高まります。^[7]他の胃腸感染症の調査でも、症状は感染と宿主の特定の遺伝子変異との相互作用の結果であることが示されています。

大腸菌には様々な種類があり、そのいくつかは人間にも存在し無害です。毒素原性大腸菌（ETEC）は、人間に病気を引き起こすことが確認されている種類で、人間にとって有毒な物質を製造できる遺伝子を持っています。牛はその影響を受けませんが、牛の糞便で汚染された食物を人間が食べると、この菌が病気を引き起こす可能性があります。病原性大腸菌の報告は、1947年にはすでに医学文献に登場しています。^{[25]病気を引き起こす}大腸菌の変異体に関する出版物は、1950年代、60年代、70年代を通じて医学雑誌に定期的に登場し、^{[26] [27] [28] [29] [30]} 1970年代から人間と乳児の死亡例が報告されています。^{[31] [32] [33]}以前の報告にもかかわらず、病原性大腸菌が世間の注目を集めたのは1983年、CDCの研究者がETECを原因不明の出血性胃腸疾患の一連の発生の原因として特定した論文を発表したときでした。^[34]大腸菌の病原性変異体が以前に発表されていたにもかかわらず、研究者はETECを病原体として確立するのに大きな困難に直面しました。^[35]

エイズが初めて報告されたのは1981年6月5日で、CDCがロサンゼルスの同性愛男性5名にニューモシスチス・カリニ肺炎（現在でもPCPに分類されているが、ニューモシスチス・イロベチイが原因であることがわかっている）のクラスターが発生したことを記録した。^{[36]このウイルスの発見には数年にわたる研究を要し、1984年に米国}国立癌研究所のギャロ博士、パリのパスツール研究所のリュック・モンタニエ博士、カリフォルニア大学サンフランシスコ校のジェイ・レヴィ博士によって発表された。 ^[37]

しかし、HIV は 1981 年の CDC 報告よりずっと前から存在していました。最も古い HIV 感染の事例として知られている 3 つは次のとおりです。

1. 1959年に現在のコンゴ民主共和国に住む成人男性から採取された血漿サンプル。^[38]
2. 1969年にセントルイスで死亡した15歳のアフリカ系アメリカ人の少年の組織サンプルからHIVが発見された。^[39]
3. 1976年頃に死亡したノルウェー人船員の組織サンプルからHIVが発見された。^[40]

HIVには2つの種、HIV-1とHIV-2がヒトに感染する。HIV-1はより毒性が強く、より容易に感染するため、世界中でHIV感染の大部分の原因となっている。一方、HIV-2はそれほど容易に感染せず、主に西アフリカに限定されている。^[41] HIV-1とHIV-2はどちらも霊長類起源である。HIV-1の起源は、カメルーン南部に生息する中央チンパンジー（Pan troglodytes troglodytes）である。^{[42] HIV-2は、}ギニアビサウ、ガボン、カメルーンに生息する旧世界ザルのススマンガベイ（Cercocebus atys）が起源であることは確立されている。

HIVは、狩猟、屠殺、異種間性交渉など、霊長類との直接接触の結果として人間に感染した可能性が高いと推測されている。^[43]

シクロスポラは、発熱、下痢、嘔吐、および重度の体重減少を引き起こす胃腸病原体である。この病気は1989年にシカゴで発生し、米国の他の地域でも発生した。 ^{[35]しかし、CDCの調査では感染原因を特定できなかった。原因を発見したのは、ネパールの}カトマンズにある診療所の研究室長であるラマチャンドラン・ラジャ氏である。ラジャ氏は、なぜ地元住民や観光客が毎年夏に病気になるのかを解明しようとしていた。 ^[35]彼は、病気の患者の便サンプルの中に異常な外見の生物を発見した。しかし、診療所が生物のスライドをCDCに送ったところ、それは無害な藍藻類であることが判明した。多くの病理学者が以前にも同じものを見たことがあったが、患者の病気とは無関係として却下した。 ^[35]その後、この生物は特殊な種類の寄生虫であることが判明し、感染症の患者を助けるための治療法が開発されることになった。米国では、サイクロスポラ感染症はCDCの報告対象疾患表に従ってCDCに報告する必要がある。

新たな感染性因子を特定するプロセスは継続しています。ある研究では、すでに人口に病気を引き起こしている病原体が多数存在していますが、それらはまだ適切に特定されていないことが示唆されています。^[1]

最近出現した病原体の多くは消化管に感染します。例えば、CDCに報告しなければならない消化管原虫感染症は3つあります：^[46] ジアルジア、シクロスポラ、クリプトスポリジウム。これらはいずれも1970年代には重要な病原体として知られていませんでした。

図1は、米国とカナダの研究における胃腸内原虫の蔓延状況を示している。^{[45] [44]}これらの研究で最も蔓延している原虫は、一部の研究者によって新興感染症と考えられている。これは、医療および公衆衛生の分野で、ヒトの疾患におけるその重要性に関してコンセンサスがまだ存在しないためである。^{[47] [48]}研究者らは、病原性に関する意見の相違、信頼できる検査手順の欠如、信頼できる治療法の欠如により、原虫の治療が複雑になる可能性があることを示唆している。^{[49]研究者らは、これまでに発見された新病原体と同様に、これらの生物が}過敏性腸症候群など、原因が明らかになっていない疾患の原因となっている可能性があると報告している。^{[50] [51] [52]}

ディエントアメーバ・フラジリスは単細胞寄生虫で、大腸に感染して下痢、ガス、腹痛を引き起こします。オーストラリアの研究では、IBSの症状を呈する患者が実際にはディエントアメーバ・フラジリスに感染していたことが判明しまし。 ^[51]治療後、症状は解消しました。デンマークの研究では、感染性の胃腸疾患が疑われる患者群で、ディエントアメーバ・フラジリス感染の発生率が高いことが判明しました。 [ 53 ^]この研究では、感染を特定するには特別な方法が必要になる可能性も示唆されています。

ブラストシスティスは大腸に感染する単細胞の原生動物である。感染した患者は腹痛、便秘、下痢の症状を示すと医師は報告している。^{[54] [55] [56]ある研究では、IBS患者の43％が}ブラストシスティスに感染していたのに対し、対照群では7％であった。^{[49]別の研究では、}ブラストシスティスが特定できなかったIBS患者の多くが、この生物に対する強い抗体反応を示したことがわかった。これは、検出が困難な特定の感染症を診断するために使用される一種の検査である。^[52]他の研究者も、一部の人々では感染を特定するには特別な検査技術が必要になる可能性があると報告している。^[57]一部の科学者は、IBS患者が原生動物感染症を患っているという発見は重要であると考えているが、他の研究者は、感染症の存在は医学的に重要ではないと考えていると報告している。^[47]研究者らは、実験室培養研究において、また患者での経験において、この感染症は一般的な原虫治療に耐性を示す可能性があることを報告している。[49] そのため、ブラストシス^{ティス感染}症を特定しても、患者にとってすぐに役立つとは限らない。2006年に米国で行われた胃腸感染症の研究では、ブラストシスティス感染症が同国における原虫性下痢の主な原因となっていることが示唆された。^[44] 2006年にカナダで行われた研究では、患者で最も多く確認された原虫感染症はブラストシスティスであった。 ^[45]

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