化膿レンサ球菌は、 レンサ球菌 属に属するグラム陽性 、好気性細菌 の一種 です。これらの細菌は細胞外に 存在し、運動性も芽胞形成能もない球菌 (丸い細胞)からなり、連鎖状に連結する傾向があります。ヒトにとって臨床的に重要であり、皮膚常在菌叢 のまれではあるものの通常は病原性があり、 A群レンサ球菌感染症を 引き起こす可能性があります。S . pyogenesは ランスフィールド A群抗原を 保有する主要な種であり、しばしばA群 レンサ球菌 ( GAS )と呼ばれます。そのため 、A群(β溶血性) レンサ球菌 という名称も使用されます。 [ 1 ]
種名は、ギリシャ語で「鎖」(streptos )を意味する言葉と、ベリー(coccus [ kokkos からラテン語化])と膿 (pyo )形成(genes )を意味する言葉に由来しており、この細菌によって引き起こされる感染症の多くが膿を生成するためです。Staphylococcus spp. と Streptococcus spp. を区別する主な基準はカタラーゼ 試験です 。Staphylococcusは カタラーゼ陽性ですが、Streptococcus はカタラーゼ陰性です。[ 2 ] S. pyogenes は 新鮮な血液寒天培地で培養 できます。PYR 試験により 、Streptococcus pyogenes は他の形態的に類似した β 溶血性連鎖球菌(S. dysgalactiae subsp. esquismilis を含む)と区別できます。S . pyogenes は 陽性の試験結果を示します。[ 3 ]
世界中で毎年推定7億件のGAS感染症が発生しています。これらの感染症の全体的な死亡率は0.1%未満ですが、65万件以上が重症で侵襲性であり、これらの症例の死亡率は25%です。[ 4 ] 早期の認識と治療が重要であり、診断の失敗は 敗血症 や死につながる可能性があります。[ 5 ] [ 6 ] S. pyogenesは、その種の 毒素 への曝露によって引き起こされる猩紅熱 の原因として、臨床的にも歴史的にも重要です。[ 7 ]
細菌学 ヒト好中球 (青色)による貪食過程 における化膿レンサ球菌 (オレンジ色)の擬似カラー走査型電子顕微鏡 画像
溶原性 S. pyogenes のすべての株は、ゲノム内に1 つ以上のバクテリオファージ を保有しているため、ポリリソジェン化されています。 [ 15 ] ファージの中には欠陥のあるものもあるかもしれませんが、場合によっては活性ファージが他のファージの欠陥を補うこともあります。[ 16 ] 一般的に、疾患中に分離されたS. pyogenes 株のゲノムは90% 以上同一であり、保有するファージによって異なります。[ 17 ]
バイオフィルムは 、S. pyogenes や他の細菌細胞が互いにコミュニケーションをとるための手段です。バイオフィルム内では、複数の目的 (宿主の免疫系に対する防御など) のための遺伝子発現がクオラムセンシング によって制御されています。[ 34 ] GAS のバイオフィルム形成経路の 1 つは Rgg2/3 経路です。これは、クオラムセンシングフェロモン、別名オートインデューサーである SHP (短い疎水性ペプチド) を制御します。SHP は未成熟なフェロモンに翻訳され、成熟した活性型に到達するために、まず細胞内のメタロプロテアーゼ酵素によって、次に細胞外空間で処理を受ける必要があります。細胞外への輸送方法と細胞外処理因子はまだ不明です。成熟した SHP フェロモンは、膜貫通タンパク質であるオリゴペプチド透過酵素を介して、近くの細胞や元の細胞に取り込まれます。[ 34 ] 細胞質では、フェロモンは Rgg2/3 経路で 2 つの機能を持ちます。まず、SHP の産生を抑制する転写調節因子である Rgg3 の活性を阻害します。次に、Rgg3 に対して拮抗作用を持ち、SHP の産生を増加させる別の転写調節因子である Rgg2 に結合します。SHP が自身の転写活性化因子を活性化することで、クオラムセンシングペプチドの産生に共通する正のフィードバック ループが形成されます。これにより、フェロモンが大量に迅速に産生されます。SHP の産生はバイオフィルムの生合成を増加させます。[ 34 ] GAS は相反する効果を持つ経路を利用してバイオフィルムの形成と分解を切り替えていることが示唆されています。Rgg2/3 経路はバイオフィルムを増加させますが、RopB 経路はバイオフィルムを破壊します。 RopBは、病原性因子として作用するシステインプロテアーゼであるSpeB(連鎖球菌発熱性外毒素B)を直接活性化する別のRgg様タンパク質(Rgg1)です。この経路がない場合、バイオフィルム形成が促進されますが、これはプロテアーゼ分解フェロモンの欠如、または他のRgg2/3経路の拮抗作用による可能性があります。[ 34 ]
病理学 S. pyogenesは 、軽度の表在性皮膚感染症から生命を脅かす全身性疾患まで、多くのヒト疾患の原因となる。[ 35 ]
咽頭に感染した場合、化膿レンサ球菌(S. pyogenes)は 咽頭炎、 いわゆる連鎖球菌性咽頭炎を引き起こします。まれに、連鎖球菌性咽頭炎が猩紅熱 と呼ばれる状態に進行することがあります。この病気で最も顕著な症状は、舌にイチゴのような発疹が現れることです。
皮膚の感染症は軽度から生命を脅かすものまで様々です。S . pyogenes の表在性感染症には、水疱を伴わない局所的な皮膚感染症 (膿痂疹 ) が含まれます。丹毒 と蜂窩織炎は 、皮膚の深層におけるS. pyogenes の増殖と側方への拡散を特徴とします。皮膚の下の筋膜における S. pyogenes の 侵入と増殖は、生命を脅かす外科的緊急事態である壊死性筋膜 炎につながる可能性があります。[ 36 ] [ 37 ]
S. pyogenes による膣のコロニー形成は、状況に応じていくつかの病気を引き起こす可能性があります。この細菌は、母親の産褥熱 [ 38 ] および新生児の感染症 [ 39 ] の主な原因です。新生児は、髄膜炎 など、成人ではまれにしか見られない感染症のいくつかの形態にかかりやすいです。[ 40 ] [ 41 ] S. pyogenes によって産生される毒素は、生命を脅かす緊急事態である連鎖球菌性毒素性ショック症候群 を引き起こす可能性があります。[ 2 ]
多くの病原性細菌と同様に、S. pyogenes は 健康な人の呼吸器系に定着しても病気を引き起こさず、呼吸器微生物叢の共生 菌として存在することができます。一部の集団では、上気道の混合微生物叢 の一部として一般的に見られます。体内にこの細菌が存在しても病気の兆候がない人は、無症状キャリア として知られています。[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] ウイルス性呼吸器感染症など、宿主の免疫系が弱まると、この細菌は病気を引き起こし始め、S. pyogenes の 重複感染 につながる可能性があります。[ 43 ] [ 44 ]
S. pyogenes は 、感染後の「非化膿性」(局所的な細菌増殖や膿の形成を伴わない)症候群という形でも疾患を引き起こすことがあります。これらの自己免疫 介在性の合併症(後遺症 )は、感染のごく一部に発生し、リウマチ熱 や急性感染後糸球体腎炎 などが含まれます。どちらの病態も、最初の連鎖球菌感染から数週間後に現れます。S . pyogenes 感染は、一般的に 1 つ以上の細菌毒素 の放出と関連しています。咽頭感染からのエンドトキシンの放出は、猩紅熱の発症と関連しており、それがリウマチ熱につながる可能性があります。[ 7 ] リウマチ熱は、連鎖球菌性咽頭炎 のエピソード後に関節や心臓の炎症が起こることを特徴としています。急性糸球体腎炎、すなわち腎糸球体 の炎症は、連鎖球菌性咽頭炎や皮膚感染に続いて起こることがあります。[ 45 ]
培養特性、生化学的特性、および表現型特性血液寒天培地 でβ溶血を 示すS. pyogenes 化膿レンサ球菌(S. pyogenes) は、栄養豊富な培地、特に5%ヒツジ血液寒天培地で最もよく増殖します。この培地は、菌の栄養要求を満たし、溶血を視覚的に観察することを可能にします。コロニーは通常約0.5~1mmの大きさで、 β溶血帯 (赤血球 の完全破壊 )が大きく広がります。臨床における化膿レンサ球菌の 培養は、熱に不安定な毒素であるストレプトリシンOの産生を促進するため、しばしば嫌気条件下で行われます。
主要な臨床検査 カタラーゼテスト バシトラシン感受性 PYRテスト: 陽性。形態的に類似したB群、C群、G群レンサ球菌からGASを鑑別する。 ランスフィールド・グループ β溶血 広い阻止円。GASとアンギノサス群連鎖球菌(ランスフィールドA抗原を持つ場合がある)を鑑別する。
ワクチン S. pyogenes を含む数種類の連鎖球菌 に対する多価不活化ワクチン「vacuna antipiogena polivalente BIOL」があります。5週間の連続投与が推奨されています。2~4日間隔で2週間に1回投与します。このワクチンは Instituto Biológico Argentino によって製造されています。[ 48 ]
他にも開発中のワクチン候補があり、ワクチン候補ペプチドはStreptInCorと呼ばれている。[ 49 ]
アプリケーション
バイオナノテクノロジー 多くのS. pyogenes タンパク質は独自の特性を持っており、近年では、非常に特異的な「スーパーグルー」[ 50 ] [ 51 ] や抗体療法 の有効性を高める方法[ 52 ] の製造に利用されている。
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外部リンク Bac Dive (細菌多様性メタデータベース)における化膿レンサ球菌 のタイプ株自然界にヒントを得たCRISPR酵素の発見がゲノム編集を大きく拡大。掲載元:SciTechDaily。2020年6月16日。情報源:マサチューセッツ工科大学メディアラボ。