インフルエンザ菌

H. influenzae は、約 0.3 マイクロメートルから 1 マイクロメートルの小さなグラム陰性細菌です。 ^{[ 12 ]}他のグラム陰性細菌と同様に、H. influenzae は、リポ多糖を含む外膜に囲まれた薄いペプチドグリカン層を持っています。^{[ 13 ]} H. influenzaeの一部のタイプは、保護と定着を助けるために外膜の周りに多糖カプセルを持っています。 ^{[ 14 ]}この細菌は多形性であり、細菌の形状は様々ですが、通常は球桿菌または桿菌です。^{[ 15 ]} H. influenzaeは、ヒトの鼻咽頭に付着するように特殊化された線毛を持っています。H . influenzaeの線毛は、 E. coliの線毛とは異なり、ほどけにくく、咳やくしゃみをしたときに排出されないように、より強力な付着を可能にします。^{[ 16 ]}非型別または非莢膜型のインフルエンザ菌の少数派は、線毛、接着因子、またはHiaおよびHapタンパク質などのさまざまな付着技術を利用している。^{[ 17 ]}細菌は線毛を持っているが、それらは従来の運動や運動性には使用されず、細菌は依然として非運動性であると考えられている。^{[ 18 ]}

H. influenzae菌の細胞壁には、付着やコロニー形成のためのオートトランスポーターと呼ばれる様々なタンパク質が含まれています。H . influenzae は粘液層や非線毛上皮細胞への結合を好みますが、これは細胞壁の Hap𝘴 オートトランスポーターが上皮内の未知の受容体と結合することによって促進されます。^{[ 19 ]} Hap𝘴 オートトランスポーターは、細菌の微小コロニーの形成も促進します。これらの微小コロニーは、中耳炎や肺炎などの感染症の原因となるバイオフィルムなど、体内の様々なバイオフィルムの形成に関与していると考えられます。 ^{[ 19 ]}

ペニシリン結合タンパク質（PBP）は、ペプチドグリカン代謝の段階を触媒します。細胞壁の構築と修飾に必要な重要なプロセスを実行します。^{[ 20 ]}これらのタンパク質は、ペニシリンやその他のβ-ラクタム系抗生物質がPBPに結合することによって阻害される標的であり、そのためその名前が付けられています。 ^{[ 21 ]}抗生物質耐性のH. Influenzae分離株の中には、β-ラクタマーゼを産生してこれらの抗生物質を分解することにより、β-ラクタムの作用に抵抗する改変されたPBPを含むものがあります。この耐性は、N526K変異、またはR517H置換と別の未知の変異の組み合わせによるものと考えられます。R517H置換単独ではペニシリンに対する親和性が低下しなかったため、単独では耐性を引き起こすことはできません。^{[ 20 ]} 1970年代にβ-ラクタマーゼが出現したことで、重症インフルエンザ菌感染症の治療薬がアンピシリンからセファロスポリンに変更されましたが、ペニシリン結合タンパク質3（PBP3）のトランスペプチダーゼドメインの変化により、セファロスポリンに対する耐性がさらに生じています。^{[ 22 ]}

H. influenzae分離株は当初、カプセル化（細胞外多糖層、細菌カプセルを持つ）または非カプセル化のいずれかに分類されました。カプセル化株は、カプセル内の多糖類のタイプに対する免疫応答に基づいてさらに分類されました。一般的に認識されている 6 つのカプセル化H. influenzaeのタイプは、a、b、c、d、e、および f です。^{[ 23 ]} H. Influenzaeタイプ b、別名 Hib は最も一般的な形態で、ポリリボシルリビトールリン酸（PRP）カプセルによって識別され、主に子供に見られます。^{[ 24 ]}タイプ a、e、および f はまれに分離され、タイプ d および c はまれに分離されます。非カプセル化株は、カプセル化グループよりも遺伝的に多様です。^{[ 25 ]}非カプセル化株は、カプセル血清型がないため、非型別可能（NTHi）と呼ばれます。しかし、現在ではすべてのH. influenzae分離株は、マルチローカスシーケンスタイピングやその他の分子生物学的手法によって分類できる。ほとんどのNTHi株は、上気道、下気道、生殖器、結膜（眼の粘膜）の正常なヒト常在菌叢の一部と考えられている。^{[ 24 ]}

H. influenzae は解糖にEmbden–Meyerhof–Parnas (EMP) 経路を、異化ではなく同化であるペントースリン酸経路を利用します。クエン酸回路は不完全で、完全な機能を持つ回路に存在するいくつかの酵素が欠けています。TCA 回路に欠けている酵素は、クエン酸シンターゼ、アコニット酸ヒドラターゼ、およびイソクエン酸デヒドロゲナーゼです。^{[ 26 ]} H. influenzae は好気性環境と嫌気性環境の両方、およびさまざまな pH の環境で発見されています。^{[ 27 ]}

rec1遺伝子（ recAのホモログ）に欠陥のあるH. influenzae変異体は、酸化剤である過酸化水素によって殺されやすい。^{[ 30 ]}この発見は、rec1の発現が酸化ストレス条件下でのH. influenzaeの生存に重要であることを示唆している。rec1はrecAのホモログであるため、おそらくDNA損傷の組換え修復において重要な役割を果たしている。したがって、H. influenzaeは、酸化DNA損傷の組換え修復によって、宿主の食細胞によって産生される活性酸素種からゲノムを保護している可能性がある。^{[ 31 ]}染色体の損傷部位の組換え修復には、rec1に加えて、2番目の相同な損傷の​​ないDNA分子が必要である。個々のH. influenzae細胞は、形質転換の過程によって他の細胞から相同DNAを取り込むことができる。H. influenzaeにおける形質転換には少なくとも 15 個の遺伝子産物が関与しており、^{[ 10 ]}常在染色体のDNA 損傷を修復するための適応である可能性が高い。 ^{[ 32 ]}

H. influenzaeの細菌培養は寒天培地で行われます。最も強い増殖は、CO ₂を豊富に含むインキュベーター内で37 °C のチョコレート寒天培地で見られます。^{[ 33 ]}培養に最適な CO _{2濃度は約 5% です。} ^{[ 34 ]}ただし、ヘミンとニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD)を添加した脳心臓浸出液寒天培地でも十分な増殖が見られることがよくあります。 

H. influenzaeのコロニーは、凸状で滑らかで淡い灰色または透明なコロニーとして現れ、軽い臭いがあります。^{[ 34 ]} H. influenzae は、赤血球からこれらの因子を放出する他の細菌が存在する場合にのみ血液寒天培地で増殖し、これらの細菌の周囲に「衛星」コロニーを形成します。たとえば、H. influenzae は血液寒天培地上のStaphylococcus aureusの溶血帯で増殖します。S . aureusによる細胞の溶血により、増殖に必要な NAD が放出されます。H . influenzae は、これらの領域に栄養素がないため、S. aureusの溶血帯の外側では増殖しません。 ^{[ 35 ]}

呼吸器感染症の臨床的特徴としては、ウイルス感染症に似た上気道感染症の初期症状が挙げられ、通常は微熱を伴います。これは数日のうちに下気道に進行し、喘鳴を伴う気管支炎に似た特徴を示すことがよくあります。痰は喀出が困難で、灰色またはクリーム色をしていることが多いです。咳は適切な治療を行わないと数週間続くことがあります。多くの症例は、ペニシリンや第一世代セファロスポリンに反応しない胸部感染症を呈した後に診断されます。胸部X線検査で肺胞の浸潤が確認できます。^{[ 36 ]}

侵襲性インフルエンザ菌感染症（血流や体内組織に広がった感染症）の臨床診断は、通常、無菌部位から採取した臨床検体を用いた細菌培養、ラテックス粒子凝集試験、またはポリメラーゼ連鎖反応試験によって確認される。この点において、鼻咽頭腔や咽頭から培養されたインフルエンザ菌は、インフルエンザ菌感染症を示すものではない。なぜなら、これらの部位は無病者にも定着しているからである。^{[ 37 ]}

特異性は高いものの、H. influenzaeの細菌培養は感度が低い。サンプル採取前に抗生物質を使用すると、同定が可能になる前に細菌が死滅するため、分離率が大幅に低下する。^{[ 38 ]}最近の研究では、 H. influenzae は高度に特殊化された栄養素スペクトルを使用し、乳酸が好ましい炭素源であることが示されている。 ^{[ 39 ]}

多くの微生物は宿主生物内に定着します。定着とは、微生物が宿主内で相互作用することなく増殖を続け、目に見える病気や感染の兆候を引き起こさない状態を指します。H . influenzae は、成人と幼児では異なる定着様式を示します。この細菌は幼児に急速に定着するため、幼児は同じ細菌の複数の株を保有する可能性があります。成人になると、この細菌は成人ではそれほど積極的に定着しないため、人間は1つの株しか保有しない可能性が高くなります。ほぼすべての乳児は、生後1年以内にこの細菌に定着します。^{[ 17 ]}

H. influenzaeは一般的に人体の中や表面に存在しますが、さまざまな乾燥した硬い表面でも最大 12 日間生存できます。^{[ 44 ] [ 45 ]} H. influenzae のほとんどの株は日和見病原体です。つまり、通常は病気を引き起こすことなく宿主内に生息しますが、他の要因 (ウイルス感染、免疫機能の低下、アレルギーなどによる慢性炎症組織など) が機会を作り出した場合にのみ問題を引き起こします。H. influenzae は、三量体オートトランスポーター接着因子を使用して宿主細胞に付着することで宿主に感染します。^{[ 46 ]}

インフルエンザ菌感染症の病原性は完全には解明されていませんが、喉頭蓋炎などの症状を引き起こす血清型である被膜型b型（Hib）のポリリボシルリビトールリン酸（PRP）カプセルの存在が病原性の主要な要因であることが知られています。^{[ 47 ]}被膜により、非免疫宿主における貪食作用および補体介在性溶解に抵抗することができます。被膜を持たない株はほとんどの場合侵襲性が低いですが、ヒトに炎症反応を引き起こし、多くの症状につながる可能性があります。Hib結合型ワクチンによるワクチン接種はHib感染の予防に有効ですが、NTHi株による感染は予防できません。^{[ 48 ]}

H. influenzae は、肺炎、中耳炎、喉頭蓋炎（喉の腫れ）、眼感染症、血流感染症、髄膜炎などの呼吸器感染症を引き起こす可能性があります。また、蜂窩織炎（皮膚感染症）、感染性関節炎（関節の炎症）^{[ 49 ]}、非淋菌性尿道炎（NGU）^{[ 50 ] [ 51 ]を引き起こす可能性もあります。}

インフルエンザ菌による自然感染性疾患は、ヒトのみに発生するようです。5歳未満の健康な小児では、[Hib]ワクチン導入前は、インフルエンザ菌b型が重篤な感染症の80%以上を占めていました。 ^{[ 52 ]}乳幼児では、インフルエンザ菌b型（Hib）は菌血症、肺炎、喉頭蓋炎、急性細菌性髄膜炎を引き起こします。^{[ 53 ]}時には、蜂窩織炎、骨髄炎、感染性関節炎を引き起こすこともあります。新生児感染症の原因の一つです。^{[ 54 ]}

米国では1990年以降、Hibワクチンが日常的に使用されているため、小児における侵襲性Hib疾患の発生率は10万人あたり1.3人に減少しています。 ^{[ 53 ]}しかし、ワクチンが広く使用されていない発展途上国では、Hibは乳幼児や小児の下気道感染症の主要な原因となっています。莢膜を持たないインフルエンザ菌株はHibワクチンの影響を受けず、小児に中耳炎、結膜炎、副鼻腔炎を引き起こし、肺炎とも関連しています。^{[ 53 ]}