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病気を引き起こす病原体 の発見は、医学分野における重要な活動です。多くのウイルス、細菌、原虫、真菌、蠕虫（寄生虫）、プリオンが、確定または潜在的な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、感染性疾患が原因と考えられるものの、既知の病原体と関連付けられない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付けは複雑で議論の多いプロセスであり、場合によっては達成に数十年、あるいは数世紀を要することもあります。
病原体の特定を妨げる要因として、以下のものが挙げられます。
コレラ菌は汚染された水を介して伝染します。[ 10 ]摂取されると、細菌は宿主の腸管に定着し、体液が腸壁を通過する毒素を産生します。治療が行われない場合、脱水症状により2～3時間で死亡す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胆汁過剰によって引き起こされると考えられていました。[ 12 ]コレラという病名は、胆汁を意味するギリシャ語のχολήに由来しています。この理論は体液説と一致しており、瀉血などの医療行為につながりました。[ 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ました。彼はコレラ患者の便からこの細菌を発見しましたが、その存在の重要性を理解していませんでした。[ 13 ] [ 14 ]ビブリオコレラ菌の重要性を最初に理解した科学者は、イタリアの解剖学者フィリッポ・パチーニで、1854年に「コレラに関する顕微鏡観察と病理学的推論」の中でこの生物の詳細な図を発表しました。[ 4 ]彼は1866年、1871年、1876年、1880年にさらに論文を発表しましたが、科学界では無視されました。[ 4 ]彼は細菌がどのように下痢を引き起こすかを正しく説明し、効果的であることが判明した治療法を開発しました。[ 4 ]ジョン・スノーの疫学地図は広く認められ、ブロードストリートのポンプハンドルの撤去につながった（例えば、1854年のブロードストリートのコレラ流行）が、1874年には21か国の科学者代表が満場一致で、コレラはミアズマ、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。 [ 15 ] 1884年、ロベルト・コッホはコレラの原因菌としてビブリオ・コレラ菌を再発見した。一部の科学者はこの新しい理論に反対し、それを否定するためにコレラ培養液を飲んだ者もいた。
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、コレラ患者の便から特徴的な「コンマ状桿菌」が常に検出され、他の人の便からはこのような菌が検出されなかったことに基づいています。実験動物で典型的なコレラを再現することはできませんでした。当時、病原菌説はまだ広く受け入れられておらず、コッホの発表はかなりの懐疑をもって受け止められました。特に、同様の「コンマ状桿菌」がコレラに罹患していない人の便や、井戸水、河川水、チーズなど、さまざまな環境から検出されることが判明した後はなおさらでした。現在では、これらは腐生性のビブリオ属菌であり、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分かっています。しかし、コッホの見解の正しさは、フォン・ペッテンコーファーとエメリッヒによって劇的に証明された。彼らはコッホの菌の病因的関連性を疑い、意図的にその培養液を飲んだ。フォン・ペッテンコーファーは一時的な下痢を起こしただけであったが、エメリッヒは典型的な重度のコレラ発作に見舞われた。
— AT Henrici 著、『細菌の生物学』、DC Heath and Company、1939 年。ASIN B00085GABK、
フォン・ペッテンコーファーは、培養物を摂取してもコレラを発症しなかったことから、ビブリオ・コレラ菌は無害であるという自身の経験の証拠だと考えた。プーシェがビブリオ・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コレラの流行により100万人以上が死亡した。[ 16 ] 1995年、研究者らは、一部の人が症状なくコレラに感染できる理由を説明する研究をサイエンス誌に発表し、ペッテンコーファーが病気にならなかった理由を説明できる可能性があるとした。 [ 6 ]この研究では、一部の人に一連の遺伝子変異があり、コレラ毒素に対する抵抗力があ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、治癒不可能でしばしば致命的な遺伝性疾患である嚢胞性線維症を発症する。
ジアルジア症は、原虫であるランブル鞭毛虫（Giardia lamblia）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、人によっては下痢、ガス、腹痛を引き起こすことがあります。治療しないと、感染は慢性化する可能性があります。子供の場合、慢性ジアルジア感染は発育阻害（成長阻害）や知能低下を引き起こす可能性があります。 [ 17 ]ジアルジア感染は現在、病気として広く認識されており、医師は抗原虫薬で治療しています。2002年以降、ジアルジア症例は米国疾病対策センター（CDC）に報告する必要があり、CDCの報告対象疾患スプレッドシートに従っています。[ 18 ]米国国立衛生研究所の消化管寄生虫研究所は、ほぼジアルジアのみを研究しています。
しかし、ジアルジアは1681年の発見から1970年代にジアルジア感染が慢性下痢の治療可能な原因であると完全に認められるまで、非常に長い期間にわたってその存在が認識され続けた。
ランブル鞭毛虫は、レーウェンフック（1681年）が自身の下痢便から発見した寄生虫です。長い間、無害な共生生物と考えられていましたが、近年では、海外旅行者、国内で汚染された水を飲んだ人、保育園の子供、同性愛男性などによく見られる腸疾患の原因として認識されています。米国では最も一般的な病原性腸内寄生虫であり、州の公衆衛生研究所に寄生虫検査のために提出された便検体の4%に見られます。米国におけるその重要性の高まりを示すように、1978年秋には環境保護庁主催のランブル鞭毛虫症に関するシンポジウムが開催されました。 [ 5 ]
— JW スミス著『ジアルジア症』、1980年
ジアルジアの病原性に関する現代におけ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の治療を受けた際に、下痢が治まり、便サンプルからジアルジアが消失したことから得られた。1954年、RC Rendtorff博士は囚人のボランティアを対象にジアルジア感染実験を行った。[ 19 ]この実験では、一部の囚人に排便習慣の変化が見られたものの、彼はこれらがジアルジア感染と決定的に結びつくことはないと結論付け、またすべての囚人からジアルジアが自然に消失したことも示した。彼の実験は、1978年のEPAジアルジア症水系感染に関するシンポジウムで発表された。
[...] また、当時一般的にヒトの侵襲性病原性寄生虫とは考えられていなかったランブル鞭毛虫も対象に含めました。1950年代には、ランブル鞭毛虫は子供に時折下痢を引き起こすと考えられていましたが、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、ほとんどの人はそれを非病原体と考えていました。その結果、囚人をランブル鞭毛虫に曝露しても安全だと感じました。[ 19 ]
— R.C. レンドルフ博士の研究結果（1978年、EPA主催のジアルジア症の水系感染に関するシンポジウムで要約されたもの）
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アウトブレイクが発生し、5万人が罹患した。 [ 20 ]これはライル・ヴェイジー博士の通信で記録されたが、ニューイングランド・ジャーナル・オブ・メディシンに15年後にようやく掲載された。通信の中で、ヴェイジー博士は、この流行に関する自身の報告を掲載してくれる出版社を見つけることができなかったと述べている。この通信は1979年にEPAシンポジウム「ジアルジア症の水系感染」の議事録に再掲載され、そのバージョンにはオレゴン州保健局長の次の引用が含まれており、 1954年当時、保健当局はジアルジアによる下痢の原因をまだ他の原因に帰していたことを示唆している。
未確認のウイルスが最も可能性の高い病原体と思われるが、患者の便中にランブル鞭毛虫の嚢子が異常に多く見られることは記録に値すると思われる。[ 20 ]
—オレゴン州保健局による1954～1955年のジアルジア症の流行に関するコメント（Veazie、1979年より引用）
ヘリコバクター・ピロリ菌の感染が、ほとんどの胃潰瘍の原因です。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消化器専門医バリー・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ます。この二人は、その功績により2005年にノーベル賞を受賞しました。それ以前は、胃潰瘍の原因は誰も正確には分かっていませんでしたが、「ストレス」が関係しているという一般的な考えがありました。一部の研究者は、潰瘍は心身症であると示唆していました。[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]
『H. pylori Pioneers』の中で、マーシャル博士は、他の医師たちが1892年にはすでにH. pylori感染の証拠を提示していたと指摘している。 [ 3 ]マーシャル博士は、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述べている。H . pyloriの最初の記述は1892年にジュリオ・ビッツォゼロによってなされ、彼は犬の胃に生息する耐酸性細菌を特定した。その後、胃には細菌は生息できないという理論が展開されることになる。[ 3 ]この理論には科学的根拠はないものの、科学者にとって障害となり、胃潰瘍の感染原因の探索を阻害することになった。1940年、A. ストーン・フリーバーグ博士とルイス・E・バロン博士の2人の医師が、胃潰瘍のある消化器科患者の約半数に見られるらせん状の細菌について記述した論文を発表した。ギリシャの医師であるジョン・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した。1960年から1970年の間に、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。[ 24 ]リクディスは自身の発見に関する論文を発表しようとしましたが、それは従来の理論と矛盾していたため、彼の研究は発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Gut誌に、十二指腸潰瘍の境界に生息するらせん状の細菌に関する論文が発表されました。[ 25 ]スティアの発見の医学的意義は無視されましたが、彼は「主に趣味としてH.ピロリに関する論文を発表し続けました」。 [ 3 ]
ピロリ菌は、胃潰瘍を引き起こさずに胃に感染する人もいます。ピロリ菌の無症状キャリアを調査したところ、インターロイキン-1β-31と呼ばれる遺伝的特徴が見つかりました。この特徴は胃酸の産生を増加させ、ピロリ菌に感染すると潰瘍を引き起こします。この特徴を持たない人は、ピロリ菌感染に対して胃潰瘍を発症しませんが、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。
大腸菌にはさまざまな種類があり、ヒトに存在するものの中には無害なものもあります。腸管毒素原性大腸菌（ETEC）は、ヒトに病気を引き起こすことがわかっている種類で、ヒトに有毒な物質を生成できる遺伝子を持っています。牛はETECの影響を受けませんが、牛の糞便で汚染された食品を人が食べると、この菌によって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、早くも1947年には医学文献に現れています。 [ 26 ]病気を引き起こす大腸菌の変異株に関する出版物は、1950年代、60年代、70年代を通じて医学雑誌に定期的に掲載され、[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] 1970年代からヒトや乳児の死亡例が報告されるようになりました。[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]以前の報告にもかかわらず、病原性大腸菌が一般に注目されるようになったのは、CDCの研究者がETECが原因不明の出血性胃腸疾患の一連の発生の原因であると特定した論文を発表した1983年になってからである。[ 35 ]病原性大腸菌の変異株が以前に発表されていたにもかかわらず、研究者たちはETECを病原体として確立するのに大きな困難に直面した。[ 36 ]
エイズが最初に報告されたのは1981年6月5日で、CDCがロサンゼルスの同性愛者の男性5人にニューモシスチス・カリニ肺炎（現在もPCPに分類されているが、ニューモシスチス・ジロベチイが原因であることが知られている）の集団発生を記録した時である。[ 37 ]ウイルスの発見には数年の研究が必要で、1984年に米国国立がん研究所のガロ博士、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。[ 38 ]
しかし、HIVは1981年のCDCの報告書よりもずっと以前から存在していた。HIV感染の最も初期の事例として知られている3例は以下のとおりである。
ヒトに感染するHIVには、HIV-1とHIV-2の2種類があります。HIV-1は毒性が強く、感染力も強いため、世界中のHIV感染の大部分の原因となっていますが、HIV-2は感染力が弱く、主に西アフリカに限定されています。[ 42 ] HIV-1とHIV-2はどちらも霊長類由来です。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 ）です。[ 43 ] 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であるススマンガベイ（Cercocebus atys）に由来することが確認されています。
HIVは、狩猟、解体、異種間性行為など、霊長類との直接接触の結果としてヒトに感染した可能性が高いと仮説が立てられている。[ 44 ]
サイクロスポラ・カエタネンシスは、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す。 1989年にシカゴおよび米国の他の地域でサイクロスポラ症のアウトブレイクが発生しました。 [ 36 ]しかし、CDCによる調査では感染性の原因を特定できませんでした。原因の発見は、ネパールのカトマンズにある医療クリニックの検査室長であるラマチャンドラン・ラジャ氏によって行われました。ラジャ氏は、地元住民や観光客が毎年夏に病気になる理由を解明しようとしていました。 [ 36 ]彼は、病気の患者の便サンプルから、変わった形をした微生物を特定しました。しかし、クリニックがその微生物のスライドをCDCに送ったところ、無害な藍藻類であることが判明しました。多くの病理学者は以前にも同じものを見たことがありましたが、患者の病気とは無関係であるとして却下しました。 [ 36 ]後に、この生物は特殊な寄生虫であることが判明し、感染症患者を治療するための治療法が開発されました。米国では、 CDCの報告対象疾患一覧表に従って、サイクロスポラ感染症をCDCに報告する必要があります
新たな感染性病原体の特定プロセスは継続中である。ある研究では、すでに多くの人々に病気を引き起こしている病原体が多数存在するが、それらはまだ適切に特定されていないと示唆されている。[ 1 ]
最近出現した多くの病原体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種類あります。[ 47 ]ジアルジア、シクロスポラ、クリプトスポリジウムです。これらのどれも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原虫の蔓延状況を示しています。[ 46 ] [ 45 ]これらの研究で最も蔓延している原虫は、人間の病気におけるその重要性について医療および公衆衛生分野でまだ合意が得られていないため、一部の研究者によって新興感染症とみなされています。[ 48 ] [ 49 ]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、その治療が複雑になる可能性があると示唆しています。[ 50 ]以前に発見された新しい病原体と同様に、研究者らは、これらの生物が過敏性腸症候群など、明確な原因が見つかっていない病気の原因である可能性があると報告しています。[ 51 ] [ 52 ] [ 53 ]
ディエンタメーバ・フラジリスは、大腸に感染して下痢、ガス、腹痛を引き起こす単細胞寄生虫です。オーストラリアの研究では、過敏性腸症候群の症状を呈する患者が実際にディエンタメーバ・フラジリスに感染していたことが確認されました。 [ 52 ]治療後、症状は改善しました。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において、ディエンタメーバ・フラジリス感染の発生率が高いことが確認されました。 [ 54 ]また、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があることも示唆されました。
ブラストシスチスは、大腸に感染する単細胞原虫です。医師は、感染した患者は腹痛、便秘、下痢の症状を示すと報告しています。[ 55 ] [ 56 ] [ 57 ]ある研究では、IBS患者の43%がブラストシスチスに感染していたのに対し、対照群では7%でした。[ 50 ]別の研究では、ブラストシスチスが特定できなかった多くのIBS患者が、特定の検出困難な感染症の診断に使用される検査の一種である、この生物に対する強い抗体反応を示したことがわかりました。 [ 53 ]他の研究者も、一部の人では感染を特定するために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ます。[ 58 ]一部の科学者は、IBS患者が原虫感染を保有しているという発見は重要だと考えていますが、他の研究者は、感染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ます。[ 48 ]研究者らは、実験室培養研究[ 50 ]および患者での経験[ 48 ]において、この感染症は一般的な原虫治療に抵抗性を示す可能性があると報告しており、そのため、 Blastocystis感染症を特定しても患者にすぐに役立つとは限らない。2006年の米国における胃腸感染症の研究では、Blastocystis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。[ 45 ] 2006年のカナダの研究で患者に最も多く見られた原虫感染症はBlastocystisであった。[ 46 ]