らい菌

らい菌（らい菌またはハンセン菌とも呼ばれる）は、ハンセン病（らい病）を引き起こす 2種類の 細菌のうちの^{1つである[ 1 ] 。}ハンセン病は、末梢神経を損傷し、皮膚、目、鼻、筋肉を標的とする慢性だが治癒可能な感染症である^{[ 2 ] 。}

これは抗酸性グラム陽性桿菌であり、偏性細胞内寄生体である。つまり、近縁種の結核菌とは異なり、無細胞実験培地では培養できない。^{[ 3 ]}これは、この種のゲノムが還元進化によって遺伝子欠失と劣化を経験し、その結果、細菌が栄養素と代謝中間体を宿主に大きく依存するようになったためと考えられる。^{[ 4 ]} 宿主範囲は狭く、ヒト以外では、他の自然宿主は9帯アルマジロとアカリスのみである。^{[ 5 ]}この細菌は主にマクロファージとシュワン細胞 に感染し、通常は柵状に集まっているのが見られる。^{[ 6 ] [ 7 ]}

らい菌はダプソン単独療法に感受性がありましたが、1960年代以降、この抗生物質に対する耐性を獲得しました。現在、世界保健機関はダプソン、リファンピシン、クロファジミンを含む多剤併用療法（MDT）を推奨しています。この菌種は1873年にノルウェーの医師ゲルハルト・アルマウアー・ハンセンによって発見され、ヒトの病気の原因として特定された最初の細菌でした。^{[ 8 ]}

らい菌は、細胞内寄生性で多形性、非胞子形成性、非運動性、抗酸性の病原性細菌である。^{[ 3 ]}平行な側面と丸い端を持つ好気性桿菌（棒状細菌）で、マイコバクテリアに特有のミコール酸のワックス状の被膜に囲まれている。グラム染色ではグラム陽性であるが、らい菌は従来、チール・ネールゼン染色でカルボルフクシンを用いて染色されていた 。この桿菌は結核菌（MTB）よりも抗酸性が弱いため、現在では酸濃度が低いフィテ・ファラコ染色法が用いられている。^{[ 9 ] [ 10 ]} 大きさや形はMTBによく似ている。この細菌は肉芽腫性病変に見られ、特に結節に多く存在する。この細菌はらい腫型らい病の病変内に多数存在し、通常は柵状に集まっている。^{[ 6 ]}宿主細胞の光学顕微鏡観察 では、らい菌は単独で、または「グロビ」と呼ばれる塊状で存在し、桿菌はまっすぐかわずかに湾曲しており、長さは1～8μm 、直径は0.3μmである。^{[ 11 ]}この細菌は27～30 ℃で最もよく増殖するため、皮膚、鼻粘膜、末梢神経がらい菌感染の主な標的となる。^{[ 12 ]} 

らい菌は宿主範囲が狭く、ヒト以外では、9帯アルマジロとアカリスだけが宿主であり^{[ 5 ]}、アルマジロはヒトにおける人獣共通感染 症としてのらい病の原因として関与している^{[ 13 ]}。実験室では、マウスを感染させることができ、これは有用な動物モデルである^{[ 14 ]}。

らい菌のゲノムが経験した退化進化は、他のらい菌と比較して、特に異化経路において代謝能力を低下させている。^{[ 20 ]}

らい菌株の最初のゲノム配列は2001年に完成し、1604個のタンパク質コード遺伝子と1116個の偽遺伝子が明らかになった。^{[ 23 ]}インドのタミル・ナードゥ州で最初に分離され、TNと命名された株のゲノム配列は2013年に完成した。このゲノム配列は3,268,203塩基対（bp）で、平均G+C含量は57.8%であり、4,441,529 bpで65.6%のG+Cを持つ結核菌よりもかなり低い。^{[ 24 ]}

らい菌のゲノム配列を結核菌のゲノム配列と比較すると、極端な還元進化の事例が明らかになる。ゲノムの半分以下しか機能遺伝子を含んでいない。らい菌のゲノムから約2000個の遺伝子が失われたと推定されている。 ^{[ 23 ]}遺伝子の欠失と劣化により、シデロフォア産生、酸化呼吸鎖の一部、微好気性および嫌気性呼吸鎖の大部分、多数の異化システムとその制御回路など、多くの重要な代謝活動が失われたと考えられる。 ^{[ 25 ]}この還元進化は、主にこの生物が偏性細胞内細菌へと進化したことと関連している。^{[ 26 ]}

この細菌はヒトにおいて世界的に分布しているが、最も蔓延しているのはサハラ以南のアフリカ、アジア、南米である。^{[ 32 ]}らい菌の地理的発生地域には、アンゴラ、ブラジル、中央アフリカ共和国、コンゴ民主共和国、ミクロネシア連邦、インド、キリバス、マダガスカル、ネパール、マーシャル諸島共和国、タンザニア連合共和国が含まれる。^{[ 33 ]}

1980年代に多剤併用療法（MDT）が導入されて以来、ハンセン病の症例数は95%減少しました。^{[ 34 ]}この減少により、世界保健機関（WHO）は、人口1万人あたり1人未満のハンセン病患者という定義に基づき、ハンセン病が公衆衛生上の問題として排除されたと宣言しました。^{[ 35 ]}感染した人間からのらい菌の伝播 とは別に、環境源も重要な貯蔵庫となる可能性があります。 らい菌のDNAは、バングラデシュのハンセン病患者の家の土壌、スリナムのアルマジロの巣穴、イギリス諸島のハンセン病に罹患したアカリスの生息地から検出されました。^{[ 36 ]}ある研究では、米国でアルマジロとの接触歴のあるハンセン病症例の報告が多数見つかりました。^{[ 34 ]}アルマジロへの曝露による人獣共通感染経路が提唱されており、米国南東部で行われた以前の研究のヒト患者は、アルマジロに関連する同じらい菌遺伝子型に感染していることが示されています。^{[ 37 ]}ブラジルのパラ州のアルマジロではらい菌感染率が高いことが観察されており、アルマジロの肉を頻繁に摂取する人は、摂取しない人や摂取頻度が低い人に比べて、らい菌特異的抗原であるフェノール性糖脂質I（PGL-I）の力価が有意に高いことが示されています。^{[ 38 ] [ 34 ]}

らい菌に最も近縁なのはらい菌である。これらの種は1390 万年前に分岐した（95%最高事後密度は820 万年前～2140 万年前） 。現存するらい菌株の最近の共通祖先は3607年前に生息していたと推定されている（95%最高事後密度は2204～5525年前）。推定置換率は1サイトあたり年間7.67×10⁻⁹置換で、他の細菌と同様である^{。[ 39 ]}

中世の症例から分離されたゲノムの研究では、突然変異率は 6.13 × 10 ⁻⁹と推定された。著者らはまた、アメリカ大陸のハンセン病菌はヨーロッパから持ち込まれたことを示した。^{[ 40 ]}別の研究では、らい菌は東アフリカで発生し、そこから最初にヨーロッパと中東に広がり、その後過去 500 年の間に西アフリカとアメリカ大陸に広がったと示唆している。 ^{[ 41 ]}

DNAキャプチャ技術とハイスループットシーケンスを使用して、ヨーロッパのさまざまな地理的起源のハンセン病を示唆する骨病変のある中世の骨格から、ほぼ完全なハンセン菌の配列が得られました。古代の配列は、多様な遺伝子型と地理的起源を代表するハンセン病患者の生検からの現代の株の配列と比較され、その進化と歴史を通じた経過、ハンセン病菌の系統地理、およびヨーロッパからのハンセン病の消失の理解に新たな洞察を与えました。^{[ 40 ]}

Verena J. Schuenemannらは、過去 1000 年間のゲノムの著しい保存と、現代株と古代株の間の密接な類似性を実証し、ヨーロッパにおけるハンセン病の急激な減少は、病原性の喪失によるものではなく、他の感染症、宿主の免疫の変化、または社会状況の改善などの外的要因によるものであることを示唆した。^{[ 40 ]}

らい菌の潜伏期間は9ヶ月から20年まで様々である。^{[ 42 ]}この細菌は組織球や神経細胞内で細胞内増殖し、2つの形態をとる。1つは「結核型」で、細胞性免疫応答によって増殖が抑制され、検出可能な桿菌は少ない（少菌型）。^{[ 43 ]}この形態では、らい菌は通常皮膚である侵入部位で増殖し、シュワン細胞に侵入して定着する。その後、細菌はTヘルパーリンパ球、類上皮細胞、巨細胞の皮膚への浸潤を誘導し、感染者の皮膚に隆起した赤い縁を持つ大きな平坦な斑点を生じさせる。これらの斑点の中心部は乾燥して淡く、毛がなく、皮膚の感覚が失われる。感覚の喪失は末梢感覚神経への侵入の結果として生じる可能性がある。皮膚侵入部位の斑点と痛覚の消失は、結核型らい病に罹患していることを示す重要な臨床的兆候である。^{[ 44 ]}

ハンセン病の2番目の形態は「らい腫型」で、この形態では微生物が侵入部位のマクロファージ内で増殖し、多数の検出可能な桿菌（多桿菌）が存在します。^{[ 43 ]}また、顔面や耳たぶの上皮組織内でも増殖します。誘導される抑制性T細胞は多数ですが、類上皮細胞や巨細胞はまれであるか、存在しません。細胞性免疫が損なわれると、多数のらい菌がマクロファージ内に現れ、感染した患者は皮膚のひだによって特徴づけられる侵入部位に丘疹を発症します。皮膚神経の徐々の破壊により、「典型的なライオン顔」と呼ばれる状態になります。この細菌による広範囲の侵入は、骨、指、つま先の喪失など、深刻な身体損傷につながる可能性があります。^{[ 44 ]}

らい菌感染症（らい病とも呼ばれる）の症状は、数週間から数か月経っても消えない淡い色の皮膚の潰瘍、しこり、または隆起、四肢の感覚喪失につながる可能性のある神経損傷、および筋力低下です。症状は通常、感染後3〜5年で現れます。しかし、細菌に感染してから20年経ってから症状が現れる人もいます。このような長い潜伏期間のため、病原体への曝露の推定に基づく診断は困難です。^{[ 46 ]}

アルマジロでは、らい菌は組織や神経に同様の構造的および病理学的変化を伴う全身感染を引き起こします。^{[ 47 ]}

エジンバラ大学獣医病理学部門によると、リスの場合 、「この病気は紛れもなく、鼻、唇、まぶた、耳、生殖器、そして時には足や下肢の周囲に著しい腫れと毛の脱落が見られます。このむき出しになった皮膚は『光沢』があります。リスは通常、全体的に体調が悪く、ノミ、ダニ、マダニなどの寄生虫が大量に寄生している可能性があります。」^{[ 48 ]}

細菌の細胞壁にあるミコール酸は多くの抗生物質に対する耐性を与え、主要な病原性因子である。[ 49 ^]多剤併用療法（MDT）は1984年にWHO専門家委員会によって推奨され、ハンセン病の標準治療となった。MDTは1995年以来、流行国にWHOから無償で提供されている。ハンセン病の治療にMDTが使用されるのは、1つの薬剤（単剤療法）によるハンセン病の治療では薬剤耐性が生じる可能性があるためである。MDTで使用される薬剤の組み合わせは、疾患の分類によって異なる。WHOは、多菌性ハンセン病の患者にはリファンピシン、クロファジミン、ダプソンの併用を12か月間使用することを推奨している。WHOは、多菌性ハンセン病の患者にはリファンピシンとダプソンの併用を6か月間使用することを推奨している。^{[ 50 ]}らい菌は薬剤耐性になる可能性があるため、治療が完了するまで抗生物質を定期的に服用する必要がある。^{[ 51 ]}治療の効果は、皮膚塗抹標本から採取したらい菌の抗酸性染色を用いて、患者にまだ存在する桿菌の数を推定することで判定できる。^{[ 52 ]}

年間報告されるハンセン病の症例数は約25万件であり、MDTの使用によりハンセン病の罹患率が90%減少したにもかかわらず、感染経路はまだ断たれていないことを示している。このことから、病気の制御がまだ必要なレベルに達していないことは明らかであり、治療と制御に向けた継続的な研究が必要であることが示唆される。^{[ 4 ]}

らい菌の予防策としては、未治療の感染者との密接な接触を避けることが挙げられる。^{[ 53 ]}失明、手足の麻痺、および麻痺はすべて、未治療のらい菌に関連する神経損傷の影響である。治療によって神経損傷が回復することはない。そのため、早期治療が必要である。^{[ 51 ]}カルメット・ゲラン桿菌ワクチンは、主な標的である結核に加えて、らい病に対しても様々な程度の防御効果を提供する。^{[ 54 ]}

Mycobacterium leprae was discovered in 1873 by the Norwegian physician Gerhard Armauer Hansen (1841–1912), and was the first bacterium to be identified as a cause of disease in humans.^[8] It was confirmed to be a bacterium by Albert Ludwig Sigesmund Neisser who argued with Hansen over priority for the discovery.^[59] Hansen's attempts to infect animals with the bacteria were unsuccessful. When, in 1879, he injected, without consent, tissue from a person with lepromatous leprosy into the eye of 33-year old Kari Nielsdatter who had the milder tuberculoid form of the infection, he was dismissed from his post at the Leprosy Hospital in Bergen and was banned from practising medicine.^[60] The case had little effect on Hansen's professional reputation, and he continued with his research.^[61]

• らい菌のゲノム
• 「らい菌」。NCBI分類ブラウザ。1769。