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| パスツレラ・ムルトシダ | |
|---|---|
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| グラム染色された顕微鏡写真には、多数のパスツレラ・ムルトシダ菌が写っている。 | |
科学的分類 | |
| ドメイン： | 細菌 |
| 王国： | シュードモナス菌 |
| 門: | シュードモナス属 |
| クラス： | ガンマプロテオバクテリア |
| 注文： | パスツレラ目 |
| 家族： | パスツレラ科 |
| 属: | パスツレラ |
| 種： | P. multocida |
| 二名法名 | |
| パスツレラ・ムルトシダ トレヴィザン 1887年版（承認リスト 1980年版） | |
Pasteurella multocidaは、 Pasteurellaceae科に属するグラム陰性、非運動性、ペニシリン感受性の球桿菌です。 [ 1 ] P. multocidaは、家禽の鶏コレラ、豚の萎縮性鼻炎、牛や水牛の牛出血性敗血症など、哺乳類や鳥類のさまざまな病気の原因となります。また、人獣共通感染症を引き起こすこともあり、これは通常、ペットの咬傷や引っ掻き傷が原因です。多くの哺乳類（飼い猫や犬を含む）や鳥類は、通常の呼吸器微生物叢の一部としてこれを保有しており、感染源として無症状です。
パスツレラ・ムルトシダは、1878年にコレラに感染した鳥から初めて発見されました。しかし、1880年にルイ・パスツールによって分離され、パスツレラという名前は彼にちなんで付けられました。[ 2 ]
P. multocidaは、生化学的表現型によって伝統的に3つの亜種に分類されています。[ 3 ]
変異分類では、曖昧なアンドラーデスソルビトール増殖試験をα-グルコシダーゼ（α-Glu）活性試験に置き換えています。これはシングルプライマー（M13コア）PCRフィンガープリンティングとはよく一致しますが、元のソルビトール試験とはあまり一致しません。[ 3 ]
この生化学的分類は一般的に疫学に用いられます。これらの糖アルコールを消化する能力の違いは、生態学や病原性において意味を持つ可能性があります。[ 3 ]
この種の菌株は、2つの分類の組み合わせによって血清学的に分類されます。1つは莢膜に基づく5つのカーター血清群（A、B、D、E、F）のいずれか、もう1つはリポ多糖（LPS）に基づく16のヘドルストン血清型（1～16）のいずれかです。菌株を血清学的に分類するには、莢膜とLPSをそれぞれ既製の抗体を用いて個別に検査します。そして、2つの検査結果を組み合わせ血清型（例：A:2、C:1）として表記し、合計80通りのパターンが存在します。（莢膜が存在しない場合は「-」と表記されます。）
A、D、Fカプセルの化学構造はそれぞれヒアルロン酸、ヘパリン、コンドロイチンであることが知られており、B群にはアラビノース、マンノース、ガラクトースの共重合体が含まれていることが知られている。[ 4 ] 16の血清型すべてのLPSの化学構造は、ヘドルストンシステムに含まれていない多くのタイプと同様に知られている。[ 5 ]
もう一つの指標システムは、ウシの文献でよく見られるNamioka-Carterです。カプセルの分類はCarterと同じですが、代わりに11の体細胞「Oグループ」があり、これもLPSに対応していると考えられています。結果は血清型を先に書いて、例えば6:Bと6:Eのように表記します。[ 6 ] NamiokaのLPS分解法（試験管凝集法）はHeddlestonのゲル拡散沈殿試験ほど強力ではありませんが、実施は容易かもしれません。[ 7 ] NamiokaとHeddlestonの数値のペア間には良好な対応関係はなく、少なくともどちらかのシステムの抗血清の一部は、当初考えられていたほど純粋にLPSを記述するものではないことを示唆しています。[ 8 ]
莢膜の血清学的変異の原因となる遺伝子座は既知であるため、「分子血清型判定」（すなわち、遺伝子型から血清型を推測すること）は日常的に行われており、圧倒的多数のケースで同一の結果が得られ、一般的には新規の変異の組み合わせでのみ不一致が生じる。LPSの遺伝子座も既知であるが、LPSの血清型の中にはPCRフィンガープリンティングでは区別しにくい非常に小さな遺伝子変化から生じるものがあるため、6つのLPS遺伝子型のみが定義されている。これらはL1（1、14）、L2（2、5）、L3（3、4）、L4（6）、L5（9）、L6（10、11、12、15）、L7（8、13）、L8（16）と命名され、括弧内の数字は対応する血清型である。繰り返しますが、通常はこの2つの指定が組み合わされます。たとえば、血清型A:1とA:14の2つの株は、両方とも遺伝子型A:L1であると検査されるはずです。[ 4 ]
2 つのマルチローカスシーケンスタイピングスキームが定義されており、1 つは鳥類分離株用に最初に定義された7 つのハウスキーピング遺伝子 ( adk、est、gdh、mdh、pgi、pmi、g6pd "zwf") の断片に基づく RIDIC スキーム、もう 1 つは 7 つのハウスキーピング遺伝子 ( adk、aroA、deoD、gdhA、g6pd、mdh、pgi ) の異なる断片に基づくマルチホストスキームです。前者のスキームには 365 の遺伝子型 (ST1 ～ 265、ST は「シーケンスタイプ」) があり、後者には 109 (ST1 ～ 109) があります。これら 2 つを区別するために、通常は「RIRDC ST365」などの指定を接頭辞として付けます。2 つのスキームは重複する領域を使用しているため、厳密な変換表を作成することはできませんが、一方のスキームの ST は通常、もう一方のスキームのごく一部にしか対応しません。[ 4 ]
MLSTは、カプセル：LPS遺伝子型に加えて使用できます。これらのシステムは直交しているからです。MLSTは病原性とは無関係なハウスキーピング遺伝子を使用するため、それほど強い選択圧を受けず、より集中的な全ゲノム比較によって測定される株の歴史をより正確に反映する傾向があります。[ 9 ]
パスツレラ・ムルトシダは、野生動物や家畜、そして人間にも様々な病気を引き起こします。この細菌は、鳥類、猫、犬、ウサギ、牛、豚などに見られます。鳥類においては、P.ムルトシダは鳥コレラを引き起こします。これは、世界中の商業用および家庭用家禽群、特に採卵鶏群や種鶏群において深刻な病気となっています。
ほとんどの種では、感染の大部分は少数の血清型によって引き起こされますが、これは血清型分類に使用される2つの分子が宿主の免疫系にとってこの細菌の「第一印象」でもあるという事実によって部分的に説明されます。しかし、カプセルとLPSは宿主選択に関与する細菌の病原性因子のうちの2つにすぎず、同じcap:LPS遺伝子型の2つの株でも、MLSTや全ゲノム比較を用いて調べると実際にはかなり異なることが判明する可能性があります。[ 9 ]
家禽に鶏コレラを引き起こすP. multocida株は、通常、血清型1、3、4に属します。野生では、鶏コレラは鳥の渡りのルート、特にハクガンのルートに沿って広がることが示されています。P . multocida血清型1は北米の鳥コレラと最も関連していますが、この細菌は湿地に長期間留まることはありません。[ 10 ]
P. multocidaは豚に萎縮性鼻炎を引き起こします。[ 11 ]また、牛に肺炎や牛呼吸器疾患を引き起こすこともあります。 [ 12 ] [ 13 ]サイガアンテロープの大量死の原因となる可能性もあります。[ 14 ]
ヒトでは、P. multocida は犬や猫に噛まれた後の創傷感染の最も一般的な原因です。感染は通常、24 時間以内に軟部組織の炎症として現れます。白血球と好中球の数が多いことが典型的であり、感染部位での炎症反応（一般的にびまん性で局所的な蜂窩織炎）につながります。[ 15 ] また、呼吸器系などの他の部位にも感染する可能性があり、局所リンパ節腫脹（リンパ節の腫れ）を引き起こすことが知られています。より重篤な症例では、菌血症が発生し、骨髄炎や心内膜炎を引き起こす可能性があります。特に、人工関節（特に膝関節）を装着している患者は、P. multocida 蜂窩織炎/菌血症のエピソード中にその関節の二次感染のリスクが高くなります。この細菌は血液脳関門を通過して髄膜炎を引き起こす可能性もあります。[ 16 ]
Pasteurella multocida は、多糖カプセルや可変糖質表面分子であるリポ多糖(LPS)を含むさまざまな病原性因子を発現します。カプセルは、血清群 A および B の株で宿主免疫細胞による貪食に抵抗するのに役立つことが示されており、カプセル型 A は補体介在性溶解に抵抗するのに役立つことも示されています。[ 17 ] [ 18 ] P. multocidaによって産生される LPS は、疎水性脂質 A 分子 (LPS を外膜に固定する)、内側コア、および外側コアから構成され、どちらも特定の方法で結合した一連の糖から構成されています。LPS にはO 抗原はなく、この分子はHaemophilus influenzaeによって産生される LPSおよびNeisseria meningitidisのリポオリゴ糖に類似しています。血清型 1 株の研究では、全長 LPS 分子がニワトリで細菌が完全に病原性を発揮するために不可欠であることが示されました。[ 19 ]
豚の萎縮性鼻炎を引き起こす菌株は、バクテリオファージ上に存在するP. multocida毒素（PMT）も持っている点で独特である。PMTは、この細菌に感染した豚に見られるねじれた鼻の原因である。この毒素は、 GTPに結合して加水分解するRho GTPaseを活性化し、アクチンストレスファイバーの形成に重要である。ストレスファイバーの形成は、P. multocidaのエンドサイトーシスを助ける可能性がある。宿主細胞の周期も、細胞内分裂促進因子として作用するこの毒素によって調節される。[ 20 ]
P. multocidaは宿主アメーバ内部に侵入して増殖し、宿主の溶解を引き起こすことが観察されている。
P. multocidaは、血液寒天培地、チョコレート寒天培地、HS寒天培地[ 21 ]では37 ℃（99 °F）で増殖するが、マッコンキー寒天培地では増殖しない。コロニーの増殖に伴い、代謝産物による特徴的な「ネズミ臭」を発する。
通性嫌気性菌であるP. multocidaは、オキシダーゼ陽性かつカタラーゼ陽性である。また、嫌気条件下で大量の炭水化物を発酵することができる。 [ 16 ] P. multocida細菌の生存は、環境に塩を加えることによって増加することも示されている。スクロース濃度とpHも細菌の生存にわずかな影響しか与えないことが示されている。[ 22 ]
ヒトにおけるこの細菌の診断は従来、臨床所見、培養、血清学的検査に基づいて行われてきたが、P. multocidaは死滅しやすいため偽陰性が問題となっており、血清学的検査では現在の感染と過去の曝露を区別することができない。P . multocida の活動性感染を確認する最も迅速かつ正確な方法は、ポリメラーゼ連鎖反応を用いた分子検出である。[ 23 ]
この細菌は、細胞壁合成を阻害するβ-ラクタム系抗生物質で効果的に治療できます。また、フルオロキノロン系またはテトラサイクリン系抗生物質でも治療できます。フルオロキノロン系は細菌のDNA合成を阻害し、テトラサイクリン系は細菌の30Sリボソームサブユニットに結合することでタンパク質合成を阻害します。in vitroでの感受性結果は低いものの、マクロライド系抗生物質（リボソームに結合する）も、特に肺合併症の場合には使用できます。P . multocida感染症は多菌性病因であるため、治療には好気性および嫌気性のグラム陰性細菌の両方を排除することを目的とした抗菌薬の使用が必要です。その結果、アモキシシリン・クラブラン酸（β-ラクタマーゼ阻害剤/ペニシリン配合剤）が第一選択薬とみなされています。[ 24 ]
ヒト用のワクチンは存在しません。動物に噛まれて皮膚が破れた場合は、傷口を徹底的に洗浄、消毒、包帯することで感染のリスクを軽減できます。[ 25 ]感染のリスクが高まるため、必要がない限り傷口を閉じてはいけません（縫合など）。免疫不全の人には予防的抗生物質の使用を検討してもよいですが、それ以外の場合はルーチンで推奨されていません。[ 26 ]
家畜用のワクチンが入手可能です。従来の不活化ワクチンは、保護期間が短く、交差防御効果が得られるのはまれです。多くの生弱毒化ワクチンは、同じ莢膜血清群またはLPS血清型の感染に対する交差防御効果があります。将来のサブユニット、ペプチド、およびDNAワクチンは、特定の外膜タンパク質や分泌毒素など、細菌のより広く共有されている部分に対する免疫を付与する可能性があります。[ 27 ]
出血性敗血症（B:2、E:2、波岡では6:B、6:E）ワクチンは、牛用に3種類の不活化ワクチンとして入手可能です。全細胞バクテリン、アルミニウム沈降ワクチン（APV）、および油性アジュバントワクチン（OAV）です。[ 27 ]アジアでは、牛と水牛に鼻腔内投与の弱毒生B:3、4ワクチン（ダマジカ由来株）が推奨されています。[ 27 ]
エチオピアでは、全血培養されたD:4型のホルマリン不活化ワクチンが使用されている。羊や山羊に広く使用されており、地元のA株とD株に対する防御効果を発揮する。[ 27 ]
萎縮性鼻炎に対する豚用ワクチンの承認は、遺伝子的に（組換え）または化学的に（トキソイド）解毒されたバージョンを使用して皮膚壊死毒素を標的としており、一部は全死菌のボルデテラ・ブロンキセプティカと組み合わされている。[ 27 ]
A:3ウサギワクチンが存在する。[ 27 ]
A:1とA:3に対する交差防御効果を持つ生弱毒A:3,4ワクチンは、ニワトリと七面鳥用に承認されている。[ 28 ]アヒル用の弱毒生ワクチン候補もある。[ 27 ]
ニワトリ用の、同様に免疫原性がありながら（おそらく）はるかに安価な不活化ワクチンの製造に向けた研究も行われている。[ 29 ] [ 27 ]
保存されたシデロフォア受容体およびポリン（SRP）タンパク質を標的とするサブユニットワクチンがニワトリ用に承認されている。[ 30 ]
パスツレラ・ムルトシダの変異株は、主に遺伝子ノックアウトによって変化した部分を調べることで、病原性について研究されている。 試験管内実験では、この細菌が低鉄分に反応することが示されている。
タンパク質、pH、温度、塩化ナトリウム（NaCl）、およびショ糖が P. multocidaの水中での発育と生存に及ぼす影響に関する他の研究も行われている。この研究によると、細菌は2 ℃（36 ° F）の水よりも18 ℃（64 °F）の水でよりよく生存することが示されているようだ。0.5%のNaClの添加も細菌の生存を助け、ショ糖とpHレベルもわずかな影響を及ぼした。[ 31 ]
P. multocidaの宿主環境への応答についても研究が行われています。これらのテストでは、DNA マイクロアレイとプロテオミクス技術が使用されています。P . multocidaを標的とした変異株は、病気を引き起こす能力についてテストされています。研究結果は、細菌がエネルギー代謝、鉄、アミノ酸、その他の栄養素の取り込みのために遺伝子発現を変化させることを強制する宿主ニッチを占めていることを示唆しているようです。in vitro実験では、低鉄およびトランスフェリンやヘモグロビンなどのさまざまな鉄源に対する細菌の応答が示されています。感染時にアップレギュレーションされるP. multocida遺伝子は、通常、栄養素の取り込みと代謝に関与しています。これは、真の病原性遺伝子は感染の初期段階でのみ発現する可能性があることを示しています。[ 32 ]
遺伝子形質転換とは、受容細菌細胞が隣接する細胞からDNAを取り込み、そのDNAを受容細胞のゲノムに組み込む過程である。P . multocidaのDNAには、形質転換中にドナーDNAの取り込みを促進するHemophilus influenzaeのDNA取り込み配列（DUS）と同一の推定DNA取り込み配列（DUS）が高頻度で含まれている。[ 33 ] P. multocida におけるこれらの配列の位置は、 DNA修復に関与する遺伝子など、ゲノム維持遺伝子に偏った分布を示している。この発見は、P. multocidaが特定の条件下で形質転換を起こす能力があり、ドナーDNAの形質転換に関与するゲノム維持遺伝子が受容細胞のDNA中の損傷した対応する遺伝子を優先的に置き換える可能性があることを示唆している。[ 33 ]
インフルエンザ菌はP. multocidaから約分岐した2億7000万± 1億3500万年前。[ 4 ]
進行性萎縮性鼻炎に対するワクチンは、 P. multocida毒素の組換え誘導体を用いて開発された。ワクチンは妊娠中の雌豚（以前に出産経験のない雌豚）で試験された。ワクチンを接種した雌豚から生まれた子豚はワクチン接種を受けたが、ワクチン未接種の母豚から生まれた子豚は萎縮性鼻炎を発症した。[ 34 ]