肺炎球菌性肺炎

肺炎球菌性肺炎は、肺炎球菌によって引き起こされる細菌性肺炎の一種です。^[1]成人に見られる最も一般的な細菌性肺炎であり、市中肺炎の最も一般的なタイプであり、肺炎球菌感染症の一般的なタイプの1つです。肺炎球菌性肺炎に罹患するアメリカ人の推定数は年間90万人で、約40万人が入院し、死亡者はこれらの症例の5～7％を占めています。^[2]

肺炎球菌性肺炎の症状は突然現れ、ひどい悪寒に続いて、激しい発熱、咳、息切れ、呼吸の速さ、胸痛が起こります。吐き気、嘔吐、頭痛、疲労、筋肉痛などの他の症状も初期症状に付随することがあります。^[1]咳をすると、錆びた痰や血の混じった痰が出ることがあります。症例の 25% で、肺炎随伴性胸水が発生することがあります。胸部X 線検査では、通常、肺葉の硬化または斑状の浸潤が見られます。 ^[3]

ほとんどの場合、肺炎球菌性肺炎と診断されると、医師は抗生物質を処方します。これらの抗生物質は通常、最初の投与から 12 ～ 36 時間後に症状を緩和し、解消するのに役立ちます。ほとんどの抗生物質は病気の治療に有効ですが、細菌が抗生物質に耐性を持ち、症状が悪化することもあります。感染患者の年齢と健康状態も抗生物質の効果に影響します。肺炎球菌性肺炎の予防のためのワクチンが開発されており、5 歳未満の子供と 65 歳以上の成人に推奨されています。^[1]

インフルエンザウイルスは肺炎球菌による肺炎や髄膜炎にかかるリスクを高めることはよく知られていますが、マウスを使った新しい医学研究では、インフルエンザは実際にはこの病気の伝染に不可欠な要素であることが示されています。オランダのラドバウド大学ナイメーヘン医療センターの研究者ディミトリ・ディアバトプロ氏は、マウスでの観察結果について説明し、これらの動物では、細菌の拡散はインフルエンザウイルスにすでに感染している動物の間でのみ発生し、ウイルスに感染していない動物の間では発生しないと述べています。彼は、これらの発見はマウスに限ったものだと述べていますが、同じことが人間にも当てはまる可能性があると考えています。^[4]

肺炎球菌性肺炎の感染過程は、伝播、定着、侵入の3段階に分類できます。^[5]肺炎球菌（S. pneumoniae）は、定着した宿主から排出されて新しい宿主に伝染し、新しい宿主が感染するまで環境中で生存する必要があります（直接伝染しない限り）。動物モデルにより、科学者は感染のこれらの段階についてより深く理解できるようになりました。

感染が起こるには、保菌者との、または保菌者同士の密接な接触が必要です。^[5] この可能性は、一年のうちの寒く乾燥した月に高まります。感染の可能性は、他の上気道（URT）感染症と連携して増加すると示されています。

動物モデルにより、感染時の伝播段階についての理解が深まりました。2010年に行われた、一緒に飼育されたフェレットのペアにおけるインフルエンザの同時感染を調べた研究では、インフルエンザが肺炎球菌感染症の発生率と重症度の両方を増加させることがわかりました。 ^[6]  これらの知見は、肺炎球菌株への依存性を示しています。2010年に行われた別の研究では、インフルエンザの同時感染を伴う幼マウスの同腹児内伝播を調べ、インフルエンザの同時感染が細菌排出による肺炎球菌の感受性、伝播、および疾患の促進因子であることがわかりました。^[7] 2016年の注目すべき3番目の研究では、URT感染の同時感染なしで肺炎球菌の伝播を調べることができました。^[8]  この研究では、肺炎球菌による細菌単独感染中の幼マウスの同腹児内伝播を利用しました。この研究の結果は、若いマウスでは感染による排出率が高いことを示しました。 

これらの研究と、研究に利用された動物モデルにより、肺炎球菌の伝染に関する理解が深まりました。インフルエンザAウイルス（IAV）によって引き起こされる炎症は、糖タンパク質の発現を通じて粘液の流れを刺激し、分泌を促し、排出を増加させます。^[5]  連鎖球菌は、URTを覆う炎症生成粘液層中に存在し、IAVの同時感染による鼻分泌物では肺炎球菌の増加が観察されます。排出レベルはIAV誘発性URT炎症と相関関係があります。炎症誘発効果は、単一の肺炎球菌毒素であるニューモリシン（Ply）によって示され、抗Ply抗体の使用により炎症が軽減されます。^[9] 研究では、伝染可能なレベルの細菌が若いマウスでのみ発見され、排出は接触と近接の発生とともに増加することが示されています^{[検証に失敗（議論を参照） ]}。 IgGやIgA1などの凝集抗体が存在する場合、IgA1特異的肺炎球菌プロテアーゼによる切断が起こらない限り、排出は減少することが示されている。^[5]      

保菌者の分泌物を介した感染は、直接的な対人接触や汚染された表面との接触によって起こる可能性がある。^[5]  汚染された表面上の細菌は簡単に培養できる。十分な栄養がある環境では、肺炎球菌は24時間生存し^[10]  、数日間乾燥を回避できる。^[11]  

肺炎球菌結合ワクチン（PCV）接種を受けた小児では、既存のコロニー形成によってS. pneumoniaeの新株の獲得が阻害されるため、感染の減少が観察されています。 ^{[5]高抗体濃度での} 免疫グロブリンG （IgG）免疫も獲得を阻害できます。これらの抗体は、 Fcフラグメントの凝集機能を必要とします。 

肺炎球菌が新しい宿主の体内に定着するには、その宿主の鼻咽頭粘膜にうまく付着する必要がある。^[11] 肺炎球菌は、負に帯電した莢膜の割合が高いほど粘膜による検出を逃れることができる。この除去は、上気道粘膜表面に豊富に存在する免疫グロブリンA1（IgA1）によって媒介される。^[5]

肺炎球菌では透明および不透明のコロニー形態が観察されている。^[12]血清型  の透明な表現型では気道コロニー形成が観察されるが、不透明な表現型では血流中での生存が観察される。コロニー形成可能な株は好中球免疫応答に対して抵抗性を示す。  

コロニー形成が成功するには、 S. pnuemoniae が鼻粘液による検出を回避し、上皮表面受容体に付着する必要がある。^[5]  無症候性のコロニー形成は、S. pneumoniae が炎症を起こさずに上皮上の N-アセチルグルコサミンに結合したときに起こる。^[13] しかし、既存の炎症性 URT 感染との同時感染は、S. pneumoniae が利用する上皮受容体の過剰発現をもたらし、コロニー形成の可能性を高める。 ノイラミニダーゼはまた、 N-アセチルノイラミン酸、糖脂質、糖タンパク質、およびオリゴ糖を切断することにより、上皮結合の例を増加させる。^[13]   

鼻咽頭への初期のコロニー形成は通常無症状ですが、細菌が肺、血液、脳を含む体の他の部分に広がると侵入が発生します。コロニー化した上皮細胞上のホスホリルコリン（ChoP）成分間の相互作用により、コリン結合タンパク質（CBP）、特にCbpAのドッキングが可能になります。呼吸器のコロニー形成、つまり肺炎はCpbAなしでは発生しません。^[14] 

肺炎球菌は、粘膜上皮細胞がIgAとIgMを頂端面に輸送するために使用するポリマー免疫グロブリン受容体（pIgR）と統合することで粘膜バリアを通過します。頂端面で切断された後、pIgR、続いて肺炎球菌は基底外側面に戻り、上気道への侵入を可能にします。^[14] 

その後、肺炎球菌はノイラミニダーゼの助けを借りて粘液繊毛エスカレーターを回避し、下気道に侵入します。^[14]