セラチア

セラチア
XLD寒天培地上の代表的な菌種であるSerratia marcescens。[4]
科学的分類
ドメイン：	細菌
門:	シュードモナドタ
クラス：	ガンマプロテオバクテリア
注文：	腸内細菌
家族：	エルシニア科
属:	セラチア ・ビジオ、1823年[1] [2]
種
S. アクアチリス[3] S. エントモフィラS. フィカリアS. フォンティコーラS. グロッシナエ[ 3] S. グリメシイS. リクファシエンスS. マルセセンスS. ミオティス[3] S. ネマトディフィラS. オドリフェラS. プリムティカS. プロテマクランスS.キニボランスS. ルビダエアS. symbiotica S. ureilytica [3] S. vespertilionis [3]

セラチアは、グラム陰性、通性嫌気性、桿菌の一種で、腸内細菌科に属します。 ^[5]通常、体長は1～5μmで、胞子を作らず、 ^{[6]水、土壌、植物、動物の中に生息します。 [7]}この属の一部は、特徴的な赤色色素であるプロディジオシンを生成し、 DNase ( nucA )、リパーゼ、ゼラチナーゼ(セラリシン)という3つの酵素を独自に生成することで、腸内細菌目の他の菌と区別できます^{。 [5]}セラチアは、この属で最も一般的な種であるS. marcescensが、ヒトを含む多くの動物の日和見病原体であることが発見されるまで、無害な環境細菌であると考えられていました。 ^[5]ヒトでは、 S. marcescensは主に院内感染と関連が、尿路感染症、肺炎、心内膜炎を引き起こすこともあります。 ^[8] S. marcescensは、シャワー、便器、濡れたタイルの周囲にピンク色から赤色のバイオフィルムとしてよく見られますが、病気を引き起こすのは免疫不全の人だけです。S . marcescens以外にも、 Serratia属のいくつかのまれな株、 S. plymuthica、 S. liquefaciens、 S. rubidaea、 S. odoriferaeは、骨髄炎や心内膜炎などの感染症を引き起こすことが示されています。 ^[9]  

セラチア菌の様々な菌株は、土壌、水、植物、昆虫など、さまざまな生息地に生息しています。^[10]

現在、海水中にはSerratia属の4種が見つかっています。S . marcescens、S. liquefaciens、S. plymuthica、S. marinorubraです。S . marcescensが最も多く、発見された全株の約半数を占めています。^[11] S. aquatilisは飲料水中に見られるSerratia属の新種です。 ^[12]

セラチア属菌が最も多く生息する植物は、野菜、キノコ、コケ類、草類、腐敗した植物である。^[13] セラチア属菌はイチジクやココナッツで一貫して見つかっている。S . marcescensとS. ficaria は、カリミルナイチジクでよく見られる。セラチア属菌に関連するいくつかの種は、スミルナイチジクやイチジクバチでも確認されている。セラチア属菌の1種、S. marinorubraだけが、カリフォルニア、フランス、ブラジルなど世界各地のココナッツで確認されている。S . marcescensとエンテロバクター属菌の特定の菌株は、ココヤシの根圏でも確認されている。 ^[14]

セラチアは、コオロギ、バッタ、ハチ、アブラムシ、ショウジョウバエなど、70種以上の健康な昆虫、死んだ昆虫、病気の昆虫に存在します。^[10]セラチアのほとんどは昆虫に細菌叢として生息し、一部は宿主と共生関係を形成します。例えば、アブラムシでは、S. symbiotica株が宿主にビタミンやアミノ酸を供給することで、重要な栄養的役割を果たしています。^[15]

2017年には、セラチアを遺伝子操作することで蚊のマラリアを予防できることが報告されました。研究では、未処理の蚊に比べてマラリア原虫が93％減少したことが示されました。^{[16] [17]}

S. marcescensはこの属の中で最も特徴づけられた種である。夏、イタリアのパドゥーラで、町の人々はポレンタ皿が赤く変色している​​のを発見した。最初、人々はこの出来事は悪魔のせいだと信じた。薬剤師のバルトロメオ・ビジオが、この奇妙な現象の調査に任命された。^[18]いくつかの実験の後、ビジオは結果を発表した。S . marcescens は、パドヴァのバルトロメオ・ビジオによって、ポレンタが赤く腐敗したものとして初めて記録された。^{[18]この細菌は後に、イタリアの物理学者}セラフィーノ・セラティにちなんで命名された。^[18] 1945年、S. marcescensの病原性を確立するための実験が計画された。米陸軍のトム・ペイン大尉は、メリーランド州キャンプ・デトリックで実験を行った。この実験では、密閉された空間で4人を細菌にさらした。^[18]感染者はすぐに体の痛み、倦怠感、緑色の痰などの症状を呈した。発熱や悪寒を呈した人も数人いたが、24時間経ってもまだ熱が残っている人もいた。^{[18] 50年代、60年代、70年代を通じて}S. marcescensの病原性を試験するための他のいくつかの実験が行われたが、^[18] S. marcescensがヒトの病原体であることが確認されたの は1970年代になってからであった。

S. liquefaciensは、 S. marcescensに次いで2番目に特徴がよくわかっている種です。S . liquefaciens は、 Grimes と Hennerty によってEnterobacter属のAerobacter liquefaciensとして初めて分類されました。 ^[18] S. liquefaciensの最初の文書は1971年に作成されました。尿や呼吸器などのさまざまな検体から20を超えるS. liquefaciensの分離株が回収されました。分離株のうち、6つがヒトに感染を引き起こすと考えられていました。 ^[18] 1970年代から1980年代にかけて、この種はいくつかの病院での集団感染の原因となりました。しかし、最もよく知られている集団感染は、コロラド州の血液透析センターで発生しました。この集団感染では、10件のS. liquefaciens血流感染症が発生しました。^[18]

イチジク属に属する種であるS. ficariaも、人間に有害である可能性があります。1979年、 S. ficariaは呼吸器感染症の患者から初めて分離されました。^[18]この生物は、患者がイチジクを摂取した後の痰から分離されました。^[18]この生物は、何年にもわたって数人の人間から分離され続けました。S . ficariaによる感染が最後に記録されたのはギリシャでした。健康な男性が犬に噛まれ、その咬傷が膿瘍になりました。これは、健康な個人で記録された最初の感染でした。

S. fonticolaは1985年に初めて人間の検体から発見されました。^[18]患部の外傷後に組織感染を引き起こすことが知られています。^[19] S. fonticolaによる最初の感染報告は、1989年にフランスで女性の脚の膿瘍でした。1991年には、S. fonticolaが別のフランス人女性の手の感染症の原因となりました。^[18] S. fonticolaは長年にわたり他の患者からも発見されています。

S. quinivoranがヒトに感染したという報告は多くありません。フランスでホームレスの男性が口内膿瘍で入院しました。男性は肺炎と呼吸器系の問題を発症しました。サンプルからS. quinivoranが検出され、後に臓器不全と死亡の原因であることが確認されました。^[18] S. rubidaea、S. odorifera、S. plymuthicaもヒト病原体のSerratia属菌です。ただし、すべてのSerratia属菌がヒト病原体というわけではありません。S . entomophiaとS. proteamaculansは昆虫と植物の病原体です。

セラチア属の種は、土壌、水、植物、動物、さらには空気など、さまざまな環境で分離されています。S . marcescensの疫学を研究するには、いくつかの方法を使用できます。通常の増菌戦略には、抗生物質や抗真菌物質を含む培地の使用が含まれます。カプリル酸を炭素源として使用できる カプリル酸-タリウム培地は、セラチア属の選択的増殖に非常に適しているようです。

セラチア属菌の同定には、血清学的タイピングと様々なタイプのポリメラーゼ連鎖反応を使用することができる。バイオタイピング、バクテリオシンタイピング、ファージタイピング、プラスミド分析、リボタイピングも使用することができる。S . marcescensのほとんどの株は、約 25 °C で培養すると、トリプチケース大豆寒天斜面上で赤く見える。S . marcescensとS. liquefaciens は、分析プロファイルインデックスシステムを使用すると、研究室で簡単に混同される可能性がある。どちらもアラビノースを酸化できるが、ペプトン水中でアラビノースを発酵できるのはS. liquefaciensのみである。セラチア属菌株の毒性は、タイプ 4 の線毛、小さな毛のような突起によっても識別できる。^[20]

ほとんどのセラチア属菌種の平均ゲノムサイズは、3.57 × 10 ^{9ダルトンの}S. marcescensを除いて記録されていない。各種の G+C 含有量の範囲は以下のとおりである: S. marcescens 57.5–60.4%、S. liquefaciens 52.6–54.4%、S. plymuthica 53.3–56.3%、S. marinorubra 53.5–58.5%。S . macescensゲノムは、すべての腸内細菌の中で最も高い G+C 含有量を有​​する。^[21]

セラチアは、プロディジオシン、バイオサーファクタント、DNA分解酵素、リパーゼ、プロテアーゼ、ゼラチナーゼ、溶血素、キチナーゼ、クロロペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼなど、多くの毒性因子を分泌する。成長色素であるプロディジオシンは、その赤色のため、セラチア属の表現型識別マーカーとしてよく使用される。 ^[22]バイオサーファクタントは、乳化、表面処理、防汚、抗腫瘍、抗菌活性など、幅広い用途でセラチア・マルセッセンス、セラチア・ルビダエア、セラチア・ファシエンスから単離されている。[ 23 ] [ 24 ] DNA分解酵素^などのエンドヌクレアーゼは清掃活動を助け、環境を利用して栄養素の利用可能性を最大化することができる。^[25]耐熱性リパーゼ、^[26]アルカリプロテアーゼおよびゼラチナーゼ^{[27]を産生する株は、ヒトのコンタクトレンズ関連}角膜潰瘍を引き起こす株から分離されている。 溶血素は半減期が短く、分泌されても細胞に結合したままになる傾向があるため、Serratiaではほとんど確認されていない。 しかし、より正確な検出技術を用いたいくつかの研究では、Serratiaのほぼすべての株で溶血活性が証明されている。^{[28]植物キチナーゼは、} Serratiaが生息する植物病原体に対する防御機構として使用されている。 ^{[29] [30]クロロペルオキシダーゼは}ホスホジエステル結合の加水分解を可能にし^[31]、アルカリホスファターゼは細胞シグナル伝達プロセス に関与している。

セラチアは、 ADPグルコースピロホスホリラーゼという代謝酵素を使用するが、これはフルクトースビスリン酸によって大きく活性化されない点で、腸内細菌科に見られるものとは異なる運動特性を持つ。S . marcescens株由来のADPグルコースピロホスホリラーゼは、それぞれpH7.5と8.0の緩衝液中で最適活性を示した。この酵素は、ホスホエノールピルビン酸、3-ホスホグリセリン酸、フルクトース-6-リン酸、および2-ホスホグリセリン酸などの解糖中間体によって大きく活性化される。 ^[32]

セラチア属菌のほとんどは非病原性ですが、病原性菌は通常、免疫不全の人に感染を引き起こします。^[33] S. marcescensは動物や植物に感染する主な病原性菌ですが、人に感染することが報告されている他の菌としては、セラチア・プリムシカ、 セラチア・リケファシエンス、 セラチア・ルビダエア、セラチア・オドリフェラ、セラチア・フォンティコラなどがあります。

S. marcescensは手から手への感染によって伝染すると考えられており、ある病院では検査を受けた職員の半数の手から病原体が検出された。^[34]

セラチア属菌は、消化管よりも呼吸器や尿路に定着する傾向がある。セラチア感染症は、血流、下気道、尿路、手術創、皮膚や軟部組織の院内感染や、他の細菌によってよく起こるその他の疾患の約2％を占める。^[9]小児科病棟では、 S.マルセセンス髄膜炎、創傷感染、関節炎の発生が報告されている。^{[35]静脈内薬物使用者における}感染性心内膜炎の発生が報告されている。^[36]

関節内注射を受けた外来患者においてセラチア関節炎の症例が報告されている。^[37]

セラチア菌が人間以外の動物に感染した例もある。ある研究で、動物における院内感染の1例が見つかった。S . マルセッセンスが水牛や牛の早期流産と関連していることが判明したのがきっかけだった。研究者らが牛の膣分泌物から赤みがかった色を帯びた物質を観察した後、培養で病原体が分離され、雄牛の精液からも病原体が検出され、いずれも同じ菌株だった。^[38]

S. marcescensとS. proteamaculans は日和見植物病原体であると考えられている。S . marcescens はウリ科黄色ブドウ球菌病 (CYVD) を引き起こす。^[39] CYVD は最初にカボチャとスカッシュで検出された。CYVD は植物の師管組織に感染し、萎凋、黄変、師管の変色、植物の衰退、そして最終的には死を引き起こす。^[39] CYVD は主にスカッシュ、マスクメロン、スイカなどに影響を与える。この病気が昆虫によって伝染することを示す研究がある。^[39] S. proteamaculans は植物に害を与えることが知られている唯一の他の種である。S . proteamaculansは斑点病と関連している。斑点病は通常真菌によって引き起こされるが、細菌 (例: S. proteamaculans ) によって引き起こされることもある。斑点病は葉に茶色または黒っぽい斑点として現れ、植物に永久的な損傷を与える可能性がある。これらの斑点の大きさや色はさまざまです。

• Delftia tsuruhatensis – マラリアを自然に予防する細菌。
• ボルバキア– デング熱の制御に使用できる細菌の属。