赤痢菌

赤痢菌
赤痢菌
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：	腸内細菌科
属:	赤痢菌
種：	S.フレックスネリ
二名法名
赤痢菌 カステラーニ＆チャーマーズ 1919

フレクスネリ赤痢菌は、ヒトに下痢を引き起こす可能性のある、赤痢菌属のグラム陰性細菌の一種です。赤痢菌にはいくつかの異なる血清群があり、フレクスネリ赤痢菌はグループ B に属します。フレクスネリ赤痢菌感染症は通常抗生物質で治療できますが、一部の菌株は耐性を獲得しています。軽症の場合 は、将来的に耐性を獲得する可能性があるため、通常は治療されません。 ^{[1]赤痢菌は}大腸菌と近縁ですが、病原性、生理学（ラクトース発酵またはリジン脱炭酸の失敗）、血清学に基づいて大腸菌と区別できます。 ^[2]

この種はアメリカの医師サイモン・フレクスナーにちなんで命名され、赤痢菌属は赤痢の原因を研究した日本の医師志賀潔にちなんで命名された。志賀は1892年に東京帝国大学医学部に入学し、その間に北里柴三郎博士の講義を聴講した。志賀は北里博士の知性と自信に感銘を受け、卒業後は北里博士のもとで伝染病研究所の研究助手として働いた。1897年、志賀は日本人が「赤痢」と呼んでいた流行に研究の焦点を当てた。これらの流行は日本人に有害であり、19世紀後半に頻繁に発生した。1897年の赤痢の流行では91,000人以上が罹患し、死亡率は20%を超えた。^[3]志賀は32人の赤痢患者を研究し、コッホの原則を用いて病気の原因となる細菌を分離・特定することに成功した。志賀は細菌の研究と特徴づけを続け、毒素産生方法、すなわち志賀毒素を特定し、病気のワクチンを作るために精力的に研究した。

フレクスナー赤痢菌は、アクチンを基盤とした運動性を持つ棒状の非鞭毛細菌です。アクチンというタンパク質を迅速かつ継続的に生成し、宿主細胞内および細胞間を前進します。^[4]この細菌はグラム陰性で胞子を形成しない血清群Bの赤痢菌です。この血清群には6つの血清型があります。^[2]

Shigella flexneriはグループB（すなわちB抗血清と凝集する）に属し、さらに6つの型特異的抗血清と4つのグループ特異的抗血清によって分類されます。現在までに少なくとも23の異なるサブ血清型が特定され、報告されています。^[5]現在、wzx1-5（血清型6を除くすべて）およびgtr遺伝子またはwzx6（血清型6のみ）をターゲットとしたPCRベースの分子血清型分類技術が利用可能です。^[6]

Shigella flexneri は細胞内細菌で、哺乳類の腸管上皮層に感染します。この細菌は耐酸性があり、pH 2 の条件でも生存できます。そのため、宿主の口から侵入し、胃を通過して結腸に到達できます。^[7]結腸内に入ったS. flexneri は、次の 3 つの方法で上皮に侵入できます。1) 細菌は上皮細胞間の密着結合を変化させ、粘膜下層に侵入できます。2) 上皮層に分散しているエンドサイトーシスの強いM 細胞に侵入し、粘膜下層に侵入できます。3) 粘膜下層に到達した後、細菌はマクロファージに貪食され、アポトーシス、つまり細胞死を誘導できます。これにより、粘膜下層に多形核細胞 (PMN)を動員するサイトカインが放出されます。結腸内腔にまだいるS. flexneri は、PMN が感染領域に侵入する際に上皮層を横断する。Shigella に反応して上皮層を横切って流入する PMN 細胞は上皮の完全性を破壊し、M 細胞に依存しないメカニズムで内腔の細菌が粘膜下層に侵入できるようにする。^[8] S. flexneri はこれら 3 つの方法を使用して粘膜下層に到達し、基底外側から上皮細胞に侵入する。この細菌には、IpaA、IpaB、IpaC、および IpaD という 4 つの既知の侵入プラスミド抗原がある。S. flexneri が上皮細胞の基底外側に接触すると、IpaC と IpaB が融合して上皮細胞膜に孔を作る。次に、タイプ III 分泌システム (T3SS) を使用して、他の Ipa タンパク質を上皮細胞の細胞質に挿入する。^[8] S. flexneri は、自身の外膜タンパク質 IcsA を使用して宿主のアクチン組み立て機構を活性化することで、隣接する上皮細胞に移動することができます。IcsA タンパク質は、まず細菌の一方の極に局在し、そこで宿主のタンパク質である神経ウィスコット・アルドリッチ症候群タンパク質 (N-WASP)と結合します。この IcsA/N-WASP 複合体は、次にアクチン関連タンパク質 (Arp) 2/3 複合体を活性化します。Arp 2/3 複合体は、アクチンの重合を急速に開始し、細菌を前進させる役割を担うタンパク質です。^{[8] [2] [9]} S. flexneri が隣接する膜に到達すると、隣接細胞の細胞質に突起を形成します。細菌は 2 層の細胞膜に囲まれます。次に、別の IpaBC 複合体を使用して孔を作り、次の細胞に入ります。VacJ は、S. flexneriにも必要なタンパク質です。 突起から出るためには、細胞外への移動が必要です。その正確な機能はまだ研究中ですが、これがないと細胞間の拡散が大きく損なわれることが分かっています。^{[8] [10]}上皮細胞内での細菌の複製は細胞に有害ですが、上皮細胞の死は主に宿主自身の炎症反応によるものであると考えられています。^[8]

S. flexneriとEscherichia coliのゲノムは、種レベルではほとんど区別がつきません。S . flexneri は4,599,354 塩基対の環状染色体を持ちます。これはE. coliよりも小さいですが、遺伝子は類似しています。S . flexneri のゲノムには約 4,084 個の既知の遺伝子があります。E . coliとS. flexneriの広範な類似性は、水平伝播によるものと提案されています。S . flexneri が結腸上皮層に侵入するために必要な遺伝子はすべて、 pINV と呼ばれる毒性プラスミド上にあります。pINV のゲノムは、S. flexneriの亜種間で高度に保存されています。S . flexneri には、他に 2 つの小さなマルチコピープラスミドもありますが、S. flexneriの一部の株には、抗生物質耐性を付与すると思われるプラスミドがさらにあります。^[11] S.flexneriのいくつかの株は、抗生物質ストレプトマイシン、アンピシリン、またはトリメトプリムに耐性を持っています。^[12]クロラムフェニコール、ナリジクス酸、ゲンタマイシンは、いくつかの株に対して依然として有効な抗生物質であることが判明しています。^[13]

Shigella flexneri は従属栄養生物です。エンブデン・マイヤーホフ・パルナス (EMP)経路、エントナー・ドゥドロフ (ED)経路、またはペントースリン酸経路 (PPP) を利用して糖を代謝します。これらの経路の産物は、クエン酸回路 (TCA)に送られます。S . flexneri はグルコースとピルビン酸を代謝できます。ピルビン酸を補給すると最も成長しやすくなり、好ましい炭素源であると考えられています。ピルビン酸は、細胞自身の代謝によって供給されるか、宿主細胞から摂取されます。S . flexneriは通性嫌気性菌で、ピルビン酸の混合酸発酵を行うことができます。 ^{[14] [2]} S. flexneri は乳糖を発酵できません。^[2]この細菌は 37 °C で最適に成長しますが、30 °C の低温でも成長することができます。^[13]

細菌の小さなRNAは多くの細胞プロセスで重要な役割を果たしている。RnaGおよびRyhB sRNAはS. flexneriでよく研究されている。^{[15]酸性ストレスへの耐性と毒性の調節に役割を果たす可能性があるSsr1 sRNAは、} Shigella にのみ存在することが示された。^[16]

Shigella flexneriには、 3つの毒性因子をコードする毒性プラスミドが含まれています。3型分泌システム（T3SS）、侵入プラスミド抗原タンパク質（IPAタンパク質）、およびIcsA（細胞間伝播に使用）です。^[17]

感染すると、S. flexneri はT3SS（多くのグラム陰性病原体に共通する針と注射器のような装置）を使用して、ipa タンパク質を宿主細胞の細胞質に注入します。これらの ipa タンパク質は、宿主細胞による「膜波打ち」を引き起こします。膜波打ちにより、細菌を捕らえて包み込む膜ポケットが形成されます。内部に入ると、S. flexneri は宿主細胞のアクチンを推進力として使い、パラサイトファジーと呼ばれる細胞メカニズムを使用して細胞から細胞へ直接移動します。 ^{[18] [19] これ}は、細菌病原体であるリステリア モノサイトゲネスに似ています。

Shigella flexneri は、 Shigellaラージプラスミド上のORF169bにコードされ、タイプ III 分泌システムによって分泌されるエフェクタータンパク質 OspI を使用することで、感染の初期段階での急性炎症反応を阻害することができます^{[ 20]。これは、} TNF-α受容体関連因子 6 ( TRAF6 ) を介したシグナル伝達経路を抑制することで、細菌侵入時の炎症反応を弱めます^{[20] 。OspI はグルタミン脱アミド酵素活性を持ち、} UBC13の位置 100 のグルタミンを選択的に脱アミノ化してグルタミン酸にすることができ、その結果、TRAF6 活性化に必要な E2 ユビキチン結合活性が失われます^{[20] 。}

ノラ https://microbenotes.com/biochemical-test-of-shigella-flexneri/

• 「Shigella flexneri」。NCBI分類ブラウザ。623。
• BacDive の Shigella flexneri の標準株 - 細菌多様性メタデータ