ブドウ球菌(Staphylococcus epidermidis) はグラム陽性 細菌であり、球菌属(Staphylococcus )に属する40種以上の細菌 のうちの1つです。 [ 1 ] 通常は皮膚 常在菌 叢、まれに粘膜常在菌叢の一部であり、海綿動物にも見られます。 [ 2 ] [ 3 ] 通性嫌気性細菌 です。S . epidermidisは 通常病原性は ありませんが、免疫系が 低下している患者は感染症を発症するリスクがあります。これらの感染症は一般的に院内感染 です。 [ 4 ] S. epidermidisは カテーテル やその他の外科的インプラントを使用している人にとって特に懸念される細菌です、これらのデバイス上にバイオフィルムを形成して増殖することが知られているからです。 [ 5 ] 通常 の 皮膚常在菌叢の一部であるため、 S. epidermidisは 診断検査室に送られる検体の頻繁な汚染菌です。 [ 6 ]
S. epidermidis の一部の株は塩分耐性が高く、海洋環境でよく見られます。[ 3 ] SI Paul ら (2021) [ 3 ] は 、バングラデシュ のベンガル湾の セントマーチン島 エリアのCliona viridis 海綿から、塩分耐性S. epidermidis 株( ISP111A、ISP111B、ISP111C株) を分離し、同定しました。
常在菌であるS. epidermidisは、健康な 皮膚微生物叢 の重要な構成要素です。健康な皮膚バリアのサポート、皮膚の切り傷の治癒、皮膚微生物叢への皮膚病原菌の定着からの保護、免疫系調節因子としての働きなどを通じて貢献しています。[ 7 ]
チタン基板上の表皮ブドウ球菌バイオフィルム
語源 「Staphylococcus」 - ブドウのような果実の房、「epidermidis」 - 表皮の。[ 8 ]
微生物学 表皮ブドウ球菌 、明視野顕微鏡下で1000倍に拡大。ブドウ球菌(Staphylococcus epidermidis) は、ブドウの房状に配列した非運動性のグラム陽性 球菌からなる非常に丈夫な微生物です。 一晩培養すると、直径約1~2 mmの白色で隆起した凝集コロニーを形成し、血液寒天培地では溶血し ません。[ 5 ] カタラーゼ 陽性、[ 10 ] コアグラーゼ陰性 の通性嫌気性菌 で、好気呼吸 または発酵 によって増殖することができます。一部の株は発酵しない場合があります。[ 3 ] [ 11 ]
生化学的検査によると、この微生物は硝酸還元酵素試験 に対しても弱い陽性反応を示します。ウレアーゼ 産生は陽性、オキシダーゼは陰性で、グルコース、スクロース、ラクトースを利用して酸性生成物を生成できます。ラクトースが存在すると、ガスも生成します。非病原性のS. epidermidisは、病原性の S. aureus とは異なり、ゼラチナーゼ 酵素を持たないため、ゼラチンを加水分解できません。[ 12 ] [ 13 ] ノボビオシン に感受性があり、コアグラーゼ陰性であるがノボビオシン耐性のStaphylococcus saprophyticus と区別するための重要な検査となります。[ 4 ]
S. aureus と同様に、 S. epidermidis の細胞壁には、トランスフェリン から鉄を得るのに役立つトランスフェリン結合タンパク質があります。表面に露出したタンパク質であるグリセルアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼの四量体は、トランスフェリンに結合して鉄を除去すると考えられています。その後のステップでは、鉄が表面リポタンパク質に転送され、次に鉄を細胞内に運ぶ輸送タンパク質に転送されます。[ 5 ]
生化学的特徴 海洋性S. epidermidis のコロニー、形態、生理、生化学的特徴を以下の表に示す。[ 3 ]
注:+ = 正、– = 負、W = 弱正
識別 S. epidermidis の 検出の通常の方法は、選択培地上のコロニーの出現、光学顕微鏡による細菌形態、カタラーゼおよびスライド凝固試験を使用することです。ゾーベル寒天培地は、海洋生物からのStaphylococcus epidermidisの分離に有用です。 [ 3 ] 卵黄 添加のBaird-Parker 寒天培地 では、コロニーは小さく黒色に見えます。定量 PCR などの技術が、Staphylococcus 株の迅速な検出と識別にますます使用されています。[ 14 ] [ 15 ] 通常、デスフェリオキサミン に対する感受性も、 Staphylococcus hominis の場合を除いて、他のほとんどのブドウ球菌と区別するために使用できます。Staphylococcus hominisも感受性があります。[ 16 ] この場合、S. hominis によるトレハロース からの酸の産生を使用して、2 つの種を区別することができます。
微生物生態学
足の臭い や体臭全般に関するよくある誤解は、汗自体が臭い、つまり人に臭いを与えるというものです。しかし、汗自体はほとんど無臭です。むしろ、皮膚に存在する微生物が 汗中の特定の化合物を栄養源として代謝し、その過程で不快な臭いの化合物を生成します。[ 17 ] S. epidermidis は暖かく湿った環境で繁殖し、ヒトのマイクロバイオーム の一般的な細菌です。[ 18 ] したがって、足には体の他のどの部分よりも多くの汗腺があり、そのため常に湿っているため、S. epidermidis が繁殖するのに理想的な環境が作られ、これが足の臭いの主な原因となります。この細菌は、汗に含まれるロイシンを分解する酵素 を生成し、イソ吉草酸などの不快な臭いの揮発性化合物を生成します。足の臭いが強いほど、足の臭いが弱い場合よりも微生物の密度が高くなります。[ 18 ]
疾患における役割
病原性因子 サフラニン染色された表皮ブドウ球菌 。(1000倍)
S. epidermidis は 体内に埋め込まれたプラスチック製デバイス上にバイオフィルムを形成します。[ 19 ] これは、静脈カテーテル や医療用人工装具 で最もよく見られます。[ 20 ] 感染は、透析患者や、汚染された可能性のある埋め込み型プラスチックデバイスを使用している人にも起こり得ます。また、心臓弁に欠陥のある患者に最も多く見られる心内膜炎も引き起こします。 敗血症は 、特に免疫不全の患者において、入院患者に発生する可能性があります。[ 21 ]
プラスチック製デバイス上にバイオフィルム を形成する能力は、S. epidermidis の主要な病原性因子である。考えられる原因の 1 つは、血液や細胞外マトリックスタンパク質に結合する表面タンパク質である。S. epidermidis は、硫酸化多糖類 からなる多糖類細胞間接着因子 (PIA) と呼ばれる細胞外物質を生成する。これにより、他の細菌が既に存在するバイオフィルムに結合し、多層バイオフィルムが形成される。このようなバイオフィルムは、内部の細菌の代謝活動を低下させる。この代謝の低下は、抗生物質の拡散障害と相まって、抗生物質がこの種の感染症を効果的に排除することを困難にする。[ 5 ]
抗生物質はバイオフィルムの除去にはほとんど効果がありません。これらの感染症に対する最も一般的な治療法は、感染したインプラントの除去または交換ですが、いずれの場合も予防が理想的です。第一選択薬はバンコマイシンで あることが多く、これにリファンピシン またはアミノグリコシド 系抗生物質を併用することもあります。手洗いは感染拡大を抑制することが示されています。
尋常性ざ瘡 予備的な研究によると、S. epidermidis は尋常性 ざ瘡の 毛穴の中に普遍的に存在し、通常はCutibacterium acnes だけ が常在している。[ 22 ]
正常な皮膚では、表皮ブドウ球菌は 病原性がなく無害です。しかし、異常な病変(皮膚の開口部や切り傷など)では、尋常性ざ瘡の原因菌 として病原性を持つようになります。表皮ブドウ球菌は、尋常性ざ瘡の主な原因菌であるアクネ菌 が 生息する皮脂腺に入り込み、脂肪分解酵素を産生して皮脂を分画から濃密(粘稠)な形態に変え、炎症効果をもたらすことで毛包を損傷します。[ 23 ]
さらに、S. epidermidis は 細胞間接着多糖 (PIA) を放出することでバイオフィルムを形成し、P. acnes の 定着に適した嫌気性環境を提供するとともに、ヒトの自然免疫分子から保護します。[ 24 ]
P. acnes とS. epidermidisは どちらも相互作用して宿主の皮膚の健康を病原体の定着から守ることができます。しかし、競合の場合、両者は同じ炭素源(グリセロールなど)を使用して短鎖脂肪酸を生成し、それが互いに抗菌剤として作用します。また、S. epidermidisは 皮膚の恒常性を維持し、皮膚の炎症を引き起こすTLR2 タンパク質の産生を減少させることでP. acnesの 病原性炎症を軽減します。[ 25 ]
皮膚の健康における役割
皮膚バリア機能の強化 常在菌であるS. epidermidisは 、皮膚バリアの完全性を維持するのに役立つ保護セラミドを生成することによって、皮膚バリアの恒常性にも寄与することが示されています。皮膚常在菌は、一部の臓器や体腔の湿潤な内層とそれらの特異的な免疫防御機構を調節することによって、病原体などの感染性因子と相互作用します。スフィンゴミエリンホスホジエステラーゼは、 スフィンゴシン とスフィンゴシン-1-リン酸 を含む脂質であるセラミドの S. epidermidis による産生の主な駆動因子です。この脂質は、細菌に必須の栄養素を獲得し、宿主によるセラミドの産生を助けます。セラミドは上皮バリア の重要な構成要素であり、皮膚からの水分損失を防ぐ上で重要な役割を果たします。これは保護剤として働き、皮膚の脱水と老化の両方を防ぎます。[ 26 ] サリチル酸は S. epidermidisの個体数を減少させることが知られています。そのメカニズムは現在不明ですが、サリチル酸がS. epidermidisのバイオフィルムを阻害するという仮説が立てられています。[ 27 ]
表皮ブドウ球菌は、皮膚の状態に影響を与える代謝プロセスにおいて重要な役割を果たしています。この細菌は皮膚細胞内の生化学的経路に影響を与え、皮膚の健康状態や疾患状態に影響を与える可能性があります。具体的には、これは アリール炭化水素受容体 の調節に見られます。[ 7 ]
非アトピー性皮膚では、S. epidermidis は アリール炭化水素受容体経路の活性化を伝達するのに役立ち、皮膚バリア機能を強化し、炎症を軽減するのに役立ちます。アトピー性皮膚では、通常、この経路を阻害することで逆の効果を発揮し、皮膚の問題を悪化させる可能性があります。[ 7 ]
ATCC 12228株のゲノムスケール代謝モデルは、 SBML 形式でBioModelsデータベース から入手可能です。 [ 28 ]
免疫反応 常在菌であるS. epidermidisは 皮膚の免疫応答にも影響を与える。宿主の免疫細胞と相互作用することで、様々な病原体に対する皮膚の粘膜免疫防御が強化される。皮膚の常在菌は有害な病原体と直接的に干渉する。[ 26 ]
S. aureusの場合、S. epidermidisは、この病原体に対する ケラチノサイト の反応を引き起こすことで、自然免疫 応答を増幅する可能性がある。[ 7 ]
S. epidermidisは、リポテイコ酸 (LTA)、細胞壁多糖類、ペプチドグリカン、アルデヒドジペプチドなどの分子を産生し、これらはトール様受容体 (TLR)によって免疫応答を調節する分子として認識されます。これらの免疫調節分子は細菌とケラチノサイトの間に関係を築き、主にTLRとの相互作用により、自然免疫応答の調節に大きな影響を与えます。[ 7 ]
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外部リンク Bac Dive (細菌多様性メタデータベース)における黄色ブドウ球菌(Staphylococcus epidermidis) のタイプ株