クロストリジウム・パーフリンゲンス

クロストリジウム・パーフリンゲンス
グラム陽性ウェルシュ菌 の顕微鏡写真
科学的分類
ドメイン：	細菌
門:	バシロタ
クラス：	クロストリジウム
注文：	真正細菌目
家族：	クロストリジウム科
属:	クロストリジウム
種：	ウェルシュ菌
二名法名
クロストリジウム・パーフリンゲンス Veillon & Zuber 1898 Hauduroy et al. 1937年

クロストリジウム・パーフリンゲンス（旧称： C. welchiiまたはBacillus welchii）は、グラム陽性、桿菌、嫌気性、胞子形成性の クロストリジウム属の病原性細菌である。 ^{[1] [2]} C. perfringensは自然界に常在しており、腐敗した植物、海洋堆積物、人間や他の脊椎動物の腸管、昆虫、土壌の通常の成分として見ることができる。チオグリコール酸培地中での世代時間は6.3分と、あらゆる生物の中で最も短いと報告されている。 ^[3]

ウェルシュ菌は、ノロウイルス、サルモネラ菌、カンピロバクター菌、黄色ブドウ球菌と並んで、米国における食中毒の最も一般的な原因の一つである。^[4]しかし、摂取しても害がないこともある。^[5]

C. perfringensによって引き起こされる感染症は、組織壊死、菌血症、気腫性胆嚢炎、およびクロストリジウム筋壊死としても知られるガス壊疽を伴う。^[6]種小名のperfringens は、ラテン語のper (「貫く」の意) とfrango (「破裂」の意)に由来し、ガス壊疽中に発生する組織の破壊を指す。^[7]ガス壊疽は、細胞の細胞膜に埋め込まれ、膜構造を変化させることで正常な細胞機能を阻害するアルファ毒素またはα 毒素によって引き起こされる。 ^[8]研究によると、C. perfringens は多菌性嫌気性感染症を引き起こす能力があることが示唆されている。^[9]感染症では、通常、正常細菌叢の構成要素として遭遇する。この場合、疾患におけるその役割は小さい。^[10]

C. perfringens の毒素は、隣接する細胞のプラスミドの水平遺伝子伝達の結果である。^[11]この種の細菌ではゲノム構成の変化が一般的であり、新しい病原性に寄与している。^{[12]主要な毒素は}、C. perfringensの特定の集団で異なる形で発現しており、これらの集団は、発現した毒素に基づいて株に編成されている。^[13]この微生物を制御することは食中毒の予防に重要であるため、これは特に食品業界に影響を及ぼします。^[12]暫定的に非運動性であると考えられていたC. perfringens の過剰運動性に関する新しい発見も発見されました。 ^[14]代謝プロセスの発見により、 C. perfringens の病原性に関するより多くの情報が明らかになりました。^[15]

クロストリジウム・パーフリンゲンスのG+C含有量は安定しており、その割合は約27～28%、ゲノムサイズは平均3.5 Mbである。^{[16]それ以来、56の}C.パーフリンゲンス株のゲノムが科学研究コミュニティ向けにNCBIゲノムデータベースで公開されている。ゲノム研究では、 C.パーフリンゲンスパン ゲノムの多様性が驚くほど高く、コア遺伝子はわずか12.6%で、報告されているグラム陽性細菌の中で最も多様性に富んでいることが明らかになった。 [ ^16]それにもかかわらず、C.パーフリンゲンス株間の16S rRNA領域は高度に保存されている（配列同一性>99.1%）ことがわかっている。^[16]

クロストリジウム・パーフリンゲンス・エンテロトキシン（CPE）産生株は、ゲノム検査により、C. perfringens全体のごく一部（約1～5%）であることが確認されています。[17] CPE C. perfringens株^を取り巻く遺伝情報の進歩により、微生物源追跡（MST）などの技術を使用して食品汚染源を特定できるようになりました。^[17] CPE遺伝子は、染色体DNAとプラスミドDNA内で発見されています。プラスミドDNAは、細胞の病原性に不可欠な役割を果たすことが示されており、CPEを含む主要な毒素をコードしています。^[11]

C. perfringens は、抗生物質耐性のためのプラスミド含有遺伝子を持っていることが示されています。pCW3 プラスミドは、C. perfringensで抗生物質耐性を生み出す主要な接合プラスミドです。さらに、pCW3 プラスミドは、 C. perfringensの病原性株に見られる複数の毒素もコードしています。^[18]これまでに観察されている抗生物質耐性遺伝子には、テトラサイクリン耐性、排出タンパク質、アミノグリコシド耐性などがあります。^[19]

食品生産などの産業分野では、 C. perfringensの病原性株のゲノム配列解析が研究分野として拡大している。抗生物質耐性C. perfringens株が一般的になりつつあるため、家禽生産はこの傾向から直接影響を受けている。^[12]メタゲノム解析を行うことで、研究者はC. perfringens B20などの病原性細菌の新しい株を特定することができる。^[12]

クロストリジウム・パーフリンゲンスは暫定的に非運動性であると特定されている。鞭毛を持たないが、最近の研究では滑走運動が運動の一形態であると示唆されている。^{[20] [21]}

寒天培地培養では、SM101 のような運動性変異を持つ細菌がコロニーの境界付近に頻繁に出現する。滑走運動のビデオ画像によると、これらの細菌は細長い糸状体を形成し、鞭毛を持つ細菌のように素早く移動することができる。運動性表現型とその直系の子孫の原因は、ゲノム配列解析によって発見された。SM101 株と SM102 株の運動性子孫である SM124 株と SM127 株は、親株と比較してそれぞれ 10 個と 6 個のヌクレオチド多型 (SNP) を持っていた。運動性変異を持つこれらの株は、細胞分裂に関連する遺伝子変異という共通の特徴を持っている。^[20]

C. perfringensのいくつかの株は、ガス壊疽や筋壊死などのさまざまな疾患を引き起こします。筋壊死に必要な毒素の産生は、VirSR 2 成分システムを介してC. perfringens Agr 様 (CpAl) システムによって制御されます。CpAL/VirSR システムは、他の病原性クロストリジウムによってコード化されたクオラムセンシングシステムです。筋壊死は感染部位から始まり、滑走運動によって細菌がより深く移動します。研究者は、CpAL/VirSR システムが滑走運動を制御するかどうかを調査しました。この研究では、CpAL/VirSR がC. perfringens の滑走運動を制御することが実証されました。さらに、この研究では、筋壊死の滑走細菌は毒素遺伝子の転写が増加していることが示唆されています。^[21]

実験による遺伝子操作には、 C. perfringensの遺伝子形質転換を引き起こすことが証明されている2 つの方法があります。

C. perfringensにおける形質転換の最初の報告は、ポリエチレン グリコールを介したプロトプラストの形質転換でした。形質転換手順では、高濃度のポリエチレングリコールの存在下でプラスミド DNA をプロトプラストに添加しました。最初のプロトプラスト形質転換実験中に、 0.4m ショ糖の存在下でペニシリン処理することにより、 C. perfringensの L 期変異体が生成されました。形質転換手順が完了した後、形質転換された細胞はすべて L 期変異体のままでした。栄養細胞への復帰は得られませんでしたが、オートプラスト (自己分解から得られたプロトプラスト) が再生して細胞壁を持つ桿体を形成し、 C. perfringensプラスミド DNAで形質転換できることが観察されました。 ^[22]

電気穿孔法では、非常に短時間、栄養細菌細胞に高電圧の電界を印加します。この技術により、 C. perfringensの遺伝子組み換えが大きく進歩しました。これは、細菌がしばしば栄養細胞として、または食品中で休眠胞子として現れるためです。^[23]電気パルスは細菌細胞膜に孔を作り、DNA分子の受動的な流入を可能にします。^[24]

C. perfringensは土壌やヒトの腸管を含む様々な環境に生息する耐気性嫌気性細菌です。^[15] C. perfringensは生合成に必要な遺伝子がないため、複数のアミノ酸を合成することができません。^[15]代わりに、細菌は酵素と毒素を産生して宿主細胞を分解し、分解細胞から栄養素を輸入します。^[15]

C. perfringens は、解糖およびグリコーゲン代謝のための完全な酵素セットを持っています。発酵経路では、ピルビン酸はピルビン酸フェレドキシン酸化還元酵素によってアセチル CoAに変換され、CO2ガスと還元型フェレドキシンが生成されます。^{[25]還元型フェレドキシンの電子はヒドロゲナーゼによってプロトンに移動され、水素分子 (H2) が形成され、} CO2とともに細胞から放出されます。ピルビン酸は乳酸脱水素酵素によって乳酸にも変換され、アセチル CoA はさまざまな酵素反応によってエタノール、酢酸、酪酸に変換され、嫌気性解糖が完了します。この解糖はC. perfringensの主なエネルギー源となる可能性があります。C. perfringensは、フルクトース、ガラクトース、グリコーゲン、ラクトース、マルトース、マンノース、ラフィノース、デンプン、スクロースなどのさまざまな糖と、さまざまな解糖酵素の遺伝子を利用します。これらのさまざまな酵素と糖分子のアミノ酸は、プロピオニルCoAを介してプロピオン酸に変換され、エネルギー生産につながります。^[25]

膜損傷酵素、孔形成毒素、細胞内毒素、加水分解酵素は、C. perfringensの毒性因子を分類できる機能カテゴリーである。これらの毒性因子をコードする遺伝子は、染色体と大きなプラスミド上に見出される。^[26]

ヒトの消化管は腸粘膜で覆われており、腸粘液は粘液を分泌し、病原体、毒素、有害物質に対する防御機構として機能します。粘液は、微生物を認識してその周囲にバリアを形成するいくつかのO結合型グリカン糖タンパク質を含むムチンで構成されており、微生物が内皮細胞に付着して感染するのを防ぎます。 ^{[27] [28]} C. perfringensは、腸粘膜内のムチンやその他のO-グリカンの分解を助けるさまざまな炭水化物活性酵素（CAZymes）を分泌できます。これらの酵素には、さまざまなグリコシド加水分解酵素ファミリーに属するシアリダーゼ、ヘキソサミニダーゼ、ガラクトシダーゼ、フコシダーゼが含まれます。^[28]

シアリダーゼはノイラミニダーゼとも呼ばれ、脱シアリル化プロセスを通じてタンパク質内に存在する末端シアリン酸残基を加水分解することでムチンを分解する働きをする。C . perfringensには、グリコシド加水分解酵素ファミリー 33 (GH33)に属する 3 つのシアリダーゼ、NanH、NanI、NanJ がある。C . perfringensのすべての株は、これらの酵素の少なくとも 1 つをコードしている。^{[28] [29]}

C. perfringens は、各タンパク質にある分泌シグナルペプチドを介してNanI と NanJ を分泌することができます。研究によると、NanH は分泌シグナルペプチドを含まないため、C. perfringensの細胞質で機能することが示唆されています。NanH には触媒ドメインのみが含まれますが、NanI と NanJ には触媒ドメインと、触媒活性を助ける追加の炭水化物結合モジュール(CBM) が含まれます。N 末端に位置する NanI には CBM40 が含まれますが、NanJ には CBM40 と CBM32 の両方が含まれます。NanI の 3 次元構造を解析した研究に基づくと、その活性部位はポケットのような配向をしており、腸粘膜のシアロムチンからシアリン酸残基を除去するのに役立ちます。^[28]

粘液層は、腸粘液グリカン、糖脂質、およびN-アセチルグルコサミン（GlcNAc）やN-アセチルガラクトサミン（GalNAc）などのヘキソサミンを含む糖タンパク質で構成されています。C . perfringensは、粘液中のヘキソサミンを分解する8つのヘキソサミニダーゼをコードしています。これらのヘキソサミニダーゼは、GH36、GH84、GH89、GH123の4つのグリコシド加水分解酵素ファミリーに属しています。^[28]

C. perfringens は、グリコシド加水分解酵素ファミリー 36 (GH36)のAagA ( Cp GH36A) とCp GH36Bをコードします。AagA は O-グリカンから GalNAc を除去し、Cp GH36B は AagA と類似の構造を持つと予想されますが、その機能の特異性は不明です。グリコシド加水分解酵素ファミリー 84 (GH84) に属する NagH、NagI、NagJ、および NagK は、基質補助消化メカニズムを使用して末端 GlcNAc 残基を切断します。グリコシド加水分解酵素ファミリー89 (GH89)に属するAgnC ( Cp GH89) は、ムチングリカンの末端から GlcNAc を切断し、胃ムチンに作用します。グリコシド加水分解酵素ファミリー123（GH123）に属するCp Nga123はGalNAcを切断しますが、研究によると、分泌シグナルペプチドが存在しないためにC. perfringensによって取り込まれたグリカンのみを分解することが示唆されています。^[28]

C. perfringensには、グリコシド加水分解酵素ファミリー 2 (GH2)に属する4 つのガラクトシダーゼ( Cp GH2A、Cp GH2B、Cp GH2C、Cp GH2D) があります。研究によると、これらの酵素は、CBM51 を使用してガラクトースに結合する能力を持つコアムチングリカン構造を分解するのに効果的であることが示唆されています。しかし、 C. perfringensにおけるガラクトシダーゼの特定の機能に関する研究はほとんどありません。^[28]

フコース単糖は、コアO結合型グリカンの末端に位置する。C . perfringensは、グリコシド加水分解酵素ファミリー29 （GH29）のAfc1とAfc2、およびグリコシド加水分解酵素ファミリー95（GH95）のAfc3の2つのグリコシド加水分解酵素ファミリーに属する3つのフコシダーゼをコードしている。Afc3はC末端CBM51を含み、C. perfringensで炭水化物結合モジュールを含む唯一のフコシダーゼである。フコシル残基はグリカンの末端を覆い、酵素消化から保護する傾向があるため、研究によると、複雑で多様なフコシル結合を切断するフコシダーゼの能力は、ムチンの近距離内で持続したC. perfringensの長期にわたる適応によるものであることが示唆されている。^[28]

ウェルシュ菌が産生する主な毒素は5つあります。アルファ、ベータ、イプシロン、エンテロトキシンは細胞の透過性を高めてイオンの不均衡を引き起こす毒素で、イオタ毒素は細胞のアクチン細胞骨格を破壊します。^[30]産生される主な「分類」毒素に基づいて、ウェルシュ菌はA、B、C、D、E、F、Gの7つの「毒素型」に分類できます。^[31]

アルファ毒素（CPA）は、細胞膜を破壊する2つの構造ドメインからなる亜鉛含有ホスホリパーゼCです。アルファ毒素は、5種類のC. perfringensすべてによって生成されます。この毒素は、人間と動物のガス壊疽に関連しています。ガス壊疽のほとんどの症例は、 C. perfringensが潜む土壌によって汚染された深い傷に関連しています。^{[30] [33]}

ベータ毒素（CPB）は、動物（B型）と人間（C型）の両方で出血性壊死性腸炎と腸管毒素血症を引き起こすタンパク質であり、感染者の糞便は血便となり、腸は壊死します。 ^{[30]トリプシンなどの} タンパク質分解酵素は、CPBを分解して無効にします。したがって、初乳にトリプシン阻害剤が存在すると、CPBは哺乳類の子孫にとって特に致命的になります。^[34]

イプシロン毒素（ETX）は、C. perfringensのB型およびD型株によって生成されるタンパク質です。この毒素は現在、知られている細菌毒素の中で3番目に強力な毒素としてランクされています。^{[35] ETXは主にヤギとヒツジに}腸毒素血症を引き起こしますが、牛も時々影響を受けます。マウスを使用した実験では、ETXのLD50は50〜110 ng/kgであることがわかりました。^[36] ETXの過剰生成は腸の透過性を高めます。これにより、脳や腎臓などの臓器に重度の浮腫を引き起こします。^[37]

ETXのLD50が非常に低いため、生物兵器として使用される可能性があるという懸念が生じています。ETXは米国CDCとUSDAの指定病原体リストに掲載されていましたが、2012年に削除されました。この毒素に対する人間用ワクチンはありませんが、動物用の効果的なワクチンは存在します。^[38]

イオタ毒素（ITX）は、C. perfringensのE型株によって生成されるタンパク質です。イオタ毒素は、細胞上で多量体複合体を形成する2つの非連結タンパク質で構成されています。イオタ毒素は、フィラメント状アクチンの形成を阻害します。これにより、細胞の細胞骨格が破壊され、恒常性を維持できなくなり、細胞が死に至ります。^[39]

この毒素（CPE）は食中毒を引き起こします。腸管上皮細胞の細胞内クローディンタイトジャンクションを変化させます。この孔形成毒素は、試験管内でヒトの回腸および結腸上皮に結合し、壊死させることもできます。この毒素はカスパーゼ3経路を介して、影響を受けた細胞のアポトーシスを引き起こすことができます。この毒素はF型株に関連していますが、特定のC、D、およびE株によっても生成されることがわかっています。^[40]

TpeLはB型、C型、G型^{[41]株に見られる毒素で、} C. difficile毒素Aと同じタンパク質ファミリーに属します。^{[42] B型およびC型感染症の病因には重要ではないようですが、G型株の毒性に寄与している可能性があります。Rhoおよび}Ras GTPaseをグリコシル化し、宿主細胞のシグナル伝達を阻害します。^[41]

組織壊死、菌血症、気腫性胆嚢炎、ガス壊疽（クロストリジウム筋壊死とも呼ばれる）は、 C. perfringensに関連する感染症と関連付けられている。^{[43]研究によると、} C. perfringensは多菌性嫌気性感染症を引き起こす可能性があることが示唆されている。^[44]

クロストリジウム・パーフリンゲンスは、米国で食中毒の一般的な原因です。クロストリジウム・パーフリンゲンスは胞子を作り、この胞子を摂取すると下痢を引き起こす毒素を作ります。大量に調理され、危険な温度（40°Fから140°Fの間）で保管された食品は、クロストリジウム・パーフリンゲンス食中毒の発生源です。鶏肉、牛肉、豚肉などの肉は、クロストリジウム・パーフリンゲンス食中毒とよく関連付けられています。 [ ^{45]クロストリジウム・パーフ} リンゲンスは、胞子が通常の調理温度で生き残る能力があるため、不適切に保管された食品内で増殖する可能性があります。クロストリジウム・パーフリンゲンスのA型毒素（CPAとも呼ばれる）が食中毒の原因です。^[46]

ガス壊疽の最も一般的な細菌性因子はクロストリジウム・パーフリンジェンスです。^[47]ガス壊疽は、細胞の細胞膜に埋め込まれ、膜構造を変化させることで正常な細胞機能を阻害するα毒素によって引き起こされます。 ^[43]症状には、水疱、頻脈、腫れ、黄疸などがあります。^[47]

C. perfringensは食中毒で最もよく知られていますが、胃腸から血流に移行して菌血症を引き起こすこともあります。C . perfringens菌血症は毒素を介した血管内溶血や敗血症性ショックを引き起こす可能性があります。^[48]これは血流分離株の1％未満を占めるためまれですが、報告されている死亡率は27％から58％と非常に致命的です。^[49]

クロストリジウム・パーフリンゲンス食中毒は、壊死性腸炎（別名ピグベル）として知られる別の疾患を引き起こすこともあります。これは、C. perfringens C型によって引き起こされます。この感染症は致命的となることがよくあります。大量のC. perfringensが腸内で増殖し、外毒素を分泌します。この外毒素は、腸の壊死、さまざまなレベルの出血、腸の穿孔を引き起こします。炎症は通常、小腸の中央部である空腸の一部に発生します。^[50] パーフリンゴリジンO（pfoA）陽性C. perfringens株も、早産児の壊死性腸炎の急速な発症に関連していました。 ^[51]

C. perfringensの菌株は、多発性硬化症（MS）の初期段階（パターン III）の病変に関与している可能性がある。 ^[52]マウスでの試験では、腸管のC. perfringensの 2 つの菌株がイプシロン毒素（ETX）を産生し、脳に MS のような損傷を引き起こすことが判明しており、以前の研究では、MS を患うヒトでこのC. perfringensの菌株が特定されている。 ^{[53] [54]} MS 患者は、健康な人よりもイプシロン毒素に対する免疫反応が 10 倍高いことが判明した。^[55]

組織ガスは、 C. perfringens が死体に感染​​したときに発生します。これは、死体の腐敗を極度に加速させるため、死体を防腐処理することによってのみ防腐を阻止できます。組織ガスは、壊疽、大きな褥瘡、壊死性筋膜炎で死亡した人、またはC. perfringensに汚染された土、排泄物、または水を開いた傷口に押し込まれた人に最もよく発生します。^[56]

ウェルシュ菌感染症は、軽度の胃腸症状から生命を脅かす状態まで、さまざまな臨床症状を引き起こす可能性があります。最も一般的な症状は食中毒で、急性の腹痛、下痢、場合によっては嘔吐を特徴とし、汚染された食品の摂取後6～24時間で発症します。他の多くの食中毒とは異なり、発熱は通常ありません。症状は通常自然に治まり、24～48時間以内に解消しますが、著しい体液喪失の場合は重度の脱水症状を起こすことがあります。脱水症状には、口渇、尿量減少、めまい、疲労感などがあります。48時間以上続く下痢、水分を吐き出せない、または重度の脱水症状の兆候などの重篤な症状には、医師の診察が必要になる場合があります。^{[57]ほとんどの人は、治療しなくても}ウェルシュ菌食中毒から回復できます。しかし、下痢を経験した人には、通常、水や補水液を飲むように指示されます。^[58]

クロストリジウム・パーフリンジェンスによるガス壊疽は、損傷部位の激しい痛み、発熱、心拍数の上昇、発汗、不安感などの重篤な症状を特徴とする。患部には腫れ、変色（淡い赤から濃い赤または紫色まで）、悪臭のある液体で満たされた大きな変色した水疱などの兆候が現れることがある。毒素が広がると、皮膚と筋肉組織が急速に破壊され、広範囲の組織死、皮膚下のガスポケット（捻髪音）、赤血球破壊による腎不全につながる可能性がある。敗血症や敗血症性ショックも起こり、致命的となる可能性がある。^[59]

ウェルシュ菌による壊死性腸炎は、重症度が変化するさまざまな症状を呈する。臨床症状は、軽い下痢から、激しい腹痛、嘔吐、血便、敗血症性ショックなどの重篤な症状まで多岐にわたる。最も重篤なケースでは、感染症が死に至ることもある。^[60]

クロストリジウム・パーフリンゲンス食中毒の診断は、患者の便サンプルまたは病気に関連する汚染食品のいずれかで細菌またはその毒素を検査室で検出することに依存します。便培養が陽性の場合、少なくとも 10 cfu/g の C. perfringensが増殖している必要があります。便検査では、他の潜在的な病因を除外するために、白血球、卵、寄生虫を調べます。CPA毒素の検出にはELISA検査が使用されます。C . perfringens食中毒の診断は、いくつかの理由から比較的まれです。^[61]この食中毒にかかった人のほとんどは、医療を求めたり、便サンプルを検査のために提出したりせず、臨床検査室でC. perfringensの定期的な検査は通常行われません。さらに、公衆衛生検査室では、通常、アウトブレイクが発生した場合にのみこの病原体の検査を行います。^[62]

ガス壊疽の診断には通常、感染を確認するためのいくつかの方法が必要です。X線、CTスキャン、MRIなどの画像技術により、筋肉の損傷を示すガス泡や組織の変化が明らかになります。さらに、傷口から採取した液体の細菌染色や培養により、感染の原因となるウェルシュ菌やその他の細菌を特定できます。場合によっては、生検が行われ、影響を受けた組織のサンプルが損傷や壊死の兆候について分析されます。^[59]

クロストリジウム壊死性腸炎の診断は、主に患者の臨床症状に基づいて行われ、激しい腹痛、嘔吐、血便などが含まれます。さらに、正確な診断には、便サンプル中のクロストリジウム・パーフリンゲンス C型毒素の存在を確認することが重要です。^[60]

ウェルシュ菌は、年間推定 966,000 件の症例、つまり病原体が特定されたすべての食中毒の約 10.3% の原因となっています。感染は通常、ウェルシュ菌の胞子に汚染された食品を摂取することで発生し、細菌が腸内で下痢を引き起こす毒素を産生します。発生は、鶏肉、肉、グレービーソースなどの大量に調理され、細菌が繁殖しやすい 40 ～ 140°F の危険な温度で保存された食品に関連していることがよくあります。これらの発生は、病院、学校のカフェテリア、刑務所、老人ホーム、ケータリング イベントなど、大人数に食事を提供する場所で発生する傾向があります。ほとんどの場合、C. perfringens感染症は、水様性下痢や軽い腹部のけいれんなどの軽度の症状を引き起こし、症状は通常、汚染された食品を摂取してから 8 ～ 12 時間後に現れ、24 時間以内に治まります。感染者の約 90% は、通常 2 日以内に医師の診察を受けることなく回復します。ただし、高齢者、幼児、免疫不全者などの脆弱なグループは、脱水症などの重篤な合併症のリスクが高く、より深刻な病気や、まれに死亡につながる可能性があります。毎年、C. perfringens感染症により約 438 人が入院し、26 人が死亡しており、食中毒関連の入院の 0.8% と関連死亡の 1.9% を占めています。発生は 11 月と 12 月に最も多く、七面鳥やローストビーフなどの祝日の食べ物と重なります。C. perfringensによる経済的負担は大きく、年間3億4,270万ドルと推定されており、医療費5,320万ドル、生産性損失6,430万ドル、死亡に関連する費用2億2,500万ドルが含まれています。^{[63] [64]}

クロストリジウム壊死性腸炎は米国ではまれで、通常はリスクの高い集団で発生します。データによると、米国で毎年発生する 940 万件の食中毒のうち、ウェルシュ菌によるものはわずか 11% 程度です。^{[65] 「}壊死性腸炎のリスク要因には、タンパク質不足の食事、不衛生な調理、（長期間のタンパク質不足の食事の後の）散発的な肉の摂取、大量のトリプシンインヒビターを含む食事（サツマイモ）、および寄生虫回虫（トリプシンインヒビターを生成する）の感染しやすい地域などがあります。この病気は、ニューギニア、アフリカの一部、中央アメリカ、南アメリカ、およびアジアに住む集団で発症します。^[50]

ガス壊疽の危険因子には、重傷、腹部手術、大腸がん、血管疾患、糖尿病、憩室炎などの基礎疾患などがある。しかし、ガス壊疽を起こす最も一般的な原因は外傷である。米国では、ガス壊疽の症例は年間約1000件に過ぎない。適切な治療を受ければ、ガス壊疽の死亡率は20～30%であるが、治療せずに放置すると死亡率は100%となる。^[66]

2010年5月7日、ルイジアナ州立精神病院の入院患者42人とスタッフ12人が感染し、嘔吐、腹痛、下痢を経験した。24時間以内に3人の患者が死亡した。この感染は、病院のガイドラインに従って冷却されずに調理された前日に調理された鶏肉に関連していた。この感染は病院の入院患者の31%と鶏肉を食べたスタッフの69%に及んだ。感染した入院患者の何人が鶏肉を食べたかは不明である。^[67]

2011年5月、アメリカン航空の大西洋横断便 で細菌に汚染された食べ物を食べたとされる男性が死亡した。男性の妻と娘はアメリカン航空と機内食を調理したドイツの会社LSGスカイシェフを訴えていた。^[68]

2012年12月、イギリスのエセックス州ホーンチャーチのパブでクリスマスの食事をした2日後に46歳の女性が死亡した。彼女は食事を食べた後に病気になった約30人のうちの1人だった。被害者から採取されたサンプルにはC. perfringensが含まれていた。ホテルの支配人と料理人は七面鳥の調理に関する調理記録を偽造したとして投獄された。^[69]

2014年12月、カナダのニューブランズウィック州ナカウィックで、87歳のベッシー・スコットさんが教会の持ち寄り夕食会の3日後に亡くなった。30人以上が胃腸疾患、下痢、腹痛の症状を訴えた。州の医療長官代理は、この女性の死因はおそらくウェルシュ菌によるものだと述べている。 ^[70]

2016年10月、66歳のアレックス・ズドラヴィッチは、米国インディアナ州ウェストラファイエットのアガベ・アズールでエンチラーダ、ブリトー、タコスを食べて4日後に死亡した。同日に食事をした他の3人も、ウェルシュ菌感染症の症状や急速な発症と一致する食中毒の兆候を報告した。彼らは後に細菌の存在が陽性と判定されたが、ズドラヴィッチが持ち帰った食べ残しは陰性と判定された。^{[71] [72]}

2016年11月、米国カリフォルニア州アンティオキアの教会が主催した感謝祭の昼食会の後、 C. perfringensに汚染された食品が原因で3人が死亡し、さらに22人が病気になった。^[73]

2017年1月、母親とその息子が、米国ニューヨーク州ロチェスターのレストランを訴えた。260人の客がウェルシュ菌に汚染された食品を食べて病気になったためだ。「モンロー郡公衆衛生局の職員は、感謝祭の客の4分の1以上が病気になったため、ゴールデン・ポンドを閉鎖した。検査の結果、ウォークイン冷蔵庫には食べ物がこぼれてカビが生えており、ガスケットが破損してドアが閉まらず、内部にカビが生えていた。」^[74]

2018年7月、米国オハイオ州パウエルのチポトレ・メキシカン・グリルレストランで食事をした647人が症状を訴えた。CDCが検査した便サンプルではC. perfringensが陽性であった。^[75]

2018年11月、米国ノースカロライナ州コンコードで、教会のバーベキューでC. perfringensの陽性反応が出た食べ物を食べた約300人が病気になった。^[76]

2021年、アラスカの病院職員数十人が病気になり、原因はキューバノサンドイッチに遡ることが判明した。保健当局は、ほぼすべての症状が24時間以内に治まったと報告している。この食品を食べた人で入院を必要とした人はいなかったと報告されている。アラスカで、何らかの全国的な食中毒と関連していない場合に、これほどの規模の流行が発生することはまれである。^[77]

ウェルシュ菌の汚染と増殖を防ぐには、食品の取り扱いに注意し、適切に調理し、適切な保管方法を守る必要があります。ほとんどの食品、特に牛肉や鶏肉は、推奨される内部温度まで調理することで保護できます。キッチン用温度計を使用することは、肉が安全な調理温度に達しているかどうかを確認する最も確実な方法です。原則として、臭い、味、見た目に異常がある食品、または安全でない温度で長時間放置されていた食品は避けるべきです。^[78]

C. perfringens の胞子は、59°F (15°C) から 122°F (50°C) の温度範囲で増殖することができます。^[79]細菌の増殖を防ぐために、残り物は調理後 2 時間以内に 40°F (4°C) 以下に冷やして冷蔵する必要があります。肉を含む大きな食品は、冷蔵する前に小さな容器に小分けして、均等に冷却する必要があります。残り物を提供する前に、保存中に増殖した可能性のある細菌を破壊するために、少なくとも 165°F (74°C) に再加熱する必要があります。^[78]

缶詰野菜、燻製または塩漬けの肉、塩漬けまたは燻製の魚などの高リスク食品には、さらに注意が必要です。不適切な加工や保管により、細菌が増殖し、危険な毒素を生成する可能性があります。異臭、質感の変化、膨らんだ缶（「ボンベージ」とも呼ばれる）などの汚染の兆候は、食品が腐敗していることを示しており、廃棄する必要があります。^[80]

ガス壊疽の予防には、細菌感染を避けるための予防措置を講じることが必要です。医療従事者は、クロストリジウム・パーフリンジェンスによるものも含め、感染を予防するための厳格な手順に従います。ガス壊疽のリスクを減らすには、傷口を石鹸と水で徹底的に洗浄し、深い傷や洗浄できない傷口については医師の診察を受ける必要があります。また、皮膚の状態の変化や激しい痛みの発現がないか、怪我を監視することも重要です。自転車やバイクに乗るときは保護具を着用すると、怪我を防ぐのに役立ちます。さらに、循環に影響を与えたり免疫系を弱めたりする基礎疾患を管理するために医療従事者と協力することで、感染のリスクをさらに減らすことができます。^[59]

クロストリジウム・パーフリンゲンス感染症の治療は、病状の種類と重症度によって異なります。ガス壊疽（クロストリジウム筋壊死）などの重症感染症の場合、主な治療法は患部の外科的デブリードマンです。この処置により、細菌が増殖する壊死組織が除去され、感染の拡大が抑えられます。抗菌療法は通常同時に開始され、ペニシリンが最も一般的に使用される薬剤です。^[81]しかし、C. perfringens は異なる耐性パターンを示し、約 20% の株がクリンダマイシンに耐性で、10% がメトロニダゾールに耐性です。^[82] C. perfringens は他の病原性クロストリジウムと比較してバンコマイシンに対する感受性が高いことが多いため、場合によってはバンコマイシンが治療の代替選択肢となります。^[81]

高圧酸素療法（HBOT）などの治療法も、重度のクロストリジウム組織感染症に使用されることがあります。HBOTは感染組織への酸素供給を増加させ、 C. perfringensのような嫌気性細菌の増殖を抑制する環境を作り出します。一般的には使用されていませんが、HBOTは特定のケースでは有益な場合があります。^[83]

C. perfringensによる食中毒の場合、治療は通常不要です。C . perfringensによる食中毒にかかった人のほとんどは、抗生物質を必要とせずに病気を治すことができます。下痢が治まるまで、継続的に水分を多めに摂取する必要があります。^[84]

近年、C. perfringensは多剤耐性が増加しており、特にヒトと動物の株でその傾向が顕著です。テトラサイクリン、エリスロマイシン、スルホンアミドなどの抗生物質に対して高い耐性レベルが見られました。遺伝的要因、抗生物質の誤用、細菌の進化がこの問題の原因です。このことは、新しい治療戦略を見つけることの重要性を浮き彫りにしています。^[85]

多座配列タイピング（MLST）と全ゲノム配列解析（WGS）は、C. perfringensの遺伝的多様性を見つけるために使用されました。これらの方法により、322のゲノムから25のクローン複合体にグループ化された195の異なる配列タイプが特定されました。系統群も、複数の異なる宿主と環境源で発見されました。これは、細菌の種を超えた伝播の可能性と適応性を浮き彫りにしています。^[86]

• NIAID が資金提供しているバイオインフォマティクス リソース センター PATRIC の Clostridium perfringens ゲノムと関連情報
• パセマ-クロストリジウムリソース
• BacDive の Clostridium perfringens の標準株 - 細菌多様性メタデータ