感染の病態機序：付着・侵入・浸潤・播種、菌血症と毒血症

🧠 感染は「侵入→付着→定着→浸潤→傷害→播種→宿主回避」という7段階の連鎖として進行する。 どの段階で病原体が足止めされるかが、無症候性感染symptomless infection 無症候性感染（symptomless infection）symptomless infection（無症候性感染） で終わるか、菌血症・毒血症toxemia 毒血症（toxemia）toxemia（毒血症） にまで進むかを決める。

感染の病態機序——7ステップ

flowchart TD
    A["1. 侵入 (Entry)<br>宿主の一次防御を回避"] --> B["2. 付着 (Adhesion)<br>粘膜表面への接着"]
    B --> C["3. 定着 (Colonization)<br>侵入部位での不可逆的増殖"]
    C --> D["4. 浸潤・進展<br>(Invasiveness & propagation)"]
    D --> E["5. 傷害 (Damage)<br>毒素・炎症による組織障害"]
    E --> F["6. 播種 (Dissemination)<br>菌血症 / <span class='jp-term jp-term-diagram' title='toxemia'>毒血症</span>"]
    F --> G["7. <span class='jp-term jp-term-diagram' title='Evasion of the host'>宿主からの回避</span><br>(Evasion of the host)"]

1. 侵入

病原体が宿主に侵入し、一次防御機構を回避する段階。

• 微生物は複数ある門戸のいずれかから宿主に侵入する必要がある
• 続いて、貪食、胃・尿生殖路の酸性環境、唾液・胃・小腸の加水分解酵素Hydrolase加水分解酵素（Hydrolase）Hydrolase（加水分解酵素）・蛋白分解酵素proteolytic enzyme蛋白分解酵素（proteolytic enzyme）proteolytic enzyme（蛋白分解酵素）といった宿主の防御を突破しなければならない
• 莢膜を持つ細菌は、これらの防御を生き延びやすい

2. 宿主組織への付着

感染を成立させるには、多くの細菌はまず粘膜表面に付着する必要がある。

💡 付着は「くっつく」だけの受動的な段階ではない。 アドヘシンadhesin アドヘシン（adhesin）adhesin（アドヘシン） （線毛先端の接着蛋白や表面蛋白）が宿主細胞側の特定の受容体（糖鎖glycan (sugar chain)糖鎖（glycan (sugar chain)）glycan (sugar chain)（糖鎖）・インテグリンintegrinインテグリン（integrin）integrin（インテグリン）・カドヘリンcadherin カドヘリン（cadherin）cadherin（カドヘリン） など）に結合し、その結合そのものが宿主細胞の細胞骨格を再編させる合図になる。多くの侵襲性細菌は、この経路を乗っ取って自分を細胞内へ引き込ませる¹。受容体が種特異的だから宿主域が決まるという関係もここから来る。

3. 定着

侵入部位またはその近傍での病原体の不可逆的な増殖。本来無菌である部位での定着は、自然防御機構の欠陥、または新たな侵入門戸 portal of entry 侵入門戸（portal of entry） portal of entry（侵入門戸） の存在を示唆する。

💡 粘膜面mucosal surface 粘膜面（mucosal surface）mucosal surface（粘膜面） では、常在菌叢そのものが定着を防ぐ第一の壁になっている——これを定着抵抗性 colonization resistance 定着抵抗性（colonization resistance） colonization resistance（定着抵抗性） という。 常在菌は栄養と付着部位を先に占有 occupy 占有（occupy） occupy（占有） し、代謝産物metabolite 代謝産物（metabolite）metabolite（代謝産物） で環境を病原体に不利にし、宿主の免疫を介しても病原体の定着を妨げる²。だから抗菌薬でこの壁を壊すと、定着抵抗性colonization resistance 定着抵抗性（colonization resistance）colonization resistance（定着抵抗性） が失われて感染が起こる——Clostridioides difficile感染症、バンコマイシン耐性腸球菌vancomycin-resistant Enterococcus, VRE バンコマイシン耐性腸球菌（vancomycin-resistant Enterococcus, VRE）vancomycin-resistant Enterococcus, VRE（バンコマイシン耐性腸球菌） の腸管定着、カンジダの過増殖は、いずれも「病原体が強くなった」のではなく「壁が壊れた」結果である。糞便微生物叢移植fecal microbiota transplantation 糞便微生物叢移植（fecal microbiota transplantation）fecal microbiota transplantation（糞便微生物叢移植） が再発性C. difficile感染症に効くのは、この壁を作り直しているからだと理解できる²。

4. 浸潤性と増殖の拡大

宿主細胞内に侵入したり粘膜表面を貫通して初発部位から広がったりできる細菌を侵襲性と呼ぶ。コラゲナーゼcollagenaseコラゲナーゼ（collagenase）collagenase（コラゲナーゼ）やヒアルロニダーゼhyaluronidaseヒアルロニダーゼ（hyaluronidase）hyaluronidase（ヒアルロニダーゼ）など細胞外基質 extracellular matrix 細胞外基質（extracellular matrix） extracellular matrix（細胞外基質） の成分を分解する細菌酵素がこの過程を助け、細菌が宿主組織表面へ到達しやすくする。

💡 多くのグラム陰性菌は、酵素を撒くのではなく「注射針」で宿主細胞に直接エフェクター蛋白を撃ち込む。 専用の蛋白分泌装置が病原力 virulence 病原力（virulence） virulence（病原力） 因子を菌体の細胞質から宿主細胞内へ送り込む³。

⚠️ 宿主側はこの装置の「存在そのもの」を感知している。 分泌装置が細胞膜を貫いたことや、注入された細菌由来分子（鞭毛蛋白flagellin鞭毛蛋白（flagellin）flagellin（鞭毛蛋白）・LPSなど）が細胞質に現れたことが自然免疫の起動シグナルになる³——病原体は「毒素を送り込む」代償として「見つかる」という関係にある。

💡 細胞内に入った細菌は、貪食胞（ファゴソーム）をどう処理するかで3つの戦略に分かれる。

これらはいずれも、分泌したエフェクターで宿主細胞の膜輸送機構 transport mechanisms 膜輸送機構（transport mechanisms） transport mechanisms（膜輸送機構） を乗っ取ることで成り立っている⁴。

5. 傷害

宿主細胞の傷害は、細菌毒素bacterial toxin細菌毒素（bacterial toxin）bacterial toxin（細菌毒素）または宿主の炎症反応によって起こる。

• 侵入の後には炎症が続く。膿形成pus formation 膿形成（pus formation）pus formation（膿形成） を伴う化膿性炎症か、結節性病変nodular lesion 結節性病変（nodular lesion）nodular lesion（結節性病変） を伴う肉芽腫性炎症のいずれか
• 細菌は毒素を産生することがある：内毒素（LPS、グラム陰性菌の細胞壁に組み込まれた成分。詳細は内毒素）と外毒素（グラム陽性・陰性いずれの菌も分泌しうる蛋白質。詳細は外毒素）

⚠️ 抗菌薬治療により大量の細菌が急激に死滅すると、菌体成分が一気に放出されて宿主のサイトカイン反応を暴走させる——これがヤーリッシュ・ヘルクスハイマー反応 Jarisch-Herxheimer reaction ヤーリッシュ・ヘルクスハイマー反応（Jarisch-Herxheimer reaction） Jarisch-Herxheimer reaction（ヤーリッシュ・ヘルクスハイマー反応） である。 治療開始直後の発熱・悪寒・血圧低下の増悪として現れる。

⚠️ ヤーリッシュ・ヘルクスハイマー反応Jarisch-Herxheimer reaction ヤーリッシュ・ヘルクスハイマー反応（Jarisch-Herxheimer reaction）Jarisch-Herxheimer reaction（ヤーリッシュ・ヘルクスハイマー反応） を「内毒素（LPS）の放出」と一言で説明するのは正確ではない。 この反応が最も典型的に起こるのはスピロヘータ感染——梅毒・ライム病・回帰熱relapsing fever 回帰熱（relapsing fever）relapsing fever（回帰熱） ——であり、Treponema pallidumやBorreliaはLPS（内毒素）を持たない。 引き金になるのは菌体のリポ蛋白などの菌体成分で、放出後にTNF-αTNF-α（tumor necrosis factor-alpha）・IL-6・IL-8が急上昇 surge 急上昇（surge） surge（急上昇） する。シラミlouse シラミ（louse）louse（シラミ） 媒介回帰熱 relapsing fever 回帰熱（relapsing fever） relapsing fever（回帰熱） の無作為化 randomized 無作為化（randomized） randomized（無作為化） 二重盲検 double-blind 二重盲検（double-blind） double-blind（二重盲検） 試験では、ペニシリン投与直前に抗TNF-α抗体を投与すると反応の発生が20例中10例に減り（対照29例中26例、P=0.006）、IL-6・IL-8のピーク値も下がった⁵。「菌が壊れて出た成分に宿主が過剰反応する」という枠組みは正しいが、その成分がLPSとは限らない——グラム陰性菌敗血症でのLPS放出はこの枠組みの一例にすぎない。

6. 播種

感染が侵入門戸 portal of entry 侵入門戸（portal of entry） portal of entry（侵入門戸） から遠く離れて広がることを指す。播種性感染disseminated infection 播種性感染（disseminated infection）disseminated infection（播種性感染） は発生源を超えて広がり、血流を介して体の他の部位に「種をまく」ように広がる。

• 全身性感染（リンパ行性lymphatic リンパ行性（lymphatic）lymphatic（リンパ行性） またはウイルス学的に言う血行性の拡大）
• 血流中での検出により、菌血症または毒血症toxemia毒血症（toxemia）toxemia（毒血症）と呼ばれる

💡 病原体は「自力で泳いで」広がるとは限らない——貪食細胞 phagocytes 貪食細胞（phagocytes） phagocytes（貪食細胞） の中に隠れて運ばれる経路がある（トロイの木馬機構）。 貪食された病原体が殺されずに細胞内で生き延び、その貪食細胞 phagocytes 貪食細胞（phagocytes） phagocytes（貪食細胞） ごと組織関門を越えて運ばれる。血液脳関門の通過にこの機構が寄与することが示されている⁶。Listeria monocytogenes・Mycobacterium tuberculosis・Cryptococcus neoformans・HIVHIV（human immunodeficiency virus）が中枢神経に達する経路として議論される仕組みで、「殺菌のための細胞が運搬役になる」という逆説 paradox 逆説（paradox） paradox（逆説） がこの段階の要点である。

⭐ 菌血症は血中に細菌そのものが存在する状態、毒血症toxemia 毒血症（toxemia）toxemia（毒血症） は血中に毒素が存在する状態（いわゆる血液中毒）。 用語としては似ているが指している対象がまったく異なる点に注意——敗血症の理解の土台になる区別。

7. 宿主からの回避

宿主の二次防御機構を回避する段階。莢膜によるオプソニン化 opsonizationオプソニン化（opsonization） opsonization（オプソニン化）・貪食の阻害、抗原変異antigenic variation 抗原変異（antigenic variation）antigenic variation（抗原変異） による抗体からの逃避 escape逃避（escape） escape（逃避）、IgAプロテアーゼIgA protease IgAプロテアーゼ（IgA protease）IgA protease（IgAプロテアーゼ） による粘膜抗体の分解、補体制御因子complement regulatory factor 補体制御因子（complement regulatory factor）complement regulatory factor（補体制御因子） の取り込み、そして前節の細胞内寄生そのもの（抗体の届かない場所へ隠れる）がここに含まれる⁴。

まとめ

• 感染の病態機序Pathogenesis of infection 感染の病態機序（Pathogenesis of infection）Pathogenesis of infection（感染の病態機序） は、侵入→付着→定着→浸潤・進展→傷害→播種→宿主回避、という7段階の連鎖として整理できる。
• 付着は線毛・接着分子adhesion molecules接着分子（adhesion molecules）adhesion molecules（接着分子）・疎水性細胞壁のいずれかを介し、莢膜を持つ細菌ほど一次防御を生き延びやすい。
• 浸潤はコラゲナーゼ collagenaseコラゲナーゼ（collagenase） collagenase（コラゲナーゼ）・ヒアルロニダーゼhyaluronidase ヒアルロニダーゼ（hyaluronidase）hyaluronidase（ヒアルロニダーゼ） などのECMECM（extracellular matrix）分解酵素に加え、III型・IV型・VI型分泌装置によるエフェクター注入で成り立つ。細胞内に入った菌はファゴソーム脱出・成熟阻止・酸耐性の3戦略に分かれる。
• 定着に対する第一の壁は常在菌叢による定着抵抗性colonization resistance定着抵抗性（colonization resistance）colonization resistance（定着抵抗性）であり、抗菌薬がこれを壊すことがC. difficile感染症などの前提になる。播種には貪食細胞 phagocytes 貪食細胞（phagocytes） phagocytes（貪食細胞） に隠れて運ばれるトロイの木馬機構もある。
• 組織傷害tissue injury 組織傷害（tissue injury）tissue injury（組織傷害） は内毒素・外毒素という細菌毒素 bacterial toxin 細菌毒素（bacterial toxin） bacterial toxin（細菌毒素） と、宿主自身の炎症反応（化膿性/肉芽腫性）の両方から生じる。
• 播種は菌血症（血中の細菌）と毒血症 toxemia 毒血症（toxemia） toxemia（毒血症） （血中の毒素）という異なる2つの状態として検出される。
• 抗菌薬による急激な菌死滅はヤーリッシュ・ヘルクスハイマー反応 Jarisch-Herxheimer reaction ヤーリッシュ・ヘルクスハイマー反応（Jarisch-Herxheimer reaction） Jarisch-Herxheimer reaction（ヤーリッシュ・ヘルクスハイマー反応） を招くが、その典型はLPSを持たないスピロヘータ感染で、機序はTNF-αを中心とするサイトカイン放出である——「内毒素の放出」と一括りにしない。